Manual Teórico práctico de hilatura acrílica. - Benalcazar Vaca, Duquelman José (2010)
Se define como fibra acrílica un polímero constituido por macromoléculas lineales cuya cadena contiene un mínimo del 85% en masa de unidad estructural correspondiente al acrilonitrilo. El monómero de acrilonitrilo se descubrió en 1893 y el polímero se patentó por primera vez en 1929. El polímero puro era extremadamente insoluble hasta que se descubrió la dimetilformamida. Las fibras que están compuestas por un 10 % de acrilonitrilo tienen una estructura interna compacta, muy orientada, lo que hace virtualmente imposible el teñido. Por lo tanto la mayoría de las fibras acrílicas se fabrican como copolímeros, hasta 15% de aditivos que producen una estructura más abierta lo cual permite que los tintes sean absorbidos por la fibra. Los aditivos para el teñido son catiónicos para los tintes ácidos y aniónicos para los tintes básicos. La transformación de los copolímeros del acrilonitrilo en fibras, obliga a disolverlos y a extruir la disolución resultante en una atmósfera de aire o en un baño de coagulación El polímero se disuelve, para su hilatura, en un disolvente a base de dimetilformamida, en concentraciones, este último, del 15 al 40 % o más. Los sistemas actuales de hilatura son dos: • Hilatura en seco. • Hilatura en húmedo. Hilatura en seco: En la hilatura en seco los bloques de hilatura con las correspondientes bombas medidoras, equipo de filtración e hileras están situados en la cumbre o nivel superior de la cámara de hilatura. Inmediatamente debajo de cada hilera, una corriente de aire procedente de un jet circular incide sobre los filamentos en fase de formación. En el interior de los tubos o cámaras de hilatura, cuya longitud es unos 6 m, la mayor proporción de disolvente es evaporado y arrastrado por la corriente de aire caliente. En las proximidades de la base de la célula se recoge el aire saturado con vapor disolvente y se envía al equipo de condensación. El haz de filamentos es recogido en la base del tubo mediante una guía-hilos de cerámica. Sobre este incide agua fría que al entrar en contacto con el cable de hilatura lo enfría y detiene la evaporación. Con este tratamiento acuoso se inicia también la eliminación del disolvente residual de los filamentos casi solidificados y las aguas de lavado se envían a la planta de recuperación del disolvente. Después de abandonar la célula de hilatura se aplica un acabado a base de una emulsión de ensaimaje, antes de que el haz de filamentos sea recogido por guías conducidas y enviado a un bote alimentador. A causa de las altas temperaturas necesarias (230-2600C); para la evaporación del disolvente y la formación del filamento, la hilatura en seco obliga a adoptar precauciones especiales contra la explosión y penetración de vapores tóxicos en las áreas de trabajo. Hilatura en húmedo: Los equipos de hilatura tipo balsa o piscina son actualmente los casi exclusivamente utilizados en la hilatura en húmedo. La solución de hilatura procedente de las bombas de hilatura y filtros individuales es extruida a través de las hileras, las cuales están distribuidas y sumergidas en el baño de coagulación por debajo del nivel del líquido. La solución de hilatura contiene del 10 al 30 % de polímero y el baño de coagulación consiste en una disolución del di¬solvente de hilatura y su temperatura depende de la naturaleza o tipo de disolvente y oscila entre -5 y 450C. A la salida del baño, los cables pasan por una serie de guías comunes después de ser acompañados por los rodillos guía medio sumergido. Las variables más importantes de un proceso de hilatura en húmedo corresponden al disolvente y coagulante elegidos, y a las condiciones en que tiene lugar la coagulación. Para facilitar la recuperación del disolvente, el baño de coagulación suele consistir en una soluci6n acuosa del mismo disol¬vente empleado para preparar él dope. Entre los productos utilizados se pueden citar los siguientes: agua, alcoholes, solu¬ciones acuosas salinas, kerosene, xilenos y glico1es. La temperatura del baño de coagulación influye mucho en la calidad del producto obtenido. A este respecto, se ha ob¬servado que cuando la temperatura del baño se mantiene entre -15 y + 10 0C la extrusión del dope en una solución acuosa de tiocianato conduce a geles claros y tenaces, y que, des¬pués de convertidos en filamento, pueden ser estirados para aumentar la resistencia a la tracción y el trabajo de rotura del filamento. Cuando la temperatura es superior a + 1O oC, los geles precipitados son opacos, poco tenaces y no se prestan a una posterior orientación. El no cumplimiento de las condiciones óptimas de la coagulación puede ocasionar problemas y conducir a fibras con un aspecto áspero y poroso, a veces, de color blanco lechoso. El motivo puede ser una velocidad de coagulación demasiado alta o demasiado baja, ya que en ambos casos se dificulta la formación de una adecuada estructura de la fibra.