A primeira fibra comercial de PU foi desenvolvida nos anos 1940, e era feita pela reação do HDI com um pequeno excesso de 1,4-butano diol. O polímero assim obtido, possui um alto teor de ligações hidrogênio intermoleculares, tendo características de fibra rígida, utilizada em cerdas de escovas e pincéis. Atualmente as fibras de PU, de importância comercial, têm caráter elástico e são conhecidas como Spandex. Spandex é um termo genérico da Comissão Federal de Comércio dos EUA definido como fibra com no mínimo 85% de PU segmentado. As fibras Spandex são similares, quimicamente, aos TPU's (Capítulo 6), nos quais os segmentos flexíveis são poliéteres ou poliésteres lineares, de peso molecular entre 1000 e 3000, enquanto o segmento rígido geralmente consiste de poliuretanos e poliuréias.
As fibras elásticas de PU são usualmente produzidas por um processo contínuo em duas etapas empregando um prepolímero terminado em isocianato que é estendido com dióis, diaminas ou hidrazina. Diversos métodos de fiação têm sido usados: fiação a seco a partir da solução; fiação por reação; fiação úmida e fusão e extrusão. A fiação úmida emprega uma solução de um elastômero linear de PU em um solvente polar, usualmente dimetilformamida (DMF), a qual é extrudada e puxada através de um banho com um líquido no qual o DMF seja solúvel mas o elastômero não. Na fiação por reação um prepolímero é extrudado através de uma solução de diamina resultando em uma fibra parcialmente curada que é curada totalmente pela umidade do ar.
A fiação a seco é conduzida a partir da solução de DMF (Figura 7.21) na qual a polimerização é feita. Este processo é utilizado na fabricação do Dorlastan, filamento de poliéster/poliuréia feito com ácido adípico e glicóis alifáticos como o 1,6-hexano diol com MDI, e da Lycra, a fibra Spandex, fabricada a partir do politerametileno glicol (PTMEG) com excesso de HMDI, sendo a cadeia extendida com solução de diminas alifáticas. A solução do elastômero em DMF é pigmentada com dióxido de titânio e fiada em uma corrente de ar quente para remover o solvente. A fibra resultante é um fio branco multi-filamentado, no qual os filamentos estão unidos. Estabilizadores são usados para aumentar a resistência à luz e à hidrólise.
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a)
Bomba dosadora; b) Filtro; c) Solução para fiação; d) Gás aquecido; e) Fieira; f) Câmara de fiação aquecida; g) Início da torção; h) Câmara com comprimento de 4 a 8 m; i) Exaustão do gás aquecido; k) Gás fresco; l) Sistema falso de torção; m) Acabamento; n) Polia de retirada; o) inversor; p) Sistema enrolador. |
Têm sido despendidos esforços no sistema de fiação por fusão para evitar o uso de solventes caros e sistemas de recuperação de solventes, mas este processo é menos importante comercialmente do que o de fiação a seco a partir da solução, devido às limitações inerentes à fusão do elastômero e a sensibilidade das propriedades das fibras às variações dos ciclos de aquecimento. A fiação por fusão tem sido usada na manufatura de heterofibras com termoplásticos como náilon. As fibras Spandex rapidamente substituíram os fios de borracha natural, no vestuário, por serem mais versáteis e duráveis. Se comparada com os fios de borracha natural, as fibras Spandex têm maior resistência à oxidação; transpiração; água do mar; cosméticos e bronzeadores; luz do sol e fluidos de limpeza. As fibras Spandex são, contudo, degradadas por soluções de cloro ou água sanitária (hipoclorito de sódio), mas possuem resistência satisfatória as baixas concentrações de cloro usadas em piscinas (20,5 ppm).
