El hilado es un proceso de fabricación para crear fibras poliméricas . Es una forma especializada de extrusión que utiliza una hilera para formar múltiples filamentos continuos. Hay muchos tipos de hilado: húmedo, seco, seco, mojado a chorro, derretido, gel y electrohilado. [1]
Proceso
Primero, el polímero que se hila debe convertirse en un estado fluido. Si el polímero es un termoplástico, entonces puede simplemente fundirse; de lo contrario, se disuelve en un disolvente o se trata químicamente para formar derivados solubles o termoplásticos. Luego, el polímero fundido se fuerza a través de la hilera, luego se enfría a un estado gomoso y luego a un estado solidificado. [1] Si se usa una solución de polímero, entonces el solvente se elimina después de ser forzado a través de la hilera.
Hilado en húmedo
El hilado en húmedo es el más antiguo de los cinco procesos. Este proceso se usa para polímeros que necesitan ser disueltos en un solvente para ser hilados. La hilera se sumerge en un baño químico que hace que la fibra se precipite y luego se solidifique, a medida que emerge. El proceso recibe su nombre de este baño "húmedo". A través de este proceso se producen acrílico , rayón , aramida , modacrílico y spandex . [1]
Una variante de la hilatura en húmedo es la hilatura en seco con chorro de agua , en la que la solución se extruye al aire y se extrae y luego se sumerge en un baño líquido. Este método se utiliza en el hilado Lyocell de celulosa disuelta .
Centrifugado en seco
Una solución que consta de un material que forma fibras y un disolvente se extruye a través de una hilera. Una corriente de aire caliente incide sobre los chorros de solución que salen de la hilera, el disolvente se evapora y quedan filamentos sólidos. El hilado por soplado con solución es una técnica similar en la que la solución de polímero se rocía directamente sobre un objetivo para producir una estera de fibra no tejida . [2]
Derretir hilado
La hilatura por fusión se utiliza para polímeros que se pueden fundir. El polímero solidifica por enfriamiento después de ser extruido de la hilera. El nailon , la olefina , el poliéster , el sarán y el azufre se producen mediante este proceso. [1]
Hilatura por extrusión
Se alimentan pellets o gránulos del polímero sólido a una extrusora . Los gránulos se comprimen, calientan y funden mediante un tornillo de extrusión, luego se alimentan a una bomba giratoria y a la hilera.
Giro directo
El proceso de hilado directo evita la etapa de gránulos de polímero sólido. La masa fundida de polímero se produce a partir de las materias primas y luego desde el finalizador de polímero se bombea directamente a la hilandería. El hilado directo se aplica principalmente durante la producción de fibras y filamentos de poliéster y se dedica a una alta capacidad de producción (> 100 ton / día).
Hilado de gel
El hilado en gel, también conocido como hilado en seco-húmedo, se utiliza para obtener una alta resistencia u otras propiedades especiales en las fibras. El polímero está en un estado de "gel", solo parcialmente líquido, lo que mantiene las cadenas de polímero unidas un poco. Estos enlaces producen fuertes fuerzas entre cadenas en la fibra, que aumentan su resistencia a la tracción. Las cadenas de polímero dentro de las fibras también tienen un alto grado de orientación, lo que aumenta la resistencia. Las fibras se secan primero al aire y luego se enfrían más en un baño líquido. Algunas fibras de polietileno y aramida de alta resistencia se producen mediante este proceso. [1]
Electrospinning
El electrohilado utiliza una carga eléctrica para extraer fibras muy finas (generalmente en micro o nanoescala) de un líquido, ya sea una solución de polímero o un polímero fundido. El electrohilado comparte características tanto del electropulverizado como del hilado en seco en solución convencional [3] de fibras. El proceso no requiere el uso de química de coagulación o altas temperaturas para producir hilos sólidos a partir de la solución. Esto hace que el proceso sea especialmente adecuado para la producción de fibras utilizando moléculas grandes y complejas. También se practica el electrohilado por fusión ; este método garantiza que no se pueda transferir ningún disolvente al producto final. [4] [5]
- véanse también los artículos sobre electrohilado y electrohilado en fusión
Dibujo
Finalmente, las fibras se estiran para aumentar la resistencia y la orientación. Esto se puede hacer mientras el polímero aún se está solidificando o después de que se haya enfriado por completo. [1]
Ver también
Referencias
- ^ a b c d e f Fabricación: Tecnología de formación de fibras sintéticas y celulósicas , archivado desde el original el 26 de mayo de 1998 , consultado el 19 de noviembre de 2008.
- ^ Daristóteles, John L .; Behrens, Adam M .; Sandler, Anthony D .; Kofinas, Peter (28 de diciembre de 2016). "Una revisión de los principios fundamentales y aplicaciones de la solución de hilado por soplado" . Materiales e interfaces aplicados ACS . 8 (51): 34951–34963. doi : 10.1021 / acsami.6b12994 . ISSN 1944-8252 . PMC 5673076 . PMID 27966857 .
- ^ Ziabicki, A. Fundamentos de la formación de fibras , John Wiley and Sons, Londres, 1976 ISBN 0-471-98220-2 .
- ^ Nagy, ZK; Balogh, A .; et al. (2012). "Electrohilado en fusión sin disolventes para la preparación de un sistema de administración de fármacos de disolución rápida y comparación con sistemas de extrusión por fusión y electrohilado a base de disolvente". Revista de Ciencias Farmacéuticas . 102 (2): 508–517. doi : 10.1002 / jps.23374 . PMID 23161110 .
- ^ Hutmacher DW y Dalton PD (2011) Derretir electrohilado. Chem Asian J, 6, 44-5.