Termofijación

En cuanto entra el vapor, la cantidad de humedad del hilo aumenta inmediatamente, debido al calentamiento del hilo y a la condensación del vapor. Según Speakmann, en la fibra de lana estirada se observan los siguientes fenómenos: las cadenas laterales de cistina se someten a una hidrólisis en el puente de azufre, donde la cistina se disuelve en cisteína y un ácido sulfónico aún no aislado.

Se observa una ionización en los puentes formados por la liberación de sal. Debido al aumento de temperatura en las fibras durante el vaporizado, se produce una oscilación de las moléculas que provoca la ruptura de los puentes de hidrógeno; ahora se liberan valencias residuales que pueden saturarse con el agua dipolar. El agua actúa entonces como lubricante entre las moléculas individuales. De este modo, los enlaces de las cadenas principales se disuelven por las cadenas laterales, las cadenas polipeptídicas individuales pueden desplazarse entre sí y las tensiones alcanzan su equilibrio (véase la ilustración 4). Al continuar el vaporizado del hilo, se forman nuevas cadenas laterales entre los componentes individuales de las cadenas principales. Finalmente, cuando el hilo se seca, es decir, cuando se alcanza el equilibrio de humedad en su interior, se libera sal de nuevo y se forman puentes de hidrógeno. Ahora las cadenas polipeptídicas individuales ya no pueden desplazarse entre sí y las fibras recuperan su anterior proximidad, aunque sin tensiones internas significativas.

Se fija la torsión del hilo o hilo doble. Por supuesto, al igualar las tensiones mediante vapor, debe considerarse la estructura morfológica de las fibras. Dado que la fibra de lana alcanza rápidamente la temperatura necesaria para romper los puentes de hidrógeno y el vapor para hidrolizar los puentes de cistina, es posible una modificación de la torsión relativamente rápida que se corresponde aproximadamente con los valores de un hilo moderado en autoclave; sin embargo, la calidad del proceso de vaporización Steamatic es mucho mejor en cuanto a la uniformidad de la absorción de humedad.

Las fibras sintéticas se pueden dividir en dos dominios: el cristalino (organizado) y el amorfo (desorganizado). En los dominios cristalinos, actúan fuerzas de atracción entre las líneas paralelas de los polímeros . Estas fuerzas, que actúan transversalmente al eje de la fibra, determinan su densidad. Si se aplica tensión a la fibra, estas fuerzas impiden que se rompa.

En cambio, los dominios de fibra amorfa actúan como enlaces entre las fibras. Son responsables de la resistencia a la flexión de las fibras. Además, los dominios de fibra amorfa permiten la entrada de agua o tinte.

Durante el vaporizado, el calentamiento de la fibra provoca que sus moléculas comiencen a oscilar. El aumento de la oscilación, influenciado por el grado y la duración del calentamiento, disuelve las fuerzas de enlace eléctrico en la fibra; primero en los dominios amorfos, luego en los cristalinos y finalmente en los polímeros. Al igual que con la lana, las tensiones introducidas durante el hilado se liberan. Durante el secado o enfriamiento de la fibra , las fuerzas de enlace se reconstruyen sin que existan tensiones en la parte interna.

El problema de las fibras sintéticas radica en que la reducción de las fuerzas de unión solo se produce entre el llamado punto de deformación (inicio del cambio de los dominios de fibra firmes, solidificados y amorfos a un estado viscoelástico, fácilmente deformable) y el punto de distorsión (los dominios de fibra cristalina también cambian a un estado viscoelástico), que se encuentra en un rango de temperatura relativamente alto.

En el proceso de vaporización en línea, el algodón desempeña un papel más o menos secundario. Los procesos físicos o químicos exactos que ocurren en la fibra no se conocen con precisión.

Las alfombras se dividen en dos tipos básicos: las de pelo rizado y las de pelo cortado. En el caso de las de pelo cortado y sus variantes (Sajonia, shag, frisé), el proceso de termofijación es de suma importancia.

Normalmente, al cortar el hilo, los extremos se deshilachan de forma similar a como lo harían los extremos de una trenza o cuerda al cortarse, formando una especie de cepillo. Este deshilachado debe evitarse a toda costa en las alfombras de pelo cortado. Una alfombra de pelo cortado con extremos de hilo deshilachados tendría una apariencia deficiente, una vida útil más corta y desventajas ergonómicas para quien camina sobre ella, como lo han demostrado estudios científicos. La alfombra es menos elástica y no absorbe los pasos del usuario tan bien como una alfombra termofijada. Una alfombra fabricada con hilo termofijado es más atractiva, duradera y cómoda para el usuario. El valor añadido de una alfombra termofijada es significativo. Normalmente, una alfombra termofijada se puede identificar por su estructura granulada, que en la industria se denomina "definición de punta de alfiler". La apariencia de los extremos del pelo cortado es similar a la de los puntos de alfiler.

El proceso de termofijación más antiguo es el autoclave. Generalmente, se trata de un proceso discontinuo. Las instalaciones de autoclave utilizan vacío y/o presión. El material textil se introduce en el autoclave en bobinas, madejas o suelto en un contenedor. Dado que casi todos los autoclaves están sometidos a ciertas presiones, suelen tener forma cilíndrica y estar montados horizontalmente. Lo más común es que los autoclaves se carguen y descarguen por un extremo del cilindro, aunque algunos pueden cargarse por un extremo y descargarse por el otro. Existen autoclaves montados verticalmente, pero son menos comunes. Se utilizan principalmente para hilos sintéticos como poliéster, polietileno, polipropileno y nylon.

Para la automatización del hilado y bobinado de eslabones, se utiliza el llamado "vaporizador en línea". El primer proceso conocido de este tipo es el proceso Steamatic de Resch. En este caso, el proceso de termofijación se realiza entre la máquina de hilado de anillos y la de bobinado. Tan pronto como la máquina de hilado de anillos termina de hilar, las bobinas cargadas se transportan al vaporizador en línea. Allí, las bobinas se someten a vapor mediante un método de vacío y se secan en cuestión de segundos. Tras el vaporizado y el secado, las bobinas se transportan a la máquina de bobinado, donde se rebobinan en un paquete de bobinado cruzado.

Actualmente, la industria de las alfombras utiliza dos procesos continuos: el proceso Power-Heat-Set y el proceso TVP, que se deriva de la tecnología de autoclave.

El proceso Power-Heat-Set, antes conocido como proceso Suessen, se desarrolló a principios de la década de 1970 y fue el primer sistema de termofijación continua del mundo. Este proceso fue revolucionario, ya que fue el primero en no utilizar vapor saturado a presión, sino una mezcla de vapor y aire sobrecalentados a presión atmosférica. Gracias a esta innovadora tecnología, se crearon colecciones de alfombras completamente nuevas. En el proceso Power-Heat-Set, los hilos y filamentos se oxidan ligeramente en la superficie debido al oxígeno presente en la atmósfera y a las altas temperaturas. Esta película de óxido capilar hace que la alfombra sea más resistente a las manchas. Las partículas de suciedad se adhieren menos a las fibras.

Además de la tecnología Power-Heat-Set, existe el proceso SUPERBA TVP3, que también es un proceso continuo. En el proceso TVP3, el hilo se coloca en una cinta transportadora y se introduce, a través de un cierre, en un túnel de presión de hasta 15 m de longitud. Dentro del túnel, se somete a un proceso de termofijación con vapor saturado. Al final del túnel, el hilo se extrae a través de un segundo cierre. El hilo, aún caliente y húmedo, se seca y enfría tras la termofijación y se introduce en el proceso de bobinado. Se pueden procesar hasta 72 extremos de hilo simultáneamente.