Informe especial de TP
Las fibras para aplicaciones altamente técnicas están sujetas a exigencias donde, muchas veces, el fallo no es una opción. A lo largo de los años, las fibras han sido diseñadas para cumplir con especificaciones técnicas rigurosas, ya sea en aplicaciones aeroespaciales, energéticas, médicas, de filtración, construcción, automotrices o de protección personal. A estas fibras se les exige ser más ligeras, más resistentes y con mejor desempeño, todo al menor costo posible.
Una de las fibras de alta tecnología más recientes en el mercado es INNEGRA™, una fibra de polipropileno de alto módulo (HMPP) disponible a través de la empresa Quantum™ Materials LLC, con sede en Colfax, Carolina del Norte. Innegra puede utilizarse por sí sola en aplicaciones tecnológicas avanzadas. Sin embargo, lo más interesante de Innegra es que su desempeño óptimo se alcanza cuando se mezcla con otros tipos de fibras.
Reconociendo esta característica, Quantum acuñó la frase “La Fibra Social” para describir los beneficios únicos de Innegra y su capacidad para “trabajar bien” con otros tipos de fibras. “Nos gusta decir que da lo mejor de sí cuando se combina con otros materiales que permiten que cada uno saque lo mejor del otro”, afirmó Jen Hanna, directora de ventas de Innegra en Quantum Materials.
“Aunque no puede soportar carga como lo hace la fibra de carbono, sí puede proteger a esas fibras estructurales y ofrecer algo que el carbono no puede. Es como la navaja suiza de las fibras: mucha versatilidad en un paquete ultraligero”.
Inicios
Para ser una fibra relativamente nueva, Innegra tiene una historia de origen bastante extensa. Fue creada originalmente entre 2004 y 2008 en Greenville, Carolina del Sur, y se introdujo al mercado en 2009 por Innegrity LLC. Al principio, se producía en Greenville y en Alemania, en instalaciones que ya contaban con la capacidad tecnológica. En 2011, la tecnología fue adquirida por CCH, que luego cambió su nombre a Innegra Technologies. Para 2014, el 100% de la producción fue trasladado a las instalaciones de Quantum, y en 2023, Quantum compró la totalidad de Innegra Technologies.
Aunque Quantum no participó en la creación inicial de la fibra, desde que comenzó a fabricarla en 2014 ha trabajado en mejorar el proceso de manufactura para así elevar la calidad del producto final.
¿Qué hace única a Innegra?
Innegra posee propiedades únicas y, en algunos casos, inexplicables que la distinguen de otras fibras técnicas. Se fabrica mediante un proceso de hilado por fusión con enfriamiento, seguido por un estiramiento intenso. El resultado es una fibra altamente cristalina y porosa, que da como resultado un material ultraligero con un módulo de elasticidad alto. De hecho, es la fibra sintética más liviana disponible comercialmente.
Innegra también tiene una estructura superficial y sección transversal únicas, que presentan microvacíos y puentes de nanofibras (ver Figura 1). Se sospecha que estos puentes actúan como amortiguadores de impacto, aunque esto aún no ha sido comprobado ni validado con pruebas.
Según Quantum, otras propiedades inherentes de la fibra incluyen: excelente comportamiento dieléctrico; baja fluencia (creep), baja densidad y baja elongación; alta velocidad sónica; y estabilidad a bajas temperaturas.
Además, Innegra es hidrofóbica, por lo tanto, su rendimiento no se ve afectado por la humedad o el agua. También es químicamente inerte. En pruebas realizadas con más de 25 productos químicos — incluyendo ácidos, bases, solventes orgánicos, fluidos hidráulicos y aceites — los resultados mostraron ningún efecto en la resistencia a la tracción de la fibra o solo un efecto leve, donde “ningún efecto” se define como una variación menor al 10% y “leve” como una variación entre el 10% y el 20%.
Innegra presenta un doble punto de fusión, entre 162 y 164°C, con el inicio de fusión ocurriendo por encima de los 150°C (aproximadamente 302°F). Las propiedades únicas de la fibra se mantienen intactas y funcionales hasta esa temperatura.
Las propiedades de la fibra, comparadas con las de una fibra de polipropileno común, se muestran en la Tabla 1.
Mejorar, Amplificar y Elevar
Cuando se hibrida con otras fibras, Innegra mejora el rendimiento. “Como un material que funciona mejor en combinación con otras fibras, Innegra realmente actúa como un potenciador o amplificador del producto en su conjunto, elevando el rendimiento cuando se combina con otros materiales”, enfatizó Hanna. La fibra:
- Es Resistente y Duradera: Puede evitar la propagación de fracturas o fallos catastróficos porque es dúctil y tiene la capacidad de disipar energía.
- Amortigua Vibraciones: Innegra disipa energía ayudando a reducir la vibración para mayor protección o rendimiento.
- Es Flexible: La fibra mantiene una excelente resistencia a la fatiga por flexión y no se rompe tras muchos ciclos de doblado.
- Mantiene su Forma: Presenta una excelente retención de forma tras un uso prolongado, y su baja fluencia y recuperación elástica prolongan la vida útil del producto.
- Es Fusionable: Innegra conserva sus propiedades al ser fusionada y compactada en formas sólidas.
- Es Resistente al Impacto: Disipa rápidamente grandes cantidades de energía en aplicaciones de alto impacto.
- Es Dúctil: Innegra es flexible, no quebradiza — incluso en temperaturas bajas — y no pierde resistencia al ser deformada durante su aplicación.
Aplicaciones
Innegra se utiliza en una amplia variedad de aplicaciones, incluyendo cuerdas militares, plantillas resistentes a perforaciones para botas de bombero y botas militares para selva, cintas, telas balísticas, y redes para lacrosse y otros deportes.
Sin embargo, el uso más extendido de Innegra es en aplicaciones compuestas, donde apoya a fibras de alto módulo para aumentar la tenacidad, durabilidad y amortiguación, mientras reduce el peso. Estas aplicaciones incluyen artículos deportivos, automóviles, radomos, equipaje y prótesis.
Por ejemplo, Innegra se combina con fibra de carbono para fabricar raquetas de tenis, donde reduce el peso, mejora la resistencia al impacto y reduce la vibración. Mezclada con fibra de carbono y basalto en máscaras de portero de hockey, Innegra reduce peso y vibración, y mejora la resistencia al impacto. Mezclas de Innegra, vidrio, basalto y carbono reducen el peso, aumentan la tolerancia al daño y la resistencia al impacto en canoas y kayaks. También se puede combinar con fibras aramidas y cerámicas en aplicaciones balísticas, logrando reducción de peso, disipación de energía y resistencia química, entre otros beneficios.
También puede combinarse con fibras naturales. “Hibridar Innegra con fibras naturales es otra área interesante por explorar, que podría resultar muy beneficiosa”, comentó Hanna.
“Innegra puede usarse para reducir el sobreingeniería”, dijo Hanna. “A veces, cuando se diseñan productos, se añaden capas adicionales como medida de seguridad. En lugar de sobredimensionar con materiales más pesados o costosos, se puede usar Innegra para ofrecer mayor durabilidad y protección sin aumentar el peso ni el costo”.
Las marcas que actualmente utilizan fibra Innegra incluyen East Coast Dyes (ECD) para redes de lacrosse, Head, Bauer, Shimano, Swift Canoe, Nova Craft y Allied Cycle.
Fly Bag
Una universidad en Alemania investigó el uso de la fibra Innegra como componente de un fly bag —una bolsa textil diseñada para mitigar los efectos de una explosión causada por una bomba en el equipaje de los pasajeros ubicado en la bodega del avión. La bolsa fue diseñada para absorber las ondas de choque, contener fragmentos de la explosión y contener el fuego. “Se demostró que el diseño funciona”, señaló Hanna.
Alto Valor, Alto Rendimiento
Según la empresa, Innegra también ofrece una excelente relación valor/ peso. En comparación con otras fibras de alto rendimiento del mercado, Innegra es competitiva en precio. “Innegra es una fibra especializada que busca ofrecer mayor rendimiento”, dijo Hanna. “Con fibras de alto rendimiento, el precio tiende a subir. Sin embargo, hay que tener en cuenta que por libra, Innegra es 60% más liviana que el vidrio, 50% más liviana que el carbono y 40% más liviana que las aramidas. ¡Una libra de Innegra rinde mucho!”
Mirando hacia el Futuro
“Quantum Materials está comprometida con empujar los límites de la innovación”, comentó Hanna. “A medida que nos expandimos hacia mercados emergentes como los compuestos, seguimos enfocados en desarrollar materiales avanzados y soluciones de alto rendimiento que respondan a las exigencias técnicas más desafiantes”.
Recientemente, Quantum ha incorporado Innegra teñida en solución a su portafolio, lo que ofrece mayores opciones de personalización para los clientes. “Muchas veces Innegra se utiliza en el laminado, donde no se ve tras la producción”, explicó Hanna. “Sin embargo, existen muchas aplicaciones donde sí es visible y el teñido en solución permite más opciones que el color natural o el negro”.
Quantum también ofrece una variedad de hilos recubiertos de Innegra para adaptarse a diferentes necesidades, desde resistencia a los rayos UV hasta protección contra el clima. Además, la empresa ha experimentado con una versión fosforescente (que brilla en la oscuridad), que aún necesita ajustes, pero será desarrollada más a fondo si se encuentra una aplicación adecuada.
Hanna también mencionó que un nuevo producto llamado PROTECC está listo para entrar al mercado de los termoplásticos este año. Protecc es una mezcla de Innegra con la tecnología patentada Quantum Fusion Technology. “Protecc viene en dos versiones: Innegra recubierto o telas híbridas de Innegra combinadas con hilos adhesivos de bajo punto de fusión”, explicó Hanna. “Combinado con estos hilos adhesivos, Protecc puede procesarse con calor y presión, lo que reduce los tiempos de ciclo y mejora la eficiencia, para crear piezas duraderas y de alto rendimiento”.
“Innegra se utiliza hoy en diversos sectores: artículos deportivos, transporte, radomos, militar, protección personal, y aplicaciones industriales”, dijo Hanna. “El potencial realmente está sin explorar entre los compuestos termoplásticos y los textiles. Estas son dos áreas que apenas estamos empezando a descubrir”.
La empresa participará en ferias comerciales como JEC World, Techtextil North America y CAMX para generar conciencia sobre la fibra y sus oportunidades únicas.
El desarrollo continuo de Innegra por parte de Quantum posiciona a la empresa a la vanguardia de la innovación en materiales avanzados. El viaje de Innegra apenas comienza, y su potencial es tan ilimitado como los productos que Quantum busca transformar.
Quantum Materials LLC: Explorando lo Inexplorado
Establecida originalmente como fabricante de telas de suspensión de alto rendimiento basadas en elastómeros, Quantum Materials LLC, con sede en Colfax, Carolina del Norte, es hoy un fabricante verticalmente integrado, con capacidad para transformar la resina en telas terminadas bajo un mismo techo. Su planta de 14,000 metros cuadrados respalda tres áreas clave del negocio: telas de suspensión Quantum; hilos y textiles técnicos e industriales Quantum; e INNEGRA™.
Quantum procesa poliéster, nylon, polipropileno, copoliéster y materiales reciclados o de origen biológico.
Las capacidades de hilado incluyen extrusión de hilos mono y multifilamento, hilos completamente estirados, recubrimiento, texturizado por chorro de aire y torsión. La empresa también puede aplicar una variedad de aditivos y ofrece múltiples opciones de sección transversal.
En el tejido, Quantum cuenta con capacidad de urdido y puede producir telas elásticas bidireccionales y cuatridireccionales, tanto bonded (laminadas) como non-bonded (no laminadas).
La Diferencia Quantum
La empresa se enorgullece de sus ciclos de producción rápidos y su enfoque en investigación y desarrollo. Cuenta con diseñadores internos y recursos dedicados al desarrollo de nuevos productos. Su equipo, de aproximadamente 90 empleados, es ágil, adaptable y enfocado en la excelencia técnica, eficiencia operativa y respuesta rápida al cliente.
Quantum ha sido proveedor de confianza para empresas globales por más de 30 años, y continúa aprovechando su experiencia técnica para superar desafíos complejos y entregar soluciones de alto rendimiento.
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