La fibra (también escrita fibre en inglés británico ; del latín: fibra ) [1] es una sustancia natural o artificial que es significativamente más larga que ancha. [2] Las fibras se utilizan a menudo en la fabricación de otros materiales. Los materiales de ingeniería más resistentes suelen incorporar fibras, por ejemplo, fibra de carbono y polietileno de peso molecular ultraalto .
Las fibras sintéticas a menudo se pueden producir de forma muy barata y en grandes cantidades en comparación con las fibras naturales, pero para la ropa las fibras naturales tienen algunos beneficios, como la comodidad, sobre sus contrapartes sintéticas.
Las fibras naturales se desarrollan o se presentan en forma de fibra, e incluyen aquellas producidas por plantas, animales y procesos geológicos. [2] Se pueden clasificar según su origen:
Las fibras artificiales o químicas son fibras cuya composición química, estructura y propiedades se modifican significativamente durante el proceso de fabricación. En el ámbito de la moda, una fibra es una hebra o hilo largo y fino de material que se puede tejer o tejer para formar una tela. [4] Las fibras artificiales están compuestas por fibras regeneradas y fibras sintéticas.
Las fibras semisintéticas se fabrican a partir de materias primas con una estructura polimérica de cadena larga natural y solo se modifican y degradan parcialmente mediante procesos químicos, a diferencia de las fibras completamente sintéticas como el nailon (poliamida) o el dacrón (poliéster), que el químico sintetiza a partir de compuestos de bajo peso molecular mediante reacciones de polimerización (formación de cadenas). La primera fibra semisintética es la fibra regenerada de celulosa, el rayón . [5] La mayoría de las fibras semisintéticas son fibras regeneradas de celulosa.
Las fibras de celulosa son un subconjunto de las fibras artificiales, regeneradas a partir de celulosa natural . La celulosa proviene de diversas fuentes: rayón de fibra de madera de árbol, fibra de bambú de bambú, seacell de algas marinas , etc. En la producción de estas fibras, la celulosa se reduce a una forma bastante pura como una masa viscosa y se forma en fibras por extrusión a través de hileras. Por lo tanto, el proceso de fabricación deja pocas características distintivas del material de origen natural en los productos terminados.
Algunos ejemplos de este tipo de fibra son:
Históricamente, el diacetato y el -triacetato de celulosa se clasificaban bajo el término rayón, pero ahora se consideran materiales distintos.
Los sintéticos provienen enteramente de materiales sintéticos como los petroquímicos , a diferencia de las fibras artificiales derivadas de sustancias naturales como la celulosa o las proteínas. [6]
La clasificación de las fibras en plásticos reforzados se divide en dos clases: (i) fibras cortas, también conocidas como fibras discontinuas, con una relación de aspecto general (definida como la relación entre la longitud de la fibra y el diámetro) entre 20 y 60, y (ii) fibras largas, también conocidas como fibras continuas, cuya relación de aspecto general está entre 200 y 500. [7]
Las fibras metálicas pueden extraerse de metales dúctiles como el cobre, el oro o la plata y extruirse o depositarse a partir de metales más frágiles, como el níquel, el aluminio o el hierro.
Las fibras de carbono a menudo se basan en polímeros oxidados y carbonizados por pirólisis, como el PAN , pero el producto final es carbono casi puro.
Fibras de carburo de silicio , en las que los polímeros básicos no son hidrocarburos sino polímeros, en los que aproximadamente el 50% de los átomos de carbono están sustituidos por átomos de silicio, los llamados poli-carbo- silanos . La pirólisis produce un carburo de silicio amorfo, que incluye principalmente otros elementos como oxígeno, titanio o aluminio, pero con propiedades mecánicas muy similares a las de las fibras de carbono.
También son fibras artificiales que proceden de materias primas naturales la fibra de vidrio , fabricada a partir de un vidrio específico, y la fibra óptica , fabricada a partir de cuarzo natural purificado , la fibra de sílice , fabricada a partir de silicato de sodio (vidrio de agua) y la fibra de basalto, fabricada a partir de basalto fundido.
Las fibras minerales pueden ser particularmente fuertes porque se forman con un bajo número de defectos superficiales; el asbesto es uno común. [8]
Las microfibras, inventadas en Japón a principios de los años 80, también se conocen como fibras de microdenier. Se pueden producir microfibras de acrílico, nailon, poliéster, lyocell y rayón. En 1986, Hoechst AG de Alemania produjo microfibras en Europa. Esta fibra llegó a los Estados Unidos en 1990 de la mano de DuPont. [9]
Las microfibras en los textiles se refieren a fibras de subdenier (como el poliéster estirado a 0,5 denier). Denier y Dtex son dos medidas del rendimiento de la fibra basadas en el peso y la longitud. Si se conoce la densidad de la fibra, también se tiene un diámetro de fibra; de lo contrario, es más sencillo medir los diámetros en micrómetros. Las microfibras en las fibras técnicas se refieren a fibras ultrafinas (vidrio o termoplásticos fundidos por soplado ) que se utilizan a menudo en la filtración. Los diseños de fibra más nuevos incluyen fibra extruida que se divide en múltiples fibras más finas. La mayoría de las fibras sintéticas son redondas en sección transversal, pero los diseños especiales pueden ser huecos, ovalados, en forma de estrella o trilobulados . El último diseño proporciona más propiedades ópticamente reflectantes. Las fibras textiles sintéticas a menudo se rizan para proporcionar volumen en una estructura tejida, no tejida o de punto. Las superficies de las fibras también pueden ser opacas o brillantes. Las superficies opacas reflejan más luz, mientras que las brillantes tienden a transmitirla y hacen que la fibra sea más transparente.
Las fibras muy cortas y/o irregulares se denominan fibrillas. La celulosa natural , como el algodón o el papel kraft blanqueado , presenta fibrillas más pequeñas que sobresalen y se alejan de la estructura principal de la fibra. [10]
Las fibras se pueden dividir en sustancias naturales y artificiales (sintéticas), sus propiedades pueden afectar su rendimiento en muchas aplicaciones. Los materiales de fibra sintética están reemplazando cada vez más a otros materiales convencionales como el vidrio y la madera en una serie de aplicaciones. [11] Esto se debe a que las fibras artificiales se pueden diseñar química, física y mecánicamente para adaptarse a una ingeniería técnica particular. [12] Al elegir un tipo de fibra, un fabricante equilibraría sus propiedades con los requisitos técnicos de las aplicaciones. Hay varias fibras disponibles para seleccionar para la fabricación. Aquí se muestran las propiedades típicas de las fibras naturales de muestra en comparación con las propiedades de las fibras artificiales.
Las tablas anteriores sólo muestran propiedades típicas de las fibras, de hecho hay más propiedades que podrían mencionarse de la siguiente manera (de la a a la z): [14]
Resistencia al arco, Biodegradable , Coeficiente de expansión térmica lineal , Temperatura de servicio continuo, Densidad de plásticos , Temperatura de transición dúctil / frágil , Alargamiento en el punto de rotura, Alargamiento en el punto de fluencia, Resistencia al fuego, Flexibilidad, Resistencia a la radiación gamma, Brillo, Temperatura de transición vítrea , Dureza , Temperatura de deflexión térmica , Contracción, Rigidez , Resistencia máxima a la tracción , Aislamiento térmico , Tenacidad , Transparencia , Resistencia a la luz ultravioleta, Resistividad volumétrica , Absorción de agua, Módulo de Young
