El hilado es un proceso de fabricación para crear fibras poliméricas . Es una forma especializada de extrusión que utiliza una hilera para formar múltiples filamentos continuos. [1]
Si el polímero es un termoplástico , entonces puede someterse a hilado por fusión. El polímero fundido se extruye a través de una hilera compuesta de capilares donde el filamento resultante se solidifica mediante enfriamiento. Mediante este proceso se producen nailon , olefina , poliéster , saran y azufre . [1]
Se introducen pastillas o gránulos del polímero sólido en una extrusora . Los gránulos se comprimen, se calientan y se funden mediante un tornillo de extrusión, luego se alimentan a una bomba de hilado y a la hilera.
El proceso de hilado directo evita la etapa de pellets de polímero sólido. La masa fundida de polímero se produce a partir de las materias primas y luego desde el acabador de polímero se bombea directamente a la hilandería. El hilado directo se aplica principalmente durante la producción de fibras y filamentos de poliéster y está dedicado a una alta capacidad de producción (>100 toneladas/día).
Si la temperatura de fusión del polímero es mayor que su temperatura de degradación, el polímero debe someterse a técnicas de hilado en solución para la formación de fibras. El polímero se disuelve primero en un disolvente formando una solución de hilatura (a veces denominada "dopaje"). Luego, la solución de hilatura se somete a técnicas de hilatura seca, húmeda, húmeda con chorro seco, en gel o electrohilatura.
Una solución de hilatura compuesta de polímero y un disolvente volátil se extruye a través de una hilera hacia una cámara de evaporación. Una corriente de aire caliente incide sobre los chorros de solución de hilatura que salen de la hilera, evaporando el disolvente y solidificando los filamentos. El hilado por soplado en solución es una técnica similar en la que se rocía una solución de polímero directamente sobre un objetivo para producir una estera de fibra no tejida . [2]
El hilado en húmedo es el más antiguo de los cinco procesos. El polímero se disuelve en un disolvente de hilatura donde se extruye a través de una hilera sumergida en un baño de coagulación compuesto de no disolventes. El baño de coagulación hace que el polímero precipite en forma de fibra. Mediante este proceso se producen acrílico , rayón , aramida , modacrílico y spandex . [1]
Una variante del hilado en húmedo es el hilado en húmedo con chorro seco , donde la solución de hilado pasa a través de un espacio de aire antes de sumergirse en el baño de coagulación. Este método se utiliza en el hilado Lyocell de celulosa disuelta y puede conducir a una mayor orientación del polímero debido a la mayor capacidad de estiramiento de la solución de hilado frente a la fibra precipitada.
El hilado en gel, también conocido como hilado semifundido, se utiliza para obtener alta resistencia u otras propiedades especiales en las fibras. En lugar del hilado en húmedo, que se basa en la precipitación como mecanismo principal para la solidificación, el hilado en gel se basa en la gelificación física inducida por la temperatura como método principal para la solidificación. La fibra gelificada resultante luego se hincha con el disolvente de hilatura (similar a los postres de gelatina ), que mantiene las cadenas de polímero algo unidas, resistiendo la relajación que prevalece en la hilatura húmeda. La alta retención de disolvente permite un estiramiento ultra alto como ocurre con el polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) (por ejemplo, Spectra® ) para producir fibras con un alto grado de orientación, lo que aumenta la resistencia de la fibra. Las fibras primero se enfrían con aire o en un baño líquido para inducir la gelificación, luego el solvente se elimina mediante envejecimiento en un no solvente o durante la etapa de estirado. Mediante este proceso se producen algunas fibras de polietileno y poliacrilonitrilo de alta resistencia. [1]
El electrohilado utiliza una carga eléctrica para extraer fibras muy finas (normalmente a escala micro o nano) de un líquido, ya sea una solución de polímero o un polímero fundido. El electrohilado comparte características tanto del electropulverizado como del hilado en seco en solución convencional [3] de fibras. El proceso no requiere el uso de química de coagulación ni altas temperaturas para producir hilos sólidos a partir de una solución. Esto hace que el proceso sea especialmente adecuado para la producción de fibras utilizando moléculas grandes y complejas. También se practica el electrohilado por fusión ; Este método garantiza que no se pueda transferir ningún disolvente al producto final. [4] [5]
Finalmente, las fibras se estiran para aumentar la resistencia y la orientación. Esto se puede hacer mientras el polímero aún se está solidificando o después de que se haya enfriado por completo. [1]