BRPI0516898B1

BRPI0516898B1 - método para a produção de fibras elásticas baseadas em poliolefinas e embalagem de fibra

Info

Publication number: BRPI0516898B1
Application number: BRPI0516898A
Authority: BR
Inventors: Antonio Batistini; Bryan Launchbury
Original assignee: Dow Global Technologies Inc
Priority date: 2004-12-03
Filing date: 2005-12-01
Publication date: 2016-04-05
Also published as: CN101068957B; EP1819850A1; CA2587663A1; CN101068957A; TW200634188A; BRPI0516898A; JP2009508010A; EP1819850B1; DE602005013689D1; WO2006060826A1; KR20070085655A; ES2321219T3; ATE427371T1; US20080093768A1; AU2005311589A1

Abstract

método para a produção de fibras elásticas baseadas em poliolefinas e embalagem de fibra. a presente invenção refere-se a um método para reduzir a quantidade de acúmulo de matriz associado com a produção de fibras elásticas baseadas em poliolefinas e para melhorar as características de desenrolamento ou liberação de tais fibras. em particular o método envolve o uso de polidimetilsiloxano (pdmso) na resina poliolefínica.

Description

"MÉTODO PARA A PRODUÇÃO DE FIBRAS ELÁSTICAS BASEADAS EM POLIOLEFINAS E EMBALAGEM DE FIBRA" [0001] A presente invenção refere-se a um método para reduzir a quantidade de acúmulo de matriz associado com a produção de fibra elástica baseada em poliolefina e para melhorar as características de liberação ou desenrolamento de tal fibra. Em particular o método envolve o uso de polidimetilsiloxano (PDMSO) na resina poliolefínica. [0002] Muito recentemente houve publicidade relacionada às fibras elásticas baseadas em poliolefinas reticuladas incluindo o noticiário da Comissão Federal de Comércio (Federal Trade Commission) estabelecendo um novo termo genérico, "LASTOL", para abranger tais fibras. A invenção e produção destas fibras são conhecidas na técnica, por exemplo, tal como descrito nas patentes U.S. n°s 6.048.935, 6.140.442, 6.194.532, 6.248.851, 6.448.355, 6.436.534, 6.500.540, e 6.559.208, todas as quais aqui se incorporando em sua totalidade por referência. [0003] Na produção destas fibras, observou-se que depósitos se acumulam gradualmente nas matrizes durante fiação sob fusão. Periodicamente, a produção dever ser interrompida de modo a remover estes depósitos. Portanto, é desejável reduzir ou eliminar estes depósitos. [0004] Após a formação da fibra, tipicamente, a fibra é enrolada em bobinas ou carretéis para uso posterior. Outro problema que se observou com algumas destas embalagens é que a fibra tende a grudar na embalagem durante o desenrolamento levando a emaranhados e rupturas. É um objetivo da presente invenção melhorar as características de liberação ou desenrolamento da fibra destas embalagens. [0005] Descobriu-se que a adição de pequenas quantidades de polidimetilsiloxano (PDMSO) na fibra poliolefinica antes da sua formação auxilia em ambos os objetivos. Não se espera este resultado quando, geralmente, se aplicam externamente silicones na fibra por meio de uma bomba medidora ou, um cilindro de revestimento. Tais óleos são comumente chamados de acabamentos de fiação. [0006] A Figura 1 é um gráfico demonstrando a frequência de limpeza das matrizes usando níveis diferentes de PDMSO. [0007] A Figura 2 é um gráfico demonstrando o efeito de PDMSO e óleo lubrificante no fator de capacidade de liberação. [0008] A Figura 3 demonstra a carga na ruptura e o alongamento na ruptura de fibras produzidas de acordo com a presente invenção. [0009] A presente invenção é um modo de melhorar as propriedades de fiação e de desenrolamento de fibra para qualquer fibra baseada em poliolefina. O polímero olefínico para uso na presente invenção pode ser qualquer material olefínico capaz de formar uma fibra, incluindo interpolímeros de etileno/alfa-olefina, polímeros em blocos substancialmente hidrogenados, interpolímeros de propileno/alfa-olefina (incluindo copolímeros de propileno/etileno) , copolímeros em blocos de estireno/butadieno/estireno, polímeros em blocos de estireno-etileno/buteno-estireno, interpolímeros de etileno/estireno, polipropilenos, poliamidas, poliuretanos e combinações dos mesmos. Os polímeros de etileno homogeneamente ramificados descritos em U.S. 6.437.014 (que aqui se incorpora por referência em sua totalidade), particularmente os polímeros de etileno substancialmente lineares, são particularmente bem apropriados para uso nesta invenção. [0010] A presente invenção é particularmente útil para fibras produzidas a partir de copolimeros de etileno de baixa densidade linear/alfa-olefina, muitíssimo preferivelmente aqueles tendo uma densidade na faixa de 0,80 a 0,8 9 g/cm3 (determinada por ASTM 1505) e um índice de fusão de 0,5 dg/min a 10 dg/min (determinado por ASTM D 1238) . Os materiais poliolefínicos preferidos são vendidos sob a denominação comercial AFFINITY por The Dow Chemical Company, sob a denominação comercial EXACT vendidos por Exxon-Mobil Company, ou sob a denominação comercial TAFMER vendidos por Mitsui Chemical Company. O polímero muitíssimo preferido é polietileno com um conteúdo de comonômero octeno de 5 a 30 por cento em peso, tendo uma densidade de cerca de 0,875 g/cm3 e um índice de fusão de cerca de 3 dg/min. [0011] O PDMSO usado pode ser um polidimetilsiloxano de peso molecular ultra-elevado terminado por hidroxila. Preferivelmente, o PDMSO tem um peso molecular de aproximadamente 2 milhões. Convenientemente, adiciona-se o PDMSO na composição polimérica na forma de mistura-padrão, num material transportador baseado em etileno, numa quantidade tal que a composição final contenha de 0,1 a 5 por cento em peso de PDMSO, mais preferivelmente de 0,3 a 2 por cento em peso. Muitíssimo preferivelmente, a composição final não deve conter menos que 0,5 por cento em peso de PDMSO. [0012] O PDMSO pode ser adicionado ao polímero usando qualquer modo conhecido na técnica. Idealmente, adiciona-se o PDMSO antes extrusão/f ormação da fibra de modo a obter vantagem tanto em reduzir de acúmulo de matriz como em melhorar as características de desenrolamento, mas pode ser adicionado após a formação da fibra, por exemplo, num acabamento de fiação, se somente se desejar melhorar o desempenho de desenrolamento. Convenientemente, o PDMSO pode ser adicionado ao material poliolefínico via mistura-padrão com material poliolefínico adicional como o meio transportador. [0013] A adição do PDMSO reduz acúmulo na matriz durante a extrusão do polímero e melhora também as características de liberação da fibra das embalagens ou carretéis da fibra. Este último efeito ainda pode ser melhorado com a aplicação externa de um acabamento de fiação. O acabamento de fiação pode ser qualquer óleo lubrificante e preferivelmente é selecionado do grupo compreendendo silicones, óleos minerais, óleos de ésteres com uma faixa de viscosidade de 1 a 120 cSt, e misturas dos mesmos. [0014] O método da presente invenção leva à melhoria das características de desenrolamento ou liberação de carretéis ou embalagens. De modo a demonstrar este melhoramento criou-se um teste de capacidade de liberação. Para este teste, colocou-se a embalagem/carretel em contato com um cilindro de alimentador ou motriz (cilindro de atrito) girando numa velocidade fixa (provida girando o dado cilindro numa velocidade de 30 rpm), e o filamento foi desenrolado num cilindro bobinador girando inicialmente numa velocidade ajustada em três vezes a velocidade do cilindro alimentador (isto é, a tração foi de 3x). Nesta velocidade e tração, não se observou nenhuma aderência. A velocidade rotacional do cilindro de enrolamento foi então gradualmente reduzida até o ponto onde a fibra desenrolando gruda indicado pela fibra não mais ser removida tangencialmente da embalagem/carretel. Calculou-se então um fator de capacidade de liberação ("RF") de acordo com a fórmula seguinte onde "r.s." significa velocidade rotacional: [0015] RF = (r.s. de bobinadeira no ponto de aderência observado)-(r.s. de cilindro alimentador)x 100/(r.s. de cilindro alimentador) [0016] Fibras com a melhor capacidade de liberação têm valores muito baixos neste teste (isto é, elas não grudam mesmo em baixas velocidades). Prefere-se que o método da presente invenção reduza o valor de capacidade de liberação em pelo menos vinte por cento (por exemplo, se o fator de capacidade de liberação para uma fibra particular foi de 80 por cento sem o uso de PDMSO, então o método da presente invenção resultará preferivelmente num fator de capacidade de liberação de 66 por cento ou menos). [0017] Outro aspecto da presente invenção é uma embalagem de fibra elástica baseada em poliolefina tendo uma capacidade de liberação menor que 100 por cento, mais preferivelmente menor que 50 por cento, muitissimo preferivelmente menor que 30 por cento usando o teste há pouco descrito.

Exemplos [0018] Para estes exemplos preparou-se uma fibra a partir de um polimero-base preparado usando um catalisador metalocênico de geometria constrita INSITE. O polimero-base foi polietileno com um conteúdo de comonômero octeno de cerca de 35 por cento para dar uma densidade de 0,875 g/cm3 com um indice de fusão de 3,0 ± 0,20 dg/min determinado usando ASTM D 1238. [0019] Preparou-se uma mistura-padrão de 40 por cento em peso de PDMSO num interpolímero de etileno/estireno. Depois se misturou a seco a mistura-padrão no polimero-base para prover o nível desejado de PDMSO na fibra. Para estes exemplos foram avaliados 3 níveis de PDMSO: 0 por cento, 0,5 por cento e 1 por cento. O polímero foi então foi fiado sob fusão em fibras numa temperatura de fusão de 27 0 °C. Cada formulação de polímero foi operada por 8 horas e registrou-se na Figura 1 o número de vezes que as fieiras (matrizes) foram limpas. [0020] Como se observa na Figura 1, a freqüência de limpeza requerida caiu significativamente com a presença de PDMSO. Quando a fibra foi fiada, ela foi enrolada sobre as embalagens. Em alguns casos aplicou-se um acabamento externo de fiação de óleo lubrificante de silicone (DELION 9535 de Takemoto) numa quantidade de 1,6 por cento em peso na fibra antes de enrola-la sobre a embalagem. Estas embalagens foram então avaliadas para sua capacidade de liberação suando o método de teste acima descrito. Obteve-se um melhoramento de 35-40 por cento no valor de liberação com PDMSO (indicado como "Si" na figura) sozinho comparado ao filamento sem nenhuma lubrificação e observou-se um melhoramento de até 70 por cento para PDMSO em combinação com um óleo de acabamento externo de fiação. Os resultados destes experimentos estão informados na Figura 2. [0021] A carga na ruptura (determinada por DIN 53 835 Parte 1) e o alongamento na ruptura (determinado por DIN 53 835 Parte 1) destas fibras foram determinados distância de garra de 100 mm em velocidade de separação de 500 mm/min. Não houve perda significativa de propriedades físicas quando se usa este método de lubrificação externo e interno, tal como demonstrado na Figura 3.

Claims

1. Método para a produção de fibras elásticas baseadas em poliolefinas, onde um material baseado em poliolefina é extrudado e fiado, caracterizado pelo fato de compreender incorporar uma quantidade de 0,1 a 5,0% em peso de um polidimetilsiloxano (PDMSO) terminado por hidroxila no material baseado em poliolefina.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o material baseado em poliolefina compreender um copolimero de etileno/alfa-olefina produzido usando um catalisador metalocênico.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de a alfa-olefina ser octeno.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de o material baseado em poliolefina ter uma densidade na faixa de 0,8 a 0,89 g/cm3 e um indice de fusão na faixa de 0,5 a 10 dg/min.

5. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de o PDMSO ter um peso molecular médio de 2 milhões.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o PDMSO ser adicionado numa quantidade tal que o PDMSO compreenda de 0,5 a 1 por cento em peso da fibra.

7. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de o PDMSO ser adicionado via uma mistura-padrão.

8. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de compreender ainda uma etapa adicional de adicionar óleo lubrificante na fibra formada via um acabamento de fiação.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de resultar num fator de capacidade de liberação de pelo menos 2 0 por cento menor que o de uma fibra semelhante sem PDMSO.

10. Embalagem de fibra produzida conforme o método da reivindicação 1, caracterizada pelo fato de ter um fator de capacidade de liberação menor que 50 por cento.