Millora de la protecció UV de substrats tèxtils mitjançant l'aplicació, en l'extrusió, de nano i micropartícules

Abstract

In this thesis, we study the improvement of the UV protection of polyester textiles by introducing nano or microparticles of TiO2 in the polyester during the extrusion of the yarn. Initially, the influence of different dispersing agents on the good dispersion and mixing of TiO2 with PET is studied. The dispersing agents studied are a partially saponified ester wax of mountain acids (PSEMA), an ester of montanic acids with multifunctional alcohols (MAWMA), an amide wax based on N, N'-bisstearoyl ethylenediamine (AW) and an IQAP dispersant. By non-isothermal crystallization and birefringence microscopy, the good dispersion capacity of MAWMA is observed, so this dispersant is chosen for later study. Next, the importance of the crystalline form (rutile and anatase), particle size (micro and nanometric) and the concentration (1, 2 and 3%) of titanium dioxide in mixtures with polyester in the presence of the dispersing agent chosen in the first part. Its behavior in nonisothermal crystallization by DSC and ultraviolet radiation (UPF, UV protection factor) is studied. The purpose is to know the concentration of optimum TiO2 particles and dispersant for subsequent generation of multifilament yarns with said particles. It is concluded that with 2% of particles, they are well dispersed. The PET wires are then obtained with TiO2 particle under the conditions selected above, a post-spin drawing is performed to provide the yarn with optimum textile properties, knitted fabrics are obtained from said yarns, and finally the fabrics are thermoset. It is studied the variation of the properties of the threads after each of the textile stages applied to know the influence not only of the processed but also of the contribution to this variation by the presence of TiO2 particles. The influence of particle inclusion on the yarn according to particle size (nano or micrometric) and crystalline form (rutile or anatase) on mechanical properties, crystallinity (DSC) and ultraviolet protection (UPF) is studied. Finally, the microstructure of the tissues obtained by Differential Scanning Calorimetry (DSC) and the Ultraviolet Protection Factor (UPF) is characterized. A significant improvement of the UPF value of the particle tissues with respect to the UPF value of the original tissue is observed. The observed relationship, in order from highest to lowest protection, is the following: Rutile Micro> Rutile Nano ≈ Anatasa Micro> Anatasa Nano It is observed that substrates with rutile particles have higher ultraviolet protection than anatase particles. As for the particle size, it is observed that the micro particles protect more than the nanometric ones.

En aquesta tesi s'aprofundeix en l'estudi de la millora de la protecció UV que exerceixen els tèxtils de polièster mitjançant la introducció de nano o micro-partícules de TiO2 en el polièster durant l'extrusió del fil. Inicialment s'estudia la influència de diferents agents dispersants en la bona dispersió i mescla del TiO2 amb el PET. Els agents dispersants estudiats són una cera de èster parcialment saponificat d'àcids montànics (PSEMA), un èster d'àcids montànics amb alcohols multifuncionals (MAWMA), una cera de amida a base de N, N¿-bisstearoil etilendiamina (AW) i un dispersant IQAP. Mitjançant la cristal·lització no isotèrmica i la microscopia de birefringència s'observa la bona capacitat de dispersió de MAWMA, per la qual cosa aquest dispersant s'escull per a l'estudi posterior. Seguidament, s'estudia la importància de la forma cristal·lina (rútil i anatasa), de la mida de partícula (micro i nanométric) i de la concentració (1, 2 i 3%) del diòxid de titani en mescles amb polièster en presència de l'agent dispersant escollit en la primera part. S'estudia el seu comportament en la cristal·lització no isotèrmica mitjançant DSC i enfront de la radiació ultraviolada (UPF, factor de protecció UV). La finalitat és conèixer la concentració de partícules de TiO2 i de dispersant òptimes per a l'obtenció posterior de fils de multifilament amb aquestes partícules. Es conclou que amb un 2% de partícules, aquestes estan ben dispersades. A continuació, s'obtenen els fils PET amb partícula de TiO2 en les condicions seleccionades anteriorment, es realitza un estiratge post-filatura per proporcionar al fil propietats tèxtils òptimes, s'obtenen teixits de punt a partir d'aquests fils, i finalment es termofixen els teixits. S'estudia la variació de les propietats dels fils després de cadascuna de les etapes tèxtils aplicades per conèixer la influència no només del processament sinó també de l'aportació a aquesta variació per la presència de partícules de TiO2. S'estudia la influència de la inclusió de la partícula en el fil segons la mida de la partícula (nano o micrométric) i la forma cristal·lina (rútil o anatasa) en les propietats mecàniques, cristalinitat (DSC) i protecció Ultraviolada (UPF). Finalment, es caracteritza la microestructura dels teixits obtinguts mitjançant la Calorimetria Diferencial d'Escombratge (DSC), i el factor de Protecció Ultraviolada (UPF). S'observa una millora important del valor d'UPF dels teixits amb partícules respecte al valor de l'UPF del teixit original. La relació observada, en ordre de major a menor protecció, és la següent: Rútil Micro > Rútil Nano ¿ Anatasa Micro > Anatasa Nano S'observa que els substrats amb partícules rútil posseeixen major protecció ultraviolada que les partícules anatasa. Quant a la mida de partícula, s'observa que les partícules micro protegeixen més que les nanométriques.

En esta tesis se profundiza en el estudio de la mejora de la protección UV que ejercen los textiles de poliéster mediante la introducción de nano o micropartículas de TiO2 en el poliéster durante la extrusión del hilo. Inicialmente se estudia la influencia de diferentes agentes dispersantes en la buena dispersión y mezcla del TiO2 con el PET. Los agentes dispersantes estudiados son una cera de éster parcialmente saponificado de ácidos montánicos (PSEMA), un éster de ácidos montánicos con alcoholes multifuncionales (MAWMA), una cera de amida a base de N, N’-bisstearoil etilendiamina (AW) y un dispersante IQAP. Mediante la cristalización no isotérmica y la microscopía de birrefringencia se observa la buena capacidad de dispersión de MAWMA, por lo que este dispersante se escoge para el estudio posterior. Seguidamente, se estudia la importancia de la forma cristalina (rutilo y anatasa), del tamaño de partícula (micro y nanométrico) y de la concentración (1, 2 y 3%) del dióxido de titanio en mezclas con poliéster en presencia del agente dispersante escogido en la primera parte. Se estudia su comportamiento en la cristalización no isotérmica mediante DSC y frente a la radiación ultravioleta (UPF, factor de protección UV). La finalidad es conocer la concentración de partículas de TiO2 y de dispersante óptimas para la obtención posterior de hilos de multifilamento con dichas partículas. Se concluye que con un 2% de partículas, estas están bien dispersadas. A continuación, se obtienen los hilos PET con partículas de TiO2 en las condiciones seleccionadas anteriormente, se realiza un estirado post-hilatura para proporcionar al hilo propiedades textiles óptimas, se obtienen tejidos de punto a partir de dichos hilos, y finalmente se termofijan los tejidos. Se estudia la variación de las propiedades de los hilos después de cada una de las etapas textiles aplicadas para conocer la influencia no sólo del procesado sino también del aporte a esta variación por la presencia de partículas de TiO2. Se estudia la influencia de la inclusión de la partícula en el hilo según el tamaño de la partícula (nano o micrométrico) y la forma cristalina (rutilo o anatasa) en las propiedades mecánicas, cristalinidad (DSC) y protección Ultravioleta (UPF). Finalmente, se caracteriza la microestructura de los tejidos obtenidos mediante la Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC), y el factor de Protección Ultravioleta (UPF). Se observa una mejora importante del valor de UPF de los tejidos con partículas respecto al valor del UPF del tejido original. La relación observada, en orden de mayor a menor protección, es la siguiente: Rutilo Micro > Rutilo Nano ≈ Anatasa Micro > Anatasa Nano Se observa que los sustratos con partículas rutilo poseen mayor protección ultravioleta que las partículas anatasa. En cuanto al tamaño de partícula, se observa que las partículas micro protegen más que las nanométricas.