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As propriedades das fibras dependem da flexibilidade das moléculas em cadeia, do poder deaderência lateral, e de como são ...
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Sistema formadores de fios parte1

  1. 1. Sistemas Formadores de Fios – Fios Sintéticos e ArtificiaisEmenta:Princípios dos sistemas de produção de fibras e filamentos sintéticos e artificiais.Relações entre propriedades de fibras e filamentos e as características dos fios.Misturas de fibras e filamentos e as características dos fios.Misturas de fibras similares e dissimilares.Interação fibra/máquina: conceitos básicos de máquinas e equipamentos de fiação de fiossintéticos e artificiais.Sistemas formadores de filamentos, extrusão, estiragem, enrolamento e retorção defilamentos artificiais e sintéticos.Processamento de mistura de fibras.Carga horária: 4 horas aula semanas, 80 horas/aula totais.Pré-requisito: Sistema Formadores de Fios II.Bibliografia básica: • ARAÚJO, Mário de. Manual da Engenharia Têxtil. Lisboa: Fundação Calouste Gubenkian. [s.d.] • AGUIAR NETO, Pedro Pita. Fibras Têxteis. Rio de Janeiro: SENAI/CETIQT, 1996. • MARIO DE ARAUJO, Raul Fangueiro, Hu Hong. Têxteis Técnicos – Materiais do Novo Milênio, Novos Processos e Novos Produtos. Edição Willians. Junho de 2001, vol. III
  2. 2. Classificação das Fibras Têxteis Animal Natural Vegetal Mineral de Polímero natural ( fibra artificial )Fibra têxtil Orgânica de Polímero sintético ( fibra sintética ) Química ( man-made ) de papel de Polímero sintético Inorgânica de minério de polímero natural ( fibra artificial ) cupro viscose modal acetato Orgânica diacetato triacetato borracha protéica algínicas de polímero sintético ( fibra sintética ) acrílica elastano modacrilica poliamida poliéster polietileno poliuretanoFibra Química polipropileno polietileno poliestireno vinílica de polímero sintético vidro carbono Inorgânica de minério metálica metalizada
  3. 3. Classificação e nomenclatura das fibras químicasIniciaremos nossos estudos através da classificação das fibras químicas reagrupadassegundo sua origem, composição ou propriedade.Inicialmente as fibras utilizadas eram de origem natural e subdivididas em vegetal, animal emineral. Com a evolução tecnológica as fibras fabricadas pelo homem passaram a serchamadas de fibras artificiais e após a segunda guerra surgiram as fibras sintéticas.Man-made foi a primeira expressão usada nos Estados Unidos para designar as fibrasfabricadas pelo homem, que compreende as artificiais e sintéticas. Na Europa adenominação utilizada é a de “fibras químicas” e mais recentemente “tecnofibras”.A tecnologia tem permitido um aumento constante de novas fibras químicas e sua difusão nomundo é muito rápida, sendo fabricada em muitos países. Essas fibras são fabricadas porinúmeras empresas, que criam marcas e patentes próprias, o que acarreta na utilização denomes fantasia e não técnicos causando confusão no mercado.Para classificar as fibras químicas procurou-se subdividi-las inicialmente em Orgânicas eInorgânicas.IntroduçãoA principal observação das estruturas das fibras está no fato que suas moléculas são muitolongas em relação a sua largura; tendo a mesma dimensão da sua molécula ordinária emduas direções ( largura e profundidade ) e centenas ou milhares de vezes mais longas emseu comprimento. As fibras tem formas similares das moléculas que as dão origem.A molécula essencial que forma uma fibra, natural ou sintética, pode ser comparada à umcolar de pérolas, no qual cada pérola tem a dimensão da molécula de uma substância quenão forma fibra. Por exemplo a molécula de polietileno tem a seguinte estrutura:- CH2 -- CH2 -- CH2 -- CH2 -- CH2 – Sendo assim a unidade que se repete, ou à pérola, ésimplesmente - CH2 -, e são milhares de unidades na molécula.Algumas diferenças entre os principais tipos de fibras ( lã, algodão e etc ) podem serexplicadas através do gênero de átomos presentes e de suas disposições entre asmoléculas.A estrutura interna de uma simples fibra têxtil é sobre certo aspecto similar a estrutura do fio,com as moléculas que ocupam o lugar das fibras individuais do fio. A possibilidade de formarum fio depende entre outros do comprimento das fibras; similarmente em relação amolécula, um certo comprimento mínimo é necessário para se formar uma fibra coerente.Baseando-se na imagem das fibras que são fibrosas porque são formadas por moléculas emcadeia, parecidos com colares de pérolas, devemos perceber como estas unidades estãodispostas na fibra e como existem vários tipos de disposição que influenciam na cadeia enas propriedades das fibras.A propriedade das fibras não dependem somente da cadeia individual, mas também domodo como eles estão dispostas na fibra.Quando as moléculas estão dispostas de forma aleatória, ou seja uma estrutura amorfa; sejauma estrutura cristalina, quando o colar de pérolas esta em linha reta e paralela. Nos doisextremos, cristalino e amorfo, pode-se imaginar uma série de disposições com muitos grausde ordem; podemos ter cadeias que formam espécies de retículos com poucosentrelaçamentos e emaranhados e pontos distintos onde as cadeias vizinhas corremparalelas formando regiões cristalinas. Em algumas fibras teremos um maior percentualdeste tipo de região cristalina do que em outras; em algumas a região não cristalina serámais amorfo que em outras. As propriedades das fibras variam conforme essascaracterísticas.
  4. 4. As propriedades das fibras dependem da flexibilidade das moléculas em cadeia, do poder deaderência lateral, e de como são orientadas e dispostas na fibra. As possibilidades de alteraresses fatores oferece um enorme campo ao químico das fibras no desenvolvimento denovas aplicações.O contínuo desenvolvimento das fibras têxteis com a freqüente introdução no mercado denovos tipos de fibras químicas é a cada dia mais difícil, tanto pela técnica, como peladisponibilidade de tempo, rapidez e segurança das informações.Para fibras químicas procurou-se classificá-las segundo certos esquemas que permitissemfacilitar seu estudo. A primeira subdivisão foi a de dividi-las em minerais, artificiais esintéticas,entendendo-se para fibras artificiais aquelas obtidas de polímeros naturais – porexemplo de celulose – e as sintéticas aquelas obtidas de polímeros fabricados pelo homem.Outra classificação foi diferenciar as fibras em função de certas propriedades, por exemploem função do seu comportamento ao calor, originando as chamadas fibras termoplásticas enão termoplásticas.Classificação das Fibras Químicas pelo PolímeroNos Estados Unidos, foi aprovado por lei em 1959 uma classificação que diferencia as váriasfibras pelo polímero constituinte, permitindo uma uniformização das nomenclaturas utilizadasnas transações comerciais de artigos têxteis.Fibras ArtificiaisViscose – CVFibras de celulose regenerada fabricadas pelo processo viscose.Modal – CMDFibras de celulose regenerada normalmente fabricada pelo processo viscose, possuindoelevada tenacidade e alto módulo de elasticidade à úmido.Cupro – CCFibras de celulose regenerada fabricada pelo processo cuproamoniacal ( Bemberg ).Diacetato – CAFibras de acetato de celulose com grau de acetilação das molécula celulósica compreendidoentre 74 – 92%.Triacetato – CTFibras de acetato de celulose com grau de acetilacão das moléculas celulósicas acima de92%.ProtéicasFibras obtidas a partir de substâncias protéicas animais ou vegetais transformadasquimicamente.AlgínicasFibras obtidas à partir de algas marinhas.Fibras SintéticasPoliamida – PA [C–N]Fibras obtidas de polímero lineares com repetição de grupos | | distribuídos ao O- Hlongo da molécula.
  5. 5. Poliéster – PESFibras obtidas de polímeros lineares com 85% de um éster de álcool – etileno glicol – eácido tereftálico.Acrílico – PACFibras constituídas de macromoléculas lineares contendo pelo menos 85% de acrilonitrila.Modacrílico – MODFibras obtidas de macromoléculas lineares contendo teor de acrilonitrila entre 35 e 85%.Polipropileno – PPFibras constituídas de polímeros lineares com repetição na macromolécula do grupopropilênico em disposição isoláctica.Polietileno – PEFibras obtidas de polímeros lineares com mais de 85% do grupo etilênico.Vinílica ou ClorofibrasFibras obtidas de polímeros lineares constituídos de álcool polivinílico.Poliuretano – PUEFibras elastoméricas de polímeros lineares com mais de 85% de poliuretano segmentado.Fibras MineraisVidro – GLSão fibras constituídas de vidro.Metálica – MTFibras formadas à partir de metal, fibras plásticas revestidas de metal ou metalizadas, oumetal revestido de plástico.PorcelanaFibras nas quais as substâncias constituintes são porcelanas.Subdivisão das fibras em Termoplásticas e Não Termoplásticas:As fibras apresentam comportamento ao calor que é desconhecida nas fibras naturais.Como exemplo podemos mencionar o fato das fibras naturais sofrerem alteração de cor,degradação ou até mesmo queimar na presença de calor sem mudar substancialmente suaforma. Algumas fibras sintéticas ao alcançar determinada temperatura começam a amolecer,encolhendo e até fundindo. Portanto, procurou-se distinguir as fibras termoplásticas e nãotermoplásticas:Fibras Não Termoplásticas: Algínicas, Viscose, Modal, Cupro, Cerâmica, Vidro, Metálica eProtéica.Fibras Termoplásticas: Acetato, Triacetato, Acrílicas, Modacrílicas, Poliamidas, Poliéster,Polipropileno, Poliuretano, Vinílica.Esta distinção não é tão rígida como parece, por exemplo é comum passar uma roupa de lã,seda ou algodão em alta temperatura para remover dobras e melhorar o aspecto do tecido.Esta operação baseia-se numa parcial plasticidade das fibras por efeito do calor. Tambémas fibras metálicas e de vidro em uma certa temperatura antes de fundir passam por umafase na qual se reduz a rigidez. As fibras acrílicas, consideradas termoplásticas não
  6. 6. possuem ponto de fusão bem caracterizado, pois a estas temperaturas uma rápidadecomposição do polímero ocorre.Em geral com o calor e operando em certas condições de temperatura e tempo é possívelobter com as fibras termoplásticas efeitos particulares nos fios e tecidos como ondulaçõespermanentes, texturização, termofixação e etc. que são de grande importância no empregodessas fibras, efeitos estes que não são possíveis obter nas fibras não termoplásticas.Nomenclatura TêxtilFios Monofilamentos – são fibras contínuas de um só filamento, normalmente redondo quepode entretanto também ser perfilado.Fios Multifilamentos – este nome é utilizado para fios contínuos, constituídos de muitosfilamentos ou cabos, como o rayon, etc.Fios Elementares ou Filamentos – são os componentes ou cabos que constituem os fiosmultifilamentos contínuos.Fibras – expressão utilizada para indicar que as fibras químicas, sejam sintéticas ouartificiais, foram cortadas em comprimento definido para serem fiadas pelo processo defiação do algodão, lã e etc.Flocos – fibras cortadas extremamente curtas, sendo inferior a 10 mm, usadas nosprocessos de flocagem em contínuo ou localizado.Cabo de fiação ou Tow – é a reunião de grande número de fibras químicas contínuas própriapara se transformar em tops, ou seja em uma mecha de fibras cortadas.Fibras perfiladas – são as fibras químicas que foram produzidas através de uma fieira cujosos orifícios possuem perfil especial, diferente do redondo e que conferem à fibra acabada omesmo perfil. Estas fibras são produzidas normalmente nos processos por fusão elaminação.Fibras Bicomponentes – são fibras compostas por mais de um tipo de polímero misturadosno processo de extrusão.Filamentos Cortados de Filmes – designação dos filamentos contínuos obtidos cortandofilme de material plástico ( celofane, laminados plásticos, etc ) geralmente seguido de forteestiragem.Fibras Cortadas de Filmes – são fibras como mencionado acima cortadas em seucomprimentos para serem utilizadas em mesclas com outras fibras.Fibras de Fibrilação – são obtidas através de estiramento de filmes altamente orientados,constituídos de polímeros apropriados, geralmente polipropilenos, que por efeito deestiragem se separam facilmente em pequenas fitas parecidas a fios e que podem ter osfilamentos completamente separados entre eles, ou parcialmente separados para formaruma espécie de rede.
  7. 7. possuem ponto de fusão bem caracterizado, pois a estas temperaturas uma rápidadecomposição do polímero ocorre.Em geral com o calor e operando em certas condições de temperatura e tempo é possívelobter com as fibras termoplásticas efeitos particulares nos fios e tecidos como ondulaçõespermanentes, texturização, termofixação e etc. que são de grande importância no empregodessas fibras, efeitos estes que não são possíveis obter nas fibras não termoplásticas.Nomenclatura TêxtilFios Monofilamentos – são fibras contínuas de um só filamento, normalmente redondo quepode entretanto também ser perfilado.Fios Multifilamentos – este nome é utilizado para fios contínuos, constituídos de muitosfilamentos ou cabos, como o rayon, etc.Fios Elementares ou Filamentos – são os componentes ou cabos que constituem os fiosmultifilamentos contínuos.Fibras – expressão utilizada para indicar que as fibras químicas, sejam sintéticas ouartificiais, foram cortadas em comprimento definido para serem fiadas pelo processo defiação do algodão, lã e etc.Flocos – fibras cortadas extremamente curtas, sendo inferior a 10 mm, usadas nosprocessos de flocagem em contínuo ou localizado.Cabo de fiação ou Tow – é a reunião de grande número de fibras químicas contínuas própriapara se transformar em tops, ou seja em uma mecha de fibras cortadas.Fibras perfiladas – são as fibras químicas que foram produzidas através de uma fieira cujosos orifícios possuem perfil especial, diferente do redondo e que conferem à fibra acabada omesmo perfil. Estas fibras são produzidas normalmente nos processos por fusão elaminação.Fibras Bicomponentes – são fibras compostas por mais de um tipo de polímero misturadosno processo de extrusão.Filamentos Cortados de Filmes – designação dos filamentos contínuos obtidos cortandofilme de material plástico ( celofane, laminados plásticos, etc ) geralmente seguido de forteestiragem.Fibras Cortadas de Filmes – são fibras como mencionado acima cortadas em seucomprimentos para serem utilizadas em mesclas com outras fibras.Fibras de Fibrilação – são obtidas através de estiramento de filmes altamente orientados,constituídos de polímeros apropriados, geralmente polipropilenos, que por efeito deestiragem se separam facilmente em pequenas fitas parecidas a fios e que podem ter osfilamentos completamente separados entre eles, ou parcialmente separados para formaruma espécie de rede.

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