Fibre e filati tradizionali e innovativi: proprietà e classificazione

Fibre e Filati Tradizionali e Innovativi

La fibra è un elemento di materia caratterizzato da flessibilità, finezza ed elevato rapporto tra lunghezza e diametro. La fibra tessile ha una struttura mono o pluricellulare allungata e filamentosa di origine naturale o chimica, che per le sue capacità di flessibilità e finezza può essere trasformata in filato e poi in tessuto. Hanno specifiche caratteristiche di lunghezza, tenacità, finezza, rigidezza ed elasticità, per poi essere trattate e trasformate.

Rigidezza: capacità di opporsi alla deformazione plastica provocata da una forza. Finezza: sottigliezza di spessore, diametro. Tenacità: resistenza alla rottura rapportata al titolo (cN/dtex). Elasticità: proprietà che permette di deformarsi sotto l'azione di una forza e di riacquisire la sua forma originale (se la forza non è eccessiva).

La catena tessile parte dalla materia prima, che passa alla filatura, poi alla tessitura, per poi terminare nella confezione.

La Fibra è l'unità base per confezionare fibre e filati. Il Filato è l'insieme di fibre unite e ritorte. Il Tessuto è l'insieme di filati.

Le fibre naturali si distinguono in: vegetali (lino, cotone), animali (seta, lana) e minerali (amianto, fibra di vetro). Le fibre chimiche (man-made) si distinguono in: sintetiche (nylon, poliestere) e artificiali (rayon, acetato).

Per identificare le fibre tessili esistono numerosi test e tecniche scientifiche. Queste sono caratterizzate da finezza, lucentezza e capacità di assorbire umidità. Il D. Lgs 194/99 fissa i requisiti e le modalità applicabili ai prodotti tessili per essere immessi sul mercato. L'UNI è l'ente nazionale italiano di unificazione. L'EN identifica le norme elaborate dal CEN (Comitato Europeo di Normazione). L'ISO è l'Organizzazione internazionale della Normazione. Se la norma ha certificazione UNI ISO allora è recepita a livello nazionale, invece se segue UNI EN ISO significa che è una normativa ISO anche a livello europeo. La NORMA UNI 5955/1986 fornisce la denominazione di fibra tessile.

Le Fibre Tessili

Le fibre tessili sono dei polimeri (grande molecola composta da una lunga catena che può avere delle ramificazioni). Le unità base sono dette monomeri. I polimeri naturali (biomolecole) sono macromolecole di origine biologica. I polimeri sintetici sono prodotti con reazioni chimiche di sintesi, a partire da monomeri della lavorazione del petrolio. La polimerizzazione è la reazione chimica che porta alla formazione di una catena polimerica, una molecola composta da parti uguali che si ripetono in sequenza. L'omopolimero contiene unità di un solo tipo, mentre il copolimero contiene due o più monomeri diversi. La poliaddizione avviene per somma delle molecole del monomero (p.m multiplo di quello del monomero). La condensazione avviene quando l'unione delle molecole del monomero è accompagnata dall'eliminazione di molecole semplici (p.m non esattamente multiplo). La polimerizzazione può essere a catena o a stadi. Abbiamo diversi tipi di copolimeri:

Statistico random: unità distribuite casualmente (caso più frequente nelle fibre tessili), alternato, a blocchi: identiche unità raggruppate a blocchi ad innesto, ad innesto: rami laterali di un omopolimero diversa attaccati alla catena principale. Possiamo trovare poi 3 tipi di strutture: Lineare (polimeri che sono solubili e diventano liquidi con il calore),Ramificato (lunghe catene con unità funzionali con catene più corte) e Reticolato (polimeri insolubili e infondibili, hanno maglie irregolari). Le diverse catene polimeriche tendono a legarsi con legami intercatena. La formazione di questi legami favorisce l'allineamento delle catene stesse e comporta la formazione di zone cristalline (cristalliti, ordinate) e zone amorfe (disordinate). Al grado di cristallinità corrispondono la tenacità, la resistenza e la flessibilità. Le zone amorfe sono quindi più deboli e più reattive. La tingibilità è la capacità di una fibra di essere tinta. Una fibra per essere utilizzata come tessile deve contenere sia zone cristalline che zone amorfe.

Proprietà delle Fibre Tessili

Caratteri Morfologico-Organolettici

La lunghezza si misura in millimetri, la finezza in micrometri (um). Una fibra per poter essere filata ha bisogno di una lunghezza minima di 5 mm (consigliata 10 mm). Il rapporto lunghezza su diametro si calcola riportando le unità di misura in millimetri. Per esempio la lana ha fibre abbastanza lunghe (80-350 mm), mentre il lino a fibre molto corte (20-40). La seta è l'unica fibra naturale a filo continuo.

La finezza si può indicare anche con il titolo. Il titolo indica la finezza mettendo in relazione il peso con al lunghezza. Troviamo la titolazione diretta (P/LxC) e la titolazione indiretta (L/PxC). Oggi nelle norme UNI si usa il Tex. Il peso si misura in grammi in rapporto a 1000 m di filo. 1Tex è uguale ad un filato di 1000m che pesa 1g. Il sistema Tex si usa in tutte le fibre mentre quello in Denari si usa solo per le fibre continue.

La lucentezza dipende dal processo produttivo e dalla struttura interna ed esterna. Questa è dovuta dalla riflessione della luce sulla superficie della fibra stessa. più una fibra è liscia più risulta lucente. Una elevata cristallinità corrisponde ad una elevata lucentezza.

La mano definisce la morbidezza, sofficità, voluminosità, calore, rigidità, cioè tutto ciò che si sente toccando un tessuto. Infatti questa può essere soffice, liscia, ruvida, grezza, secca ... La fibra ha una mano sostenuta se al tatto risulta rigida e poco soffice, invece ha una mano lenta se risulta morbida ed elastica.

Caratteri Fisico-Meccanici

L'igroscopicità è la capacità di assorbire umidità dall'ambiente. Da questa si stabilisce il tasso di ripresa, cioè la massima percentuale d'acqua che una fibra può contenere. Collegato a questo abbiamo il peso mercantile, il peso della merce secca più il tasso di ripresa.

Per azione del calore le fibre naturali si decompongono. Le tecnofibre hanno 3 temperature critiche alle quali subiscono cambiamenti: stato vetroso (rigido e fragile), stato viscoelastico (gommoso) e stato viscoso (scorrevole). Infine si raggiunge la fusione delle parti cristalline alla temperatura di fusione. In base a questi comportamenti termici si deve tener conto delle temperature durante i processi di filatura e finissaggio.

Per i comportamenti nei confronti della combustione si deve tener conto che le fibre animali bruciano lentamente e hanno un odore caratteristico, le fibre vegetali bruciano velocemente con una fiamma viva e un odore di carta bruciata, le fibre artificiali si comportano in base alle fibre d'origine, le fibre sintetiche bruciano con fumo denso e fiamma verdognola e sono difficili da spegnere, le fibre minerali hanno diverse caratteristiche ma alcune prima diventano incandescenti e poi fondono. Il LOI (limite dell'ossigeno) indica la quantità minima di ossigeno necessaria ad una fibra per poter bruciare. Negli ultimi anni si sono realizzato dei tessuti Flame retardant che permettono ai tessuti di bruciare meno facilmente.

La feltrabilità è una proprietà tipica della lana e dei peli animale poiché è dovuta alla struttura a scaglie e consiste nella compattazione delle fibre tra loro per effetto del calore e dell'umidità. Le scaglie si alzano per attrito e si aggrovigliano le fibre.

La coibenza è la proprietà di essere più o meno isolanti al calore. Non dipende solo dalla composizione chimica della fibra ma anche dai fattori fisici e strutturali.

La tenacità indica il carico in g necessario a rompere un filo di finezza standard (con titolazione in den o tex). Si può misurare in CN/tex o in kg/mm quadrati.

L'allungamento a rottura esprime l'allungamento percentuale subito dal filo prima di rompersi. Si calcola con: lunghezza iniziale : 100 = allungamento a rottura : x.

La resilienza è la capacità di riprendere il proprio spessore dopo essere stato sottoposto ad una determinata compressione. Si dice anche elastanza meccanica.

L'elasticità è la proprietà di tendersi e recuperare la loro lunghezza originale. Questa è misurata dal modulo di Young e dipende dalla pendenza della curva carico-allungamento. Maggiore è il modulo più la fibra è rigida. Il recupero elastico (RE) si esprime in percentuale riferita al suo allungamento totale. Abbiamo diversi tipi di elasticità: a torsione (attitudine della fibra ad essere filata), a flessione (resistenza all'usura), a trazione (recupero elastico), a compressione (antipiega).

Le proprietà non sono costanti ma dipendono da invecchiamento, temperatura e umidità.

Caratteri Fisiologici

Riguardano le reazioni delle fibre sul corpo umano. Sono reazioni dovute alle proprietà fisiche e chimiche della fibra. Questi sono soggettivi.

L'allergenicità ha delle differenze tra fibre naturali e artificiali e sintetiche. Quelle naturali (a parte la lana che con i peli può creare irritazioni) sono più ipoallergeniche rispetto a quelle artificiali e sintetiche.

La vestibilità è anch'essa soggettiva e può dipendere dalla composizione chimica, dalla sofficità, dalla morbidezza, ecc ...

Il senso di caldo e fresco dipende dalla coibenza della fibra. Per esempio la lana è molto coibente infatti agisce da isolante termico, assorbe l'umidità dell'aria e riceve il calore che dà il senso di caldo al corpo. Per questo motivo è anche utilizzata per realizzare indumenti estivi.

La Lana

La lana è stato uno dei primi tessuti utilizzati dall'uomo. Nel corso dei secoli l'uomo ha imparato e sviluppato nuove tecniche di tosatura, filatura e tessitura. Oggi questo settore ha subito delle crisi, ma l'industria cerca di modernizzarsi e specializzarsi in ciò che l'acquirente desidera. Questa fa parte delle fibre naturali da bulbo pilifero o da vello. Con il termine lana si intende quella ricavata dal vello delle pecore, quelle di altri animali devono essere specificate nel nome. Il vello è il mantello protettivo che ripara l'animale. Questo è formato dalla giarra (peli setosi e lunghi) che serve ad impermeabilizzare, e dalla borra (peli sottili e morbidissimi) per isolare dal freddo. Il vello si differenzia per struttura, diametro, lunghezza e durezza. Le parti di qualità migliore sono quelle della spalla e del fianco. La tosatura avviene in 3 fasi principali: preparazione e posizionamento (l'animale viene portato in un ambiente pulito e tranquillo, dove viene immobilizzato se necessario); tosa (si inizia a