Adattato dalla 3a edizione, Encyclopaedia of Occupational Health and Safety.
Le fibre sintetiche sono costituite da polimeri prodotti sinteticamente da elementi chimici o composti sviluppati dall'industria petrolchimica. A differenza delle fibre naturali (lana, cotone e seta), che risalgono all'antichità, le fibre sintetiche hanno una storia relativamente breve che risale al perfezionamento della lavorazione della viscosa nel 1891 ad opera di Cross e Bevan, due scienziati britannici. Alcuni anni dopo, la produzione di rayon iniziò su base limitata e all'inizio del 1900 veniva prodotta commercialmente. Da allora è stata sviluppata una grande varietà di fibre sintetiche, ciascuna progettata con caratteristiche speciali che la rendono adatta a un particolare tipo di tessuto, da sola o in combinazione con altre fibre. Tenerne traccia è reso difficile dal fatto che la stessa fibra può avere nomi commerciali diversi in paesi diversi.
Le fibre sono realizzate forzando polimeri liquidi attraverso i fori di una filiera per produrre un filamento continuo. Il filamento può essere tessuto direttamente in tessuto oppure, per conferirgli le caratteristiche delle fibre naturali, può ad esempio essere testurizzato per aggiungere volume, oppure può essere tagliato in fiocco e filato.
Classi di fibre sintetiche
Le principali classi di fibre sintetiche utilizzate commercialmente includono:
- Poliammidi (nylon). I nomi delle ammidi polimeriche a catena lunga sono contraddistinti da un numero che indica il numero di atomi di carbonio nei loro costituenti chimici, essendo considerata per prima la diammina. Pertanto, il nylon originale prodotto da esametilendiammina e acido adipico è noto negli Stati Uniti e nel Regno Unito come nylon 66 o 6.6, poiché sia la diammina che l'acido dibasico contengono 6 atomi di carbonio. In Germania è commercializzato come Perlon T, in Italia come Nailon, in Svizzera come Mylsuisse, in Spagna come Anid e in Argentina come Ducilo.
- Poliesteri. Introdotti per la prima volta nel 1941, i poliesteri vengono prodotti facendo reagire glicole etilenico con acido tereftalico per formare un materiale plastico costituito da lunghe catene di molecole, che viene pompato in forma fusa dalle filiere, consentendo al filamento di indurirsi all'aria fredda. Segue un processo di disegno o stiramento. I poliesteri sono noti, ad esempio, come Terylene nel Regno Unito, Dacron negli Stati Uniti, Tergal in Francia, Terital e Wistel in Italia, Lavsan nella Federazione Russa e Tetoran in Giappone.
- Polivinili. Il poliacrilonitrile o fibra acrilica, prodotto per la prima volta nel 1948, è il membro più importante di questo gruppo. È conosciuto con una varietà di nomi commerciali: Acrilan e Orlon negli Stati Uniti, Crylor in Francia, Leacril e Velicren in Italia, Amanian in Polonia, Courtelle nel Regno Unito e così via.
- Poliolefine. La fibra più comune in questo gruppo, nota come Courlene nel Regno Unito, è prodotta con un processo simile a quello del nylon. Il polimero fuso a 300 °C viene forzato attraverso filiere e raffreddato in aria o acqua per formare il filamento. Viene quindi disegnato o allungato.
- Polipropilene. Questo polimero, noto come Hostalen in Germania, Meraklon in Italia e Ulstron nel Regno Unito, viene filato allo stato fuso, stirato o trafilato e quindi ricotto.
- Poliuretani. Prodotti per la prima volta nel 1943 come Perlon D dalla reazione di 1,4 butandiolo con esametilendiisocianato, i poliuretani sono diventati la base di un nuovo tipo di fibra altamente elastica chiamata spandex. Queste fibre sono talvolta chiamate snap-back o elastomeriche a causa della loro elasticità simile alla gomma. Sono prodotti da una gomma poliuretanica lineare, che viene polimerizzata mediante riscaldamento a temperature e pressioni molto elevate per produrre un poliuretano reticolato "vulcanizzato" che viene estruso come un monofilo. Il filo, molto utilizzato negli indumenti che richiedono elasticità, può essere ricoperto di rayon o nylon per migliorarne l'aspetto mentre il filo interno fornisce la “stretch”. I filati di spandex sono noti, ad esempio, come Lycra, Vyrene e Glospan negli Stati Uniti e Spandrell nel Regno Unito.
Processi speciali
pinzatura
La seta è l'unica fibra naturale che si presenta in un filamento continuo; altre fibre naturali sono disponibili in lunghezze corte o "graffette". Il cotone ha un fiocco di circa 2.6 cm, la lana da 6 a 10 cm e il lino da 30 a 50 cm. I filamenti sintetici continui vengono talvolta fatti passare attraverso una macchina da taglio o cucitrice per produrre fibre corte come le fibre naturali. Possono quindi essere rifilati su filatoi di cotone o lana per produrre un finissaggio privo dell'aspetto vitreo di alcune fibre sintetiche. Durante la filatura possono essere realizzate combinazioni di fibre sintetiche e naturali o miste di fibre sintetiche.
di piegatura
Per conferire alle fibre sintetiche l'aspetto e la sensazione al tatto della lana, le fibre ritorte e aggrovigliate tagliate o pinzate vengono arricciate con uno dei numerosi metodi. Possono essere fatti passare attraverso una macchina di crimpatura, in cui rulli scanalati caldi impartiscono una crimpatura permanente. L'aggraffatura può essere effettuata anche chimicamente, controllando la coagulazione del filamento in modo da produrre una fibra con una sezione trasversale asimmetrica (cioè con un lato a pelle spessa e l'altro sottile). Quando questa fibra è bagnata, il lato spesso tende ad arricciarsi, producendo un'arricciatura. Per realizzare il filato increspato, noto negli Stati Uniti come filato non torcente, il filato sintetico viene lavorato a maglia in un tessuto, fissato e quindi avvolto dal tessuto mediante riavvolgimento. Il metodo più recente fa passare due fili di nylon attraverso un riscaldatore, che ne aumenta la temperatura a 180 °C e quindi li fa passare attraverso un mandrino rotante ad alta velocità per impartire la crimpatura. I mandrini della prima macchina giravano a 60,000 giri al minuto (rpm), ma i modelli più recenti hanno velocità dell'ordine di 1.5 milioni di giri al minuto.
Fibre sintetiche per abiti da lavoro
La resistenza chimica del tessuto in poliestere rende il tessuto particolarmente adatto per indumenti protettivi per operazioni di manipolazione con acidi. I tessuti in poliolefina sono adatti per la protezione contro lunghe esposizioni sia ad acidi che a soluzioni alcaline. Il nylon resistente alle alte temperature si adatta bene agli indumenti per proteggere dal fuoco e dal calore; ha una buona resistenza a temperatura ambiente ai solventi quali benzene, acetone, tricloroetilene e tetracloruro di carbonio. La resistenza di alcuni tessuti in propilene a un'ampia gamma di sostanze corrosive li rende adatti per indumenti da lavoro e da laboratorio.
Il peso leggero di questi tessuti sintetici li rende preferibili ai pesanti tessuti gommati o rivestiti di plastica che sarebbero altrimenti richiesti per una protezione comparabile. Sono anche molto più comodi da indossare in ambienti caldi e umidi. Nella scelta degli indumenti protettivi realizzati con fibre sintetiche, occorre prestare attenzione a determinare il nome generico della fibra ea verificare proprietà come il restringimento; sensibilità alla luce, agli agenti per la pulizia a secco e ai detergenti; resistenza all'olio, ai prodotti chimici corrosivi e ai comuni solventi; resistenza al calore; e suscettibilità alla carica elettrostatica.
Pericoli e loro prevenzione
incidenti
Oltre a una buona pulizia, che significa mantenere pavimenti e passaggi puliti e asciutti per ridurre al minimo scivolamenti e cadute (le vasche devono essere a tenuta stagna e, ove possibile, avere deflettori per contenere gli schizzi), le macchine, le cinghie di trasmissione, le pulegge e gli alberi devono essere adeguatamente protetti . Le macchine per le operazioni di filatura, cardatura, roccatura e orditura devono essere recintate per impedire la fuoriuscita di materiali e parti e per evitare che le mani dei lavoratori entrino nelle zone pericolose. Devono essere presenti dispositivi di blocco per impedire il riavvio delle macchine durante la pulizia o la manutenzione.
Incendio ed esplosione
L'industria delle fibre sintetiche utilizza grandi quantità di materiali tossici e infiammabili. Gli impianti di stoccaggio per le sostanze infiammabili dovrebbero essere all'aperto o in una speciale struttura resistente al fuoco e dovrebbero essere racchiusi in argini o argini per localizzare le fuoriuscite. L'automazione della consegna di sostanze tossiche e infiammabili mediante un sistema ben mantenuto di pompe e tubi ridurrà il rischio di spostare e svuotare i contenitori. Dovrebbero essere prontamente disponibili attrezzature e indumenti antincendio adeguati e i lavoratori addestrati al loro utilizzo attraverso esercitazioni periodiche, preferibilmente condotte di concerto con o sotto l'osservazione delle autorità antincendio locali.
Man mano che i filamenti fuoriescono dalle filiere per essere essiccati all'aria o mediante filatura, si liberano grandi quantità di vapori di solvente. Questi costituiscono un notevole rischio tossico ed esplosivo e devono essere rimossi da LEV. La loro concentrazione deve essere monitorata per assicurarsi che rimanga al di sotto dei limiti di esplosività del solvente. I vapori esausti possono essere distillati e recuperati per un ulteriore utilizzo oppure possono essere bruciati; in nessun caso devono essere rilasciati nell'atmosfera ambientale generale.
Dove vengono utilizzati solventi infiammabili, dovrebbe essere vietato fumare ed eliminare luci libere, fiamme e scintille. Le apparecchiature elettriche devono essere di costruzione ignifuga certificata e le macchine devono essere collegate a terra per evitare l'accumulo di elettricità statica, che potrebbe causare scintille catastrofiche.
Rischi tossici
Le esposizioni a solventi e sostanze chimiche potenzialmente tossiche dovrebbero essere mantenute al di sotto delle concentrazioni massime consentite pertinenti mediante un adeguato LEV. I dispositivi di protezione delle vie respiratorie devono essere disponibili per l'uso da parte delle squadre di manutenzione e riparazione e dei lavoratori incaricati di rispondere alle emergenze causate da perdite, fuoriuscite e/o incendi.