FIBRE A STRUTTURA COMPOSITA. Le fibre bicomponenti

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1 Le fibre bicomponenti Le fibre bicomponenti sono state introdotte sul mercato negli anni 60. Il primo tentativo riguardava poliammidi coestruse in un filamento a sezione asimmetrica ottenendo fibre permanentemente arricciate Le tecniche di produzione oggi in uso sono riconducibili a tre schemi principali - a segmenti affiancati (side by side) - a strati concentrici (core sheath) -a fibrille e matrice (island in the sea) La complessità della struttura di ogni singolo filamento può raggiungere livelli impensabili solo pochi anni fa. Si riportano solo alcune fra le molte strutture possibili Immagini: Hills Inc.

2 Fibre bicomponenti a strati affiancati La mutua adesione è importante se il filamento deve rimanere costituito da una singola bava Se il filamento deve essere suddiviso come ad esempio per realizzare microfibre è necessario che i due polimeri siano separabili meccanicamente o chimicamente. Le fibre a struttura affiancata non destinate alla separazione servono principalmente per ottenere filamenti che si ritorcono o si distendono spontaneamente in modo permanente dopo la filatura o in modo temporaneo a seconda delle condizioni ambientali (temperatura, umidità). Quelle a estremità differenziate sono impiegate per tessuti e non tessuti termointerlacciabili o adesivi. La lana ha una struttura interna di tipo affiancato (orto e paracortex) protetta da una guaina esterna (la cuticola) La sua risposta all'umidità il suo comportamento tintoriale la capacità di infeltrire sono in primo luogo dipendenti da questa struttura.

3 Fibre bicomponenti a strati affiancati Per la produzione di microfibre è stata introdotta la variante a fetta d'arancia, seguita successivamente da strutture molto più complesse. Tali strutture servono ad ottenere la desiderata proporzione fra le due fibre costituenti la miscela (per esempio poliestere e poliammide) per ragioni tecnologiche o anche semplicemente di costo. Il processo di separazione meccanica porta a conservare entrambe le fibre. Il processo di separazione chimica può portare alla eliminazione di una delle due fibre oppure alla loro coesistenza. La fibra a fianco è 50% PA (matrice) 50% PET (spicchi separati). Trova impiego nell'abbigliamento o per materiali per pulizia Immagine: Aorta Enterprises

4 Fibre bicomponenti a strati affiancati fonte: Hills Inc.

5 Fibre cave Il caso più semplice di fibra a struttura diversificata in senso radiale è quello delle fibre cave. Esse vengono prodotte da decenni e trovano le applicazioni più diverse da membrane capillari per ultrafiltrazione e osmosi inversa a imbottiture termicamente isolanti. Le fibre cave isolanti stanno acquistando sempre maggiore interesse per imbottiture ad alte prestazioni o per tessuti che non richiedono imbottitura. L'immagine di tali fibre è premiante per capi sportivi ad elevate prestazioni. Microfotografie di fibre cave (Hills Inc. e Lessinger Group) La presentazione della fibra cava PET per abbigliamento sportivo da parte della DuPont

6 Fibre bicomponenti a strati concentrici Nel caso delle fibre a guaina-anima, a struttura concentrica o eccentrica, con anima singola o multipla, la separazione le due polimeri non è in generale richiesta ma comunque è poco influente. Sono state introdotte per la prima volta negli anni '70 per tappeti e imbottiture. Oggi vengono impiegate per diversificare i due strati in funzione di: -differente tingibilità -differente ripresa e assorbimento di umidità -resistenza allo sporco -temperatura e di transizione e di fusione -... Sia la guaina che la/le anima/e possono essere realizzate con polimeri molto differenti in generale si usano termoplastici filabili per fusione Un filamento PP (interno) PE (esterno) a punto di fusione differenziato per realizzare non tessuti o tessuti a struttura rigida Immagine: Hills Inc.

7 Fibre bicomponenti a strati concentrici La forma dell'anima e del filamento in toto e il rapporto tra la quantità di anima e di guaina possono essere scelte in base alle esigenze finali. Le possibilità tecniche hanno raggiunto un tale livello da consentire la creazione di fili con inscritti caratteri o marchi L'idea viene proposta per realizzare filati anticontraffazione. La possibilità di ottenere fibre in cui le proprietà estetiche e tattili siano dovute principalmente allo strato esterno e quelle meccaniche siano allo strato interno ha aperto nuove possibilità per il riciclo di materie plastiche quali il PET per bottiglie L'impiego prevalente è nei filati per pile, moquette e simili L'anima può essere in materiale elettroconduttore per ottenere filati ad effetto antistatico. Immagini: Hills Inc.

8 Filamenti a matrice e fibrille La tecnica a matrice e fibrille o "Island in the Sea" consente di preparare microfibre di titolo unitario impensabilmente basso. Possono essere ottenuti centinaia di filamenti entro una bava di pochi micrometri di diametro. La matrice deve essere eliminata al termine delle operazioni di nobilitazione usando un solvente organico o acquoso la tecnica comporta problemi ambientali e il costo è ridotto se la matrice è rigenerabile I manufatti ottenuti con queste fibre hanno una struttura che ricorda la pelle Le microfibre hanno dimensioni confrontabili ed in alcuni caso inferiori a quelle delle fibre di collagene. Trovano importanti impieghi nelle calzature, nella pelletteria possono essere vincenti anche nell'abbigliamento. Immagini: Hills Inc. e San Fang

9 Fibre con agenti microincapsulati Anche se strutturalmente non sono fibre di tipo composito, ma variazioni delle tradizionali pigmentate, e pur non essendo novità assolute le fibre con agenti microincapsulati mostrano importanti possibilità di espansione sia come risposta a esigenze tecniche sia come fattori di moda. Il caso più rilevante è quello delle fibre a carattere biocida per tessuti sportivi, militari e clinici: nella fibra viene incluso un biocida (antibatterico, fungicida o simili) il cui rilascio avviene in modo graduale, eventualmente a seguito dell'attacco biologico e/o dell'usura della fibra. Le fibre ospiti possono essere PET, CA, PAN, PP. Il biocida può anche non essere microincapsulato ma semplicemente disperso come pigmento in funzione della permeabilità della fibra e della cinetica di rilascio desiderata. La produzione, che riguarda anche microfibre, è importante negli USA e in crescita nell'ue. Spesso la fibra è tingibile e lavorabile come una normale. Il cotone antibatterico ottenuto per ingegneria genetica non ha evidentemente nulla in comune con queste produzioni

10 Fibre con agenti microincapsulati Struttura schematica di PAN biocida ed effetto su coltura batterica Immagini: Sterling Fibers Effetti completamente differenti ma che mostrano le possibilità delle fibre con inclusioni di agenti microincapsulati vanno dalle fibre a elevata capacità termica grazie ad inclusi a transizione di fase a quelle con rilascio di profumi o dalle proprietà termocromiche. Materiali nati per usi tecnici trovano impiego per abbigliamento sportivo o per capi di tendenza. Una tuta da sci con pigmento termocromico varia la propria colorazione in funzione della temperatura esterna Immagine: Toray