DESARROLLO E INVESTIGACIÓN DE TELAS CON ACABADOS INTELIGENTES Y FUNCIONALES

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Escribe: Ing. Manuel Antonio Ruiz Cordova / Autor de libros textiles especializados en química textil / manuelruizcordovac32@gmail.com

Primero antes de continuar con las telas con acabados inteligentes y funcionales, tenemos que ver primero de que se trata la microencapsulación.

1.  MICROENCAPSULADOS EN LA INDUSTRIA TEXTIL

La microencapsulación, es una tecnología cuya característica principal consiste en la capacidad de desprender progresivamente el principio activo que se encuentra en el interior de la micro cápsula. En el sector textil, todas las aplicaciones nuevas aportadas con la tecnología de la microencapsulación, entraron dentro de lo que hoy se designa como “tejidos funcionales o inteligentes”.

Los principios activos se encapsulan por dos motivos fundamentales:

• Para aislar principios inestables en contacto con el medio externo. El material estable o compatible con el medio es el armazón.

Para liberar progresivamente estos principios activos. Al liberarse por frote se rompen o actúan solo unas micro cápsulas.

1.1. Conceptos Básicos de microencapsulamiento.

Se entiende por microcápsulas, a las partículas de 1 a 1000 nm de tamaño (normalmente entre 5 y 20), formadas por un delgado armazón polimérico (shell), que recubre de forma esférica un principio activo que se encuentra en su interior (núcleo). Este principio activo puede ser líquido, sólido o gaseoso y será el responsable de la acción o efecto buscados.

Esta tecnología consiste básicamente en la aplicación sobre el tejido de una resina o ligante, en la que se encuentran en suspensión las microcápsulas.

Las microcápsulas, están compuestas de un núcleo constituido por el principio activo, que está cubierto por un delgado armazón de material polimérico. La liberación del principio activo se produce de forma gradual (perfumes, productos terapéuticos y cosméticos, bactericidas, agentes resistentes al fuego, etc.); por ejemplo, el perfume se libera a lo largo de la vida de la prenda desprendiendo el olor con su uso.

1.2. Partes de las Microcápsulas.

a. Armazón.

El armazón está constituido por:

  Polímeros naturales: gelatina, goma arábiga, alginatos,  carragaen (Alga).

  Polímeros sintéticos: etilcelulosas, poliuretanos, polisiloxanos, poliamidas, poliésteres, resinas epoxi.

b. Principio Activo.

Los principios activos que desprenden olor y se pueden microencapsular, se clasifican en tres tipos.

• Perfumes con marca registrada en el mercado, que van asociados a esa marca de prestigio en combinación con prendas de esa misma marca.

• Esencias, que se pueden microencapsular y que confieren olor, tanto a esencias florales como de alimentos.

• Aromaterapia, otro tipo de microencapsulado. Serán las esencias que ayudan al bienestar de la persona que lleva el tejido: relajante, revitalizante, refrescante, etc.

Por ejemplo, microcápsulas que desprenden olor.

1.3. Microcápsulas con Cambio de Fase.

Uno de los usos más extendidos hoy en día, es en ropa de trabajadores que deben entrar y salir continuamente de ambientes con cambios importantes de temperatura, como son los trabajadores de cámaras frigoríficas. El rango de temperaturas a equilibrar o regular vendrá dado por el principio activo en concreto, más correctamente de su calor latente.

Los tejidos que contienen material de control activo pueden actuar como barreras térmicas, independientemente de la temperatura del entorno. Así pues, el efecto buscado es minimizar el flujo de calor desde el cuerpo hacia el exterior, manteniendo una temperatura constante a un nivel considerado como confortable.

 

El principio químico, está basado en el calor latente que tiene la parafina PCM, para pasar de su estado líquido a su estado cristalino. En definitiva, estos materiales almacenan calor. Seleccionando un PCM con unas temperaturas de cambio de fase cerca de la temperatura corporal, aportará el rango de protección térmica deseada.

a. Ligante.

Al ligante se le pide que:

• Asegure el anclaje de la micro cápsula en la fibra.

• No debe entorpecer la liberación o acción del principio activo contenido en la micro cápsula.

• No debe cubrir o enmascarar, las propiedades del textil al que se le está aplicando la microencapsulación: suavidad, resistencia, elasticidad, etc.

  Por otro lado, es necesario saber de antemano, qué interesa que ocurra con el ligante una vez liberadas las microcápsulas: estas quedan ligadas al tejido.

Sistemas de anclaje:

1.4. Aplicación del microencapsulado, sobre el substrato textil.

Es recomendable que la aplicación del micro encapsulado en el proceso textil se realice en la última etapa. Por ejemplo, se usan sistemas de agotamiento, impregnación, estampación o spray.

2. RECIENTES DESARROLLOS EN TELAS INTELIGENTES

a. Tecnología Aerotérmica.

La tecnología aerotérmica está basada en el aislamiento del aerogel usado en las casacas y los pantalones. Las características internas es una tecnología revolucionaria de nano aislamiento llamado aerotérmico. La tecnología aerotérmica fue originalmente desarrollada por la NASA para los viajes espaciales es capaz de bloquear climas extremadamente fríos o extremadamente calientes. De acuerdo a la compañía Aerotérmica tiene 8 veces mejor eficiencia termal que cualquier otro material en el mundo, es de peso muy ligero y no requiere de mucho para mantener sus capacidades de aislamiento como lo requieren otras fibras sintéticas.

b. La tecnología Energear (Shoeller).

Los rayos infrarrojos tienen numerosas influencias positivas en procesos energéticos en el cuerpo. Los tratamientos infrarrojos (estampados, recubrimientos) con titanio y minerales sobre textiles aseguran que la energía del usuario se refleja de regreso al cuerpo trayendo beneficios a la salud y al estado físico. Esta reflección puede incrementar los niveles de circulación y oxígeno en la sangre. De acuerdo a Shoeller la energía adicional puede tener varios efectos positivos en el cuerpo, tales como la mejora del rendimiento y la reducción de la fatiga prematura, así como también mejora la regeneración. Además, las fases más cortas de calentamiento son suficientes durante la actividad física y hay un aumento general de la concentración y el bienestar.

Este desarrollo usa los conocimientos ancestrales de la capacidad de ciertos minerales de reflectar los rayos de energía. Adicionalmente los rayos infrarrojos han sido usados para usos médicos terapéuticos. La nueva tecnología permite que el balance de calor sea optimizado y promueve varios procesos energéticos en el cuerpo sin tener un efecto sobre las propiedades de las telas tales como la respirabilidad y la elasticidad. Esta tecnología es usada en telas de todos los deportes, actividades de montaña de verano y de invierno, militares y, así como también prendas de uso urbano.

c. Textiles funcionalizados con masajes y efectos anti-estrés.

Los proyectos de investigación para el desarrollo de los textiles destinados para personas ancianas, o para aquellas que tienen movimientos de dificultad o que mueven pesos manualmente, así como también, para personas con actividades diarias sedentarias. También en el mundo de los deportes tienen lugar nuevos desarrollos enfocándose en los efectos de masajes. Recientemente Puma desarrolló nuevos trajes para los atletas. A simple vista nada extraordinario, pero estos trajes contienen una cinta especial que da a los jugadores o atletas micro masajes. El fabricante de polos Puma llama a estos desarrollos tecnología ACTV PWR para mejorar la eficiencia de los atletas. La incorporación a las prendas de cintas de silicona, mejoran el suministro de sangre hacia los músculos.

3. NUEVOS DESARROLLOS DE PRENDAS INTELIGENTES

Los desarrollos toman lugar a una alta velocidad con un gran mercado potencial en el sector de las prendas. En deportes activos y de resistencia, la buena performance es sinónimo con las propiedades de confort y a menudo contra la protección de heridas. También las telas deportivas, casuales y de moda demandan telas con altas propiedades de rendimiento y confort. 

a. Textiles para personas con Albinismo.

El albinismo es una condición genética y es causada por la ausencia del pigmento de melamina en el cuerpo. La principal función del pigmento de melamina en la piel es prevenir el daño a la piel por causa de la absorción de los rayos UV del sol. Por consiguiente, la exposición al sol es completamente peligroso para personas con albinismo. Los textiles protectivos UV están basados en la óptima selección de las fibras, las texturas de las telas y los acabados que se les da a estas con productos resistentes a los rayos UV y las propiedades respirables son esencial para personas con albinismo y que viven en lugares donde hay gran radiación solar. Hoy en día las propiedades UV de los colorantes naturales es investigado en algunos colorantes extraídos de las papas, las hojas de té, el repollo, la curcumina (antioxidante, antiinflamatorio), la fresa y el amaranto.

b. Textiles curativos y antiestrés.

El estrés, la depresión, y la tristeza afectan negativamente el estado mental de las personas y su salud La investigación tiene como objetivo obtener beneficios de la joya de la salud de la propiedad de la amatista natural contra el estrés. La amatista es un cuarzo púrpura, y es una piedra meditativa y calmante. Trabaja en los planos emocional, espiritual y físico, al proporcionar calma, equilibrio, paciencia, y paz.

Como un resultado de recientes pruebas clínicas, el efecto antidepresivo del Hypericum perforarum ha sido probado y su uso ha sido expandido a todo el mundo. Nuevas microcápsulas se desarrollaron incorporando el extracto de Hypericum perforarum en el núcleo de las micro cápsulas. Un acabado textil funcional que tiene este efecto antidepresivo puede ser diseñado transfiriendo estos extractos en la forma de microcápsulas en la ropa interior.

c. Textiles para el cuidado del cabello.

El desarrollo de que las superficies textiles son conductoras que proporcionan cuidado al cabello usando microcápsulas conteniendo cisteína. Nuevas microcápsulas basadas mayormente en ácido amínico se han desarrollado y aplicados a los sustratos textiles. Estos sustratos pueden ser usados en productos de contacto con el cabello (bufandas, pañuelos, sombreros boinas) y proveen tratamientos funcionales al cabello.

d. Textiles para el tratamiento del cáncer a la piel.

Los desarrollos, diseños y protección de telas usando nanopartículas de óxido de hierro para el tratamiento del cáncer de la piel está siendo hecho en algunos institutos de investigación europeos. Varios estudios científicos han conducido a examinar  las  características  de las  nanopartículas de este elemento. Como resultado de estos estudios, los resultados científicos acerca del uso de nanopartículas de óxido de hierro para el diagnóstico y tratamiento de algunas enfermedades han sido determinadas. La investigación está en marcha para el diseño y desarrollo de telas protectivas usando estas partículas para el tratamiento del cáncer.

e. Textiles con acabados repelentes a los insectos y anti alérgicos.

Las nuevas nanopartículas de plantas biológicas han sido desarrolladas para ser aplicadas como recubrimientos textiles lo cual les da a las telas repelencias contra los insectos y antialérgicas. La medicina o extractos herbales son usados para la preparación de las nanopartículas, que como ya se mencionó son aplicados como recubrimientos.

Otra investigación está en el uso de colorantes naturales como productos antimicrobiales. En la actualidad, la cáscara de la banana, la corteza de la acacia utilizada como un subproducto para la extracción de colorantes, son clasificados como medicinas, y algunos de estos productos han mostrado un significativo efecto antimicrobial. Este efecto antimicrobial está relacionado con la existencia de fenoles, taninos y quinones en sus extractos.

Foto: Егор Камелев/Unsplash

4. MICROCÁPSULAS BIFUNCIONALES

a. Los textiles que regulan la temperatura.

Los materiales que cambian de fase pueden jugar un rol vital debido a que mantienen la temperatura corporal. Estos productos tienen la habilidad de transformarse de un estado a otro debido a las variaciones dentro de un cierto rango de temperaturas. En general, estos cambios son causados por la absorción del calor desde el ambiente y regresar al ambiente mediante un proceso de enfriamiento inverso. Por consiguiente, los materiales de fase cambiante son a menudo incorporados a las fibras por medio de recubrimientos.

Las microcápsulas bifuncionales basadas en un núcleo de productos de fase cambiante y recubiertas con híbridos de silica, para un amplio uso textil han sido desarrolladas a través de una tecnología de emulsificación (emulsión estabilizada por partículas sólidas tales como una silica coloidal) combinado con una poli condensación interfacial. El propósito es desarrollar una nueva tecnología de encapsulación inorgánica de microcápsulas bifuncionales de productos de fase cambiante combinando con la regulación de la temperatura corporal.

Otra investigación es el diseño y desarrollo de textiles funcionales con nuevas microcápsulas bifuncionales basadas en un núcleo de productos de fase cambiante y recubiertos por óxido de titanio (TiO2) para de este modo no solo obtener funciones de almacenamiento de calor, sino que al mismo tiempo tener la capacidad antibacterial. Además, el Óxido de Titanio contribuye a la fuerza física y a la alta conductividad termal.

Otra posibilidad es los productos de fase cambiante con un recubrimiento de calcita (carbonato de calcio) de alta rigidez. El Carbonato de Calcio   puede proveer buena protección para recubrir los productos de fase cambiante.

Foto: Lunative

5. LOS TEXTILES DE PREVENCIÓN, ALARMA E INTERACTIVOS

Las telas inteligentes e interactivas son capaces de detectar, almacenar energía y/o comunicación. Estos textiles inteligentes de uso diario pueden monitorear la salud de quien los usa, para protección y para la seguridad, la cual se ha incrementado notablemente la última década. En realidad, gran parte del trabajo se ha enfocado en sensores flexibles, dispositivos electrónicos y la miniaturización de sensores y transmisores de fuerza, que conducen a un significativo progreso en los textiles interactivos que son apoyados por elementos electrónicos flexibles.

a. Termocrómicos para funciones de prevención y alarma.

El énfasis de recientes proyectos de investigación de acabados (Sensortex de las compañías IWT y Chromtex de la compañía Crosstenet), incide en la investigación de químicos sensoricos funcionales que no necesitan componentes externos y fuentes de energía. Era la meta de ambos proyectos los indicadores crómicos (termo crómicos y foto crómicos) que estudian la aplicación tecnológica de estos productos para los hilos y las telas angostas elásticas, que definen nuevas aplicaciones innovativas de funcionalidades crómicas, y crear modelos de negocios para estas aplicaciones. El éxito en el desarrollo de micro encapsulados termocrómicos con un amplio rango de temperaturas que van desde los -15°C a los 60°C. Estos termocrómicos pueden ser usados como un sistema de sensor visible, provocando el cambio de los estímulos externos.

b. Textiles para prevención médica.

Las prendas termo crómicas para detección médica. La temperatura del cuerpo es usada en medicina para detectar cualquier desperfecto de la salud. La elevación de la temperatura del cuerpo humano puede ser un signo de varias condiciones que indican fiebre (la temperatura global aumenta), o infecciones (la temperatura local aumenta). Las prendas termo crómicas proveen indicaciones continuas de la temperatura del cuerpo.

c. Textiles que indican bronquitis alérgica.

Otra posibilidad para estos termocrómicos es el desarrollo de textiles sensorios que indican bronquitis alérgica a los niños causada por la transpiración. Esta enfermedad se origina por muchas causas tales como el humo, las colonias, los olores químicos, la contaminación atmosférica, y la transpiración. Medir el nivel de sudor de los niños y chequear su estado de salud es muy importante. Las prendas tratadas con termocrómicos cuyo color puede cambiar en función de los niveles de sudor de los niños, da como resultado el control y la prevención.

d. Textiles funcionales para los pacientes de Diabetes.

Los pacientes de diabetes tratados diariamente con inyecciones de insulina con ciertos intervalos a menudo ganan peso, incrementando el riesgo de hipoglicemia y restringe sus vidas. Los textiles con sistemas de liberación controlados de insulina, están en investigación para fácil uso de los pacientes y mejorar la calidad de vida de los mismos. Son nano esferas que son sintetizadas de los derivados de la ciclo dextrina con una superficie cargada positivamente y luego son llenadas con insulina.