Influencia de las variables del proceso de fabricación del poliéster en el TCD



Es conocido que los tratamientos con determinados productos químicos (agentes hinchantes, disolventes orgánicos) pueden ocasionar modificaciones en la estructura de las fibras de poliéster, las modificaciones difieren significativamente de aquéllas producidas por tratamientos puramente térmicos.

La influencia de ciertos tratamientos químicos en la estructura del poliéster fue estudiada por Lipp Symonowicz26_{. La influencia de los tratamientos en la energía de} cohesión molecular (TCD) depende del tipo de tratamiento químico. La autora procedió a tratamientos con alcohol bencílico y con sosa cáustica en diferentes condiciones. Maillo, Gacén y Naik27 _{caracterizaron un tejido de poliéster no termofijado y el mismo} tejido termofijado sometidos a tratamientos de caustificación con sosa cáustica a 100°C durante 30 y 60 minutos. Los resultados obtenidos mostraron que el TCD aumentaba con el tiempo de caustificado en los sustratos no termofijados, con la particularidad de que sus valores eran mucho más elevados que los correspondientes a los mismos tratamientos en ausencia de sosa cáustica. Cuando el tratamiento de caustificado se aplicaba al tejido termofijado (según es habitual en la industria) se producía una disminución del TCD. Teniendo en cuenta que cuanto mayor es la

107 cristalinidad o la orientación, mayor es el TCD, se podría deducir que el tratamiento de caustificado ocasionaba una disminución de la orientación y/o cristalinidad.



Gacén, Maillo y Lis28 _{estudiaron las diferencias de estructura fina entre el poliéster} convencional (C) y el fabricado por hilatura-estirado (SDY). Determinaron el TCD en fenol 100% de los dos sustratos a diferentes temperaturas y apreciaron que el hilo SDY presentaba un TCD aproximadamente la mitad del que correspondía al hilo convencional. Ello coincidió con la menor cristalinidad del hilo SDY con respecto a la del hilo convencional.

Las condiciones de fabricación del hilo de poliéster influyen también en los valores del TCD. Gacén, Cayuela, Manich y Gacen jr.29 _{estudiaron las diferencias existentes entre} hilos procedentes de una misma productora, obtenidas según diferentes procesos: hilatura-estirado, hilo POY posteriormente estirado, hilo LOY procesado convencionalmente, e hilo POY estirado convencionalmente. El sustrato más cristalino (hilo POY posteriormente estirado) era el que lógicamente presentaba el mayor valor del TCD a diferentes temperaturas, y el menos cristalino (hilo POY estirado convencionalmente) era el de menor TCD. Observaron que los coeficientes de variación de los valores del TCD eran anormalmente altos en todos los sustratos menos en el obtenido por el proceso hilatura-estirado. Ello puso de manifiesto irregularidades de estructura fina a lo largo del mismo hilo continuo que no se observaban cuando los sustratos se caracterizaban mediante solubilidad diferencial y sorción de yodo, ya que al ser el peso de la probeta mucho mayor, se podían compensar las diferencias detectadas en el ensayo del TCD.

Diéval et al.30 _{han estudiado las diferencias de estructura fina entre una microfibra} obtenida mediante super-estirado y dos fibras convencionales, una de ellas de sección transversal trilobal y la otra circular. A estos sustratos se les aplicó un tratamiento en agua a 80, 100, 110, 120 y 135°C durante 30 minutos. Determinaron los valores de TCD a diferentes temperaturas y calcularon las energías de activación. El PES microfibra presentaba una energía de activación menor que las fibras convencionales a cualquier temperatura de termofijado, lo que significa que es menor la barrera de energía necesaria para desmoronar su estructura. De ello se deriva también que su estructura es más accesible a las moléculas de fenol que la del resto de los sustratos. Por su parte, la fibra de título convencional de sección transversal circular, presentaba un cambio muy brusco en su energía de activación a la temperatura de 105°C.



Lipp-Symonowicz26 _{estudió los cambios estructurales que se producían en las fibras} de poliéster cuando eran sometidas a tratamientos térmicos en diferentes medios. Determinó, entre otros parámetros, el TCD o, según ella, energía de cohesión molecular, de las fibras tras ser tratadas térmicamente en agua, aire seco, aire húmedo y vapor sobrecalentado, a diferentes temperaturas y tiempos. Observó que el valor del TCD aumentaba en las fibras tratadas en todos los medios si se comparaba con el de las no tratadas. De los resultados obtenidos, esta autora deduce que la temperatura y duración del tratamiento tienen una gran influencia, no así el tipo de medio circundante. En las fibras tratadas en aire a temperaturas más elevadas, pequeños cambios en la cristalinidad daban lugar a variaciones muy grandes en los valores del TCD. Ello podría ser atribuido a una redistribución de la estructura que ocasionaría un aumento de la cohesión molecular global.

Gacén, Maillo y Cayuela31 estudiaron el TCD en fenol 100% de hilos poliéster POY/texturado de un tejido de punto termofijado a diferentes temperaturas (170, 190, 200, 210 °C), tiempos (20, 30, 40, 60 s) y tensiones relacionadas con el ancho final del tejido (140, 164, 188 cm). Observaron que tanto la temperatura como el tiempo de termofijado influían mucho en el valor del TCD. Cualquiera que fuera la temperatura del ensayo, el valor de TCD del sustrato nominalmente termofijado a 210°C era unas cinco veces mayor que el del que lo había sido a 170°C. También se apreció que el valor del TCD aumentaba bruscamente entre 20 y 30 s de termofijado y más lentamente a partir de este tiempo. También apreciaron una excelente correlación lineal entre el logaritmo del TCD y la temperatura efectiva, cualquiera que fuera la temperatura y el tiempo de termofijado. La variable tensión no influía en el TCD de los sustratos estudiados.

Bendak, Kantouch y Nasr32 _{estudiaron la evolución de la estructura fina durante el} termofijado de fibras de poliéster. Uno de los tratamientos térmicos se llevó a cabo con aire caliente a varias temperaturas (60-220°C) e intervalos de tiempo entre 10 y 60 minutos, con y sin tensión. Otro tratamiento se realizó en baño de aceite de silicona en las mismas condiciones que el anterior. La estructura fina de los sustratos resultantes fue evaluada a través del TCD y de medidas de la cristalinidad. Los valores de TCD aumentaban a medida que lo hacía el tiempo de tratamiento térmico. En el caso de las muestras termofijadas hasta 160°C, los cambios que se producían eran muy pequeños cuando los tiempos de tratamiento excedían los 30 minutos. En los sustratos termofijados a entre 180 y 200°C se presentaban variaciones superiores. El TCD correspondiente a la muestra termofijada en aire a 200°C durante 90 min era muy elevado, mientras que la misma muestra termofijada en baño de silicona presentaba valores de TCD y de la cristalinidad mucho menores. Según los autores, ello es debido a que el baño de silicona puede modificar tanto las regiones cristalinas como las

109 amorfas, aumentando el desorden de la estructura fina y disminuyendo por tanto el TCD. En cuanto a la diferencia entre el termofijado con y sin tensión, los sustratos tratados térmicamente con tensión presentaban valores del TCD y de la cristalinidad inferiores.



Gulrajani et al.33 _{estudiaron la influencia de los colorantes en la modificación de la} estructura fina de las fibras del poliéster producida por el tratamiento de tintura. Los sustratos estudiados fueron hilo continuo de poliéster teñido durante 2h a 125°C y durante 30 min a 170°C con dos colorantes dispersos de diferente estructura. También estudiaron el efecto que producía el termofijado a 200°C durante 5 min sin tensión. Determinaron el TCD de los sustratos tratados a diferentes condiciones en fenol 100%. El ensayo se llevó a cabo a 60°C cuando se trataba de los sustratos no termofijados teñidos a 125°C y a 70°C en el caso de los termofijados y teñidos a 170°C. Tanto la tintura a 125°C como la tintura a 170°C ocasionaban un aumento de los valores del TCD, siendo este aumento mayor en el sustrato teñido con el colorante de estructura lineal que en el teñido con el colorante antraquinónico. Cuando la tintura se realizaba sobre el sustrato termofijado a 200°C observaron que los sustratos termofijados- teñidos en ausencia y presencia de colorante presentaban un TCD menor que los sustratos termofijados no teñidos. Por su parte, la presencia de cualquiera de los dos colorantes en el baño no modificaba el valor de TCD del sustrato teñido en ciego.