Fibra Acrílica
PAC

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.
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.

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.

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.

Ciência
das fibras
Fibra Acrílica ou Poliacrílicas (PAC).
Classificação da fibra acrílica.
CORTE TRANSVERSAL
CORTE LONGITUDINAL
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.

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).

Preparação da Acrilonitrila

a.
b.
c.
d.
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.
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.
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

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.
H
H
H
C–C
C=C
H
CN
Acrilonitrila
H
PAN
H CN
n
A fibra acrílica é um polímero com no mínimo 85% em peso
de acrilonitrila.
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)

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.

Na “fiação seca” a
solução é extrudada
verticalmente dentro
de uma câmara
aquecida e quase
todo o solvente é
evaporado e deve ser
reaproveitado.

Na “fiação úmida”
a solução é
extrudada em
uma mistura de
solvente e água
ou em alguns
coagulantes não
aquosos.
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 80°C. Com a estiragem, a
resistência tensil da fibra é aumentada.
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.

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.

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.

CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES DAS FIBRAS POLIACRÍLICAS (PAC)
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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.
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.
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:
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



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.
Aplicações das fibras acrílicas
Aplicações das fibras acrílicas
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
Polimerização por Suspensão e por
Solução
Fiação
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Nafta
Propeno
Acrilonitrila
Polímero de Acrílico
Funil de Alimentação
Fusão
Fiação a Seco
Fiação Úmida
Fibra
Estatísticas do Mercado Brasileiro
Evolução do Consumo de Acrílico no Brasil
60
53,3
50
38,6
40
US$ (em mil) 30
29,3
27,4 26,5 26,9
25,1
31,6
29,4
19,9
20
10
0
1
2
3
4
5
6
7
Ano (1991 - 2000)
8
9
10
Estatísticas do Mercado Brasileiro
5000
0
-5000
US$ (em -10000
-15000
mil)
-20000
-25000
-30000
Exp.
Imp.
Saldo
Exp.
Imp.
Saldo
Exp.
Imp.
Saldo
Balança Comercial do Acrílico
1999
2000
Período
Jan/Jul
2001
Reação de Polimerização

n
H2C= CH.CN  (-HC-CH-) n



CN
R’
[( CH2 CH) X - (CH2 C)y ] nCN
R”
x  85% , y  15%
A molécula do PAC tende a formar
uma cadeia helicoidal. A interação
entre os grupos -CN é muito forte
As moléculas tendem as se juntar
como peças de giz em uma caixa, o
que configura uma ordem pseudo
cristalina.
Características químicas
Densidade: 1,14 - 1,18 g/cc
Absorção: 0,6 - 1,7%
Ponto de Fusão: 235°C
Ponto de Plastificação: 80-90°C
Sendo uma fibra Hidrófoba
Propriedades de tração
Tenacidade
Alongamento %
Cn/tex
Módulo Cn/tex
Condicionado
17,7 - 31,8 Condicionado
úmido
20 - 55
14,1 -23,9
Condicionado
353 - 441
Comportamento Térmico
Resist. ao calor seco: 1350C
0
Tempt. de passar: 160-200 C
Tempt. de Termofixação: 2200C
Tempt. de descoloração: 2350C
Temp. de amolecimento: 2102600C
Boa resistência aos ácidos
Baixa resistência aos álcalis
Excelente resistência a luz
Solúvel em dimetilformamida a
quente
Limite de umidade 2.0%
Classificação
HB = High-bilk :
volumoso
Semelhante a Lã : artigos de
inverno
Regular = Non-bulk: Não volumoso
Artigos de meia estação
Comonômeros aumentam a
tingibilidade.
Pelo aumento da velocidade de
difusão:
Acetato de vinila, cloreto de
vinila, metacrilato de metila
Substantividade
A
substantividade com os
corantes básicos é dada por
monômeros contendo grupos
sulfônicos, fosfóricos ou
carboxílicos
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
Termofixação
Tendo 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
Tingimento:
É muito difícil o tingimento da fibra
100% poiacrilonitrila, devido sua
pouca afinidade aos corantes e sua
baixa velocidade de difusão
Por isso são acrescentados
comonômenos na polimerezação,
os quais proporcionam novas
propriedades à fibra, como
tingibilidade, inclusive com corante
ácidos, à cuba e azocorantes
Purga:
Tripolifosfato
Detergente não iônico
*Solvente orgânico
emulsionado
30 minutos
a fervura
Alvejamento
Clorito de Sódio 50%
Nitrato de Sódio
Tetrapirofosfato de Sódio
Umectante*
Ácido Oxálico ou Fosfórico -pH:3
30-60 minutos
a fervura
Neutralização
Bissulfito de Sódio
20 minutos
a 50°C
ou
Hidrosulfito de Sódio
70°C
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.
Os corantes catiônicos, como
próprio nome sugere,
apresentam cargas positivas em
meio ácido, ligando-se
eletricamente à fibra com carga
negativa
O tingimento ocorre em 3
fases:
•Os cátions do corante, em
estado dissociado no banho,
migram para os sítios aniônicos
da fibra e são adsorvidos na
superfície
•
Os cátions se difundem da
superfície para o interior
•Os cátions se ligam aos
grupos da fibra estabelecendo
ligações
Genericamente, a receita de
tingimento é constituída por:
Retardante
Dispersante
Acetato de Sódio
Corantes
Ácido Acético
Sal
Temperatura
A 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
Assim sabendo que o ponto de
plastificação é em torno de 80°C,
eleva-se 1°C/minuto de 50 a 80°C e
depois 1°C/3 minutos, tingindo de
60/120’ a ebulição.
Após resfria-se até 75°C e depois
com água fria até 60°C
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.

Bibliografia



Curso técnico têxtil, vol. 3, vários autores
EPU – editora pedagógica universitária.
Fibras Têxteis, vol. 1 e 2, Pedro Pita
SENAI-CETIQT
Fonte
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

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/po
limeros7.htm