Quali sono i principali parametri
che definiscono le caratteristiche e la processabilità di una fibra chimica….
Parametri morfologici (collegati alla forma e dimensione della fibra)
Lunghezza della fibra (o taglio)
Naturalmente ha senso parlare di valore di lunghezza solo nel caso in cui
una fibra è caratterizzata da una lunghezza definita (fibra discontinua) con
valori normalmente compresi tra qualche centimetro e qualche decimetro.
Trattandosi di fibre chimiche, la lunghezza non presenta quelle variabilità
casuali tipiche delle fibre del mondo naturale.
La lunghezza della fibra, oltre a condizionare strettamente i sistemi e le
regolazioni delle macchine tessili, influenza molte delle caratteristiche dei
filati quali:
• caratteristiche dinamometriche
• limite di filabilità
• difettosità
• pelosità
• pilling
Di grande importanza, per i vari processi di trasformazione, risulta
pertanto sia la scelta dei valori più appropriati, sia la loro costanza.
Massa lineare (o titolo)
Le fibre sono caratterizzate da una grande varietà di sezioni, che a volte
possono pure variare nel senso longitudinale. Anche per questo aspetto
comunque, le fibre chimiche presentano una notevole semplificazione rispetto
alla variabilità riscontrabile per le fibre naturali. Il modo universalmente
usato per definire la dimensione trasversale, questo almeno per le fibre
d’impiego tessile, è la massa per unità di lunghezza.
La finezza di una fibra determina le
caratteristiche qualitative di un filato o di un manufatto tessile. La regolarità di un filato di una data massa
lineare, costituito da fibre discontinue, migliora con l’aumentare del numero
delle fibre nella sezione e pertanto migliora con il diminuire della massa
lineare della fibra. Inoltre l’incremento del numero di fibre fa aumentare le
superfici di contatto interfibre, quindi le forze di coesione, quindi la resistenza
del filato.
La gamma teorica delle masse lineari ottenibili in fase di produzione è
notevole ma di fatto esistono intervalli definiti da vincoli di carattere
processuale e di trasformazione tessile che limitano la gamma a valori
normalmente compresi tra 1 dtex e 17 dtex. È importante comunque sottolineare
l’attuale tendenza a produrre fibre (o filamenti) più fini di 1 dtex
(microfibre) sia per evoluzione tecnologica dei macchinari sia per esigenze
qualitative di settori specifici (tipo abbigliamento sportivo e settore serico
per fili continui) sia per l’introduzione di nuovi prodotti (come materiali
microfibrosi). Per avere una correlazione con la finezza delle fibre naturali,
si può dire che in linea di massima la lana ha massa lineare compresa tra 4 e
20 dtex, il cotone tra 1,5 e 3 dtex e la seta tra 1,2 e 2 dtex.
Parametri fisico-meccanici
Proprietà dinamometriche (o di
trazione)
Per proprietà dinamometriche si intende il comportamento di una fibra
sottoposta a forze e deformazioni nel senso longitudinale.
Forza di rottura: forza
massima sopportata dalla fibra in una prova di trazione condotta fino a rottura
e normalmente espressa in centi-newton (cN).
Allungamento di rottura:
allungamento della fibra rilevato in corrispondenza della forza di rottura.
Tenacità
di rottura: rapporto tra la forza di rottura e la massa lineare, ed è
normalmente espressa in cN/tex. Nei settori tecnici è invece comunemente usata
la forza rapportata alla sezione trasversale della fibra (sforzo di trazione)
ed è normalmente espressa in MPa (N/mm2).
Curva forza-allungamento: è
la curva che definisce il comportamento di una fibra sottoposta a trazione.
Normalmente la curva è definita in termini di tenacità - allungamento
percentuale (stress-strain).
Lavoro di rottura: lavoro (o
energia) necessario a portare la fibra alla rottura ed espresso in joule.
Giacché il lavoro è dato dal prodotto della forza per lo spostamento, nel caso
di una fibra esso è calcolato dall’area sottesa alla curva forza-allungamento e
può essere espresso anche in unità di forza per spostamento, ad esempio cN•mm.
Lavoro specifico di rottura:
rapporto tra il lavoro di rottura ed il prodotto della massa lineare e della
lunghezza della provetta ed espresso normalmente in cN/tex. Esso è dato
dall’area sottesa alla curva tenacità-allungamento frazionale. Per una identità
dimensionale, il lavoro specifico di rottura di una fibra pari a 1 cN/tex
rappresenta l’energia in centijoule (cJ) necessaria a rompere una fibra di
massa lineare 1 tex e di lunghezza 1 m.
Modulo: rappresenta la
proprietà che definisce la resistenza alla deformazione. Nelle fibre il modulo è espresso come rapporto della tenacità rispetto alla
deformazione, calcolato tra due tratti della curva (modulo della corda o
secante) o a un punto tangente della curva (modulo tangente). Si fa riferimento normalmente al modulo iniziale di elasticità, inteso come
misura dell’inclinazione del tratto iniziale della curva tenacità/allungamento
% ed espresso in cN/tex.
Valori dinamometrici delle fibre chimiche
Le proprietà dinamometriche possono variare per ciascuna fibra presa in
esame, entro un ampio campo, in funzione del peso molecolare e delle condizioni
del processo produttivo.
In generale si può dire che il tipo di curva è condizionato per le varie
fibre:
dal grado di orientamento molecolare
dal peso molecolare
Proprietà di arricciatura (o di
cretto)
Per cretto o arricciatura di una fibra si intende l’ondulazione della fibra
espressa in termini di numero d’onde e di ampiezza. Tale parametro risulta determinante nella lavorabilità dei cicli tessili ed
impartisce caratteristiche di voluminosità, resilienza ed aspetto al manufatto.
La prima prerogativa è fondamentale per fibre discontinue (tow, top e fiocco),
la seconda trova impiego ad esempio nei manufatti da fili testurizzati.
Limitandoci a considerare le fibre discontinue, esistono due tipi di
crettature:
• di tipo planare o bidimensionale, ottenuta per via meccanica mediante
compressione in camere di cretto. Si tratta di un sistema a diffusione
generalizzata nella produzione di fibre chimiche.
• di tipo tridimensionale, ad elica, ottenuta normalmente per via chimica
(fibre bicomponenti). La sua applicazione è limitata a fibre per impieghi
specifici.
Per descrivere la crettatura bidimensionale sono necessari e sufficienti i
seguenti due parametri:
Frequenza
Rappresenta il numero di ondulazioni complete per unità di lunghezza ed è
normalmente espressa in numero/cm
Il tasso di cretto percentuale è una misura dell’ampiezza dell’onda e viene definito come rapporto
percentuale della differenza tra la lunghezza della fibra disarricciata ed
arricciata, rispetto alla lunghezza della fibra.
Tasso di ripresa: indica la
massima percentuale di acqua che una fibra può contenere per essere
commercializzata e si misura in % sul peso secco, cioè i grammi di acqua
assorbiti a 20°C da 100 g di fibra precedentemente essiccata, esposta per
un’ora ad una umidità relativa del 65%. Dipende dai gruppi ossidrilici (OH)
contenuti nelle molecole che compongono la fibra.
Resilienza: indica che la fibra può essere compressa e
schiacciata ma al cessare della pressione esercitata tende a tornare alla forma
originale.
Elasticità: indica la capacità della fibra a ritornare alla
conformazione iniziale dopo essere stata sottoposta a trazione.
Potere assorbente (igroscopicità): indica la capacità di assorbire acqua senza
apparire bagnata. Dipende dai gruppi ossidrilici (OH) contenuti nelle molecole
che compongono la fibra.
Conducibilità termica: indica la capacità di condurre il calore del
corpo. E’ una caratteristica intrinseca della fibra, ma dipende anche da come è fatto
il tessuto. Quando il tessuto è battuto in maniera poco serrata e si formano al
suo interno delle sacche d’aria ferme, queste gli conferiscono proprietà
isolanti.
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