Fibra Acr

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Fibra AcrílicaPAC
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Fibras Sintéticas Uma Introdução

• Fibras Acrílicas (PAC) o acrílico é,
  basicamente, um tipo de plástico. As fibras
  acrílicas são fibras sintéticas formadas pela
  polimeração em cadeia da acrilonitrila. Quando o
  teor de acrilonitrila é igual ou superior a 85,
  elas são denominadas fibras acrílicas, enquanto
  se o teor estiver entre 35 e 85 em peso das
  fibras, elas são denominadas Modacrílicas.

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Histórico

• A primeira síntese de poliacrilonitrila foi
  publicada por Mouren em 1894.
• Até 1931/32, esta síntese permaneceu sem
  interesse técnico, pois o material não era
  solúvel em solventes conhecidos. Nem mesmo
  poderia ser fundido, pois entrava em decomposição
  quando submetido a aquecimento.

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• Foi então que em 1931 e 1932, o Dr. Hebert Rein
  da I.G.Farbenindustrie (Alemanha), descobriu os
  primeiros solventes para os poliacrilonitrílicos
  soluções concentradas de sais hidrofílicos, tais
  como o isocianato de cálcio, BrLi, ZnCl2, etc.
• Tentou desenvolver as primeiras fibras a partir
  destas soluções.

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• Em 1942 e 1943, Rein da I.G.Farbenindustrie
  (Alemanha) e Houtz da Dupont (E.U.A.), tiveram
  êxito ao encontrarem solventes orgânicos para
  dissolução das poliacrilonitrilas, como
• Dimetilformaldeida
• Dimetilsulfóxido
• Butirolactama.

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Ciênciadas fibras

• Fibra Acrílica ou Poliacrílicas (PAC).

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Classificação da fibra acrílica.
Classificação da fibra acrílica.
CORTE TRANSVERSAL
CORTE LONGITUDINAL
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Histórico

• A Segunda Guerra Mundial contribuiu
  consideravelmente para que as pesquisas fossem
  intensificadas quanto à produção de fibras
  sintéticas, principalmente acrílicas.
• Em 1944 a Dupont construiu a primeira unidade de
  produção com capacidade para 10 toneladas mensais
  com objetivos têxteis.

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Histórico

• Como resultado desses estudos, em 1944 a Dupont
  lança a primeira fibra acrílica no mercado, a
  Orlon.
• Seguiu-se o Acrilan da Chemestrand, o Dolan da
  Süddeustche Chemiefaser,o Redon da Philips e o
  Dralon da Bayer (já nos anos 50).

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Preparação da Acrilonitrila

• A acrilonitrila pode ser produzida
  industrialmente a partir de
• Óxido de Etileno e do Cianeto de Hidrogênio
  (Union Carbide)
• Acetileno e do Cianeto de Hidrogênio (American
  Cyanamid, Du Pont, Goodrich e Monsanto)
• Acetaldeído e do Cianeto de Hidrogênio
  (Knapsack-Griesheim)
• Propileno.

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• Processo utilizando o Propileno
• O desenvolvimento industrial do processo baseado
  no uso do propileno representou uma considerável
  quebra da tecnologia tradicional de produção de
  acrilonitrila, com início em 1960. Hoje as novas
  plantas partem de propileno como material cru
  pois os investimentos e os custos de operação são
  muito menores do que as antigas tecnologias
  empregadas.

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Produção de Fibras Acrílicas

• A fabricação de fíbras acrílicas requer
  polimeriação da acrilonitrila (ACN) em combinação
  com outros monômeros, formando a
  poliacrilonitrila.
• Como a poliacrilonitrila (PACN) e seus
  copolímeros decompõe antes de fundir, as fíbras
  acrílicas são produzidas em solução de fiação

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O polímero é produzido por poliadição em lama,
obtendo peso molecular numérico médio na ordem de
50.000 a 100.000 g/mol, tendo uma densidade de
1,18 g/cm³. Se torna um termoplástico amarelado,
transparente. Suas principais aplicações são em
fibras têxteis e na substituição a lã.
n
Acrilonitrila
PAN
A fibra acrílica é um polímero com no mínimo 85
em peso de acrilonitrila.
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Produção de Fibras Acrílicas

• Os solventes usados na preparação da solução são
• Dimetilformamida (DMF)
• Dimetilacetamida (DMAC)
• Dimetilsulfóxido (DMSO)
• Soluções concentradas de ácido nítrico (HNO3),
  tiocianato de sódio (NaSCN) e cloreto de zinco
  (ZnCl2)

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Produção de Fibras Acrílicas

• A solução é extrudada através de furos de fieiras
  para formar filamentos. Podem ser obtidas tanto
  em processo à seco quanto a processo à úmido.

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• Na fiação seca a solução é extrudada
  verticalmente dentro de uma câmara aquecida e
  quase todo o solvente é evaporado e deve ser
  reaproveitado.

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• Na fiação úmida a solução é extrudada em uma
  mistura de solvente e água ou em alguns
  coagulantes não aquosos.

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(No Transcript)
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Processamento Têxtil - Fiação

• Os fios obtidos da fiação à úmido à seco,
  apresentam um percentual de solvente residual de
  cerca de 10 e ainda não possuem nenhuma
  propriedade mecânica.
• Os fios devem ser submetidos a um tratamento de
  estiragem, com o objetivo de orientar as cadeias
  poliméricas ao longo do eixo da fibra, e ao
  processo de lavagem para retirada dos resíduos
  que acompanham a fibra.
• No processo de estiragem, para se obter elevada
  relação de estiragem, eleva-se a temperatura do
  fio acima da transição vítrea de cerca de 80C.
  Com a estiragem, a resistência tensil da fibra é
  aumentada.

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Processamento Têxtil - Fiação

• Produz-se o tow que é um cordão grosso de
  filamento contínuo, destinado a produção de
  fibras cortadas. Estas fibras são cortadas em
  tamanhos pré-definidos, são enfardadas e
  encaminhadas para o processo de fiação.
• O processo de fiação é semelhante aos utilizados
  para o algodão, lã cardada, lã penteada e outros
  modernos sistemas de fiação, inclusive o
  Open-End. O processo de lã penteada é o mais
  popular para obtenção do fio de acrílico.

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Processamento Têxtil - Tingimento

• As fibras acrílicas foram os primeiros materiais
  sintéticos produzidos e que apresentam uma forma
  quase que impossível de permitir o tingimento.
• Alta temperatura, uso de carriers e agentes
  entumescedores falharam nas primeiras tentativas
  de tigimento. Tingimento com sucesso requeria
  modificação no polímero, criando pontos de
  ancoragem para as moléculas de corante.

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Processamento Têxtil - Tingimento

• Primeiramente muitos esforços realizados na
  modificação do polímero foram direcionados para
  tornar as fibras tingíveis com corantes ácidos,
  portanto seria possível uniões com a lã.
• Em 1954 uma classe de corantes básicos
  (catiônicos) foi desenvolvida e isto tornou um
  importante evento na história das fibras
  acrílicas.
• Os corantes dispersos também podem ser utilizados
  para tingir as fibras acrílicas, entretanto, eles
  não são eficientes para cores médias e escuras.

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• CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES DAS FIBRAS
  POLIACRÍLICAS (PAC)
• Conservação do calor Altíssima, em especial em
  fios de fibras para fiação.
• Absorção de umidade e entumescimento reduzido, a
  taxa de absorção da água é de 2 - 2,5 . Os
  acrílicos são, portanto, hidrófobos o que confere
  uma grande estabilidade às propriedades
  dinamométricas relativamente ao molhado, assim
  como uma secagem rápida.
• Dilatação na água praticamente nula.
• Lavabilidade, solidez à fervura sujeira pode ser
  eliminada a baixa temperatura. Sólidas na
  fervura, mas é preferível lavá-las em água
  tépida, porque em fervuras mais altas o movimento
  da lavagem pode causar deformação. A limpeza
  química é possível sem qualquer dificuldade.
• Comportamento térmico Firmes até calor contínuo
  de 140ºC. Assinala-se que as fibras acrílicas
  acumulam facilmente as cargas de eletricidade
  estática. Como todas as fibras hidrófobas, são
  excelentes isoladores
• Temperatura de passar no ferro Não ultrapassar
  150ºC. usar pano úmido para passar a ferro.
• Teste de combustão Queimam e carbonizam,
  deixando bolinhas duras e pretas.
• Comportamento nas intempéries Excelente solidez
  contra a luz e intempéries. Não apresentam
  sintomas de alteração.

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• PROPRIEDADES MAIS IMPORTANTES
• Possuem resistência à ruptura bastante alta para
  artigos têxteis.
• Reduzida absorção de umidade e intumescimento,
  secam depressa e são resistentes ao calor de
  irradiação.
• Sobressaem pela aspecto lanoso e toque do mesmo
  tipo, pesam pouco, conservam bem o calor,
  resistem ao amassamento e tem ótima resistência a
  luz e à intempéries.
• São dignas de menção a alta capacidade para
  encolher de um lado e a solidez da forma de
  fibras encolhidas de outro.

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Usos Finais

• Como todas as fibras sintéticas, as fibras
  acrílicas são largamente usadas em misturas com
  outras fibras lã, viscose, algodão, etc., como
  também manufaturas das mais variadas espécies de
  produtos, como
• vestimentas de malhas (sueter, jersey),
• carpetes que apresentam resistência a manchas
  superior à lã, boa estabilidade e alta
  resiliência,
• cobertores que dão aquecimento sem serem
  excessivamente pesados devido a baixa densidade
  da fibra,
• tecidos felpudos (pelúcia) que imitam peles,
• tecidos agulhados, tecidos técnicos, etc.

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Aplicações das fibras acrílicas
27
Aplicações das fibras acrílicas
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Propriedades da Fibra
Volume e resiliência compressional Excelente
Recuperação ao amarrotamento Boa
Absorção Deficiente
Alvejantes domésticos Funcionam
Resistência à estática Regular
Resistência Regular
Resistência à abrasão Regular
Resistência ao suor Boa
Resistência ao calor Boa
Resistência ao desbotamento Boa
Estabilidade Excelente
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Polimerização por Suspensão e por Solução
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Fiação

1. Nafta
2. Propeno
3. Acrilonitrila
4. Polímero de Acrílico
5. Funil de Alimentação
6. Fusão
7. Fiação a Seco
8. Fiação Úmida
9. Fibra

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Estatísticas do Mercado Brasileiro
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Estatísticas do Mercado Brasileiro
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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Reação de Polimerização

• n H2C CH.CN ? (-HC-CH-) n
• ?
• CN

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R ( CH2 CH) X - (CH2 C)y
n- CN R x ? 85 , y ? 15
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A molécula do PAC tende a formar uma cadeia
helicoidal. A interação entre os grupos -CN é
muito forteAs moléculas tendem as se juntar
como peças de giz em uma caixa, o que configura
uma ordem pseudo cristalina.
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Características químicasDensidade 1,14 - 1,18
g/cc Absorção 0,6 - 1,7 Ponto de Fusão
235CPonto de Plastificação 80-90CSendo uma
fibra Hidrófoba
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(No Transcript)
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Comportamento TérmicoResist. ao calor seco
1350CTempt. de passar 160-2000CTempt. de
Termofixação 2200CTempt. de descoloração
2350CTemp. de amolecimento 210-2600C
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Boa resistência aos ácidosBaixa resistência aos
álcalisExcelente resistência a luzSolúvel em
dimetilformamida a quenteLimite de umidade 2.0
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Classificação HB High-bilk
volumoso Semelhante a Lã artigos de inverno
Regular Non-bulk Não volumosoArtigos de
meia estação
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Comonômeros aumentam a tingibilidade. Pelo
aumento da velocidade de difusão Acetato
de vinila, cloreto de vinila, metacrilato de
metila
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Substantividade

• A substantividade com os corantes básicos é dada
  por monômeros contendo grupos sulfônicos,
  fosfóricos ou carboxílicos

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Devido a variação das porcentagens e tipos de
copolímeros existentes nas inúmeras fibras
acrílicas encontradas no mercado, as suas
propriedades de tingimento (velocidade de
montagem,saturação, etc) variam muito de uma para
outra
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TermofixaçãoTendo maior resistência ao
encolhimento que as demais fibras sintéticas, a
termofixação dos tecidos de acrílico é
desnecessária, a não ser em casos de esticamento
excessivo
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Tingimento É muito difícil o tingimento da
fibra 100 poiacrilonitrila, devido sua pouca
afinidade aos corantes e sua baixa velocidade de
difusão
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Por isso são acrescentados comonômenos na
polimerezação, os quais proporcionam novas
propriedades à fibra, como tingibilidade,
inclusive com corante ácidos, à cuba e azocorantes
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PurgaTripolifosfatoDetergente não
iônicoSolvente orgânico emulsionado30
minutosa fervura
50
AlvejamentoClorito de Sódio 50Nitrato de
SódioTetrapirofosfato de SódioUmectanteÁcido
Oxálico ou Fosfórico -pH330-60 minutos a
fervura
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NeutralizaçãoBissulfito de Sódio 20 minutos a
50C ouHidrosulfito de Sódio70C
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Corantes Catiônicos

• Os corantes catiônicos também são chamados de
  básicos modificados. Foram desenvolvidos quando
  da introdução da fibras acrílicas e são
  especialmente adaptados às exigências dessas
  fibras.

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Os corantes catiônicos, como próprio nome sugere,
apresentam cargas positivas em meio ácido,
ligando-se eletricamente à fibra com carga
negativa
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O tingimento ocorre em 3 fases
55
Os cátions do corante, em estado dissociado no
banho, migram para os sítios aniônicos da fibra e
são adsorvidos na superfície
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Os cátions se difundem da superfície para o
interior
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Os cátions se ligam aos grupos da fibra
estabelecendo ligações
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Genericamente, a receita de tingimento é
constituída porRetardanteDispersanteAcetato
de SódioCorantesÁcido AcéticoSal
59
TemperaturaA igualização do tingimento depende
quase que exclusivamente da subida uniforme dos
corantes dentro da zona crítica de temperatura
de montagem da fibra, que corresponde ao seu
ponto de plastificação, sendo lenta e gradual
nesta faixa
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Assim sabendo que o ponto de plastificação é em
torno de 80C, eleva-se 1C/minuto de 50 a 80C e
depois 1C/3 minutos, tingindo de 60/120 a
ebulição.Após resfria-se até 75C e depois com
água fria até 60C
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Solidez

• Esta ligação salina, associada ao fechamento da
  fibra, abaixo da temperatura de transição vítrea
  (70 - 85oC - dependendo da fibra), explica a
  excelente solidez aos tratamentos úmidos de
  tingimentos.

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• Bibliografia
• Curso técnico têxtil, vol. 3, vários autores
• EPU editora pedagógica universitária.
• Fibras Têxteis, vol. 1 e 2, Pedro Pita
• SENAI-CETIQT
• Fonte
• www.demet.ufmg.br/docentes/rodrigo/r6.htm
• www.jorplast.com.br/secoes/aulas-5.htm
• http//educar.sc.usp.br/licenciatura/2003/quimica/
  paginahtml/polimeros7.htm