FIBRE A STRUTTURA COMPOSITA
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.
FIBRE A STRUTTURA COMPOSITA
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.
FIBRE A STRUTTURA COMPOSITA
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
FIBRE A STRUTTURA COMPOSITA
Fibre bicomponenti a strati affiancati
fonte: Hills Inc.
FIBRE A STRUTTURA COMPOSITA
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
FIBRE A STRUTTURA COMPOSITA
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.
FIBRE A STRUTTURA COMPOSITA
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.
FIBRE A STRUTTURA COMPOSITA
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
FIBRE A STRUTTURA COMPOSITA
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
FIBRE A STRUTTURA COMPOSITA
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