Influencia del tratamiento termico sobre las propiedades mecánicas de fibras acrílicas retractiles.

INFLUENCIA DEL TRATAMIENTO TERMICO SOBRE LAS PROPIEDADES MECANICAS DE FIBRAS ACRILI- CAS RETRACTILES. A. Naik (7; E. G6 nez (**) 0.1 Resumen. T es ib as ac ilicas de ipo e dc il de 2'9, 4'7 y 10 d ex ue on some idas a a amien os e micos con ai e calien e a dis in as empe a u as y dis in os iempos de acción. Se han compa ado sus ca ac e ís icas ísico-mecánicas con las de o as ib as a adas po el p ocedimien o clásico de apo . Se han es ablecido condi- ciones 6p imas de a amien o, conside ando las mejo as ob enidas. 0.2 Summa y. INFLUENCE OF HEAT TREATMENT ON MECHANICAL PREPERTIES OF RETRACTILE ACRYLIC FIBRES. Th ee ac ylic e ac ile ib es o 2'9, 4'7 and 10 d ex we e subjec ed o hea ea men s by ho ai a di e en e npe a u es and ea nen imes. Thei physico- mechanical ca ac e is ics a e co npa ed wi h hose o ib es ea ed by s ea n. Op imum es condi ions a e es ablished aking in o conside a ion imp o e nen s achie ed. 0.3 Rdsumd. INFLUENCE DU TRAITEMENT THERMIQUE SUR LES PROPRIETÉS MÉCANIQUES DES FBRES ACRYLIQUES RÉTRACTILES. T ois ib es ac yliques de ype e ac il de 2'9,4'7 e 10 d ex, on 616 soumisses A des ai e nen s he miques a I'ai chaud, A di e en es e npe a u es e A di e en s e nps d'ac ion. On a co npa b leu s ca ac A is iques physico- m4caniques a ec celles des au es ib es quion A A ai Aes pa la nA hode clasique de la apeu . On a A abli les condi ions op i num des ai e nen s, enan co np e des a nAlio a ions ob knues. ) D . Ing. A un Naik Ka dile. Je e de los labo a o ios de "Pa ame ía Física Tex il y Mic oscopla" de es e ins i u o. P o eso Ti ula de Hila u a de la E.T.S.I.I. de Te assa. (") lng. Técn. Emilio Gó nez Ga cia Labo a o io de Pa ame la Física Tex il de es e ins i u o. BOL. INTEXTAR. 1988, NQ 94 25 Las ib as ac ilicas pe enecen al g upo sin e ice, y debido a sus p opiedades ísicas y isiol6gicas sob esalien es han encon ado unas buenas aplicaciones en los ejidos de malla. Su bajo peso especí ico y un ala gamien o adecuado le con ie en en ma e ia óp ima pa a la p oducción de p endas ex iles con excelen- es p opiedades é micas aislan es, y pe meabilidad al ai e, los cuales son di icilmen e alcanzables en los p oduc os ab icados con ib as na u ales. La aplicación del a amien o e mico es una pa e in eg al de la ecnología de hilos oluminosos. Es o puede p oduci a ios cambios es uc u ales, acele a eacciones químicas ales como depolime ización, oxidación, e c., y ambien puede in oduci a iaciones en las p opiedades mecánicas y quimicas de las ib as. La endencia de aumen a el olumen de la ib a al máximo puede se ealcionado con el olumen del p oduc o ex il, la "mano" y el pode de'cobe u a. Se pueden conside a a ios ac o es que in luyen sob e el olumen del hilo, ales como el ipo de la ib a y su peso especí ico, sección ans e sal y el coe icien e de o sión. Al aplica calo a un sus a o sólido, su empe a u a aumen a. Es e aumen o en la empe a u a es a en unción in e sa del calo especí ico y con in- ua á has a alcanza el pun o de usión. O o enómeno obse ado es el de que bajo la in luencia del calo , subs a os sólidos en gene al ienden a expansiona se. Si conside amos un subs a o c is alino, +demos deci que el a amien o é mico aumen a ía las oscilaciones de los á omos o iones en el e ice en la zona de equilib io. El compo amien o de las ib as ex iles bajo a amien os e micos es mucho más complejo. Al aumen a la empe a u a, las ib as ienden a encoge se po la elajación de las ensiones. Si mezclamos dos ipos de ib as de dis in o compo - amien o e mico, el e ec o esul an e es o almen e dis in o. Las ib as con po encial de encogimien o obligan a o as ib as a o ma izos y bucles, con- ibuyendo así al aumen o del olumen del hilo. 2. OBJETO. Es una p ác ica común en los hilos de ac ilica desa olla su olumen po apo , du an e un a amien o de 20 minu os. Pa a es udia el compo amien o e mico de las ib as e ác iles, hemos some ido a es as ib as a dos dis in os a amien os e micos: po apo y po ai e calien e. De es a mane a p e endemos halla las condiciones óp imas de a amien o con ai e calien e. Las dos a iables conside adas ue on, la empe a u a del a amien o y el iempo. 26 BOL. INTEXTAR. 1988, NQ 94 3. MATERIAL EMPLEADO. Se emplea on ib as ac ílicas de es dis in as inu as; 2'9 d ex, 4'9 d ex y 10 d ex. 4. EXPERIMENTAL. Es as es ib as ue on elajadas en apo du an e un pe íodo de 20 minu os. Al mismo iempo, ue on elajadas en ai e calien e y se es udió la in luencia de dos a iables: - Tempe a u a del ai e calien e: 100, 120, 140, 160, 180 y 200QC. - Du ación del iempo: 10,20,30 y 40 segundos. Se midie on dis in as ca ac e ís icas ísico-mecánicas de las ib as a adas, con el in de e alua la in luencia de los dos a amien os. 5. RESULTADOS Y DISCUSIONES. Los esul dos ob enidos es án indicados en la Tablas 1 a 12. La inu a es una de las es ca ac e ís icas más impo an es de las ib as. La inu a de e mina la hilabilidad de la ib a, es deci , el nume o mínimo de ib as en la sección ans e sal de un hilo necesa io pa a ob ene un hilado ex il. Los pa áme os de ejidos como la igidez, el pode cayen e y la "mano", son in luidos po la lexibilidad de las ib as, mien as el pode de ecupe ación as el a ugado in luye sob e la a ugabilidad. Es a ca ac e ís ica de la lexibilidad de la ib a depende de su sección ans e sal, su enacidad, su densidad y sob e odo de su inu a. Es conocido que la esis encia a la lexión de una ib a aumen a a medida que aumen a su diáme o. Como consecuencia, la inu a de la ib a es una de las ca ac e ís icas impo an es que in luye sob e a ios pa áme os del ejido. Du an e el p oceso de hila u a, a medida que aumen a el diáme o, pe man- eciendo o os ac o es cons an es, su esi encia a la o sión aumen a. Pa a la ib a de inu a de 2'9 d ex, se puede deci que p ac icamen e no hay in luencia de es as dos a iables. Pa a las ib as más g uesas, la a iable con una in luencia signi ica i a sob e las dis in as ca ac e is icas de las ib as, es la empe a u a. La inu a de las ib as, 4'9 y 10 d ex aumen a muy signi ica i amen e. Es o signi ica que se puede consegui un al o g ado de olumen en hilo ac ilico ipo H.B. empleando ib as de inu a supe io a 5 d ex. BOL. INTEXTAR. 1988, NQ 94 27 La in luencia del iempo de a amien o p ac icamen e no in luye sob e la inu a. Es a obsen aci6n es especialmen e cie a pa a ib as de inu a 2'9 d ex. Pa a ib as más g uesas, la máxima in luencia se consigue a iempos mínimos. Es o es muy in e esan e con espec o a p oducción. Se puede sob ealimen a el hilo en el ho no donde el olumen es desa ollado po ai e calien e. El hilo pe manece en es e homo du an e 10 segundos y es e i ado. El p oceso alcanza el es ado de equilib io y el hilo puede se en ollado con inuamen e. La empe a u a óp ima pa a es e iempo de a amien o es de 160QC. Una ib ade inu a 2'9 d ex cuando es a ado con apo du an e un iempo de 20 minu os, su inu a aumen a en un 24%, mien as que al a a se du an e 10 segundos en ai e calien e a 160QC el aumen o conseguido es de 10'3%. Cuando la ib a de 4'9 d ex es a ada en condiciones iden icas en apo , el aumen o en la inu a conseguido es del o den del 14 %, mien as que con el a amien o en ai e calien e se consigue un aumen o del 29 'h. Pa a ib as de 10 d ex, es e auen o co esponde al 17 %. Basándonos en eso s esui ados, se puede deci que pa a inu as supe io es a 5 d ex la empe a u a del ai e calien e debe se de 1 60QC. y iempo de a amien o de 10 segundos.. 5.1 Tenacidad y ala gamien o. la de e minación de la enacidad y ala gamien o a la o u a es imp escindible en cualquie es udio sob e ib as. Es as de e minaciones ayudan a comp ende cie o compo amien o, pe o muchas eces ep esen an alo es no signi ica i os. Po ejemplo, solamen e basándose en es as ca ac e ís icas dinamome icas, no se puede subs i ui un ma e ial po o o de ca ac e ís icas simila es. Aquí ambien podemos obse a que no hay in luencia del iempo, mien as que a medida que aumen a la empe a u a, la enacidad disminuye. Pa a la ib a de 2'9 d ex, la enacidad co espondien e al a amien o en apo es de 23'5 g/ ex, mien as que la enacidad po el a amien o en ai e calien e es mucho más ele ada. Es o signi ica que la pe dida de la enacidad con espec o a la enacidad o iginal es muy poca cuando se a a del a amien o con ai e calien e. Es a obse ación no es álida pa a ib as de 4'9 y 10 d ex. A empe a u as ele adas del ai e calien e, la pe dida de enacidad es mucho más acusada que la enacidad co espondien e al a amien o con apo . Basándonos en es os esul- ados se puede deci que la empe a u a de 160QC es óp ima pa a ib as inas. 28 BOL. INTEXTAR. 1988, NQ 94 Se puede deci que el ala gamien o aumen a a medida que aumen a la empe a u a, pe o el alo máximo ob enido es in e io al alo ob enido po el a amien o con apo . Es e compo amien o es espe ado, ya que la pe dida de enacidad es muy baja. La in luencia del iempo es p ac icamen e nula, excep o pa a ib as g uesas, donde pa ece que se consiguen alo es al os de ala gamien o a iempos bajos. 5.2 Con acción po izado. Algunas ib as ienen el izado inhe en e, mien as se impa e un izado a i icial a las ib as sin é icas. Cuando es a ca ac e ís ica es conside ada signi i- ca i a, la aplicación de la p e-ca ga en su de e minación debe se calculada co ec amen e. La con acción po izado se mide po la di e encia en las longi- udes de ib a con izado y ec i icada. Los esul ados ob enidos indican que pa a ib as inas, la máximacon acción po izado se consigue a ando la ib a en ai e calien e a 1 60QC., du an e un iempo de 30 segundos. Pa a hilos de inu a media y g uesa las condiciones más ap opiadas son: empe a u a de 1 OOQC. y iempo de a amien o de 10 segundos. 5.3 Recupe ación as el a ugado. El g ado y o ma de ecupe ación as su i una de o mación di ie e conside a- blemen e de un ipo de ib a a o o y juega un papel impo an e en la de e minación de las condiciones de p ocesamien o. Los dis in os ipos de de o maciones son: ala gamien o, lexión, comp esión, desga o y a ias combinaciones de es os. Cuando es as de o maciones ocu en, se p oducen ue zas in e nas opues as que in en an de ol e a la ib a su o ma y dimensiones o iginales. Si las de o maciones p oducidas son de magni ud pequeña ya que la ue za ex e na aplicada es du an e un pe iodo muy co o, en onces más p obablemen e las ib as ecupe a an su o ma o iginal inmedia amen e. Pe o cuando se aplican las ensiones du an e un la go pe íodo, la endencia de la ib a a ol e a su es ado o iginal dec ece. Se puede consegui un ápido dec ecimien o en las ue zas in e nas come iendo las ib as, cuando es án bajo una ue za, a un a amien o e mico o húmedo. Algunos ac o es impo an es que deben e ne se en conside acidn cuando se elaciona el compo amien o de ecupe ación con los p oblemas de p ocesamien o o con las ca ac e ís icas uncionales son: 1 BOL. INTEXTAR. 1988, NQ 94 29 - Tipos de de o maciones, que se encuen an en dis in os p ocesos. - El iempo du an e el cual la ib a se ecupe a una ez que se haya eliminado las ensiones. - In luencia de las condiciones ambien ales. - La magni ud en la demo a de ecupe ación impues a po las ue zas de icción. El po encial de ecupe ación de la ib a ambikn in luye sob e los pa áme os de los ejidos. Es a in luencia es más acusada en el caso de hilos oluminosos, como hilos de ac ílica ipo H.B. Los pa ame os a ec ados son: - Es abilidad dimensional. - Volu ninosidad y comp esibilidad absolu a. - Resis encia a la ab asión y lexión. - Tac o o "mano" del ejido. El abajo de ecupe ación, exp esado en an o po cien, es el abajo necesa io pa a con ae la ib a y ocu e du an e la ase del ciclo de ecupe ación. Se empleó el dinamome o lns on pa a ensaya las ib as. Los esul ados ob enidos indican que el abajo de ecupe ación es in luido signi ica i amen e po la empe a u a del ai e calien e: a medidaque ks e aumen a, la ecupe ación disminuye. Unade las obse aciones que esal a más es que en e los dos a amien os e micos, con ai e calien e y con apo , se consigue mayo ecupe ación con ai e calien e , ya que es a ecupe ación es buena, y mejo a ía odos los pa áme os de ejidos. Es conocido que las ib as e hilos poseen cie a capacidad de ecupe acion as su i una de o mación: po lo an o, podemos deci que ienen cie o g ado de eles icidad. La elas icidad es de inida po "Amencan Socie y o Tes ing Ma e ials" en los siguien es e minos: "Es aquella p opiedad de uncue poque es esponsable en ecupe a el ama lo y o ma o iginal despues de la de o mación su ida. Las ib as ex iles no son ma e ias pe ec amen e elás icas, pe o pueden conside a se como un si ema isco-elás ico. Es deci que pueden sa is ace las condiciones de la ley de Hooke, pa cialmen e. Cuando las ue zas ex e nas aumen an, las ib as llegan a su i la de o mación plás ica no e e sible. Si las ue zas ex e nas dejan de aumen a , la ib a pe manece en es e es ado de de o mación. Al ol e a aumen a la ca ga, el p oceso de de o mación a segui no se á el mismo, y al elimina es a ca ga, la ib a no ecupe a & su es ado o iginal. Sin emba go, en caso de ib as que no son muy elas icas, solamen e una pa e de la ene gía se a libe ada 30 BOL. INTEXTAR. 1988, NQ 94 después de la de o mación. Las cu as de ca galala gamien o son muy dis in as con espec o a las cu as de ecupe ación que ep esen a un bucle de his e sis. Los esul ados ob enidos indican que a medida que aumen a la empe a u a del ai e calien e, la ecupe ación elás ica de la ib a disminuye. También se obse a que la ecupe ación es más ele ada pa a las ib as inas. P ac icamen e no hay in luencia del iempo de a amien o dob e las ca ac e ís icas de la ib a. Los alo es de la ecupe ación elás ica son más al os pa a las ib as a adas con ai e calien e que las a adas con apo . Es o signi ica que el a amien o é mico con ai e calien e da mejo es esul ados en cuan o a la ecupe ación elás ica. 5.5 Rigidez de la ib a. La igidez de la ib a se de ine po las ue zas necesa ias pa a dobla una ib a a un adio uni a io de cu a u a. Con es a de inición la in luencia de la longi ud de la p obe a queda eliminada. O o aspec o impo an e a ene en cuen a es la igidez a la o sión, es deci , la esis encia o ecida a la o sión. Los ac o es que in luyen en es a ca ac e ís ica de la ib a son: sección ans e sal, densidad, módulo y la inu a. De odas éllas, la mas impo an e es la inu a. Los esul ados ob enidos indican que a medida que aumen a la empe a u a del ai e calien e, la igidez de la ib a disminuye. No hay in luencia del iempo de a amien o. TABLA 1 Ca ac e ís icas de las ib as incluidas po el a amien o con ai e calien e. Tiempo de a amien o 10 segundos. Finu a de ib a 2'9 d ex. BOL. INTEXTAR. 1988, N* 94 Ca u e (s ica N lb~a~ Finu a (d i) Tenacidad (g/ c ) Ala gli~ o 1%) Dn ~clb p~ 4z.do (1) T abajo de ccup uib (al Recup ~ib eli ici 1%) lndlce de (gidC2 Fac o dC enic1d.o (T.E.~~ Tcp u a del i i n o,?C IM 120 14ü , 160 180 2W 2.7 2.8 3.- 2.9 3.2 3.2 32.7 31.1 28.5 30.8 28.2 27.5 20.7 22.1 25.4 30.5 28.5 36.0 10.9 11.7 9.5 8.( 12.6 11.8 23.3 20.7 18.0 16.4 17.3 13.0 37.4 24.0 28.8 28.4 27.7 24.7 1.6 1.4 1.1 1.0 1.0 0.8 !49.0 146.0 144.0 170.0 150.0 165.0 Vapo, a lm'' 3.6 23.5 18.8 19.6 13.5 25.8 0.6 146.0 TABLA 2 Ca ac e ís icas de las ib as in luídas po el a amien o con ai e calien e. Tiempo de a amien o 20 segundos, iu a de ib a, 2'9 d ex. TABLA 3 Ca ac e ís icas de las ib as in luidas po el a amien o con ai e calien e. Tiempo de a amien o, 30 segundos, inu a de ib a, 2'9 d ex. Ci c i lcas de ib as Finu a Id cil Tm ldad (gl ul Alaq ien o 1%) LDl accib p~l izado 1x1 T ibal0 de ecup aciá 1%) kup uibn ell ica 1x1 Indicc de ig'dez FY~DI de muid d (T.L.'I BOL. INTEXTAR. 1988, N* 94 Tesc a u i del a lcn o.sC 100 120 140 160 1m 2m 2.8 2.8 2.9 2.9 3.0 3.2 29.5 31 29.5 27.5 27.5 27.1 8.6 29.7 24.7 3ü.O 29.7 27.4 12.7 12.6 12.1 14.3 12.9 15.1 21.4 16.9 18.4 16.5 15.2 15.4 %.l 30.9 32.4 28.8 28.0 28.0 1.5 1.1 1.2 1.0 1.0 1.0 158.0 140.0 147.0 151.0 150.0 142.0 Vaw ' a' lM'= 3.6 23.5 38.8 19.6 13.5 25.8 0.8 16.0 V.po a lm*c 3.6 23.5 38.8 19.6 13.5 25.8 0.6 146.0 Ca w c i !ci dC ib as Finu a ld cll Tenuidad lgl il Al. gllen o I 1 LM uciOn pw izado 1x1 T~.b.jo de aup lá 111 üuip aclbn clksc ca 1x1 ~ndic ac igidez Fac o ae enacidad il.~.'~ l Tempe a u a de1 a ilm e,eC im izo i o , iso im m 2.7 2.9 2.9 3.1 3.4 3.1 32.7 30.4 29.4 27.0 24.1 26.4 20.6 25.0 24.8 27.1 36.0 31.0 8.5 9.3 8.0 12.0 20.6 13.7 22.6 15.9 19.0 16.3 13.2 13.3 37.4 29.6 31.6 29.3 26.1 25.4 1.6 1.2 1.2 1.0 0.7 0.8 146.0 152.0 146.0 140.0 145.0 147.0 TABLA 4 Ca ac e ís icas de las ib as in luidas po el a amien o con ai e calien e. Tiempo de a amien o, 40 segundos, inu a de ib a, 2'9 d ex. -. Cn wi ic Tw u i del lm o,? 1- C ik.5 im izo ico . iw im mo lmg Fin . (dwil 2.9 2.7 3.1 3.1 3.4 3.3 3.6 Tm idaó (gl eil 30.3 32.4 274 27.1 25.3 23.0 23.5 Aliq im e 1x1 23.4 23.9 25.8 28.7 s.4 32.8 38.8 Con ciái, po 5.7 9.3 10.9 10.2 19.2 13.6 19.6 iz.0 (SI T -M 4e 22.2 17.9 18.0 16.9 16.1 12.7 13.5 mup uibi 1%) 37.8 31.3 31.1 29.5 29.1 26.4 25.8 cli ic 1x1 lnd c 4e 1.3 1.4 1.1 1.0 0.7 0.7 0.6 iyi4ei F w 4e 147.0 158.0 139.0 145.0 148.0 132.0 146.0 m id~ IT.E.)I L TABLA 5 Ca ac e is icas de las ib as in luidas po el a amien o con ai e calien e. Tiempo de a amien o, 10 segundos, inu a de ib a, 4'9 d ex. Ca e is ic.~ TIP u a -1 im o,'C .Pa a dl ib as im izo ico iw im mo Finu a (d il 4.8 47 6.0 4.9 5.2 6.1 5.6 ~m ibid I~I~CXI 31.6 31.9 24.9 30.7 m, n.3 24.4 Aliq i n e (SI 24.0 24.7 28.2 29.0 32.3 30.1 42.5 Con uciOn po 13.9 12.1 10.2 8.3 8.6 9.2 11.7 iz.0 (XI TI.b.JO 4e 19.5 15.7 16.8 16.0 14.5 14.5 13.2 cup iái, 1%) k~p uib 32.4 29.6 29.1 28.4 26.9 n.4 24.9 elb ic 1s lndicc 4e 1.3 1.3 0.9 1.0 0.9 0.7 0.6 *g+4ex F ~ C 155.0 158.0 132.0 165.0 164.0 122.0 159.0 Mibid IT.E.)I - I