Se designan como fibras sintéticas aquellas que se obtienen por procesos químicos de polirreacción a partir de sustancias de bajo peso molecular por vía puramente sintética, es decir, in vitro, Sin intervención de la Naturaleza. Estas fibras, junto con las llamadas fibras artificiales (o semi-sintéticas o regeneradas), que se obtienen por transformación química de productos naturales fibrosos, se engloban bajo la designación general de fibras químicas.
Las fibras sintéticas pertenecen al grupo de las materias termo plásticas, cuyo desarrollo ha adquirido también gran importancia económica en otras ramas industriales, como en la fabricación de láminas, plantas, tubos, piezas técnicas, aglutinantes, pinturas, adhesivos, masas de moldeo, impregnaciones, aprestos, etc.
Para la obtención de fibras sintéticas son apropiados solamente los altos polímeros lineales o poco ramificados, ya que las macro moléculas tridimensionales son duras y rígidas y por ello inadecuadas para fines textiles por la dificultad de su hilatura. Pero tampoco cualquier polímero lineal es apto para su elaboración en fibras, ya que éstas deben poseer ciertas características tecnológicas, como elasticidad, alargamiento, fácil pigmentación o teñido, estabilidad a los agentes químicos, atmosféricos y biológicos y resistencia suficiente a la tracción, al pliegue y al roce, que no poseen todos los productos macro moleculares lineales.
El grado de polimerización (o el peso molecular) de las materias termoplásticas base debe quedar, para cada tipo de fibra sintética, dentro de ciertos límites que no pueden ser sobrepasados sin perder sus cualidades textiles. Por debajo de un cierto valor del grado de polimerización las fibras resultantes son poco resistentes e inelásticas, y por encima de un valor límite de aquél las fibras son muy difíciles o imposibles de elaborar.
El límite inferior del peso molecular para la formación de fibras viene determinado no por la longitud absoluta de las moléculas, sino por el número e intensidad de los enlaces de valencia secundarios (puentes de hidrógeno, fuerzas de Van der Waals, etc.), estos enlaces son relativamente débiles.
Las fibras sintéticas, a consecuencia del estirado y tensión a que han sido sometidas durante su fabricación, presentan zonas amorfas y zonas cristalinas formadas por agrupación paralela de las macromoléculas lineales, orientadas por las fuerzas directrices. Estas zonas cristalizadas, de alto grado de ordenación, son las que dan consistencia a la fibra. Cuanto mayor es el número de puntos de contacto de los segmentos macromoleculares paralelos, tanto mayor es su cohesión por fuerzas de valencia secundarias y, consecuentemente, más alta será la resistencia de la fibra a la tracción y al desgarre. En polímeros poco cristalizados, o de cadenas cortas, hay que separar pocos puntos de cohesión intermoleculares en el desgarre de la fibra; en cambio, para romper una fibra de alto grado de cristalinidad, o de cadenas largas, han de escindirse un número grande de puntos de contacto.
Sin embargo, aunque en general es deseable una alta ordenación, el número de zonas cristalinas no debe ser excesivo, ya que entonces la fibra se vuelve rígida y quebradiza.
Para la fabricación de las fibras sintéticas se usan diversos métodos; con los polímeros solubles en agua o en disolventes orgánicos, como el alcohol polivinílico, el cloruro de polivinilo posclorado, el poliacrilnitrilo y los copolímeros de PVC, puede efectuarse un hilado en seco o en húmedo, como en el caso de las fibras regeneradas, y en los polímeros insolubles las fibras se elaboran por hilado en fusión, es decir, por extrusión de la masa fundida a través de finos orificios.
Para eliminar tensiones internas de las fibras, producidas durante la fabricación o moldeo, se efectúa una termofijación, que consiste en someter los hilos en seco o en húmedo, de uno a tres minutos, a la acción del calor; con esto se escinden los enlaces intermoleculares en tensión, adquiriendo las moléculas por deslizamiento una posición normal, relajada, adaptada a la nueva forma.
A causa de la polimolecularidad de estos productos, las fibras sintéticas no presentan un punto de fusión definido, sino una zona de fusión más o menos amplia, que depende de mayor o menor uniformidad (curva de reparto) de los polímeros homólogos constituyentes.
Aparte de esta zona de fusión, en la que se produce un cambio brusco de las propiedades térmicas del polímero fibrilar, como calor especifico, entalpía, coeficiente de dilatación y densidad, y que podríamos designar como «zona de transición de primera especie», existe una «zona de transición de segunda especie», situada por debajo de aquélla, en la que tiene lugar un nuevo cambio brusco del calor específico y del coeficiente de dilatación, variando en cambio poco la entalpía y la densidad del polímero. Ambas temperaturas se caracterizan por un cambio de las posibilidades de movimiento de las macromoléculas. Estas pueden efectuar movimientos de traslación y rotación de toda la cadena (movimiento macrobrowniano) y movimientos de las unidades monómeras o de segmentos moleculares (movimiento microbrowniano). Por encima de la temperatura de fusión hay libertad para ambos tipos de movimiento, pero por debajo de ella desaparece el movimiento macrobrowniano, quedando sólo el microbrowniano de los monómeros o segmentos moleculares, el cual a su vez cesa por debajo de la temperatura de transición de segunda especie. El intervalo térmico entre ambos puntos de transición viene caracterizado por un estado semifluido inetastable de la sustancia, similar a la estructura de un líquido subenfriado. En las cercanías del punto de transición de segunda especie, la fibra puede ser estirada de nuevo, produciéndose una orientación adicional de sus macromoléculas que lleva consigo un aumento extraordinario de su consistencia. Este estiraje en frío se hace, por ejemplo, con las fibras de poliamida y poliéster.
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