ANÁLISIS TÉRMICO Y CARACTERIZACIÓN DE LAS FIBRAS TEXTILES

[pic 1][pic 2]INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

Escuela Superior De Ingeniería Textil ESIT

Fundamentos de termodinámica

Reseña

Subhankar Maity

Thermal analysis and characterization of textile fibers

Asian Textile Journal. (November 2013) 62-69

Pérez Pérez Miriam Angélica

Montiel Sandoval Cesar Eduardo

Melo Zamudio Mauricio Emiliano

David Paredes Cruz

4TV2

Profesor

Felipe de Jesús Carrillo Romo

08-Mayo-2021

ANÁLISIS TÉRMICO Y CARACTERIZACIÓN DE LAS FIBRAS TEXTILES

En esta primera parte del artículo, nos habla sobre el análisis térmico, que es, así como las características del mismo. Es importante mencionar que este análisis está basado en la conformación de distintas técnicas para medir e identificar ciertas propiedades mediante la temperatura, presión, calor, etc.

El análisis térmico es una serie de técnicas analíticas para medir algunas propiedades de las fibras textiles mediante la temperatura y que cambia su calor, masa, volumen, dimensión, tensión, deformación, etc. La identificación, composición analítica, estabilidad y las propiedades mecánicas de la fibra o polímero, son determinadas usando el análisis térmico y son usadas de varias formas en la industria como:

• Dilatometría (PVT) o Análisis Termo-mecánico (TMA): Mide el volumen/dimensión en función a la temperatura y/o presión.
• Escaneo Diferencial de Calorimetría (DSC): Mide la capacidad de calor a presión constante mediante la temperatura.
• Análisis Termo-gravimétrico (TGA): Mide la pérdida de peso mediante la temperatura y el tiempo.
• Análisis Dinámico-mecánico (DMA): Mide la pérdida de energía y la rigidez mediante la temperatura.

Dilatometría (PVT) o Análisis Termo-mecánico (TMA)

Es una técnica en que las dimensiones de una muestra son monitoreadas contra tiempo o temperatura y hay dos tipos; volumen y longitud. Es más utilizada la de longitud por su facilidad

• Longitud: Utiliza un analizador TMA el cual, mide la longitud o tiempo de la muestra mientras que la muestra se lleva a cabo en una pequeña fuerza de comprensión constante.
• Volumen: Es realizada con un dilatómetro, usa un líquido (Hg) para medir el cambio de volumen de una muestra mediante la temperatura y el tiempo.

Esta técnica mide el volumen (V) mediante temperatura (T) y la presión (P), así que el método es bien conocido como mediciones de PVT. En un sistema equilibrado, V es una única función de T y P, y son estudiadas en relación entre P, V y T, para elaborar o probar estados de ecuaciones.

Los polímeros en estado sólido no estarán en equilibrio porque su V en función con T y P es dependientes en su formación, velocidad de enfriamiento, formación de presión, temperatura y tiempo. La formación puede afectar el grado de cristalización, su morfología y la densidad.

[pic 3]Cada línea representa el volumen en función con la temperatura con una presión constante. Si la presión aumenta, las líneas van hacia abajo y a la derecha. El doblez de las líneas representa la temperatura de transición a cristal. A temperaturas mayores, la muestra es más densa y el volumen bajo., también la transición a mayor movilidad molecular es más difícil y requiere de energía térmica o una mayor transición de temperatura.

[pic 4]Se representa en un diagrama esquemático del aparato TMA. Una sonda descansa en la muestra con algo de peso. La forma de la sonda es importante y esta, está unida a una barra en la que pasa un traductor lineal de desplazamiento variable (LVDT). El experimento consiste en medir el total de volumen de líquido y el polímero en base a su temperatura. El volumen puede ser medido con precisión observando la altura del líquido en el tubo capilar. [pic 5]

[pic 6][pic 7]Para tener el volumen del polímero se debe sustraer el volumen puro de líquido con el que está haciendo medido. La sonda debe descansar en la muestra y la muestra debe estar siempre en estado sólido, en el caso del líquido del volumen, debe estar totalmente limpio.                                                                                                [pic 8][pic 9]

Determinación del coeficiente de expansión térmica

La determinación del coeficiente de expansión térmica se obtiene calculando y  considerando una transición de V2 a V1 y de T1 a T2 a una presión constante.

 Esta expresión puede ser usada con datos de dilatometría para medir [pic 10][pic 11].

Los valores de [pic 12][pic 13] y [pic 14][pic 15] no varían de una manera drástica de polímero a polímero, a lo mucho podríamos esperar un factor diferente entre dos polímeros.

Determinación de la dependencia de la presión de [pic 16][pic 17]

Es posible calcular la dependencia de la presión de [pic 18][pic 19] usando métodos termodinámicos. Dos resultados clave, derivados por Ehrenfest, son:

[pic 20][pic 21] y [pic 22][pic 23]

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