Investigación, desarrollo y mejora de fibras sintéticas para la tecnología Bulk Continuous Filament

El proyecto Bulky ha tenido una periodicidad anual en 2019, iniciando en enero y terminando en diciembre de 2019. Cuenta con el apoyo de la Conselleria d’Economia Sostenible, Sectors Productius, Comerç i Treball de la Generalitat Valenciana, a través del Ivace, y está cofinanciado por los fondos FEDER de la UE, dentro del Programa Operativo FEDER de la Comunitat Valenciana 2014-2020.

Figura 1 Alfombras de hilo BCF.

El consumo mundial de fibras 'Bulk continuous filament' (BCF) que se emplea en la actualidad, se centra en el uso de fibras sintéticas de fuentes no renovables, las cuales están muy cuestionadas por el alto precio y la escasez del petróleo, las emisiones de CO₂, la gestión de los residuos textiles y la creciente concienciación medioambiental entre otros motivos. Por estos factores AITEX busca el desarrollo y mejora de fibras sintéticas respetuosas con el medio ambiente y que ofrezcan características iguales a las de las fibras empleadas actualmente en la tecnología 'Bulk continuous filament' para su aplicación en alfombras, tejidos outdoor o interior de automoción.

El principal objetivo que tiene el proyecto es obtener unas fibras multifilamento texturizadas mediante la técnica BCF con materiales ecológicos que puedan llegar a sustituir las fibras sintéticas que se encuentran en el mercado de las alfombras hoy en día.

El proyecto distingue dos vías de trabajo en función de los materiales empleados. La primera vía trabaja con materiales reciclados, concretamente con polipropilenos provenientes de rafia y de mantas térmicas empleadas en el campo. Empleando materias reciclados, se reducen de forma considerable los residuos y el consumo de plásticos que se necesitan anualmente, ya que se les da un nuevo uso y no se convierten en deshechos. La otra vía en la que se trabaja son los materiales de origen bio, es decir, aquellos que provienen de fuentes naturales (BioPA, BioPE, PHA, PLA). Se busca que estos hilos obtenidos cuenten con unas buenas propiedades de tenacidad, alargamiento, brillo, apariencia y suavidad.

Además, se han marcado los siguientes objetivos específicos dentro del marco del proyecto:

• Funcionalización de los polímeros base para la mejora de sus propiedades.
• Realización de mezclas de diversos grados poliméricos para combinar materiales vírgenes y reciclados, buscando optimizar las propiedades de los multifilamentos.
• Hilatura multifilamento empleando secciones especiales para mejorar propiedades como la resiliencia o el brillo de los hilos.
• Texturizado por aire para definir el comportamiento de hilos multifilamentos en BCF.
• Texturizado BCF de los hilos con mejores resultados obtenidos en el texturizado TASLAN, buscando las mejores propiedades físicas posibles.
• Fabricación de prototipos de tufting y “primary backing” empleando las muestras con las propiedades físicas más destacadas.
• Transferencia de los conocimientos obtenidos y resultados a los sectores industriales que muestren interés en el desarrollo del proyecto.

El desarrollo del proyecto engloba todas las tareas necesarias para la obtención de los prototipos finales, comenzando con las materias primas (tanto polímeros como aditivos) y realizando todos los procesos posteriores hasta la obtención del producto final.

La primera de las tareas es la de compounding, donde empleando la planta experimental que AITEX dispone, se realizan las diferentes mezclas funcionalizadas empleando los materiales base y diferentes aditivos. Esta funcionalización permite dotar al material base de propiedades mejoradas para que de esta manera cuente con un mayor valor añadido.

En el apartado de hilatura por fusión, se trabaja tanto con los materiales bio como los polímeros reciclados de forma pueden tener varianzas en lo que respecta al número y diámetro de los filamentos dependiendo del cabezal de hilatura empleado en los ensayos, así como de los parámetros de procesado utilizados.

EL siguiente paso consiste en realizar ensayos mediante la técnica de texturizado por aire TASLAN empleando los hilos con mejores propiedades obtenidos en la hilatura. El objetivo en esta fase es el de obtener hilos voluminosos que permitan dar una idea de procesado para emplearlo posteriormente en la técnica BCF.

Una vez se conoce qué hilos son los que cuentan con mejores propiedades y se comportan mejor en el proceso de texturizado, se escogen estos para la obtención de los hilos BCF. La tecnología Bulk continuous filament es una tecnología de texturizado que busca otorgar resistencia a la abrasión, voluminosidad al hilo y dotarlo de propiedades mejoradas respecto al obtenido en la hilatura multifilamento y poder emplear estos hilos en productos como moquetas o alfombras.

En cuanto a la producción de prototipos, se emplea la tecnología de tufting y de tejeduría de calada. Con el proceso de tufting se generan alfombras con reversos de látex o poliuretano, aunque también cabe la opción de utilizar una espuma. Mediante la técnica de tejeduría de calada, se pueden obtener tejidos destinados a diferentes ámbitos como por ejemplo para tejidos outdoor, empleando cada uno de los hilos que se han obtenido a lo largo del proceso.

Figura 2 Principales pasos productivo, compound, hilatura y prototipos.

Se ha buscado obtener unos hilos con buena cohesión y aditivación tanto de los materiales reciclados como de los materiales de origen bio para lograr unas mezclas eficientes que permita obtener multifilamentos con unas buenas propiedades finales.

En el proceso de hilatura por fusión se obtienen multifilamentos de los diferentes materiales, modificando las variables de procesado para que cada uno de ellos tengan un proceso estable y con pocas roturas de fibras. Así mismo también se ha trabajado con secciones especiales de los filamentos para buscar un mejor acabado y comportamiento de los hilos multifilamento obtenidos.

Las tareas de texturizado (TASLAN y BCF) permiten obtener los hilos con un gran volumen con los que se realizarán los prototipos finales. Estos hilos cuentan con títulos elevados, así como una apariencia voluminosa acorde a lo utilizado en la fabricación de alfombras. Se busca que estos hilos tengan unas buenas propiedades mecánicas de brillo, resiliencia y suavidad que permita obtener unos productos finales con elevada calidad.

Por último, una vez sintetizada y estudiada la información resultante, se realiza una selección de aquellos hilos aptos para la fabricación de los prototipos empleando tanto la tecnología de tufting como la de tejeduría de calada, para generar prototipos de alfombras y tejidos que cumplan con los objetivos marcados en el inicio del proyecto.

A continuación, se muestra un ejemplo de prototipos fruto del proyecto BULKY realizado mediante la técnica de tufting.

Figura 3. Prototipos de Alfombras con hilos producidos en el proyecto.