LA
TEMPERATURA
DE
FUSION
DE
LAS
FIBRAS
SINTETICAS
COMO
MEDIO
ANALITICO
.
.
COMPLEMENTARIO.
.
.
po
el
P o .
Ing. CARLOS
MAS
GIBERT
Den o del campo de las ib as químicas de uso ex il, una ez
dis inguidos los dos g upos en que se sueien diGidi
:
ib as a i i-
ciales y ib as sin é icas, cabe eco da que pa a la ob ención
de
las
del p ime g upo, se pa e de p ime as xxa e ias que la Na u aleza
ya nos da en o ma polime izada, ales como
:
la celulosa, pa a los
ayones Viscosa, Cup oamo iiacal y ace zda,
y
la caseína
u
o as
ma e ias p o éicas, pa a las ib as denominadas Lani al, h e ino a,
Fib olana, A alac, A dil, Víca a, e c.
En
cambio, pa a la ab ica-
ción de las ib as del segundo g upo o sin é icas, se pa e de p o-
duc os químicos sencillos, sin que los me abolismos de la ma e ia
o ganizada, ege al o animal, hayan in e enido en su o mación,
y
po lo an o, sin habe su ido p oceso alguno de polime ización
impo an e. Tales p oduc os, como los és e es inílicos, los di6cidos
y diaminas de bajo peso molecula , los giicoles, e c., a su ez se
de i an de p oduc os químicos oda ía icás sencillos, pe o g acias
a
muy a iados p ocesos de sín esis, pileden alcanza es uc u as
mac omolecula es compa ables a las de xuchas de las ib a5
sim-
plemen e a i iciales y has a a la de algznas ib as na u ales.
Una de las p opiedades que dis ingccn más ácilmen e las i-
b as a i iciales de las sin é icas, es la acilidad con que la mayo ía
de es as úl imas adquie en el es ado pas oso,
y
después el de líquido
luído al se calen adas, mien as que ocas las demás, incluyendo
i
las na u ales, se descomponen an es de icanza de mucho su em-
pe a u a de usión.
La
di e en e mane a de po a se unas
o as an e el calo , es
debido, además de su cons i ución química, a la mayo magni ud
-25-
molecula
y
al di e en e g ado de c is alinidad. Las p ime us, o -
madas en los len os p ocesos me abólicos de los cue pos o ganizados
del eino ege al
y
animal, en compa ación con las ápidas accio-
nes polimé icas que engend an las ma e ias cons i uyen es de las
ib as sin é icas
y
de sus es uc u as molecula~es más. o menos
o ien adas
y'
con in e io g ado de c is alinidad, explica sus di e-
encias en
el
cambio de es ado ísico. Po o a pa e, algunas ib as
na u ales, como la lana, acusan muchos pun os de enlace
pn e
las
cadenas molecula es ecinas, ales como los puen es cis ínicos, los
salinos p ima ios y los p incipales. En cambio el Nylon,
po
cjem-
plo, o mado ambién po és e es, no p esen a g upos amínicos p i-
ma ios lib es, sino secunda ios
y,
po lo an o, unen con meno
ue za las cadenas lineales con iguas, acili ando en e o as causas,
su ácil usión.
La p esencia de uno
y
o o ipo de enlaces en es as dos úl imas
ib as ci adas, se demues a po el hecho de que la lana es seiisible
a los clo u os de diazónico, mien as que el Nylon p eseu a una
g an es abilidad en p esencia de es os compues os.
Po o a pa e, las empe a u as 'de usión de las p incipales
ib as sin é icas, acusan di e encias muy sensibles en e ellas, se-
_qbn su composición, po lo que puede cons i ui un da o de mucho
in e és como medio analí ico complemen a io.
EN
SU
C.U.IBI0
DE
ESTADO GRADUAL Y PASTOSO?
Los supe políme os que cons i uyen es as ib as no p esen an
una usión anca, al e és de lo que ocu e con
los
cue pos de mag-
ni ud molecula baja. Aquéllos pasan del es ado sólido no mal al de
líquido luído anspa en e, pasando po una se ie de es ados' in-
e medios, cuyos in e alos de empe a u a alcanzan alo es de
5
a
20"
C.
de di e encia. La ex ensión de es os in e alos es debida
a que la mac omolécula es á in eg ada po dos ases, una c is alina
y o a amo a.
Las la gas cadenas de los supe políme os alcanzan an o
a
los
c is ales como
a
la pa e amo a. Al aumen a la empe a u a, las
pa es amo as de la molécula se sepa an de las pa es c is alinas,
adquie en una cie a mo ilidad
y
en su masa luída unden len a-
men e las pa es c is alinas, en o den a la magni ud de los c is ales
es an es, alcanzando oda la masa de o ma g adual el es ado amo o
y po Gl imo el de luído. anspa en e, a medida que aumen a la
empe a u a.
I
I
En consecuencia, el pun o de usión en ealidad debe e e i se
1
a la empe a u a en que unden los GI imos c is ales. Es a empe a-
u a se
pod á
comp oba obse ando una mues a en el mic oscopio,
mien as se a calen ando en e pola izado es c uzados, ap eciando
el
momen o en que desapa ecen los colo es de in e e encia p oducidos
1
po la bi e ingencia de los c is ales del polime o.
En es os cambios de es ado ísico se obse a que los olúmenes
I
especí icos aumen an de o ma muy sensible a medida que la masa
c is alina, unde, alcanzando una es abilización después de la usión
del úi imo c is al (pun o de usión). En consecuencia, la adila ome-
ía, nos p opo ciona o o medio pa a medi la empe a u a de
n-
I
sión de los supe políme os. Los cambios de inclinación de las cu as
o madas po es as a iaciones nos indica án las empe a u as inicial
y
inal del p oceso de cambio de es ado ísico,
y
en consecuencia,
es e úl imo nos medi á el pun o de usión. (Véase igu a).
I
/m'
I
IM
_______
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I
I
7Z%FYX?A7¿R?S
I
4-
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3Ma'
1
B-
23pYnh n
c¿>
/bs&,
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m&
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a >/í]
De o ma análoga se pueden de e mina dichas empe a u as me-
dian e los calo es de usión.
Es
cu ioso obse a que los polies e es
ienen calo es de usión más ele ados que las co espondien es po-
lia nidas.
I
CAUSAS
QUE
INFLUYEN
EN
LA
TEMPERATLTA
DE
FUSIÓN
DE
LAS
FIBRAS
SINTETICAS
No exis e una e dade a eo ía que esplique exac amen e las a-
1
iaciones que su en los pun os de usión de las ib as sin é icas en
-
27
-
1
unción de su cons i ución molecula . No.obs an e, po egla. gene-
al,
aquélla a ía con las siguien es condiciones
:
La e?i pe a u a
de
usidn au?ne? a
con:
1."
La magni ud molecula (g ado de polime ización
o'
peso
mo-
lecula )
.
2."
El g ado de c is alinidad.
3."
El. g ado de o ien ación de las moléculas lineales.
4."
El núme o de enlaces o ue zas a ac i as en e molécu!&
con-
iguas.
5.'
La sime ía molecula .
6."
La p esencia de ciclos a omá icos en la cadena lineal polimé ica.
IA
empe a u a
de
usión disminuye
cm:
1."
La p esencia de bajos polime os en mezcla con los supe po
líme os.
2."
La p esencia de copolíme os.
3."
La p esencia de..cadenas no sa u adas.
4."
La inclusión de á omos &e oxígeno como eslabones de cadena.
5.' Las ami icaciones
-
hid oca bu adas.
6."
La p esencia de g upos alquilos que subs i uyen al hid ógeno
de
-NH-
en las poliamidas.
Vamos a epasa some amen e cada una de las condicioiics
in-
dicadas
:
Casos en que la empe a u a de usiÓ7i
a~~mn a:
l."
Cuando los pesos molecula es no alcanzan alo es supe io-
es a los 15.000, las enacidades de
las
ib as ob enidas sol1 muy
d6biles
y
sus pun os de usión bajos. Los poliés e es de es a mag-
ni ud no alcanzan empe a u as de usión supe io es a los
75"
C.
No obs an e, las a iaciones se an haciendo menos sensibles a me-
dida que la magni ud molecula a adqui iendo alo es d supe -
políme o.
2."
Cuan o más c is alilia sea la es uc u a, mayo ligadu a
exis i á en e los á omos
y
g upos de las di e en es moléculas Las
mac omoléculas ob enidas sin é icamen e pa a la ob ención
dc
i-
b as ex iles, no adquie en o almen e una es uc u a c is alina, sino
únicamen e pa cial, po lo que el calo consegui á con mayo acili-
dad libe a de la igidez de la masa sólida las pa es menos o deiiadas,
mien as las zonas más c is alinas con inúan unidas. Es e eiiómeno
explica la usión g adual o pas osa que p esen an dichas ib as,
has a que la dispe sión de es as pa es c is alinas, al aumen a1
la
empe a u a, pe mi a alcanza su es ado de luidez
3."
El g ado de o ien ación de las mac omoléculas en e
sí,
al-
canzado median e p ocedimien os mecánicos de es i aje, acili a las
uniones en e dichas mac omoléculas, y en consecuencia, aumen a
el g ado de c is alinidad y, con ello, la empe a u a de usión, o po
lo menos, la de eblandecimien o.
-
4."
El núme o de enlaces o ue zas a ac i as, que depende
en
pa e de las causas ya ci adas
y
de algunas que indica emos a
con-
inuación, como la sime ía molecula , con ibuyen, a igualdad
de
..
.
o as condiciones, a aumen a el pun o de u'sión.
.
.
5."
La in luencia de la sime ía nolecula se demues a
en
las
supe poliamidas ali á icas, como las que cons i uyen
el
Nylon. Las
o madas 'po ácidos dibásicos y diamidas con núme os pa es de
á o-
mos de ca bono, ienen pun os dehsión supe io es. a las o madas
po una unidad pa
y
o a impa .
Es
lógico supone que es e cnó-
meno es debido íinicamen e a la mayo o meno p oximidad de los
g upos esiduales ca bosílicos con los co espondien es amínicos,
al como se demues a en la abla siguien e
:
Tipo de hIonóme os empleados Tempe a u as
Nylon con el ác. adípico de usión
4.6 Te ame ilenodiamina 276"
C.
5.6 Pen ame ilenodiamina 235"
C.
6.6 Esame ilenodia nina 263"
C.
7.6 Ep ame ilenodiamina
223"
C.
9.'6
.
Nonome ilenodiamina
198"
C.
10.
6 Decame ilenodiamina
230"
C.
Pe o dicha in luencia queda e lejada, además, po la di e encia
de magni ud de los monóme os componen es. (Se sub ayan los de
monóme o impa al obje o de des aca la egula idad en los descensos
de los pun os de usión).
No obs an e,..se suman a es os concep os o as causas que in lu-
yen de una mane a decisi a en los esul ados.
'
6."
La p esencia de ciclos a omá icos en la cadena lineal poli-
mé ica es causa de g andes aumen os en los pun os de usión.

Ejemplos
:
1
Políme o Pun o de usión
[-
O
(CH,), O.CO (CH,),
-
CO -]n
45"
C.
-
O
(CH,), O.CO
<=>
CO
-In
264"
C.
[-
O
(CH,), O.CO (CH,),,
-
CO
-1.
80"
C.
1-
O
(CH,), O.CO
<->-<Z>
CO
-?n
346"
C.
Caos:on
&e
Zn
ehe a u o
de
usión
disminuye:
1
1
.O
Análogamen e a lo que ocu e con la p esencia de impu ezas
en los compues os o gánicos sencillos, la p esencia de bajos políme-
os, aunque se encuen en en pequeña p opo ción, pueden p oduci
descensos impo an es en el pun o de eblandecimien o de los al os
políme os. No obs an e,
en
es e caso, una ez alcanzado aquel g ado,
pueden expe imen a se enómenos de solidi icación si se man iene
.du an e algún iempo es as empe a u as. mínimas, debido a nue as
polime aizaciones expe imen adas en e las moléculas de di e en e
magni ud. Como consecuencia, puede ocu i que du an e una se ie
de usiones y solidi icaciones sucesi as de la misma masa, los pun os
de usión en cada nue o ensayo ayan aumen ando, siemp e que no
ocu an descompoiiciones p o undas.
2."
Los copolíme os disminuyen el g ado de c is alinidad, y en
consecuencia disminuyen el pun o de usión en compa ación con la
de los homopolíme os o mados con cada uno de los monóme os sepa-
adamen e
;
aunque es a in luencia en algunos casos puede se muy
pequeña, especialmen e cuando las o mas c is alinas de cada uno
de los homopolíme os p esen an su icien e analogía pa a- pode o -
ma
c is ales mix os.
3."
'
Cuando se p esen an cadenas no sa u adas, los enlaces mbl-
iples, gene almen e dobles, en e ca bonos de la cadena p incipal,
ebajan 'sensiblemen e los pun os de usión.
4."
Los á omos de oxígeno, cuando o man pa e, como eslabo-
nes, en las cadenas poliméncas, aumen an la lexibilidad de la mo-
lécula,
y
en consecuencia, ebajan los pun os de usión en compa a-
ción con los políme os de cadenas simplemen e hid oca bu adas.
Aunque la cohesión que p oduce el oxígeno es supe io al de un
eslabón ca bonoso, la lesibilidad an es mencionada compensa sob a-
damen e a es as ue zas cohesionales.
Ejemplo
:
Pun o
Políme o de usión
L-
O (CH,), O.CO
-<=>-
CH,
-<->
-
CO --],a
220"
C.
[-
O
(CH,), O.CO
-
<=>
-
O
-<Z>-
CO -]n
1520
C.
5."
Las ami icaciones hid oca bu adas en la cadena p incipal
de un supe políme 'o le comunican una i egula idad es e eoquimica
mani ies a, debido a las ami icaciones es ablecidas en di ecciones
opues as
y
a eces asi né icas,
que
di icul an la o mación de es uc-
u as c is alinas,
y
en consecuencia, acili an la usión.
6."
Cuando los g upos alquilos subs i uyen
a
los hid ógenos de
los g upos
-NH-
en las supe poliamidas, los pun os de usión dis-
minuyen conside ablemen e. Ello es debido a la imposibilidad de que
dichos g upos es ablezcan los puen es de hid ógeno.
Ejemplo
:
l
Polime o Pun o de usión
1
[-
NH
-
(CH,)
,,
-
CO
-
111
[-
N.CH, (CH?),,
-
CO
-I,l
ALTER. CIONES
POSIBLES
DE
LOS SUPERPOL~JIEROS
DURANTE
EL
TIEMPO
EMPLEADO
ES
LOS E'JSAYOS P.4R.4
L.1
DETER~IICACIÓN
DEL
PUNTO
DE
FUSIÓX.
Cuando la ope ación e ec uada pa a de e mina el pun o de u-
sión de una ib a sin é ica no se lle a a cab con cie a cele idad o
cuando las usiones se epi en sob e una misma mues a, pueden
encon a se alo es bas an e disc epan es, debido a cie os enómenos
que pueden ocasiona cambios en la es uc u a del políme o, y con
ello modi ica la empe a u a de cambio de es ado ísico.
Uno de los enómenos más ecuen es, es la o mación de nue os
políme os po eag upación de mac omoléculas de di e en e magni-
ud con o mación de nue os c is ales, cuyo pun o de usión no c*
esponde a la de su composición inicial.
También pueden espe imen a se enómenos de osidación en con-
ac o del ai e,
y
ambién de descomposiciones é micas p o ocadas
al alcanza empe a u as muy supe io es a las de usión, obse án-
dose que después de un en iamien o
y
nue a usión, no se alcanzan
las mismas empe a u as que en el p ime cambio
;
es o puede se
debido, no solamen e a las modi icaciones de composición química,
sino ambién a la elocidad de en iamien o, ya que és a debe es a
de acue do con la elocidad de c is alización, si se quie e que és a
alcance un g ado equi alen e a la que poseía el p oduc o que se en-
saya an es de se some ido a la cale acción
y
en iamien o ex empo-
áneo. En es os casos, lo mejo es, después de habe lle ado a
cabo
cada uno de los ensayos esplo a o ios con enien es, oma nui Va
mues a del p oduc o o iginal, ya que a ándose de ib as ex iles,
la o ien acién c is alina conseguida en los es i ajes modi ica
am-
bién es e compo amien o.
PRÁCTICA
PARA ,LA DETERB~INACI~X'
DE
LOS
PU'ITOS
DE
FUSIÓN
DE
LAS
FIBRAS
SINTÉTICAS.
-
Es as de e minaciones no pueden lle a se a cabo de la misma
o ma udimen a ia con la que se consiguen esul ados sa is ac o ios
pa a p oduc os de 'bajo peso molecula . La simple obie ación ocula
nos da ía esul ados muy e óneos si se a ase de supe políine os
;
en consecuencia, p ecisa ecu i po lo menos a obse acioiies ni-
c oscópicas que nos de ec en el p eciso momen o en que empiezan
los enómenos de eblandecimien o, así como cuando se alcancen la
luidez
y
anspa encia p opias de la usión o al. Algunas eces se á
muy con enien e oma no a de es os dos alo es pa a dedlici no
solamen e el ipo de ib a obje o del ensayo, sino la u ilidad qiie con
ella se puede saca den o de las aplicaciones a que puede i des inada.
En nues o
labo a o io
de Coope ación Indus ial y de Iz es-
igación Tes il de la Escuela Técnica Supe io de Ingenie cs In-
dus iales de Ta asa, se dispone a al e ec o, de un apa a o de o i-
gen alemán, el uLVEKAU, equipado con un cilind o colec o , de al
mane a que, an o la subs ancia a ensaya como el e móme o, se
encuen an en el mismo campo é mico, con lo que pueden oma se
di ec amen e los esul ados, sin necesidad de una mues a es igo
pa a la calib ación. La cáma a indicado a de la. empe a u a es á
pla eada pa a e i a cualquie e aso o posibles e o es po pé didas
de calo .
El ins umen o posee un mic oscopio de p oyección de al ma-
ne a, que puede obse a se,
y
a g andes aumen os, cualquie
cam-
bio que acompañe a la mues a e enida en un po a-cub e obj os su-
me gidos en el cilind o cale ac o , calen ado median e una esis encia
eléc ica cuya in ensidad se g adúa median e un eos a o. Un il o
de pola ización nos indica el momen o en que dejan de apa ece los
colo es de in e e encia debido a bi e acción de los c is ales. Un
e moelemen o subs i uye al e móme o, con lo que se consigue eli-
mina o almen e la ine cia de és e
y
pe mi e que la de e minación
del pun o de usión sea mucho más ápida. La cale acción no debe á
sob epasa un aumen o de empe a u a supe io a los
4-5"
C.
po
minu o.
En la p ác ica, se oma un manojo de
6
a
10
ib as co adas a
una longi ud másima de
5
mm., se ap isionan en e po a y cub e
obje os, p ocu ando que ocupen su pa e cen al y se colocan en el
cilind o cale ac o del apa a o. Se en oca bien el mic oscopio has a
que se pe ciba una imagen de allada sob e la pan alla del p oyec o .
Se inicia la cale acción, alcanzando de momen o aumen os de empe-
a u a de unos
5"
C.
po minu o, como m ísimo, se obse a
el
mo-
xnen o en que empiezan a de o ma se las ib as po eblandecimien o,
se ano a la empe a u a,
y
a pa i de es e momen o se educe la
cale acción al obje o de alcanza inc emen os de
1"
C.
po minu o
ap oximadamen e. Se oma no a de las empe a u as a medida que
an apa eciendo nue as de o maciones y la u bidez de .la masa a
siendo cada ez meno , has a que po in desapa ecen los enómenos
de in e e encia c omá ica que coinciden con la anspa encia o al de
la masa undida
;
en es e momen o, el e móme o de dila ación o el
e moelemen o eléc ico, nos indica la empe a u a eal de usión de
la masa que componía las ib as ensayadas.
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