UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTAD DE QUÍMICA E INGENIERÍA QUÍMICA

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE QUÍMICA

FIBRAS Y PROCESOS TEXTILES I

TRABAJO: FIBRAS DE POLIESTER

PROFESOR: ING. QUIM. MARCO CARBAJAL

ALUMNOS: COSTILLA ALBITES, ROUSSEL LEANDRO 11070006 DELGADO VALENZUELA, EMILY KEITH 11070076 LEVANO BERMUDEZ, ROCIO ROMINA 11070087 PORTILLA GARCIA, LYN ANETTE 11070016 RAMIREZ CERRON, FRANCISCO JAVIER 11070018

HORARIO: VIERNES 18-22 HORAS

LIMA-PERÚ2016

ÍNDICE

Pág.

I. ANTECEDENTES 1

II. PROCESOS DE OBTENCIÓN DE LA FIBRA DE POLIÉSTER 2

III. PROPIEDADES DE LA FIBRA DE POLIÉSTER 11

IV. TIPOS DE FIBRAS DE POLIÉSTER 12

V. MODIFICACIONES EN LAS FIBRAS DE POLIÉSTER 18

VI. USOS MODERNOS Y NUEVOS MATERIALES 20

VII. OBTENCIÓN DE LA FIBRA DE PET A PARTIR DEL RECICLAJE 22

VIII. SITUACIÓN ACTUAL EN LA INDUSTRIA TEXTIL 26

IX. BIBLIOGRAFÍA 31

ANTECEDENTES

En los laboratorios de Calico Printers Association en Inglaterra en 1940. J. Dickson y J. Whinfield produjeron una fibra poliéster por polimerización por condensación de etilenglicol con ácido tereftálico, formando el etilentereftalato (PET)El producto se patentó con el nombre de Terylene, recién en 1947 se concretó un acuerdo con ICI para que la sociedad explotase el desarrollo de la síntesis de los intermedios y de la producción del polímero y de la fibra en gran Bretaña. Como consecuencia del éxito, en 1954 entró en funcionamiento una planta con capacidad para producir 5 000 toneladas de fibra.Entre tanto Du Pont había emprendido independientemente un programa de investigación sobre poliésteres, de modo que en 1945, había desarrollado un método práctico para la preparar PET a partir de dimetiltereftalato (DMT) y etilenglicol (EG)Por otra parte, la patente de aplicación USA sobre el PET, basada en el trabajo de Whinfield y Dickson fue adquirida por Du Pont a Calico Printers, se registró después en nombre de Du Pont y en 1953 se inició una planta para la fabricación de fibra de PET en Carolina del Norte.Ya de inmediato se reconocieron las excelentes propiedades de las fibras de poliéster.El poliéster fue presentado al público estadounidense en año 1951 como una tela que no necesitaba plancharse. Rápidamente se conoció bajo el nombre de wash-and-wear, sin embargo pronto se conocieron atributos menos favorecedores como irritaciones en la piel y rechazo al tacto por la textura. El problema en el campo de tintura se solucionó fácilmente.El problema del pilling, muy asociado a determinados artículos de poliéster, pronto mereció una gran atención que condujo a soluciones que permitieron cumplir satisfactoriamente las variadas exigencias del mercado.Además de estudiar la solución de los problemas mencionados, se intentó también, y no con éxito, penetrar en campos de aplicación más propios de otras fibras. Este fue el caso de las fibras de alto encogimiento como competidoras de las fibras acrílicas.Una fibra de poliéster contiene como mínimo 85%de éster de diol y del ácido tereftálico.

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PROCESOS DE OBTENCION DE LA FIBRA DE

POLIESTER

1. MATERIAS PRIMAS:Para la fabricación del PET se requieren intermedios que proceden del crudo del petróleo.

El 10% de las naftas se dedican a la fabricación de intermedios para la industria de las fibras químicas y las naftas solo suelen representar el 5% de los crudos. Así pues, resulta que solo el 0,5% del consumo del petróleo bruto se destina a la fabricación de monómeros.

A principio de los años 60, el PET se producía exclusivamente a partir de dimetiltereftalato (DMT) y etilenglicol. Actualmente, se produce preferentemente partiendo de ácido tereftálico y etilenglicol. Los cuales se obtienen a partir de nafta y de gas natural.

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2. POLIMERIZACIÓN Existen dos métodos comerciales más importantes para la obtención del poliéster (PET) y se realizan por procedimientos de procesos continuos o discontinuos, en donde los dos métodos parten del “monómero” mediante la transesterificación del (DMT) dimetilentereftalato con glicol o de esterificación del (AT) ácido teraftálico puro con glicol, en un proceso en el que se distinguen claramente dos etapas.

En las dos primeras etapas de las dos rutas, conocidas como intercambio éster (IE) y esterificación directa (ED), se forma el denominado monómero y una mezcla de ésteres de etilenglicol y de ácido tereftálico. Esta mezcla de oligómeros lineales, a veces conocida erróneamente como “monómero”, experimenta una segunda etapa llamada policondensación (PC) de la que resulta un poli(etilentereftalato) de peso molecular adecuado para la fabricación de fibras. En esta reacción se separan etilenglicol y agua como productos secundarios.

Cabe mencionar que el proceso continuo presenta ventajas sobre el proceso discontinuo. Unas ventajas son de tipo económico y otras se refieren a la calidad del producto. En cambio el proceso discontinuo es preferido por sus ventajas económicas cuando se trata de plantas de reducido tamaño o cuando se requiere una gran flexibilidad que permita la fabricación de pequeñas cantidades de poliéster de diferentes brillos, colores, aditivos químicos, copolímeros, productos de bajo título, entre otros aspectos.

Las ventajas económicas de la polimerización continua se señalan aquí Más económicas para líneas de gran capacidad. Menor consumo de materia prima, 0,87 kg AT/kg PET frente a 1,01 kg DMT/kg PET. Se requiere menos glicol. No es necesaria la recuperación de metanol. El reactor está menos afectado por variaciones de flujo de calor y en

el control de temperatura. Es necesaria menor mano de obra y menor inversión y costo de

energía. No requiere catalizador en la esterificación. Evita el almacenamiento de la granza, así como su mezcla y secado. Cumple con las exigencias de la hilatura por fusión de alta capacidad.

Como ventajas en calidad del producto se indica que: Se reduce la degradación (menor contenido de grupos carboxílicos y

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mejor color). Es menor la degradación térmica, oxidativa e hidrolítica. El producto es más uniforme. Los reactores se pueden diseñar de manera que tenga una óptima

transferencia de calor, así como la viscosidad deseada. Se consiguen con mayor facilidad los altos pesos moleculares

necesarios para la fabricación de hilos industriales.

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3. HILATURA POR FUSIÓNEl PET es termoplástico y puede convertirse en fibras mediante hilatura por fusión de la granza o directamente en los procesos continuos. Descripción del proceso Todas las fibras de poliéster de importancia comercial se preparan por el procedimiento de hilatura por fusión que corresponde a los siguientes pasos:

La preparación del fundido La extracción del fundido a través de los agujeros de la hilera La extensión de los chorros de polímero que emergen de los agujeros,

y El arrollado de los filamentos solidificados en una bobina o en un

mecanismo de recogida

Mezclado y secadoLa etapa del mezclado del polímero es muy importante para la fabricación del hilo continuo, ya que durante el proceso de fusión los grupos éster se hidrolizan fácilmente en presencia de agua. Si toda el agua presente, a temperatura ambiente y una humedad del 65% permanece en el polímero hasta la fusión, se producirá una considerable disminución de peso molecular.

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Para prevenir la hidrólisis, el polímero se seca antes de fundirlo. El secado se lleva a cabo a 170ºC pasando aire caliente a través de un lecho de gránulos de polímero. Temperaturas demasiado elevadas pueden provocar reacciones de oxidación y decoloración, en tanto que a temperaturas demasiado bajas conducen a un secado insuficiente. El contenido de humedad del polímero seco no superar el 0,005% en peso, de modo que la velocidad intrínseca no disminuye más de 0,03 unidades en la extrusión /hilatura. Para evitar el aglutinamiento durante el secado, es muy frecuente precristalizar la granza fácilmente y por ello debe ser conducido al extrusor o tolva en atmósfera de nitrógeno y sin posterior contacto al aire. La integración de las etapas de polimerización e hilatura evita los equipos necesarios para la transformación del polímero en granza, el secado y la fusión previa a la transformación de las fibras.Preparación del fundido La granza es alimentada mediante un tornillo transportador y el polímero funde al entrar en contacto con una rejilla o parrilla de fusión, formada por un serpentín espiral de acero inoxidable calentado eléctricamente o mediante un fluido transmisor de calor. También se puede utilizar para la fusión placas perforadas o equipos de varillas agrupadas longitudinal o transversalmente. El polímero extraído pasa, a través de la rejilla, a un depósito situado debajo de ella. Para reducir al mínimo la reticulación en la parrilla y el tiempo de residencia de fundido, se hace uso de un dispositivo que controla su nivel manteniéndolo por debajo de la rejilla, con lo que se evita la formación de costras de polímero. Para evitar la degradación que deriva en la formación de un gel, el polímero está protegido por una atmósfera inerte, con una presión superior a la atmosférica para impedir la entrada de aire y facilitar el paso del fundido por gravedad o ayudado por una bomba impulsora o un tornillo sin fin o husillo, sobre todo cuando las viscosidades son muy altas. La integración de las etapas de polimerización e hilatura presenta su máxima eficacia en una polimerización en continuo, ya que se evita la degradación que tiene lugar en los tanques de almacenamiento.

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El polímero pasa a la hilera a través de un sistema de distribución que proporciona al fundido una homogenización máxima y una estanqueidad mínima. Las hileras suelen consistir en discos de acero de 5-8 mm con agujeros de diámetro 0.20- 0.25 mm con una longitud/ diámetro 1.5/1 o mayor. A la salida de la hilera, el chorro del polímero se solidifica rápidamente cuando entra en contacto con la atmósfera y, para minimizar la deposición de productos degradados alrededor de los orificios, se mantiene una atmósfera inerte en una estrecha zona debajo de la hilera. Generalmente, la solidificación completa tiene lugar entre 0,2 y 1,5 m de la hilera. Los filamentos individuales, ya solidificados, convergen en una guía y pasan a la zona de aplicación del acabado de hilatura antes de ser arrollados en el mecanismo de recogida que tiene una velocidad de 300-6000 m/min para su posterior procesado. Este acabado consiste en una mezcla de componentes lubricantes, emulsionantes, anticorrosivos, antioxidantes, biocidas y antiestáticos, estos últimos con el fin de liberar las cargas electrostáticas que inevitablemente se desarrollan durante el proceso. Los productos de PET comerciales hilados por fusión se clasifican de acuerdo con el grado de orientación molecular de la fibra hilada, según puede apreciarse en la Fig.17

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Los procesos que operan a velocidades entre 500 y 1500 m/min conducen a un hilo poco orientado (LOY: low oriented yarn). Los filamentos poseen un alto estirado residual y una pequeña orientación en la cadena molecular. Cuando la velocidad varia entre 1500 y 2500 m/min se obtiene un hilo medianamente orientado (MOY: medium oriented yarn) que se caracteriza por un estirado residual medio, un ligero incremento de la cristalinidad y un crecimiento de la orientación bastante importante. Los hilos POY (partially oriented yarn) se producen hilando a velocidades entre 2500 y 4000 m/min. Este tipo de hilo está parcialmente estirado y posee algo de estirado residual. Tienen alta orientación y, aunque mayor que en los anteriores, la cristalinidad es todavía baja. Entre 4000 y 6000 m/min se obtiene un hilo altamente orientado HOY (highly oriented yarn), pero hay muy pocos procesos comerciales que operen en el máximo de este rango. No es un hilo completamente estirado ya que tiene valores en elongación entre 40-60%. A partir de 6000 m/min se obtiene un hilo totalmente orientado FOY (fully oriented yarn), pero no parece que haya procesos comerciales que operen a estas velocidades de hilatura. La línea de separación entre LOY, MOY, POY, HOY y FOY no ésta clara y es mejor definirlos más por la orientación que por la velocidad de hilatura. Los hilos LOY y POY son un producto intermedio en los procesos de hilatura-estirado. Se puede afirmar que al aumentar la velocidad de hilatura se mejora considerablemente la estabilidad dimensional, la resistencia a la fatiga, la resistencia a la abrasión y el esfuerzo a la deformación, mientras que la tenacidad se reduce. Las velocidades de hilatura usadas más comúnmente para el poliéster, se sitúan entre 3000 y 3500 m/min. Esto garantiza una gran productividad en la línea de hilatura así como un excelente procesado en la texturación. Las bobinas se pueden transportar muy bien y pueden almacenarse durante meses. En el posterior procesado, las bobinas POY hilo paralelo por estirado-

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torsión o estirado-urdido, se comportan muy bien por su gran estadidad, por la facilidad con la que pueden ser transportadas y por su excelente respuestas cuando son desenrolladas a altas velocidades. Para determinadas aplicaciones textiles pueden ser convenientes los hilos POY paralelos, precisamente por su mayor elongación. Estos hilos pueden ser fabricados en una sola etapa sin necesidad de proceder a un estirado especial e incluso a mayor velocidad de hilatura.

Estirado Después de la solidificación, los filamentos convergen en una guía y pasan a la zona de aplicación del ensimaje y arrollado a velocidades entre 300 y 6000 m/min para su procesado posterior. Este puede tener lugar inmediatamente en la máquina o bien se almacena el producto para un procesado posterior. El producto final posee una estructura cristalina ordenada cuyo grado de orientación depende mucho de la temperatura, de la velocidad y de la relación del estirado, así como de la temperatura de la placa de estabilización situada después de los tornillos estiradores. La orientación

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necesaria se consigue mediante el estirado mecánico que resulta de hacer pasar el conjunto de filamentos entre pares de rodillos que giran a diferentes velocidades periféricas. La relación de los rodillos estiradores y alimentadores determina la relación de estirado, la cual está entre 3:1 y 6:1 para las diferentes variables de fibra e hilo continuo. Cuando se trata de hilo continuo la relación de estirado es del orden 3,5 y en cualquier caso, la relación elegida depende de la elongación, tenacidad, modulo, recuperación y resistencia a la abrasión del producto final, así como de la orientación previamente impartida en el proceso de hilatura. Para obtener un producto uniformemente estirado, el estiraje se realiza a temperatura superior a la de transición vítrea que es normalmente entre 90-100ºC. TexturadoEl proceso de texturación de los multifilamentos de poliéster actualmente más divulgado es el de fricción-torsión-estirado, para lo cual se utiliza hilo de multifilamento POY. Este proceso es más regular y mucho más rápido que el de falsa torsión usado hasta hace unos años, que utilizaba como materia prima multifilamento convencional de poliéster. En este método, la fibra de poliéster se deforma por torsión, se fija térmicamente la deformación y se procede a la destorsión. A principios de los años 60, el hilo texturado se producía por el proceso de falsa torsión. La maquinaría incluía un mecanismo de transmisión, girando el huso a 50.000 r.p.m. para producir la torsión. A finales de los 60 se añadió un equipo de estirado que permitía estirar el hilo inmediatamente antes de la texturación. Este proceso se conoce como estirado-texturado. Al mismo tiempo, se observó que el estirado podía tener lugar al mismo tiempo que el hilo era torcido y el estirado inicial no era necesario. Esta ruta abarataba los costes al eliminar el estirado inicial, además de mejorar mucho la productividad. Al ser el proceso estirado-texturado más estable que el secuencial, las velocidades de torsión se pudieron aumentar a más de 100 000 r.p.m. Inicialmente, el proceso de estirado-texturado simultáneo presentaba dificultades al alimentar con hilo LOY, ya que se rompía en contacto con la cámara de fijado térmico; además, ocasionaba problemas de tintura y se deterioraba a las pocas semanas de almacenarlo. Estos problemas desaparecieron al trabajar con hilos MOY en la texturación por fricción-torsión-estirado y, además, se obtenía mayor productividad al ser mayores las velocidades de hilatura. Sin embargo, la mayor orientación molecular desarrollada en la hilatura del hilo POY conducía al mejor comportamiento de este tipo de hilos y se conseguía una mayor flexibilidad en las plantas de producción. De esta forma el hilo POY se convirtió rápidamente en el hilo usado en el proceso de texturización por fricción-torsión-estirado. Se ha esquematizado el proceso de producción del poli(etilentereftalato) desde materias primas al hilo

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PROPIEDADES DE LA FIBRA DE POLIESTER

PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS: Su punto de fusión es aproximadamente 260°C, en caso de ser

demasiado expuesto al calor se comienza a solidificar formando una bola dura con olor aromático.

Presenta resistencia a casi todos los ácidos minerales y orgánicos, álcalis diluidos, productos de oxidación y reducción, y a la mayoría de disolventes orgánicos.

Es soluble en metacresol. Tiene buena resistencia a insectos y microorganismos. Es muy sensible a los álcalis fuertes, ácidos concentrados y calientes. Presenta gran resistencia a la intemperie y es sensible a los rayos UV. Su capacidad de recuperación a las arrugas es bastante grande. Tiene baja absorción del agua de 0.4% a 0.6% por lo cual se seca

rápidamente. La resistencia se relaciona con la recuperación de un trabajo de

tracción y se refiere al grado y forma en que se logra la recuperación después de la deformación.

Es muy electrostática, más que la mayoría de fibras textiles por lo cual la pelusa es atraída a la superficie de la tela.

Su resistencia a la rotura entre 4 a 5.5 g/denier (fibra regular), 6.3 a 9.5 g/denier (filamentos de alta tenacidad) y de 2.5 a 5.5 g/denier (fibra corta).

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TIPOS DE FIBRAS DE POLIESTER

Existe una gran cantidad de fibras de poliéster y se dividen en su composición en alifáticos, semi-aromáticos y aromáticos:

Entre las fibras principales se encuentra:1. Tereftalato de polietileno (PET)

Poli(etilbenceno-1,4-dicarboxilato)El poliéster más conocido es tereftalato de polietileno, más conocido como PET. Además de la industria textil es un material muy utilizado en envases y embalajes, como film plástico (flexible) o como botellas (rígido), en

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láminas geotextiles para agricultura e ingeniería civil, se utiliza en fibras para prendas de vestir, recipientes para líquidos y alimentos, y en combinación con fibra de vidrio para las resinas de ingeniería. Es la resina de polímero termoplástico más usado de la familia del poliéster. La mayoría de la producción mundial de fibra sintética es utilizada para fibras sintéticas (más del 60%), y un 30% está destinado a la demanda global de producción de botellas.En un contexto de aplicaciones textiles, PET se conoce por su nombre común, poliéster, mientras que el PET acrónimo se utiliza generalmente en relación con los envases.El poliéster constituye alrededor del 18% de producción total de polímeros en el mundo y es el cuarto polímero más producido; el polietileno, polipropileno y cloruro de polivinilo son primero, segundo y tercero respectivamente. El PET consiste en unidades de monómeros de tereftalato de etileno polimerizado con unidades repetitivas de (C10H8O4). Es comúnmente reciclado, y es el número 1 como símbolo de reciclaje.

Debido a que el PET es un excelente material de barrera contra el agua y humedad, son utilizados ampliamente en botellas de plástico. Para ciertas botellas especiales, como las designadas para contención de cerveza, se coloca entre dos capas de alcohol polivinílico, reduciendo así la permeabilidad del oxígeno. Propiedades:En su estado natural es incoloro, resina semi-cristalina. Basado en su procesado, PET puede ser semi-rígida a rígida, y es muy ligero. Tiene gran resistividad al impacto. El PET se convierte de color blanco en exposición a cloroformo y ciertos químicos como el tolueno.Una de las características más importantes de PET se hace referencia a la viscosidad intrínseca. La viscosidad intrínseca es la relación de la viscosidad específica a la concentración, extrapolada a la concentración cero. La viscosidad intrínseca es una medida del peso molecular del polímero o del

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grado de polimerización. También se le llama número limitante de viscosidad.

El rango de viscosidad intrínseca de PET:

Grado fibra: 0,40 a 0,70 Textil0,72-0,98 espinal técnico, neumáticos

NOTA: Cuando las partículas de soluto son esferas rígidas a dilución infinita, la viscosidad intrínseca es igual 2.5.

El PET es higroscópico, sin embargo, cuando el PET “húmedo” es secado, el agua hidroliza al PET, reduciendo su capacidad de recuperación de ésta.

Biodegradación:Los científicos japoneses han aislado una bacteria Ideonella sakaiensis que posee dos enzimas que pueden descomponer el PET en trozos más pequeños que la bacteria puede digerir. Una colonia de I. sakaiensis puede desintegrar una película de plástico en unas seis semanas.

2. Tereftalato de polibutileno (PBT)

Poli(oxi- 1.4 -butanodiiloxicarbonil – 1,4 – fenilcarbonil)

El tereftalato de polibuteleno es un polímero termoplástico que es usado en la industria de la ingeniería como aislante tanto en la ingeniería eléctrica como electrónica. Se obtiene de la policondensación de ácido tereftálico con 1,4- butanodiol. Se comercializo en 1974

Es semi-cristalino y resistente a disolventes, es mecánicamente fuerte y resistente al calor hasta 150°C (con refuerzo de fibra de vidrio hasta 200°C) y puede ser tratado con retardantes de llamas para que no sea combustible. Comparado con el PET, el PBT tiene un poco menos de fuerza y rigidez, pero un poco más de resistencia al impacto.PBT y PET son sensibles al agua caliente por arriba de los 60°C. PET y PBT necesitan de la protección UV si es usado en exteriores, y la mayoría de los grados de estos poliésteres son inflamables, aunque aditivos pueden ser utilizados para mejorar las propiedades de UV y de inflamabilidad.

AplicacionesTereftalato de polibutileno no solo se utiliza para locales en ingeniería eléctrica, sino también en la construcción de automóviles como los conectores y en los hogares, por ejemplo, en la ducha o planchas. También

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se encuentra transformada en la fibra de los cepillos de dientes y algunos son utilizados en teclas de los teclados de ordenadores de gamma alta debido a que la textura es muy resistente al desgaste. PBT también se puede utilizar en el hilado. Este tiene un estiramiento natural similar a la Lycra y puede ser incorporado en ropa deportiva. Debido a su resistencia al cloro que se encuentra comúnmente en traje de baño. Además, estudios recientes han demostrado que el PBT tiene mayores propiedades UV que el PET.

3. Naftalato de polietileno (PEN)

Poli (etileno 2,6 - naftalato )

Es un poliéster con buenas propiedades de barrera (incluso mejor que el tereftalato de polietileno). Debido a que proporciona una muy buena barrera al oxígeno, es particularmente bien adaptado para embotellado de bebidas que son susceptible a la oxidación, tales como la cerveza. También se utiliza en la fabricación de alta tela para velas.Es un polímero de naftaleno - 2,6 - dicarboxilato y etilenglicol.El PEN se usa para la fabricación de fibras de alto rendimiento que tienen muy alto módulo y una mejor estabilidad dimensional que las fibras de PET o nylon.PEN se utiliza como sustrato para algunos cartuchos (LTO) Linear Tape-Open.

Beneficios en comparación con PET

Los dos anillos aromáticos le confieren al PEN mayor resistencia y modulo, resistencia química e hidrolítica, barrera gaseosa, resistencia térmica y termo-oxidativa y ultravioleta (UV) y resistencia a la luz. PEN está pensado como un reemplazo de PET, especialmente cuando se utiliza como sustrato para circuitos integrados flexibles.

4. poli trimetileno tereftalato (PTT)

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poli trimetileno tereftalato

Proviene de la síntesis ácido tereftálico purificado (PTA) y 1,3-propanodiol (PDO). Posee grandes propiedades como la recuperación elástica, voluminosidad, facilidad de tintura. Las telas de PTT son fáciles de limpiar y por lo tanto tienen una duración más larga.El PTT combina las características esenciales y mejores del nylon y poliéster para una variedad de aplicaciones, aunque hoy en día se usa más en alfombras y muebles de la casa y de los carros.En comparación con otras fibras sintéticas PTT son más suaves, son teñidas con más facilidad, los colores duran más brillantes, se deforman y vuelven a su forma original con más facilidad. También más resistente a la suciedad, se puede limpiar con mayor facilidad y se secan rápidamente

5. Otras fibras de poliéster:

Poliéster Kodel II : (PCHDT) Fue introducido al mercado en 1958 por Eastman, es elaborado a partir de poli(1.4-cicloexadimetilentereftalato)

poli(1.4-cicloexadimetilentereftalato)

A-Tell: se sintetizo en 1964 y se comercializo en 1967 por Unitika-Mitsibihi, preparado a partir de poli(etilenoxibenzoato) y su fabricación ceso hace unos años. Fue una producción de poli(ester-eter)

poli(etilen-p-oxibenzoato)

poli(pivalolactona) Fue un poliéster alifático, que permitio evitar el alto costo del ácido tereftalico , su desarrollo se interrumpio antes de alcanzar la producción comercial

poli(pivalolactona)

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6. Microfibras: Se puede obtener microfibras que permiten la fabricación de tejido muy densos con una estructura tupida que forma una barrera al viento y las moléculas de vapor de agua, también pueden absorber y evacuar la humedad del cuerpo, por capilaridad, proporcionando confort hidrotérmico importante. Gracias a su finura se obtienen artículos ligeros, más finos pero más resistentes. Una característica importante es que proporcionan a los tejidos un tacto suave y permanente. Fibras con variación tranversal:Existen fibras de poliéster trilobulares o pentalobulares que generan menos pilling al ser más quebradizas esto debido a la modificación de la sección transversal. Como la fibra se rompe con más facilidad , se evita o dificulta la formación de vello , su enmarañamiento y la formación de pilling. Fibras huecas:Existen en el mercado fibras de poliéster huecas que imitan a la pluma, con un menor coste y ofrecen la ventaja de no perder poder aislante con la humedad, secan rápido y tiene mantenimiento sencillo Fibras iridiscentes :Estas fibras permiten la formación de textiles con esta propiedad, es decir cambio de color por reflejo de la luz, y esto se origina por extrusión /hiladura via fusión. Poseen una estructura bicompuesta por alma/cuerpo. El alma está compuesta de capas alternadas de poliamidas y PET y se envuelven con un cuerpo de PET.Se fabrican monofilamentos de poliéster desde 20 a 1800 micras para uso técnicos, especialmente tejido para filtros. Los multifilamentos más usuales en el mercado son:

los de 50 decitex con 24 o 36 filamentos microfibras de 67 decitex con 72 filamentos de 145 decitex con 44 filamentos de 167 decitex con 30, 32, 36, 44, 48, 64, 68 o 72 filamentos de 220 decitex con 44 filamentos de 290 decitex con 88 filamentos y de 340 decitex con 60, 64, 68 o 96 filamentos.

La fibra cortada de poliéster varían su finura entre 1.2 a 44 decitex en función al tipo de hilatura a que van destinadas. En la hilatura algodonera es frecuente del 1.2 al 3.3 decitex, con longitudes de corte variables desde 38 a 80 milímetros. Para la hilatura del sistema estambre son frecuentes las fibras de 3.3 a 7 decitex.Existe fibras semimates y brillantes; además de algunas tintadas en masa y en blanco óptico.

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MODIFICACIONES EN LAS FIBRAS DE POLIESTER

La fibra de poliéster tiene muchas propiedades ventajosas en cierto aspecto pero tiene algunas características poco apreciadas en el área textil, como el hecho de ser extremadamente hidrófobas, por su composición química, alta cristalinidad y elevada orientación en sus regiones desordenadas(paralelizacion), dificultando entonces su procesamiento, como por ejemplo, el teñido. Por lo anterior es necesario aplicar temperaturas elevadas 120-130°C o bien el uso de carriers que funcionan como plastificantes de la fibra para teñir a 100°C.Las fibras resisten bien ataque de oxidantes y reductores y solamente son atacados por ácido y bases concentrados, se disuelve en fenoles, ácido cloroaceticos y algunos hidrocarburos a altas temperaturas.La capacidad de humectación y de absorción de los materiales fibrosos es fundamental para el procesamiento textil y sus funcionalidades. La propiedades de la superficie de las fibras pueden ser alteradas a través de modificar la parte química de componentes del polímero o por la aplicación de acabados.Para aumentar la hidrofilidad y flexibilidad de las fibras de poliéster, se usa industrialmente un tratamiento alcalino con NaOH en condiciones enérgicas, con la correspondiente consecuencia negativa al medio ambiente además de comprometer otras propiedades de la fibra. Este tratamiento disminuye el peso de material fibroso, disminuye el brillo, mejora el tacto del material (sedoso) así como la tinción. El tratamiento se basa en el ataque nucleofÍlico de la base NaOH a la cadena de carbono del PET deficiente de electrones provocando la formación de enlaces de esteres y formando grupos polares tales como carboxilo (-COOH) e hidroxilo (-OH). Aumenta la polaridad de la superficie y posibilita la interacción o formación de puentes de hidrogeno

Otra forma de modificar las propiedades de las fibras de PET, es a través de aditivos durante la polimerización o el proceso de fijación del polímero. Una copolimerización con ácido isoftálico conteniendo un grupo sulfónico resultando un poliéster teñible con colorantes básicos, la copolimerización con co-monómeros de bloque como PEG disminuye la cristalinidad y mejora la tinción con colorantes dispersos. Otras modificaciones permiten disminuir el frisado o la inflamabilidad del PET. Las desventajas de estos procesos son la falta de flexibilidad y el costo de producción.

Actualmente se estudian los procesos de plasma y corona para activar la superficie de las fibras. En tratamientos con plasma a baja temperatura se observa una mejora en la hidrofilidad, teñibilidad y repelencia a suciedad. La desventaja de estos procesos para aplicaciones textiles es el alto costo de inversión

El tratamiento enzimático de fibras textiles surgió con mucho éxito industrial en la última década, principalmente para fibras de algodón, con la finalidad de sustituir procesos tradicionales y/o conferir nuevas propiedades o efectos especiales a las fibras textiles, encontrando ventajas en el sentido

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de productos biodegradables o de condiciones menos severas (temperaturas y concentraciones bajas). El uso de enzimas en los procesos textiles también reduce el consumo de agua, energía y otros materiales, en consecuencia, el costo. Lo anterior implica una disminución al impacto ambiental al ser procesos ecológicamente más adecuados. Tratando tejidos de poliéster con diferentes lipasas, se verifico un aumento de hidrofilidad a través de una disminución del ángulo de contacto. Comparado con una hidrólisis alcalina, las enzimas mostraron ser eficientes a bajas concentraciones (0.01 g/l) y tiempos cortos de reacción (10 min.) y no se detectó una pérdida de masa mayor de 1%

El frisado en tejidos de poliéster se puede reducir a través de tratamientos con estearasas.

Los oligomeros (figura 2) son subproductos inevitables en la manufactura de fibras de poliéster tereftálico. El principal problema lo presentan los oligomeros trímeros cíclicos (Tm> 300ºC, n=3) que son insolubles en agua y solubles en dioxano y representan aproximadamente el 1.7 %. Estos oligomeros migran a la superficie de la fibra cuando son expuestos a procesos térmicos o hidrotérmicos, por ejemplo en el teñido. La deposición de estos oligomeros en la superficie de la fibra causa abrasión y baja solidez de los colorantes. Tradicionalmente la remoción de oligomeros se realiza con un lavado reductivo alcalino con hidrosulfito, que remueve igualmente oligomeros y colorante. Se ha descubierto que la hidrólisis enzimática de los trímeros cíclicos de PET a fragmentos lineales que pueden ser removidos

fácilmente

Se ha estudiado la acción biodegradable de microorganismos para diferentes poliésteres. En general, los poliésteres alifáticos fueron más biodegradables que los aromáticos.Un poliéster modificado con grupos sulfónicos tiñe con más facilidad que el no ramificado, pues la ramificación actúa de cuña, abriendo las cadenas , por impedimento estérico, con lo que se logra aún mayor penetración del colorante.

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USOS MODERNOS Y NUEVOS MATERIALES

Nuevos productos:

1.- Geotextil: es una lámina de fieltro punzonado, no tejido, fabricado a partir de fibras especiales de poliéster o de polipropileno. La unión de sus fibras se realiza gracias a un sistema mecánico que compacta y entrelaza las fibras por un proceso de agujado y posterior termofijado mediante calor.Geotextil no tejido de poliéster, ligado mecánicamente mediante agujeteado. Tiene un excelente comportamiento mecánico (protección, separación) e hidráulico (filtración).Se utiliza principalmente como protección de láminas impermeabilizantes, antes de colocar la protección pesada o lastres, así como lámina auxiliar de separación y filtración

Funciones del GEOTEXTIL

- Separar. Evita la mezcla de materiales con diferentes propiedades físicas o químicas, evitando contactos por incompatibilidades.

- Filtrar. Evita la migración de finos y retiene las pequeñas partículas que pueda transportar el agua evitando la obstrucción del sistema de drenaje y la contaminación de materiales seleccionados por partículas de terreno.

- Drenar. Gracias a su estructura tridimensional, permite la conducción de líquidos y gases liberando al terreno o a sistemas de impermeabilización de la presión que puedan ejercer estos, por ejemplo bajo las láminas de impermeabilización en balsas y vertederos.

- Reforzar. Mejora la calidad del suelo al aumentar la capacidad portante y la estabilidad del mismo, distribuyendo las cargas y mejorando la compactación del suelo. Los materiales permanecen así inalterables y se precisa menor grosor de árido. Por ejemplo, bajo carreteras o bajo el balasto en ferrocarriles.

- Proteger. Gracias a su resistencia mecánica, en especial al antipunzonamiento y a su estructura tridimensional, protege a las láminas de impermeabilización de las presiones y tensiones causadas contra aristas y objetos punzantes del terreno, evitando las perforaciones y un desgaste prematuro de las láminas impermeabilizantes.

Campos de aplicación del GEOTEXTIL:

El geotextil se emplea como lámina separadora para la conducción de drenajes y la protección de láminas impermeabilizantes. Aplicándose en embalses, cubiertas ajardinadas, carreteras, ferrocarriles, vertederos, túneles, muros de contención, campos deportivos, consolidación de terraplenes, edificación, etc.

2.-Textiles Médico-Higiénico-Sanitario: Apósitos quirúrgicos, vendas, algodón, gasas cicatrizantes, compresas esterilizadas, hilo para suturar,

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uniformes, artículos de acolchado para y usos ortopédicos, sabanas y fundas para hospital y quirófano

3.-Textiles Protección-Seguridad-Rescate: Textiles con sensores, equipos de protección balística, cuartos limpios, chalecos salvavidas, prendas para alto voltaje, protección ignifugas, protección térmica, protección rescate.

4.-Militar Textil: Uniformes, guantes, cascos, mochilas, paracaídas, toldos, carpas, pérgolas, botas.

5.-Textiles Hogar: Alfombras, cortinas, manteles, servilletas, ropa de cama, ropa de baño, tapicería, trapos de cocina.

6.-Sport textil: Ropa para rutinas deportivas, prendas modeladoras de cuerpo, fibras de vidrio (filtros de aire, aislamiento térmico, refuerzos plásticos).

7.-Automotriz textil: Revestimiento de asientos automotrices, telas y guatas para tapicería ignifugas, llantas de auto

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OBTENCION DE LA FIBRA DE PET A PARTIR DEL

RECICLAJE

La conciencia ambiental, que lleva a la ingeniería a la configuración de sistemas tecnológicos y procesos productivos eficientes que armonicen con el entorno, deriva necesariamente en la idea de reciclar. El desarrollo industrial y tecnológico, si bien ha traído innumerables beneficios sociales, también ha tenido repercusiones negativas y de difícil reversibilidad en el planeta.

En tal sentido, y dado el importante auge que ha tenido la industria de bebidas embotelladas en los últimos años, en el mundo se han desarrollado diferentes tecnologías que recuperan y reutilizan los envases plásticos de bebidas gaseosas no retornables y retornables, haciendo de este sector un poco menos dañino para el entorno ambiental.

Las diferentes industrias se caracterizan por la producción en serie, gran escala, lo cual genera gran contaminación por la cantidad de productos que se comercializan y que terminan desechados en algún momento o por la contaminación de aire y el agua en las diferentes etapas del proceso productivo. En especial la industria textil y de modas, se basa en el continuo cambio de atuendos inspirados en cambios de tendencias. Las tendencias no cambian junto con la temporada como se hacía antes, sino que se renuevan cada 60 días y las tiendas renuevan sus productos cada 15 días.

En el ámbito textil, el petróleo se utiliza como fuente de materia prima para las fibras poliéster. Una opción para dejar de utilizar petróleo crudo para la generación de fibras poliéster es el reciclaje de botellas de PET. Con las botellas de PET recicladas se puede producir la misma calidad de fibra que directo del petróleo.

VENTAJAS DEL RECICLADO:

1. Búsqueda de soluciones sustentables respecto a los recursos no renovables.

2. Abaratar la materia prima. 3. Implementación de políticas medioambientales en las empresas.

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4. La calidad de una tela fabricada con fibras de poliéster virgen o fibras de poliéster reciclado es idéntica, la diferencia está en el origen y esto es algo que se puede comunicar al cliente.

Productos fabricados a partir de botellas de PET recicladas:

Resina apta para la producción de envases y láminas en contacto con alimentos.

Filamentos para tejidos utilizados en ropa exterior, deportiva, interior y de hogar, tapicería automotriz, telas recubiertas, cintas y cierres.

Para la producción de hilazas de poliéster 100% o en mezcla con algodón, para uso en jeans, pantalones, camisetas y ropa de hogar, entre otras. También es utilizada en la producción de No-Tejidos y rellenos.

PROCESO DE OBTENCIÓN DE FIBRA CORTA DE POLIESTER:

1. Inspección

El proceso de producción de la fibra corta de poliéster depende de una apropiada elección de la calidad del scrap de PET. Esto se logra

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con la adecuada selección del proveedor, quien debe ser capaz de suministrar un insumo con la calidad requerida. Sin embargo, para salvaguardar la calidad del producto final, es necesario empezar el proceso productivo con la inspección y limpieza del material; evitando la presencia de residuos no plásticos, suciedad, restos metálicos, compuestos de papel o cartón, etcétera.

2. Lavado

El scrap de PET, libre ya de contaminantes, es lavado con agua a presión que contiene proporciones convenientes de detergente industrial para un proceso más efectivo. El material es enjuagado con agua pura y luego depositado en recipientes que tienen como base una malla metálica antioxidante de no más de 1/8 de pulgada de diámetro, que permite que fluya el agua con los residuos aún presentes. Con ayuda de los recipientes, el scrap es luego transportado a la secadora.

3. Secado

Los fragmentos de PET, ya inspeccionados y limpios, antes de entrar al proceso de fundido para el hilado, deben ser secados bajo un constante control de temperatura. El secado puede ser al vacío (vaccum dryer) o, en su defecto, se emplea un sistema sencillo de flujo de aire caliente, gracias a resistencias eléctricas, suministrado por un ventilador. Posteriormente, el scrap ya libre de cualquier vestigio de humedad, puede continuar con el proceso siguiente.

4. Fundido, filtrado y extrusión para hilatura

Todo proceso de hilatura de fibra artificial se basa en tres etapas generales. Primero, la preparación de una solución viscosa (tipo jarabe).Segundo, la extrusión de esta solución a través de una tobera para formar la fibra. Finalmente, la solidificación de la fibra por coagulación, evaporación o enfriamiento.

El scrap de PET se constituye en solución al fundirlo. Esta solución se conoce como solución de hilatura o pasta hilable. La solución se filtra antes de ser extruida. La extrusión es una parte muy importante del proceso de hilatura. Consiste en forzar o bombear la solución de hilatura a través de los pequeños orificios de una hilera o tobera. Una hilera es una boquilla pequeña, semejante a un dedal. Las fibras obtenidas por la extrusión se enfrían y endurecen al hacer contacto con el aire. Para elaborar una mecha se recolectan fibras de varias hileras. Cada mecha contiene unos 2.400 den. Las mechas se unen para formar el sub-tow que se coloca en recipientes (canecas) capaces de almacenar hasta 300 kilogramos. Luego, las canecas se colocan en filetas, esperando la siguiente etapa del proceso.

5. Estiramiento

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Previo baño en una emulsión de agua y aceite, el sub-tow debe ser estirado. Las fibras artificiales, al ser extruidas, presentan un estado molecular aleatorio, sin orientar. El estirado o alargamiento aumenta la cristalinidad y distribución interna ordenada, reduce el diámetro (disminuyendo por consiguiente el título o denier) y agrupa las moléculas juntándolas más. La cristalinidad y orientación se relaciona con propiedades físicas de la fibra. La resistencia a la abrasión, la elongación, la absorción de humedad, así como la receptividad de la fibra a los colorantes, son algunas de esas propiedades.Los poliésteres deben estirarse en caliente para que la alineación molecular sea efectiva. Las cadenas moleculares se mantienen unidas entre sí por enlaces cruzados o por fuerzas intermoleculares (llamadas enlaces de hidrógeno y fuerzas de Van der Waals). Las fuerzas son similares a la atracción entre un imán y un trozo de hierro. Mientras más cerca estén las cadenas unas de otras, más fuertes serán los enlaces. El enlace de hidrógeno es la atracción de los átomos positivos de hidrógeno en una cadena por átomos negativos de oxígeno o nitrógeno de una cadena continua. Las fuerzas de Van der Waals son similares, pero más débiles.

6. Rizado (crimpado) y secado

El rizado de la fibra se refiere a las ondas, quiebres, rizos o dobleces a lo largo de su longitud. Este tipo de ondulación aumenta la cohesión, resiliencia, resistencia a la abrasión, elasticidad, volumen y conservación del calor. El rizado también aumenta la absorbencia, y si bien favorece la comodidad al contacto con la piel, puede reducir el lustre.Una forma común de rizado es el mecánico, que se imparte a la fibra haciéndola pasar a través de rodillos gravados, torciéndolas o aplanando uno de sus lados.El rizado o crimpado favorece la cohesión. Es decir, la capacidad de las fibras de permanecer juntas durante la hilatura. Además, contribuye a darle resistencia al deshilachado de la tela posteriormente. El sub-tow, una vez rizado, pasa por un túnel de secado para fijar el rizo en la fibra. La mecha continua se llama ahora tow, quedando lista para la obtención de fibra corta, dándole la longitud de corte deseada (15 den y 3 den para la mezclas con algodón y rayón, respectivamente).También el tow puede ser acondicionado para mezcla con lana si es cortado de manera especial para este fin (unos 6 den).

7. Cortado y embalado

Finalmente, el tow se corta en las longitudes predeterminadas y se embala en pacas de unos 300 kilogramos, ajustadas con zunchos de plástico. El producto final está listo para ser comercializado bajo el nombre de fibra corta de poliéster, de acuerdo a las especificaciones solicitadas y requeridas por el mercado.

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SITUACION ACTUAL EN LA INDUSTRIA TEXTIL

Producción de fibra de poliésterLa producción mundial de fibra sintéticas fue de 65.2  millones de toneladas métricas en 2014, lo que supone un aumento del 166% con respecto a los 24,5 millones de toneladas producidas en 1994. Durante los últimos veinte años las fibras sintéticas, como por ejemplo, poliéster, han mostrado un fuerte crecimiento representando ahora el 82%   de la producción en todo el mundo.Las fibras celulósicas han ido disminuyendo especialmente desde mediados de los años 1990 hasta 2003, cuando se reanudó el crecimiento, retomando el 8% la producción de los productos sintéticos para el año 2014.

La producción total en 2002 (en millones de toneladas métricas) para las fibras más importantes fue: poliéster 49.2, olefina 3.5 , nylon 4.6, y acrílico1.8.

Durante los últimos 20 años el poliéster ha mantenido un aumento continuo importante. Las fibras de olefina han mostrado un declive tras alcanzar un máximo en el año 2012 con 4,7 millones de toneladas métricas.

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Los patrones de producción de fibras individuales se han traducido en cambios significativos en las acciones de las fibras.  La cuota producción de poliéster ha pasado de 47 % en 1994 al 76 % en 2014. Un aumento de la cuota absoluta del 29%. Alrededor de veinte años, las  olefina han mostrado una disminución de 17% a 5 %, mientras que la fibra de acrílico  ha disminuido de 10% a 3 % y el nylon a su vez de  15% a 7%.

El crecimiento de  la producción de fibra sintética ha resultado un cambio importante en la producción de América del Norte y Europa hacia Asia.En el 2014 la producción asiática fue de 52,5 millones de toneladas métricas en comparación con 2,9  en Norte América y de 3,1  en Europa oriental. La producción en Europa del Este ha disminuido considerablemente - desde un máximo de 1,9 millones de toneladas en la década de 1980 a 0,6 millones de toneladas métricas en 2014.

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El porcentaje asiático en la producción mundial de fibra manufacturada fue del 81 % en 2014. Una producción combinada de América del Norte y Europa Occidental comprendía el 40 % en 1994,y ahora es de 8 % en 2014. El otro cambio significativo en el periodo de veinte años fue que Europa del Este pasó de producir 5 % a 1 % en 2014.

Otras regiones en ese período incluyendo América del Sur, Oriente Medio y Oceanía experimentaron un crecimiento moderado coherente de bajo nivel.

Las tendencias de crecimiento para fibras químicas entre 1994 y 2014 fue del 5.0%. Durante este periodo de 20 años las fibras sintéticas crecieron un 7.6% por año, mientras que las fibras celulósicas aumentaron a un relación de 4.0% al año. Dentro de las fibras sintéticas, el poliéster creció en 7.6%, el nilón en 1,1%, la olefina en -1,0 %. La tendencia de crecimiento del acrílico fue negativo en 1,6%.

La media anual de la tendencia de crecimiento de fibras manufacturadas por regiones   refleja un incremento del 7,9 % en Asia y el 3,8 % para todos los demás regiones, excepto América del Norte, Europa Occidental y Europa del Este, donde la tasa de crecimiento fue negativo en 2,8 % , 2,0 % y 3,1 %, respectivamente.

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Consumo mundial de fibra de poliésterChina consume alrededor del 64% de las fibras de poliéster producidas en todo el mundo, principalmente para aplicaciones textiles. El país consume fibras en la cadena de textiles de tejido, teñido y las industrias de prendas de vestir y luego exporta grandes cantidades de productos terminados, incluyendo la ropa, cortinas y ropa de cama a todo el mundo. Por otra parte, desde la abolición de las cuotas textiles en el año 2004, las exportaciones chinas de prendas de vestir y otros productos textiles han ido aumentando a un ritmo muy rápido. Amenazados por este gran volumen de tejidos de bajo coste que entran en sus países, muchos productores de los países económicamente más desarrollados han visto obligados a reestructurar sus negocios.

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Hace veinte años, los Estados Unidos, Europa Occidental y Japón, las economías tradicionales desarrollados, representaron alrededor del 36% del consumo mundial. Para el año 2007, su participación había caído a alrededor del 11% del consumo mundial. En 2012,., el consumo el total de PET de EE.UU de Europa y Japón occidental estaba en un nivel de volumen similar, pero la cuota de mercado ha caído por debajo del 8%. A pesar de que algunos pronostican un crecimiento, en torno al 1-2% por año durante los próximos cinco años, se espera que la cuota de mercado de estas regiones en su conjunto continúe disminuyendo alrededor del 6% para el 2018.

Obviamente, las regiones en desarrollo, en particular China, han prosperado con respecto a la fabricación de fibra de poliéster, especialmente los hilos de poliéster, durante este tiempo. La capacidad de fibra de poliéster de China ha crecido a una tasa promedio de casi el 20% por año durante los últimos veinte años. El crecimiento de la producción no se ajusta exactamente con este ritmo, pero aun así se incrementó en alrededor de 16% por año. La mayoría de las fibras de poliéster se produce y consume en China y alrededor del 96% de producción en el 2012. Antes de 2006, China era un importador neto de fibras de poliéster; Hoy, es un exportador neto.

En 2012, el consumo mundial de fibra de poliéster se estimó en alrededor de 3,5% mayor que en 2011. China sigue dominando el consumo, que representa alrededor del 64% de fibras de poliéster totales globales. Asia representa aproximadamente el 92% de la producción mundial de fibra de poliéster y 86% del consumo mundial. Las Américas, Europa, Oriente Medio y África representan alrededor del 8% de la producción de fibra de poliéster y el 13% y el consumo.

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