INDÚSTRIA DE FIBRAS E PELÍCULAS SINTÉTICAS

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As películas, como as fibras, estão se modificando. A nitrocelulose, antigamente muito usada, em especial para filmes fotográficos cedeu lugar ao acetato e ao poliéster. Muitas outras películas são apropriadas a demandas satisfeitas por suas propriedades especiais, como, por exemplo, o celofane, o Saram, o Teflon e o polietileno.

2. Desenvolvimento

2.1 Fibras e películas sintéticas

Os polímeros em fibra são capazes de serem estirados na forma de longos filamentos com pelo menos uma relação comprimento-diâmetro de 100:1. A maioria dos polímeros em fibra comerciais é usada na indústria têxtil, sendo tecidos ou costurados em panos ou tecidos. Além disso, as fibras aramide são empregadas em materiais compósitos. Para ser útil como um material têxtil, um polímero em fibra precisa possuir uma gama de propriedades físicas e químicas mais ou menos rigorosas. Quando em uso as fibras podem estar sujeitas a uma variedade de deformações mecânicas, por exemplo, estiramento, torção, cisalhamento e abrasão. Conseqüentemente, elas devem possuir um limite de resistência à tração elevada (ao longo de uma faixa de temperaturas relativamente ampla) e um módulo de elasticidade alto. Essas propriedades são controladas pela química das cadeias dos polímeros e também pelo processo de estiramento da fibra.

A fabricação de todas as verdadeiras fibras sintéticas começa pela preparação de um polímero com moléculas extremamente longas, ao modo de cadeias. O polímero é fiado, resultando então em uma fibra fraca praticamente inútil até ser esticada, para orientar as moléculas e estabelecer estruturas cristalinas. Embora o domínio e aplicação de qualquer polímero seja sempre limitado pela influencia do grau de orientação, pela cristalinidade e pelo comprimento médio da cadeia, um único polímero pode ser usado para fazer diversas fibras com diferentes propriedades mecânicas; isto é, alguns podem ser fracos e elásticos outros fortes e rígidos. Os dois elementos importantes na determinação do domínio das propriedades mecânicas são as forças atrativas entre as moléculas e a flexibilidade e o comprimento das cadeias moleculares.

Os três métodos de fiação são a fusão, a seco e a úmido. A fiação a fusão, desenvolvida para o náilon e também usada com poliéster, polivinil, polipropileno e outros envolve o bombeamento do polímero fundido através dos orifícios da fieira e então o polímero se solidifica em filamentos logo que atinge o ar frio. Na fiação a seco, conforme se faz com o acetato, o polímero é dissolvido num solvente orgânico apropriado. A solução é forçada através da fieira e os filamentos secos se formam quando o solvente é evaporado no ar quente. São fiados desta maneira o Orlon e o Vinyon. O raiom de viscose, o Acrilan e os fios de Dynel são exemplos de fibras fiadas a úmido. Neste caso à medida que a solução emerge da fiandeira, é coagulada num banho químico apropriado.

2.1.1 Náilon

2.1.1.1 Náilon 66

A primeira fibra inteiramente sintética foi o Náilon (náilon 66), resultante das pesquisas de Carothers da Du Pont Co. Esta descoberta abriu um campo das verdadeiras fibras sintéticas e em 1974, o mundo produziu cerca de 5,7 bilhões de libras. Ele é principalmente aplicado em embalagem, setor automobilístico, e ferramentas elétricas.

O náilon 66 é comumente fabricado pela reação da hexametilenodiamina com ácido adípico, para formar o “sal de náilon” ou adipato de hexametilenodiamônio. Este composto, pela polimerização com remoção de uma molécula de água, se transforma na poliexametileno adipamida, uma poliamida linear. Os dois intermediários, de onde se forma o sal de náilon, são produzidos correntemente, a partir de materiais petroquímicos. A oxidação do cicloexano é usada para fabricar o ácido adípico. Para obtenção da hexametilnodiamina, estão em uso corrente três processos: a partir do butadieno, a partir do propeno e a partir do ácido adípico. Abaixo são mostradas as principais reações envolvidas no processo:

Ácido adípico:

Na primeira etapa, como já dito, é efetuada a oxidação do cicloexano obtido da hidrogenação do benzeno. A reação ocorre a 125°C. Os produtos obtidos são então cicloexanol e cicloexanona nas proporções de 50% e 40% respectivamente. Estes são tratados com ácido nítrico aquoso a 80°C. Obtém-se então ácido adípico e óxidos de nitrogênio.

[pic 2][pic 3]

C6H12 → C6H11OH + C6H10O → HOOC(CH2)4COOH + xN2O + yNO[pic 4]

Hexametilenodiamina:

Como dito anteriormente, uma maneira de produzir hexametilenodiamina é através do butadieno. Este é obtido em um primeiro momento da desidrogenação do butano advindo da indústria petroquímica.

O butadieno passa por uma halogenação com cloro e obtém-se 1,4-diclorobuteno. Este é tratado com cianeto de sódio a 80-95°C, resultando no 1,4-dicianobuteno. Por fim a 250°C, utilizando paládio como catalisador e com um rendimento em torno de 95% tem-se adiponitrila que por sua vez reage com amônia e hidrogênio à alta pressão formando a hexametilenodiamina.

CH2:CH-CH:CH2 + Cl2 → ClCH2-CH:CH-CH2Cl

[pic 5]

ClCH2-CH:CH-CH2Cl → NC-CH2-CH:CH-CH2-CN

[pic 6]

NC-CH2-CH:CH-CH2-CN → NC(CH2)4CN → H2N(CH2)6NH2

Sal de náilon:

Pela reação do ácido adípico com hexametilenodiamina obtém-se então o adipato de hexametilenodiamônio. Este, pela polimerização com remoção de água forma a poliexametilenoadipamida, o náilon.

xHOOC(CH2)4COOH + xH2N(CH2)6NH2 → x(--H3N(CH2)6NH3OOC(CH2)4COO--)

[pic 7]

x(--H3N(CH2)6NH3OOC(CH2)4COO--) → (--HN(CH2)6NHOC(CH2)4CO--)x[pic 8]

Na fabricação da fibra a solução aquosa do sal de náilon principia num superior e o material desce por gravidade.

Num primeiro momento esta solução é bombeada para uma posição relativamente alta, lançada nos evaporadores e conseqüentemente concentrada. Ácido acético é adicionado para estabilizar a viscosidade. Após