Fibras Sintéticas y Naturales

Todas las personas de los alrededores rodeadas de diferentes materiales adecuados para diferentes propósitos. Las prendas pertenecen a diferentes texturas, es decir, algunas tienen un aspecto brillante; mientras que algunos de ellos son aburridos en apariencia. La ropa se compone de telas, que a su vez se componen de fibras. La naturaleza y el material de la ropa dependen de la naturaleza de la fibra. Por ejemplo, los vasos y los polietilenos están hechos de plástico. 

Clasificación de Fibras

Las fibras se obtienen de fuentes naturales, es decir, plantas y animales. Por ejemplo, algodón, lana y seda. Sin embargo, algunos de ellos pueden derivarse artificialmente. Las fibras hechas por humanos se llaman fibras sintéticas o hechas por el hombre. No se derivan de fuentes naturales. Algunos ejemplos de fibras sintéticas son el nailon, el rayón, el poliéster, etc. Técnicamente, estas fibras suelen estar formadas como una string de pequeñas unidades, llamadas sustancias químicas, que se apilan juntas. Las fibras sintéticas y los plásticos están compuestos por partículas o moléculas llamadas polímeros.

Un polímero, por lo tanto, es una molécula grande derivada de la combinación de muchas moléculas pequeñas. Estas pequeñas moléculas individualmente se llaman monómeros. El proceso de obtención de un polímero a partir de monómeros se denomina polimerización.

Fibra natural

Las fibras naturales son materias primas parecidas al cabello, que se originan a partir de fuentes animales, vegetales o minerales. Básicamente es una aglomeración de células en las que el diámetro es despreciable en comparación con la longitud. Son fácilmente convertibles en telas no tejidas, es decir, fieltro o papel o tela tejida al hilar en hilos. Una gran variedad de estas fibras encuentran su uso en productos textiles u otros fines industriales.

Ventajas de las Fibras Naturales

• Buenos absorbentes del sudor.
• Disponible en una variedad de texturas.
• Fácil de usar y transportar en climas cálidos y húmedos.
• Flexible y relativamente fuerte.
• Alta elasticidad – Al someterse a alta tensión, vuelven parcial o totalmente a su longitud original cuando se quita la tensión.

Ejemplos de Fibras Naturales

Las fibras naturales se pueden clasificar en dos grandes categorías: fibras vegetales y fibras animales. 

• Fibras vegetales
  Un material que se compone de hebras delgadas y continuas se conoce como fibra. Las fibras vegetales son alargadas, más comúnmente células vegetales de soporte de esclerénquima con paredes gruesas de celulosa con una estructura bien organizada.
  Las plantas que incluyen algodón, yute, lino y cáñamo se utilizan para obtener fibras vegetales. Muchas fibras vegetales se producen como cultivos de campo.

Categoría	Tipos
fibra de semilla	Las fibras recolectadas de las semillas de varias plantas se conocen como fibras de semillas.
Fibra de hoja	Las fibras recolectadas de las células de una hoja se conocen como fibras de hoja, por ejemplo, plátano, piña (PALF), etc.
Fibra basta	Las fibras de bast se recolectan de las capas de células externas del tallo de la planta. Estas fibras se utilizan para hilos, telas, embalajes y papel duraderos. Algunos ejemplos son el lino, el yute, el kenaf, el cáñamo industrial, el ramio, el ratán y las fibras de vid.
fibra de fruta	Fibras recolectadas del fruto de la planta, por ejemplo, fibra de coco (coir).
fibra de tallo	Fibras de los tallos de las plantas, por ejemplo, paja de trigo, arroz, cebada, bambú y paja.

• Fibras animales
  La mayoría de las proteínas como el colágeno, la queratina y la fibroína; ejemplos que incluyen fibras naturales seda, lana, catgut y alpaca forman una sección importante de fibras animales. La mayoría de las fibras animales se dividen en dos categorías en términos de la fuente de la que se capturan:
  • Pelo animal – Lana extraída de mamíferos peludos. Por ejemplo, lana de oveja, pelo de cabra (cachemira, mohair).
  • Fibra de seda: la fibra se recolecta de las secreciones de las glándulas de los insectos durante la preparación de los capullos.

Diferencia entre fibras animales y vegetales

Fibras animales	Fibras Vegetales
Extraído de animales	Extraído de plantas,
Compuesto por proteínas.	Compuesto de celulosa.
No necesita ser cosechado para la extracción de fibra.	Las fibras vegetales necesitan ser cosechadas.
Fuerza menor.	mayor fuerza
Ejemplos: seda, lana, etc.	Ejemplos: yute, algodón, etc.

Los factores que afectan la naturaleza de las Fibras Naturales son:

• Edad de la fibra: las propiedades de la fibra son inversamente proporcionales a la edad de la fibra. Por ejemplo, las fibras jóvenes más nuevas son más fuertes y elásticas que las más viejas.
• Sensibilidad a la velocidad de deformación: debido a su naturaleza viscoelástica, la mayoría de las fibras naturales muestran sensibilidad a la velocidad de deformación. La seda de araña tiene regiones elásticas que juntas contribuyen a su sensibilidad a la velocidad de deformación. La rigidez del hueso aumenta con el aumento de la velocidad de deformación. Este proceso se conoce como endurecimiento por deformación.
• El contenido de humedad de la fibra.

Aplicaciones de las fibras naturales: las fibras naturales encuentran sus aplicaciones en una variedad de campos que son,

• Industria de la construcción: las fibras de vidrio, por ejemplo, se utilizan ampliamente en la industria de la construcción para la fabricación de ciertos materiales de construcción.
• Valor Industrial: Muchas fibras naturales como la seda, lana, angora y pelo de camello tienen un gran valor industrial. Las fibras de algodón, por ejemplo, se utilizan ampliamente en la industria textil.
• Medicamentos: Las fibras naturales ayudan en la fabricación de biomateriales.
• Limpieza del medio ambiente: La quitina, por ejemplo, se puede utilizar para la eliminación de ciertos contaminantes tóxicos que se obtienen de los vertidos de aguas industriales.

Fibras sintéticas

Las fibras sintéticas son fibras artificiales que representan aproximadamente la mitad del uso total de fibras. Están compuestos por pequeñas moléculas que se originan a partir de polímeros sintetizados. Los compuestos que forman estas fibras se derivan de materias primas como productos químicos o petroquímicos a base de petróleo. El proceso de polimerización convierte estas materias primas en un enlace químico de dos átomos de carbono adyacentes. Las diferentes fibras sintéticas se forman a partir de una variedad de compuestos químicos. 

Las fibras sintéticas encuentran sus aplicaciones en la tecnología textil y de fibras. Las principales fibras sintéticas dominantes son: nailon, poliéster, acrílico y poliolefina, que representan alrededor del 98 por ciento del volumen de producción de fibras sintéticas. El 60 por ciento de la responsabilidad se entrega solo al poliéster. La mayoría de estas fibras se reconocen como productos comerciales potencialmente valiosos. 

Fibras semisintéticas

Las fibras semisintéticas se forman a partir de fibras naturales. Las fibras naturales se someten a un proceso químico, que implica la cosecha, la descomposición y luego la reconstrucción de las fibras naturales utilizando celulosa. La celulosa es un compuesto orgánico que se encuentra en abundancia en las plantas. Primero se extrae de las plantas, se hace soluble y luego se hila en fibra para hacer telas.

Tipos de fibras sintéticas

• Rayón
  Rayón se fabrica a partir de pulpa de madera. Debido a su gran parecido con la seda, el rayón también se denomina seda artificial o sintética. En comparación con la seda natural, es más económica y además se puede teñir en varios colores.
• Nylon 
  Nylon fue la primera fibra similar a la seda sintetizada comercialmente. El nailon se fabrica a partir de carbón, agua y aire.
• Poliéster
  El poliéster es una fibra artificial muy popular que se utiliza para confeccionar ropa. Debido a su nombre, se compone de unidades repetitivas de un químico llamado éster.
• Acrílico El
  acrílico es una fibra artificial muy popular. Debido a su gran parecido con la lana, el acrílico también se denomina lana artificial o sintética. En comparación con la lana natural, es más económica y además se puede teñir en varios colores.

Características de las Fibras Sintéticas en comparación con las Fibras Naturales

• Gran durabilidad.
• Más fuerte.
• Más económico
• Fácil mantenimiento y lavado.

Ventajas de las Fibras Sintéticas

• Buena elasticidad.
• Fácil mezcla con otras fibras.
• Propiedad que no se encoge.
• Altamente absorbente
• No se arrugan fácilmente.
• Menos costoso.
• Fácilmente disponible y duradero.
• Manejar cargas pesadas sin romperse.

Desventajas de las fibras sintéticas

• Debido a su bajo punto de fusión, las fibras sintéticas se someten al calor con precaución. Por ejemplo, al planchar.
• Las propiedades menos absorbentes hacen que estas fibras sean incómodas de usar durante los días calurosos y húmedos. Se adhieren al cuerpo en un clima húmedo.
• Dado que estas fibras no son biodegradables por naturaleza, tienen graves impactos ambientales.
• Son propensos a incendiarse muy fácilmente.

Polímeros

Los polímeros se pueden denominar como una combinación de unidades repetitivas. Los polímeros se componen de pequeñas subunidades para formar moléculas grandes, también conocidas como macromoléculas. Los polímeros pueden ser naturales, formados a partir de plantas y animales, o sintéticos, que son artificiales. La palabra polímeros se compone de dos palabras, POLY significa muchos y MER que significa unidades. Diferentes polímeros muestran una gran cantidad de propiedades físicas y químicas únicas. Algunos ejemplos de polímeros naturales son la seda, la lana, la celulosa (algodón). Algunos ejemplos de polímeros sintéticos son el nailon, el poliéster teflón, el polietileno, etc.

Los polímeros se pueden crear utilizando el proceso de polimerización. La polimerización utiliza elementos constituyentes llamados monómeros apilados para formar strings poliméricas, es decir, la formación de redes tridimensionales para formar enlaces poliméricos.

Tipos de polímeros: los polímeros se pueden clasificar en dos tipos principales: naturales y sintéticos o artificiales.

• Natural
  Los materiales poliméricos naturales se derivan de plantas y animales. Algunos ejemplos son goma laca, ámbar, lana y caucho natural. Otro polímero natural conocido, que es la celulosa, es el componente principal de la madera y el papel.
• Sintético
  Los materiales poliméricos sintéticos no se derivan de plantas ni animales. Estos polímeros tienen una gran demanda en todo el mundo, casi 330 millones de los cuales se fabrican cada año. Algunos ejemplos incluyen polietileno, polipropileno, PVC, caucho sintético, baquelita, neopreno, nailon, PVB y otros.

Propiedades de los Polímeros

• Propiedades físicas: los polímeros muestran algunas propiedades físicas raras:
  • La longitud de la string y la reticulación del polímero son directamente proporcionales a su resistencia a la tracción. Por lo tanto, la resistencia a la tracción aumenta al aumentar la reticulación.
  • Los polímeros muestran una propiedad rara cuando se someten a calor, es decir, cambian de estado de cristalino a semicristalino, pero no se derriten.
• Propiedades químicas: las propiedades químicas de los polímeros les permiten resistir fuertemente la unión con otras moléculas:
  • A los polímeros se les otorgan enlaces de hidrógeno y enlaces iónicos que les proporcionan una mejor fuerza de reticulación.
  • Se garantiza una alta flexibilidad debido a la unión dipolo-dipolo de las strings laterales.
  • Se sabe que los polímeros que soportan las fuerzas de Van der Waals que unen sus strings son de naturaleza débil. Sin embargo, proporcionan al polímero un punto de fusión bajo.
• Propiedades ópticas
  Los polímeros encuentran su uso en espectroscopia y aplicaciones analíticas, es decir, el diseño de láseres. Esto se debe a su capacidad para modificar su índice de refracción en función de la temperatura, especialmente visible en PMMA y HEMA: MMA.

Fibras poliméricas

Las fibras poliméricas son fibras basadas en productos químicos sintéticos, por ejemplo, fuentes petroquímicas. Se pueden considerar como un subconjunto de las fibras artificiales. Estas fibras se derivan de las siguientes fuentes:

• Poliamida-nylon
• elastolefina
• Poliolefinas (PP y PE) fibra olefina
• Poliéster PET o PBT
• fibra de poliuretano
• Vinilo de fibra de cloruro de polivinilo (PVC)
• Fenol-formaldehído (PF)
• Los poliésteres acrílicos, como las fibras PAN de poliéster puro, se convierten en fibra de carbono tostándolos en un entorno con poco oxígeno. Las fibras de carbono se pueden considerar como un tipo de fibra a base de resina que no es termoplástica.
• Poliamidas aromáticas (aramida): estos polímeros tienen la cualidad de no fundirse incluso cuando se someten a altas temperaturas. Además, estas fibras tienen fuertes enlaces entre las strings de polímeros. Por ejemplo, Twaron, Kevlar y Nomex.
• Polietileno (PE). Por ejemplo, Dyneema o Spectra.
• Elastómeros. Por ejemplo, spandex. En la última tendencia, las fibras de uretano están comenzando a actuar como reemplazo de la tecnología spandex.

Hay varios tipos de fibras poliméricas: 

1. Las fibras recubiertas proporcionan eliminación de estática, recubiertas de plata para proporcionar propiedades antibacterianas. Por ejemplo, fibras recubiertas de níquel. 

2. Las fibras coextendidas se componen de dos polímeros distintos, más comúnmente como un núcleo-revestimiento o uno al lado del otro.

3. Las fibras recubiertas de aluminio proporcionan deflexión de RF para un carrete de fibra de vidrio continua. Se conoce como paja de radar.

Polímeros sintéticos de uso diario

Los polímeros sintéticos encuentran su uso en la vida diaria, en forma de textiles y telas, teflón en sartenes antiadherentes y cloruro de polivinilo en tuberías. Un uso común se ve en forma de botellas de PET que se componen de un polímero sintético, tereftalato de polietileno. Los neumáticos se fabrican a partir de los cauchos Buna. Además, las cubiertas de plástico están compuestas por polímeros sintéticos como el polietileno. Sin embargo, las fibras sintéticas contribuyen mucho a los problemas ambientales, debido a su naturaleza no biodegradable. Además, en su mayoría se sintetizan a partir del petróleo, lo que genera una sobrecarga en la economía. Por tanto, los bioplásticos son una alternativa, aunque más cara. 

Problemas de muestra 

Problema 1: ¿Diferenciar entre polímeros naturales y sintéticos?

Solución:

Las siguientes son las diferencias entre los polímeros naturales y sintéticos:

Polímeros Naturales	Polímeros Sintéticos
Se encuentra de forma natural en nuestro entorno.	Producido artificialmente por humanos.
Se producen de forma natural.	No se produzca de forma natural.
Fabricado a partir de procesos biológicos.	Fabricado a partir de procesos químicos.
Fácilmente degradable por proceso biológico.	Difícil de degradar por procesos naturales.

Problema 2: ¿Cómo se fabrican las fibras sintéticas?

Solución:

Fibras sintéticas compuestas por polímeros sintetizados de pequeñas moléculas. Se extraen de materias primas como productos químicos a base de petróleo o productos petroquímicos. Están compuestos de pequeñas moléculas constituyentes, conocidas como monómeros. 

Problema 3: Enumerar propiedades y usos de la fibra rayón.

Solución:

Las propiedades de la fibra de rayón son:

• Fibra versátil.
• Teñido en diferentes colores.

Los usos de la fibra de rayón son:

• Confección de prendas como camisas, blusas, etc.
• Hacer muebles y tapicería.

Problema 4: Escribe la diferencia entre fibras naturales y sintéticas?

Solución:

Las siguientes son las diferencias entre fibras naturales y sintéticas:

fibras naturales	Fibras sintéticas
Fabricado naturalmente.	fibras artificiales
Color natural	Se puede teñir en diferentes colores.
La hilera no es necesaria	La hilera es necesaria para la producción de filamento.
Posibilidades de tener polvo o impurezas	Sin polvo ni impurezas
Menos duradero	Más durable

Problema 5: ¿Por qué se recomienda no usar ropa sintética mientras se trabaja en un laboratorio o se trabaja con fuego en la cocina?

Solución:

Las fibras sintéticas se derriten al calentarse. Esto es realmente una desventaja con las fibras sintéticas. Si la tela se incendia puede ser muy desastroso. La tela se derrite y se pega al cuerpo de quien la lleva. Por lo tanto, se recomienda no usar ropa sintética mientras se trabaja en un laboratorio o se trabaja con fuego en la cocina.

Problema 6: Describa el nailon. Escribe sus usos y propiedades.

Solución:

El nylon es el polímero sintético más fuerte entre todas las fibras sintéticas. Se fabrica a partir de carbón, agua y aire. También es un polímero de amidas.

Usos del nailon

• Utilizado en cepillos de dientes, peines, etc.
• Debido a su elasticidad, se usa para hacer calcetines y medias.
• Se utiliza para la confección de prendas de vestir.

Propiedades del nailon

• Resistente a polillas y hongos.
• Absorbe menos agua.
• Alta resistencia a la tracción.
• Durable.