Las fibras de origen biológico reciben retardantes de llama unidos químicamente
Unos retardantes de llama más baratos y ecológicos podrían impulsar la innovación en los textiles de origen biológico
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Las fibras fabricadas con plásticos de origen biológico reducen la dependencia de las materias primas fósiles y fomentan la economía circular. La unión covalente de aditivos ignífugos puede abrir el camino para que estas fibras entren en el mercado de masas.
El reciente incendio en Suiza ha puesto de manifiesto lo crucial que es el uso de materiales ignífugos en los materiales de construcción, los aislantes y muchos otros objetos cotidianos. Los textiles con propiedades ignífugas cumplen una función especialmente importante en este ámbito, ya que se utilizan en cantidades considerables, no sólo en materiales de construcción, sino también en ropa de seguridad y protección, en el interior de vehículos y en mobiliario doméstico, como alfombras y muebles tapizados.
Los compuestos ignífugos se utilizan desde hace décadas en las fibras sintéticas. Los compuestos inorgánicos, bromados u organofosforados, que se utilizan sobre todo en fibras de poliéster, han demostrado ser muy eficaces. Los compuestos de fósforo son ligeramente menos nocivos para el medio ambiente cuando se liberan, por lo que suelen ser la primera opción. Su eficacia se basa en que forman una capa protectora de carbonización e interceptan los radicales, lo que reduce la inflamabilidad del material. La liberación de gases tóxicos y el posterior desarrollo de calor son limitados.
Desde hace varios años, se está produciendo un cambio en el uso de fibras sintéticas hacia fibras de origen biológico. Aunque su cuota de mercado sigue siendo pequeña en comparación con las fibras sintéticas establecidas, como el tereftalato de polietileno o el polipropileno, su crecimiento es constante. Las fibras biológicas están ganando importancia porque reducen la demanda de materias primas fósiles. Al mismo tiempo, su uso apoya la economía circular y reduce las emisiones de gases de efecto invernadero.
Una retardancia a la llama persistente y eficaz en las fibras de base biológica que también sea barata y respetuosa con el medio ambiente podría dar a los textiles de base biológica un impulso a la innovación y contribuir a una expansión significativa del mercado. Aquí es donde entra el equipo de investigación "Polímeros y compuestos de fibras" del DITF con el desarrollo de un plástico ignífugo de base biológica llamado furanoato de polietileno (PEF). El PEF tiene muchas propiedades similares al tereftalato de polietileno (PET), pero, a diferencia de éste, está fabricado con monómeros de origen biológico. Aunque el PEF ya está tecnológicamente avanzado y en camino de llegar al mercado de masas, actualmente carece de retardante de llama, lo que permitiría su uso generalizado en el sector textil.
En el DITF, el PEF no sólo se sintetiza en reactores propios. También se han realizado extensas series de ensayos para evaluar la idoneidad de diversos retardantes de llama basados en el fósforo en distintas concentraciones. Para los investigadores son importantes dos cosas: En primer lugar, el retardante de llama debe estar unido covalentemente a las moléculas de polímero para evitar el sangrado. Esto es crucial para la protección ignífuga a largo plazo de las fibras debido a su pequeño diámetro y su elevada superficie específica. En segundo lugar, la concentración de retardante de llama debe ser lo más baja posible sin dejar de proporcionar el mejor efecto posible. A pesar de sus buenas propiedades ignífugas, todos los aditivos comunes tienen en común que son potencialmente nocivos para la salud y, cuando se liberan en el medio ambiente, son difíciles de degradar porque son químicamente estables. En Denkendorf no sólo han conseguido cumplir estos requisitos. También han logrado aumentar el peso molecular de los polímeros sintetizados mediante polimerización en estado sólido para hilar fibras de mayor resistencia.
Otras investigaciones térmicas y reológicas de los polímeros con distintas concentraciones de retardante de llama permitieron identificar la variante más adecuada para el proceso de hilatura. Además de la variante de PEF que contenía cinco gramos de fósforo por kilogramo de polímero en forma de compuestos organofosforados copolimerizados, se hiló una referencia de PEF sin retardante de llama. Las fibras obtenidas en el laboratorio de hilatura se transformaron en tejidos textiles, que se sometieron a pruebas de fuego. Los tejidos de punto ignífugos mostraron una inflamabilidad significativamente reducida. El DITF seguirá estudiando en fibras de PEF ignífugas de origen biológico.
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