Este trabajo presenta la aplicación de la nanotecnologia en la tecnología textil, para lograr mejorar o incrementar las funcionalidades que ofrece los materiales textiles

1. XV SIMPOSIUM INTERNACIONAL “APORTACIONES DE LAS UNIVERSIDADES
A LA DOCENCIA, LA INVESTIGACIÓN. LA TECNOLOGIA Y EL DESARROLLO
NANORECUBRIMIENTOS APLICADOS A SUSTRATOS TEXTILES
PRESENTA: Ing. Edith Caicedo Daza
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA TEXTIL
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2. • El término “Nanotecnologia” se relaciona con ciencias y técnicas
aplicadas a un nivel de nanoescala, esto significa que un nanómetro es
la millonésima parte de un metro. Pero lo importante de manejar estas
escalas, es que a ese nivel es posible manipular materiales de forma
molecular y atómica
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LA NANOTECNOLOGIA:
MATERIALESPROPIEDADADESNUEVAS
MEJORAR LAS PROPIEDADES EXISTENTES

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NANOTECNOLOGIA - RAMA INTERDISCIPLINARIA
NANOTECNOLOGIA
QUÍMICA
FISICA
ING.MECÁNICA
BIOLOGIA
TECNOLOGIAS
DE
INFORMACIÓN
INGENIERIA
TEXTIL
CIENCIA DE LOS
MATERIALES
ING. ELÉCTRICA

4. Los procesos actuales que se llevan a cabo en la industria textil para realizar
tratamientos a las telas con objeto de impedir el paso del agua sobre esta
(impermeabilización) y que conserve el tacto de tela o textura natural, ya sea
para fibras naturales, sintéticas, o mezclas se hacen a través de tratamientos
con fluoroquímicos, usándose varias etapas en el procedimiento como son:
• Tratamiento Primario
• Tratamiento Secundario
• Tratamientos Adicionales
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PROCESOS CONVENCIONALES PARA IMPERMEABILIZAR TELAS

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El tratamiento Primario, se trata exhaustivamente de
manera tópica, cubriendo ambos lados de la tela con
fluoroquímicos que pueden tener adicionado una mezcla
de agentes antimicrobianos, tales como microbicidas y/o
fungicidas y por supuesto agua. Después de penetrar las
superficies de la tela es secada en estufa a temperaturas
elevadas, como por ejemplo de 121ºC a 177ºC, quedando
como resultado una tela tratada primariamente, que es
resistente a hongos, resistente a manchas y repelente al
agua.

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Estos tratamientos convencionales han sido realizados de acuerdo a la invención por una combinación de
agentes antimicrobianos y agentes de tratamiento textil fluoroquímico.
Para el agente antimicrobiano se establece un porcentaje entre el o.25 al 4% en peso de la composición del
tratamiento Primario, siendo una combinación de sustancias que matan o previenen el crecimiento de
microorganismos y que incluye agentes antibióticos, anti fúngicos, antivirales y antialgas y dentro de ellos
encontramos marcas comerciales como; ULTRAFRESHTM DM-25,de Thomas Research; otro agente es el
AMICAL FLOWABLETM de Angus Chemical Company de Northbrook
En el caso del agente textil para el tratamiento se utiliza entre el 5 al 20% en peso de la composición del
tratamiento primario, basado en el peso de la composición del tratamiento, el producto fluoroquímico
proporciona repelencia al agua y resistencia a manchas, entre las marcas comerciales disponibles se
encuentran: SCOTCHGUARDTM FC 255, SCOTHGUARD TM FC 214-230 de la empresa 3M; y TEFLÓNTM 8070
de la empresa E.I. Dupont de Nemors
De los agentes reticulantes que se usan para la composición del tratamiento primario se incluyen resinas
principalmente de melanina/formaldehído y fenol/fomaldehído con sus variantes que comprende el 80%
del peso en sólidos y 20% en agua, siendo preferida la marca WT-50TMy estos agentes están presentes en el
tratamiento primario entre el 0.1 al 3% en peso de la composición de tratamiento primario

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Se agita la mezcla hasta
obtener una dispersión
uniforme
COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL TRATAMIENTO PRIMARIO
Procesos
secundarios y
adicionales
El orden del mezclado de los componentes del
tratamiento primario no es muy crítico se
pueden añadir : primero el agente
antimicrobiano, después el agente
fluoroquímico + el agente reticulante
+ cualquier otro ingrediente que se agregaran al
agua como : dispersantes, espesantes, tintes,
pigmentos, + una cantidad mínima de látex
polimérico
La tela tratada primariamente se
trabaja en un baño mediante la
aplicación por pulverización o rodillos
sobre la tela
La aplicación debe cubrir
uniformemente ambas
superficies de la tela
Baja viscosidad en el
primario para lograr una
penetración total en la
tela
H2 O

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• el procedimiento primario, crea un material textil único, no se
puede considerar totalmente repelente al agua, debido a que al
revisar la tela ante una fuente de luz, se pueden observar múltiples
orificios que pueden permitir que el agua penetre la tela, por lo
que es necesario considerar los siguientes tratamientos
secundarios y hasta adicionales; que dependerán del grado de
repelencia que se busca en el sustrato textil.

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Por tanto el proceso Secundario se lleva a cabo con aplicación de
látex polimérico de alto contenido de sólidos, que contiene un
polímero de emulsión con una temperatura vítrea (Tg) de entre -
45ºC y 0ºC que se aplicará a un lado de la tela tratada
primariamente
Este látex tiene una consistencia como la cola de carpintero; y es
aplicada por medio de rodillos o pulverización quedando un fino
recubrimiento que puede estar entre 31,08-155,4 g/m
terminado dicho recubrimiento se seca de nuevo en estufa entre
121ºC y 277ºC, con ello se concluye el tratamiento secundario
PROCESO SECUNDARIO:

10. Método de Prueba del rocío de la NMX-A-2571984
AATCC-TEST-METHOD 22-2010 water repellency-spray-test
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PRUEBAS DE ESPRIADO
AATCC118 (repelencia al aceite; escala 0-8 donde 0
es el mínimo y 8 el máximo de valoración

11. • La hidrofobicidad es una propiedad química, la superhidrofobicidad es una
propiedad fundamentalmente física. Estas propiedades son necesarias
tomarlas en cuenta, cuando hablamos de recubrimientos ya que de acuerdo a
la geometría y a las propiedades que presentan las fibras con las que se
fabrican textiles, estos son de característica Hidrofílica principalmente
(exceptuando las microfibras); que significa que tienen la capacidad de
mojarse con facilidad o con el goteo del agua sobre su superficie.
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LA HIDROFOBICIDAD Y SUPERHIDROFOBICIDAD

12. • Las superficies superhidrofóbicas, que han existido desde hace cientos de millones de
años, vuelven ahora a estar de moda gracias a la Nanotecnologia y al efecto Loto. Hace ya
tiempo que se conocía que las hojas de Loto, una planta acuática de origen asiático, no se
mojan. Como consecuencia de ello, el agua de lluvia adopta la forma de gotas esféricas al
entrar en contacto con la superficie de sus hojas, lo cual le permite deslizarse libremente
llevándose consigo toda suciedad y manteniendo la hoja limpia y seca, como así también
libre de colonias bacterianas, a pesar de vivir en aguas contaminadas.
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LOTUS EFFECT
Este Efecto fue estudiado por los biólogos Neinhaus y Barthlot

13. • Para explicar el comportamiento superhidrofóbico de las hojas de Loto, los biólogos tuvieron que
estudiar la composición química y la topografía de las mismas. Básicamente, encontraron que las
hojas tenían dos niveles de estructuras que explicaban este comportamiento:
• un nivel microestructurado (del tamaño de micras o milésimas de milímetro) consistente en bultos
superficiales y un nivel nanoestructurando (del orden de la millonésima de milímetro) formado por
pequeños pelos. Ambos sistemas se hallan constituidos por un revestimiento ceroso, lo que en
conjunto hace que la superficie de una hoja de Loto repela el agua y no llegue a mojarse (superficies
superhidrofóbicas).
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CARACTERIZACIÓN DE LA HOJA DE LOTO
Imagen SEM del loto
IMAGEN SEM

14. • Tomando en cuenta el principio del Lotus Effect y la relación que existe con las
propiedades de hidrofobicidad y superhidrofobicidad, es necesario considerar la Ecuación
de Young, la cual da información de lo que sucede cuando un determinado líquido se
extiende sobre una superficie sólida. Esta Propiedad recibe el nombre mojabilidad y la
magnitud física accesible experimentalmente relacionada con la mojabilidad es el ángulo
de contacto.
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Que se define como el ángulo que forma la tangente a la
interfaz líquido-fluido con la superficie del sólido en el
punto de contacto de la fase líquida; estas relaciones son
expresadas como:
cos ∅
‫ץ‬SF − ‫ץ‬SL
‫ץ‬ LF
Donde ‫ץ‬SF ‫ץ‬SL, ‫ץ‬LF, son las tensiones interfaciales sólido-
fluido, sólido-líquido y líquido-fluido respectivamente y
Ø‫ץ‬ es el ángulo de Young Para superficies “ideales”
ANGULO DE CONTACTO :

16. • Pero es con las ecuaciones de Cassie y Wenzel (1936) donde se estableció una relación entre el ángulo intrínseco
para una superficie homogénea y rugosa:
cosØEq = rw cosØi
• Donde rw, es el factor de rugosidad, conocido también como factor de Wenzel y representa la relación entre el
área real de una superficie y el área proyectada, de manera que rw =1 para superficies perfectamente lisas y rw>1
es para superficies rugosas. Implicando que el ángulo de equilibrio de superficies rugosas hidrófilas será menor
que su ángulo intrínseco, mientras que en superficies hidrófobas, será mayor. Es decir esta ecuación se aplica a
superficies textiles que hayan sufrido una deformación de liso a rugosidad homogénea; donde los líquidos
intentan penetrar la superficie.
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SUPERFICIES RUGOSAS Y HOMOGENEAS:

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• Artificialmente las superficies superhidrofobas pueden
ser formadas por dos vías, una es generando un
gradiente de rugosidad en la superficie de un material; o
recubriendo dicha superficie con moléculas que
mantengan la baja energía superficial
COMO SE LOGRAN ARTIFICIALMENTE
SUPERFICIES HIDROFOBAS Y SUPERHIDROBAS

18. La idea es lograr que las gotas del líquido que se derrame sobre la superficie sólida se conviertan en
una forma totalmente esférica esto es, si el ángulo de contacto Ø es = 180º se logra un efecto total de
desplazamiento sobre la superficie, debido a que este no se adhiere ni humedece la superficie, y por
consiguiente obtenemos una Superhidrofobicidad
Ángulos muy comunes obtenido por las películas a base del dióxido de silicio que se encuentra en
presentaciones comerciales están entre los rangos de 130º a 150º; que ya ofrecen una superficie
nanoestructurada muy repelente al agua y en general a líquidos, así como evita las manchas y
suciedad por depósito de partículas de polvo
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<<El proceso sol-gel consta de varios pasos: mezclado, gelificación, envejecimiento,
secado y sintetizado. En cada una de estas etapas hay muchos factores físicos y
químicos, Las reacciones químicas involucradas son la hidrólisis y la
policondensación que se producen simultáneamente y son incompletas.
Los más utilizados para la preparación de geles basados en sílice son
tetrametoxisilano - Si(OCH3)4 - y tetraetoxisilano - Si(OC2H5)4 - , conocidos
respectivamente por TMOS y TEOS respectivamente. El precursor de alcóxido de sílice
líquido Si(OR)4 reacciona con el agua y se producen las reacciones de hidrólisis y poli
condensación, en presencia de un disolvente común (normalmente alcohol), dado que
el agua y el alkóxido son inmiscibles
PROCESO : SOL GEL

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RECUBRIMIENTOS BASADOS EN ÓXIDO DE
SILICIO PARA SUSTRATOS TEXTILES
La aplicación de películas delgadas sobre el sustrato textil, que se
basa en óxidos de silicio sintetizados por sol Gel, se hace
principalmente por inmersión, al extraerse el material sometido al
proceso, forma una película delgada que se solidifica .
El espesor de la capa se ajusta de acuerdo a la concentración de
solución, viscosidad y velocidad de extracción, y en una sola
aplicación se pueden obtener espesores de entre 50 nm y 1 µm

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El dióxido de silicio está formado por cuatro átomos de oxígeno y un átomo de silicio, formando
una red tridimensional, esto hace que sus enlaces sean bastante flexibles. Por tanto los
nanorecubrimientos que se logran con estas películas son muy efectivos contra las grasas, polvo y
líquidos convirtiendo en repelentes las superficies que son tratadas con ellos, no sólo textiles,
sino también otro tipo sustratos como cerámicos, vidrios, pisos, papel, paredes, automóviles,
electrónicos; pueden ser recubiertos con aplicaciones basados en estos precursores que al
modificar los grupos de anclaje se genera mayor afinidad con relación al sustrato del cual se trate.
CONCLUSIONES:

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GRACIAS POR SU
ATENCIÓN…………..