Diseño de Fibras

Introducción
Las fibras textiles fueron extraídas de la naturaleza en el origen de la civilización humana, y mediante técnicas artesanales fueron utilizadas en la preparación de hilados y tejidos para la confección de ropa. Hoy existe la necesidad de satisfacer las demandas tecnológicas con nuevas fibras que puedan adaptarse a tales cambios. Un nuevo concepto logra tal desafío: el diseño de fibras textiles. [imagen: waydn.com]
 
En nuestros días hemos llegado a extremos tales como el diseño de fibras huecas a escala nanométrica (la millonésima parte de un milímetro). Entonces es en éste campo donde el diseño de fibras tiene un rol más que protagónico, y un futuro que aún no tiene límites.

DISEÑO DE FIBRAS DE ALTA TECNOLOGÍA
El incesante desarrollo de la tecnología en fibras textiles ha llevado a la necesidad de diseñar las denominadas fibras "high tech" o fibras de alta tecnología. Estas comprenden tres grupos fundamentales:

Fibras de altas funciones
También conocidas como "high function" o funciones especiales, han sido diseñadas para satisfacer los requerimientos de un uso específico como por ejemplo: alta absorción de líquidos, alta impermeabilidad, alta conductividad eléctrica, alto aislamiento térmico, etc.

Fibras de altas prestaciones
También denominadas "superfibras" comprende a todas aquellas cuyo diseño está orientado a obtener valores de propiedades extremos, que no se obtienen con las fibras ordinarias. Estas propiedades pueden ser por ejemplo módulos de tracción y tenacidad muy altos, resistencia a la acción de agentes químicos, alta resistencia térmica, etc.

Fibras de alta estética
Son las que se denominan frecuentemente como "high tech" y ofrecen sensaciones gratas a diferentes sentidos y desde perspectivas variadas. Dentro de este grupo están las microfibras, los símiles cueros, las símiles sedas, hilados simil lana, etc.


Clasificación de las fibras textiles
Las fibras textiles se clasifican en primera instancia en dos grandes grupos, de acuerdo a la forma de obtenerlas: Fibras Naturales y Fibras Sintéticas.

FIBRAS NATURALES
Como su nombre lo indica son aquellas procesadas tal cual se encuentran en la naturaleza, mediante la extracción de su fuente de origen, la clasificación y el acondicionamiento (como el lavado, el blanqueo, etc.), para luego pasar a otra etapa de manufactura (como la hilatura y el tejido), o su uso final como tal.

Fibras Vegetales
Son aquellas fibras naturales extraídas del reino vegetal en sus más variadas formas: semillas, tallos, hojas, frutos y raíces. Constituyen las fibras mas antiguas que el hombre haya utilizado y sin embargo siguen siendo hoy día muy valoradas, por sus nobles características de uso.

Fibras Animales
Son aquellas fibras que provienen de los folículos pilosos o de las glándulas de animales domésticos como la lana, el pelo de conejo y de los camélidos en el primer caso y la seda del gusano o de la araña en el segundo.

Fibras Minerales
Las fibras minerales se encuentran en la naturaleza en el reino mineral en su estado transformación final, por lo que solo necesitan extraerse del medio en que se encuentran y utilizarse tal cual. En la tabla de Fibras Textiles Naturales puedes consultar todas las fibras existentes, clasificadas por grupo, origen y con su sistema de código universal.

FIBRAS ARTIFICIALES
  Son todas aquellas fibras textiles que no se encuentran en la naturaleza como tales. Corresponden a aquellas fibras naturales que el ser humano ha modificado por pocesos químicos y aquellas que ha sintetizado a partir de productos químicos. Este grupo lo conforman dos grande subgrupos: Las fibras regeneradas y las fibras sintéticas.

Fibras Regeneradas
Las fibras regeneradas son aquellas obtenidas a partir de fibras naturales que el hombre ha modificado mediante procesos químicos de transformación, y que convierte a las cadenas de polímeros naturales en nuevas fibras con características propias. [imagen: 3.bp.blogspot.com]
Fibras Sintéticas
Estas fibras se obtienen por síntesis, generalmente a partir de productos petroquímicos, obteniéndose largas cadenas moleculares denominadas polímeros. Los nuevos desarrollos tecnológicos se están orientando hacia fuentes de aprovisionamiento con menos poder contaminante y de recursos renovables.

En la tabla de Fibras Textiles Artificiales ofrecemos un resumen de todas las fibras existentes, clasificadas por grupo, origen y con su sistema de codificación universal.


Historia de las fibras textiles
El lino se considera la más antigua fibra textil, conocido desde hace aproximadamente 7,000 años, en Egipto. El algodón fue usado hace 5,000 a 7,000 años por los egipcios ya que usaban ropa de esta fibra desde aquel entonces. La lana fue utilizada 5,000 años atrás por diversos pueblos de la Mesopotamia asiática. La seda se conoce desde hace 5,600 años y se cree que fue descubierta por una princesa china, en aquel país de oriente. Hubo que esperar mucho tiempo para la aparición de la primera fibra artificial, inventada por el conde de Chardonett en 1884: el rayón, denominada en sus comienzos: seda artificial. Más tarde, en 1923, la Compañía Celanese desarrolló el acetato de celulosa otra fibra regenerada, en forma industrial. En 1931, el químico estadounidense Wallace Carothers de la Compañía DuPont, descubrió unas moléculas gigantes llamadas polímeros. Enfocó sus esfuerzos en una fibra llamada simplemente “66”, una poliamida denominada comercialmente Nylon, y que constituye la primera fibra sintética.

Al terminar la segunda guerra mundial comenzaron a aparecer una serie de nuevas fibras sintéticas: acrílico, poliéster, triacetato, etc. En la década de 1960, Dupont aparece una vez más con una fibra de elastano con propiedades de elasticidad sorprendentes.

En 1970 Japón introduce en el mercado mundial: la microfibra, fibras de un nivel de finura de unas cien veces menos que el cabello humano. Desde los años noventa aparecieron fibras tecnológicas, diseñadas para usos específicos como el Nomex y Kevlar, fibras ignífugas. Más adelante veremos todas ellas.

HISTORIA DE LAS FIBRAS NATURALES
Las fibras naturales han estado presentes en las sociedades humanas desde el origen de la civilización. Ya sea de origen animal como: ovejas, conejos, cabras, camellos y alpacas, o de origen vegetal: de las cápsulas de algodón, de las hojas de abacá y sisal y las cáscaras de coco, y de los tallos de las plantas de yute, cáñamo, lino y ramio. De modo que la evolución en el uso de las fibras naturales coincide de cierta forma con la evolución del hombre y el refinamiento en sus gustos y costumbres. Se llegó en el comienzo del tercer milenio a producir cosechas por 35 millones de toneladas de fibras naturales extraídas de una amplia gama de plantas y animales.
Pero la historia giró bruscamente durante la última mitad del siglo pasado. Las fibras naturales han comenzado a ser rápidamente reemplazadas por las fibras sintéticas debido principalmente a los costos. Esto impactó de lleno en la vida de millones de personas que dependen de la producción y procesamiento de las fibras naturales.
Por esta razón, el Año Internacional de las Fibras Naturales 2009 tiene como objetivo crear conciencia sobre la importancia de las fibras naturales para los productores, la industria, los consumidores y el medio ambiente.
No se trata de restar importancia a las fibras sintéticas, sino de realzar y valorar las propiedades de las fibras naturales y mantener un equilibrio lógico en el consumo, uso y producción responsable de unas y otras.
Como se ha visto las fibras naturales tienen una extensa historia y depende de nosotros que tengan un extenso futuro.

La naturaleza ha dotado de fibras a las plantas y a los animales para satisfacer nuestras necesidades básicas de vestimenta. Independientemente en que zona climática se hayan establecido los seres humanos, siempre han podido proveerse de fibras naturales de las especies nativas, para realizar productos tales como ropa, cuerdas, redes, cobertores, etc. El primer material compuesto conocido se hizo con arcilla y paja para construir muros en Egipto hace 3.000 años, pero muchas de las fibras naturales antiguas ya no están en uso. Fibras como yute, coco, sisal, la ceiba y sólo comenzaron a ser importados a Europa desde el siglo XIX.

La ortiga común tiene una larga historia como una fuente de fibra. Los restos arqueológicos en Dinamarca y Gran Bretaña muestran que se utilizó para la cuerda y el paño en el Neolítico. Mucho más tarde, en los tiempos post-medievales, las redes de arrastre para la pesca fueron hechas de fibra de ortiga. Ropa con tela de ortiga fue fabricada en Escandinavia y en Escocia desde los primeros tiempos hasta el siglo 19 y fue conocido como tela escocesa en Gran Bretaña. La escasez de algodón durante la Primera Guerra Mundial obligó a los alemanes a utilizar ortigas para hacer la tela.
Del líber de la corteza fibrosa interna de los tilos que se ha utilizado como fibra para las maromas y sogas en Inglaterra en el pasado. La palabra liber se ha aplicado a la capa fibrosa de muchos tipos de plantas. El cáñamo y el lino son las plantas más antiguas utilizadas para los productos textiles. El cáñamo se cultivó en China desde 2800 AC.
Las lenguas indoeuropeas dieron origen al término hemp (cáñamo), está relacionado con el cannabis en griego, luego derivado en canvas (lona, velámen, lienzo), porque el cáñamo se utilizó para hacer velas, así como la fibra de lino.

El algodón ha sido producido en la India durante milenios, y fue introducida en Europa en los años 1300. Algunas de las fibras vegetales naturales introducidas mucho más recientemente, reflejan sus orígenes y distribución. La trenza de yute se originó en la India y su nombre en bengalí es de pelo. El nombre de ramio proviene del malayo, y ha sido conocida también como la hierba de ropa, ropa de China y de tela de hierba.
Otra palabra malaya que ha dado a sí mismo en una fibra es ceiba.
Kapok es una fibra sedosa de un árbol del este de la India, y también se la conoce como algodón de seda o algodón de Java.
El formio proviene de un árbol perenne nativo de Nueva Zelanda, también conocido como lino de Nueva Zelanda.
HISTORIA DE LAS FIBRAS ARTIFICIALES
Como resultado de la revolución industrial no solo se mecanizó una industria tradicionalmente artesanal como la industria textil, sino que además el espíritu de búsqueda e investigación del hombre, hizo que éste avanzará en la sustitución de recursos naturales como es el caso de las fibras que se utilizaban en ésta industria.
La historia de las fibras artificiales comenzó a partir de los primeros intentos de producir seda artificial. Los principales avances en este campo se debe a las investigaciones del químico francés Hílaire Berniggaud, conde de Chardonnet (Besançon, 1839 - París, 1924), considerado como el auténtico impulsor de la industria de tejidos artificial. [imagen: qmunty.com]
 
Desde esos comienzos, el hombre se dio a la tarea de obtener fibras artificiales, pues también se corría el riesgo de agotar la fuente de los recursos naturales como la lana, el lino, el algodón y la seda, entre otras. Con la creación de estas nuevas fibras se vio además, la posibilidad de mejorar las propiedades de las fibras tradicionales. Se inicia entonces la carrera de descubrimientos de las fibras artificiales. En 1924 se creó el rayón acetato, la primer fibra regenerada denominada seda artificial, en 1938 el fibra poliamídica (Nylon), la primer fibra sintética y en 1940 la fibra de poliéster, que hasta nuestros días sigue en su continuo incremento de producción a nivel mundial. Es importante señalar que el desarrollo sostenido de las fibras sintéticas, está íntimamente relacionado con el desarrollo de la industria petrolífera, fuente insustituible de las materias primas para la fabricación de los polímeros que la constituyen. Pero la mayoría de los procesos involucrados en la manufactura de fibras artificiales, vegetales o sintéticas, llevan asociados la producción de contaminantes, que constituyen un serio problema para el futuro desarrollo del sector. Para solucionar este tema se ha de recurrir a desarrollar la tecnología necesaria para procesar dichos contaminantes para convertirlos en productos no peligrosos para el medioambiente.


Propiedades funcionales de las fibras textiles
Considerando las fibras textiles en su conjunto se puede ejemplificar las diferencias en las propiedades funcionales de cada clase de fibra de la siguiente forma:
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 Fibras Naturales Sintéticas Regeneradas
 Precio  medio-muy alto  medio  bajo-medio
 Duración  media-alta  alta  baja
 Absorción  alta  baja  media
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Tomando de la tabla anterior a modo de ejemplo uno de los parámetros (absorción), se destacan las diferencias entre fibras naturales y fibras sintéticas:
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 Fibras Lana / Algodón Nylon / Poliéster
 Absorción  Fuerte  Débil
 Secado  Tardan en secar  Secan rápidamente
 Confort  Bueno: absorbe transpiración  Malo: repele transpiración
 Arrugado  Fácilmente arrugable  Resistentes al arrugado
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PROPIEDADES FUNCIONALES DE LAS FIBRAS NATURALES
Características diferenciales generales entre las fibras naturales:
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 Fibras
Vegetales Animales Minerales
 Confort térmico  frescas  cálidas  aislantes
 Arrugabilidad  arrugables  poco arrugables  inarrugables
 Resistencia  fuertes  muy fuertes  fortísimas
 Carga estática  baja  alta  inexistente
 Encogimiento  alto  bajo  inencogibles
 Absorción de agua  alto  bajo  inexistente
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Características destacadas de las fibras vegetales y las fibras animales.
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 Fibras A favor En contra
 Algodón  · Gran poder absorbente, comodidad de uso y transpirable.
· No acumula electricidad estática.
· Resistencia a la rotura y la abrasión.
· No se apelmaza ni apolilla.
· Tiñe bien.
· Tendencia a arrugarse y a encoger.
· Tarda tiempo en secarse.
· No tolera oxidantes concentrados.
· Propenso a desarrollar moho.
· A mas de 140ºC amarillea.
· A mas de 140ºC pierde resistencia.
 Lino · Buena absorción pero inferior al algodón.
· Mayor resistencia a la rotura que el algodón.
· Buen conductor del calor, y frío al tacto y tiñe bien.
· Alta tendencia a arrugarse y a encoger.
· Calor seco a 120ºC amarillea y a 150ºC se descompone.
· Propenso a desarrollar moho.
· Fibra mas rígida que el algodón.
 Lana · Flexible y elástica.
· Acumula electricidad estática solo en ambiente seco.
· Gran poder absorbente, y transpirable.
· Excelente recuperación a las arrugas.
· Elevado aislamiento térmico.
· Poca resistencia a la abrasión.
· Tarda en secar. Forma pilling.
· Muy sensible a la polilla.
· Muy sensible a los álcalis.
· Es susceptible a encoger y afieltrarse.
 Seda · Buen poder absorbente.
· Buen aislante térmico.
· Flexible y elástica.
· Tacto seco, suave, crujiente y grato.
· Tiñe muy bien.
· Regular resistencia a la abrasión.
· Atacable por el sudor.
· Mal conductor del calor.
· Fácilmente atacable por los álcalis.
· Amarilleo por acción de la luz.
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CARACTERÍSTICAS FUNCIONALES DE LAS FIBRAS MINERALES


Fibra de vidrio
El buen aislamiento térmico, la estabilidad frente a reactivos químicos y la resistencia a altas temperaturas, la convierten en una fibra ideal para múltiples usos. Filamentos de diámetro extremadamente pequeño (0,005mm) hace posible el doblado y retorcido como cualquier fibra sintética, para obtenerse una variedad de hilos comerciales que luego pueden ser tejidos bajo la modalidad de tafetas, sargas o satenes. Combinados con otras fibras se obtiene una vastísima posibilidad de aplicación textil. Algunos usos finales son: chalecos blindados, pantallas, asientos, bolsas de dormir, telas plásticas reforzadas, etc.

Fibra de metal
El oro y la plata fueron convertidos en hilos continuos, para ser utilizados en la fabricación de algunos tejidos especiales para el culto religioso y trajes regionales. En la actualidad los hilados metálicos son ofrecidos comercialmente en la Argentina, para la confección de tejidos de moda en indumentaria, con diversos colores, en títulos 1/100 y 1/69. Una variante de éstos son los hilados metalizados, de aspecto similar pero de características estructurales distintas a un hilo de metal.

CARACTERÍSTICAS FUNCIONALES DE LAS FIBRAS ARTIFICIALES

Sintéticas
Son las más utilizadas en la actualidad. Tienen la ventaja de ser muy resistentes a todo tipo de agentes externos, no necesitan casi planchado y la suciedad desaparece de ellas con facilidad. Su mayor inconveniente es que son poco higroscópicas (no absorben el sudor), por lo que en verano son muy calientes y en inviernos muy frías. Para solucionar este problema, normalmente se suelen mezclar con fibras naturales.

Regeneradas
La materia prima es la celulosa (material vegetal de árboles y plantas), a las que se les añaden distintos disolventes para dar origen a los distintos tipos de rayones. Tienen una gran resistencia en seco, pero no tanto cuando están húmedas. Son agradables al tacto. Normalmente suelen ir mezcladas con fibras naturales y/o fibras sintéticas para darles mayor resistencia mecánica.
 
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