ES2197129T3 - Aditivo para la hidrofilacion. - Google Patents

Abstract

Fibras de polipropileno que se obtienen de manera tal, que se mezcla polipropileno con un aditivo, se calienta esta mezcla hasta la fusión y se hila según procedimientos habituales para dar fibras, caracterizadas porque se eligen como aditivos productos de reacción de 1 parte de polietilenglicol con un peso molecular de 400 con 1 partes de ácido láurico o ácido decánico.

Description

Aditivo para la hidrofilación.

La presente invención se refiere a aditivos para la hidrofilación permanente de fibras de polipropileno.

En muchos casos tiene que dotarse la superficie de productos de materia sintética de efectos especiales, que no pueden conseguirse durante el modelado bien por razones técnicas o bien tan solo incompleto o, sin embargo, por razones económicas tan solo desventajosamente. Un efecto de este tipo es, por ejemplo, la mejora de la humectabilidad con líquidos polares como agua - las aplicaciones técnicas se encuentran en este caso, por ejemplo, en el campo de la obtención de artículos de higiene.

En la obtención de artículos de higiene, como pañales o compresas, se emplean materiales absorbentes, para absorber líquidos acuosos. Para evitar el contacto directo con el material absorbente durante el uso, y para aumentar el confort durante el uso, se envuelve este material con un vellón delgado y permeable al agua. Los vellones de este tipo se obtienen habitualmente a partir de fibras sintéticas, como fibras de poliolefina o de poliéster, ya que las fibras de este tipo pueden producirse económicamente, muestran buenas propiedades mecánicas y son solicitables térmicamente. Ciertamente no sirven fibras de poliolefina o de poliéster no tratadas para esta finalidad del empleo, ya que muestran por su superficie hidrófoba ninguna permeabilidad suficiente para líquidos acuosos.

Es principalmente posible de proporcionar a las fibras por un recubrimiento ulterior con correspondientes preparados las necesarias propiedades hidrófilas o dotarlas ya mediante la adición de aditivos adecuados en la obtención de las fibras de forma suficientemente hidrófila. Lo último se describe por la WO 95/10648, ofreciéndose allí diésteres de polietilenglicol con ácidos grasos o bien sus derivados como aditivos permanentes y adecuados. En los ejemplos se describen productos de reacción de ácido oleico con polietilenglicol de la masa molecular 400 como particularmente ventajosos.

Sorprendentemente se comprobó ahora, que diésteres seleccionados de polietilenglicoles tienen mejores propiedades referente a la dotación hidrófila de materiales, que contienen poliolefinas, que los compuestos concretamente ofertados por la WO 95/10648.

El objeto de la presente invención son fibras de polipropileno, que se obtienen de manera tal, que se mezcla polipropileno con un aditivo, se calienta esta mezcla hasta la fusión y se hila según procedimientos habituales para dar fibras, caracterizadas porque se eligen como aditivos productos de reacción de 1 parte de polietilenglicol con un peso molecular de 400 con 2 partes del ácido laurico o del ácido decánico.

En el marco de la invención se emplean los aditivos en materiales, que contienen polipropileno, preferentemente en fibras, formaciones superficiales, como vellones, láminas y espumas para la hidrofilación permanente. En esta caso sirven todos los tipos de polímeros y copolímeros actualmente conocidos a base de propileno.

Los tipos de polímeros particularmente adecuados para la enseñanza según la invención se citan en el siguiente resumen: poli(propilenos), como polipropileno isotáctico; polipropileno sindiotáctico; polipropileno obtenido metalocen- catalizado, polipropileno modificado a la resiliencia, copolímeros Random a base de etileno y propileno, copolímeros bloque a basa de etileno y propileno; EPM (poli[etilen-co- propileno]); EPDM (poli[etilen-co-propilen-dieno conjugado]).

Otros tipos polímeros adecuados son: mezclas polímeras a base de polietileno y polipropileno.

En el marco de la presente invención se prefieren particularmente homo- y copolímeros a base de etileno y propileno. En una forma de ejecución de la presente invención se emplea exclusivamente polipropileno, en otra forma de ejecución copolímeros a base de etileno y propileno.

Se hacen reaccionar como dioles polietilenglicoles con un peso molecular de 400 con ácido laurico o decánico según procedimientos en sí conocidos, preferentemente en presencia de catalizadores. El componente de alcohol y del ácido se hacen reaccionar en la proporción molecular de aproximadamente 1 a 2. Pueden hacerse reaccionar también mezclas, constituidas por los ácidos con el polietilenglicol.

Las fibras contienen los aditivos preferentemente en cantidades de un 0,5 hasta un 10% en peso, preferentemente de un 0,5 hasta un 5% en peso y sobre todo de un 1,0 hasta un 2,5% en peso, referido al peso de las fibras. Se reivindica además un procedimiento para la obtención de fibras de polipropileno hidrofiladas, mezclándose poliolefinas con los aditivos según la anterior descripción, calentando a continuación esta mezcla hasta la fusión e hilándose según procedimientos habituales para dar fibras. El experto conoce los procedimientos para la hilatura y se describen, por ejemplo, por las WO 95/10648 o US 3,855,046.

Otro objeto de la invención es el empleo de las fibras anteriormente descritas para la obtención de formaciones superficiales textiles. En este caso son las formaciones superficiales textiles vellones. En una forma de ejecución particularmente preferente se destinan estas formaciones superficiales textiles para la aplicación en pañales.

Para el caso citado en último lugar, el empleo de formaciones superficiales en pañales, representa en ensayo individual de humectación una simulación adecuada. Los pañales se llevan cierta- y habitualmente durante un tiempo de 3 a 5 horas, humectándose su lado interno en la media con hasta 3 veces con orina. Tiene que garantizarse entonces, que un vellón dotado de forma hidrófila a base de una materia sintética por lo demás hidrófoba sea suficientemente humectable, de modo que la orina puede penetrar a través del vellón y aglutinarse por el material absorbente del pañal.

Los vellones pueden obtenerse según todos los procedimientos conocidos por el estado de la técnica de la obtención de vellones, como se describen, por ejemplo en ``Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry'', vol. A 17, VCH Weinheim 1994, páginas 572 hasta 581. En este caso se prefieren vellones, que se obtenían según el denominado procedimiento ``dry laid'' o de ``hilatura de vellón'' o ``spunbond''. El procedimiento ``dry laid'' parte de fibras artificiales cortadas, que se separan habitualmente por cardado en fibras individuales y se colocan juntas a continuación con empleo de un procedimiento aerodinámico o hidrodinámico para dar el vellón no solidificado. Este vellón se aglutina entonces, por ejemplo, mediante un tratamiento térmico para dar el vellón acabado (el denominado ``thermobonding''). En este caso se calientan las fibras sintéticas bien hasta tal punto, que se funde su superficie y se unen las fibras individuales en los puntos de contacto entre sí, o las fibras se recubren con un aditivo, que se funde en el tratamiento térmico y aglutina de esta manera las fibras individuales. Mediante enfriamiento se fija la unión. Además de este procedimiento sirven naturalmente también todos los otros procedimientos, que se emplean en el estado de la técnica para el aglutinado de vellones. La formación de vellón por hilado parte, por el contrario, de filamentos individuales, que se forman según el procedimiento de hilatura de fusión a partir de polímeros extrusionados, que se sacan prensados bajo presión elevada de hileras. Los filamentos salientes de las hileras se lían, se extienden y se colocan para dar un vellón, que se fija habitualmente mediante ``thermobonding''.

Ejemplos

En lo siguiente se describe la obtención de aditivos según la enseñanza concreta de la WO 95/10648 (ejemplos 3 y 4) así como la obtención de los aditivos según la invención (ejemplos 1 y 2).

Ejemplo 1

Obtención de un dilaurato de polietilenglicol 400

139 g (0,35 mol) de polietilenglicol 400 se hacen reaccionar en presencia de 1,45 g de Svedcat 5 (catalizador Sn orgánico de la firma Svedstab) con 149,75 g (0,7 mol) de laurato de metilo. La mezcla de reacción se calienta bajo gas protector de nitrógeno hasta 100ºC. El metanol formado se elimina de forma sucesiva por destilación, en esta caso se aumenta la temperatura del baño hasta 180ºC. Cuando no se separa más metanol, se reduce la presión hasta 5 mbar y se elimina metanol restante a 180ºC durante 45 minutos por destilación. La reacción finaliza, si no se separa más metanol. OHZ: 20 mg de KOH/g.

Ejemplo 2

Obtención de un didecanoato de polietilenglicol 400

180 g de polietilenglicol 400 se hacen reaccionar en presencia de 1,68 g de Svedcat 3 (catalizador Sn orgánico de la firma Svedstab) con 155, 6 g de ácido decánico. La mezcla de reacción se calienta bajo gas protector de nitrógeno hasta 100ºC. El agua formada se elimina por destilación de forma sucesiva, en este caso se aumenta la temperatura del baño hasta 180ºC. Si no se separa más agua, se reduce la presión a 5 mbar y se elimina agua restante a 180ºC durante 45 minutos por destilación. La reacción finaliza, si no se separa más agua. OHZ: 12 mg de KOH/g; SZ: 8,7 g de KOH/g.

Ejemplo 3

Obtención de un dipalmitato de polietilenglicol 400

140,7 g de polietilenglicol 400 se hacen reaccionar en presencia de 1,65 g de Svedcat 5 (catalizador Sn orgánico de la firma Svedstab) con 189,8 g de palmitato de metilo. La mezcla de reacción se calienta bajo gas protector de nitrógeno hasta 100ºC. El metanol formado se elimina de forma sucesiva por destilación, en este caso se aumenta la temperatura del baño hasta 180ºC. Cuando ya no se separa ningún metanol, se reduce la presión a 5 mbar y se elimina metanol restante a 180ºC durante 45 minutos por destilación. La reacción finaliza, si no se separa más metanol. OHZ: 20 mg de KOH/g.

Ejemplo 4

Obtención de un dioleato de polietilenglicol 400

122,3 g de polietilenglicol 400 se hacen reaccionar en presencia de 1,88 g de Svedcat 5 (catalizador Sn orgánico de la firma Svedstab) con 177,9 g de oleato de metilo. La mezcla de reacción se calienta bajo gas protector de nitrógeno hasta 100ºC. El metanol formado de elimina de forma sucesiva por destilación, en este caso se aumenta la temperatura del baño hasta 180ºC. Si no se separa ningún metanol más, se reduce la presión hasta 5 mbar y se elimina metanol restante a 180ºC durante 45 minutos por destilación. La reacción finaliza, si no se elimina ningún metanol más. OHZ: 9,3 mg de KOH/g.

Probetas de polipropileno (A y B = ejemplos según la invención; V1 hasta V2 = ensayos comparativos) dotadas de diferentes substancias de ensayo se sometieron a una ensayo de humectación, que se llevó a cabo de la manera siguiente:

1. Se mezclan 600 g de un granulado de polipropileno de elevado peso molecular (producto comercial ``Eltex PHY 671'' de la firma Solvay) con 9,0 g (= un 1,5% en peso)de la substancia a ensayar referente a una dotación hidrófila. Se hace llegar esta mezcla a través de un embudo a una extrusora (extrusora de doble husillo DSK 42/7 de la firma Brabender OHG/Duisburg). Una extrusora es - como sabe el experto de sobra - una máquina de elaboración para materias sintéticas, que sirve para la mezcla y la plastificación continua bien de termoplásticos pulverulentos como también en forma de granulado. Por debajo del embudo de relleno se encuentra además de una refrigeración por agua, que tiene que evitar una fusión prematura del granulado o bien del polvo, también un husillo doble, que gira en sentido contrario, que está dividido en su longitud en tres zonas de calentamiento. La temperatura de las zonas de calentamiento y el número de revoluciones del husillo doble pueden regularse a través de un ordenador Plast- Corder PL 2000, que está conectado a través de un punto de interconexión del PC con la extrusora. En este caso se ajustan las zonas de calentamiento I, II y II a una temperatura de respectivamente 200ºC, refrigerándose las tres zonas de calentamiento, para mantener la temperatura constante. La mezcla, constituida por el granulado de polipropileno y la substancia de ensayo, se hace entrar automáticamente por el husillo doble, que marchan en sentido contrario, a la extrusora y se transporta a lo largo del husillo. El número de revoluciones se ajusta a 25 revoluciones por minuto, para garantizar una buena mezcla y una buena homogeneización. Esta mezcla homogénea llega finalmente a una tobera, que representa una cuarta zona de calentamiento. La temperatura de esta tobera se ajusta a 200ºC - a esta temperatura, pues, sale la mezcla de la extrusora. La tobera se selecciona de manera tal, que el diámetro medio de la barra se sitúa después de la salida de esta tobera en el intervalo de aproximadamente 2 a 3 mm. Se granula esta barra, es decir, se corta en pequeños trozos, ajustándose longitudes de aproximadamente 2 a 4 mm. El granulado obtenido se deja enfriar hasta 20ºC. Este granulado se transforma en una planta de hilado por fusión a una temperatura de elaboración de 280ºC (es decir, se ajusta bien la temperatura estrella de fusión como también la temperatura de la hilera a 280ºC) gravimétricamente (es decir, por influencia de la gravedad) en fibras. Las fibras obtenidas muestran un titulo de fibra en el intervalo de aproximadamente 10 a 30 dtex (1 dtex corresponde a 1 g de fibra por 10000 m de longitud de fibra). A continuación se enrollan 500 m de esta fibra en un rollo con un diámetro de 6,4 cm. La fibra enrollada en este rollo se saca del rollo y se estabiliza la formación circular sacada mediante ligamento central, obteniéndose un una formación, que tiene la forma de un ``8''; esta formación se denomina a continuación como ``madejita''.

2. Se rellena un cilindro de medición con una capacidad para 1 litro (cilindro de vidrio con un diámetro interno de 6,0 cm) con agua destilada de 20ºC y ciertamente hasta la marca de 1000 ml. Ahora se sujeta la madejita a ensayar de tal manera, que su sentido longitudinal coincide con el eje vertical del cilindro de medición, es decir la madejita aparece con un ``8'' vertical. En la parte inferior de este ``8'' se cuelga ahora un peso, que consiste en un alambre de cobre, ascendiendo la masa de este alambre de cobre a 0,2064 g de cobre por gramo de madejita. Este alambre de cobre se fija en forma de bobinados en la madejita, ascendiendo el diámetro de los bobinados de alambre de cobre aproximadamente a 1 hasta 2 cm; a continuación se aprietan estos bobinados de alambra de cobre mediante una ligera presión entre el dedo pulgar y el dedo índice. Ahora se sujeta la madejita con el peso de cobre por encima de la superficie de agua del cilindro de medición de manera tal, que se sumerge la parte inferior del peso de cobre en el agua y la parte más inferior de la madejita se encuentre aproximadamente 2 mm por encima de la superficie del agua. A continuación se suelta la madejita y determina con un cronómetro el tiempo en segundos necesitado por la madejita, para sumergirse por completo incluyendo su borde superior en el agua (tiempo de inmersión completo). El inicio y la final del tiempo de medición se definan por el hecho, que el extremo inferior de la madejita pasa respectivamente la marca de 1000 ml y el extremo superior de la madejita respectivamente también la marca de los 1000 ml. Este primer valor de medición se denomina como valor C1 (``valor del primer ciclo de humectación'').

3. Se saca la madejita inmediatamente después de la determinación del valor C1 del cilindro de medición, se toca ligeramente con algodón y se seca durante 1 hora en un armario secador de aire circulante (tipo UT 5042 EK de la firma Heraeus) a 40ºC. A continuación se repite la etapa 2. El valor ahora obtenido en segundos del tiempo completo de inmersión se denomina como valor C2 (``valor del segunda ciclo de humectación''). El secado y la determinación del tiempo completo de inmersión se repiten ahora de nuevo, obteniéndose el valor C3 (``valor del tercer ciclo de humectación''). En cuanto se sitúa el tiempo completo de inmersión (valores C1 hasta C3) por encima de 180 segundos, se termina el respectivo ciclo.

El ensayo de humectación vale como comprobado, si C1 hasta C3 se sitúa por debajo de 5 segundos.

Los resultados de los ensayos están resumidos en la tabla 1; se indican en este caso los tiempos completos de inmersión (en segundos).

\nobreak\vskip.5\baselineskip\centering\begin{tabular}{|c|c|c|c|c|}\hline
  \+  Aditivo (respectivamente  \+ C1 [seg]  \+ C2 [seg]  \+ C3
[seg] \\   \+  un 1,5% en peso) en  \+ (después de  \+ (24h después 
\+ (24h  después \\   \+  fibra de PP (Eltex PHY 677)  \+ hilar)  \+
de C1, secado  \+ de  C2, secado \\   \+  \+  \+ a RT)  \+ a RT)
\\\hline  A  \+ Dilaurato de PEG 400  \+ 1,1  \+ 1,6  \+ 1,5
\\\hline  B  \+ Didecanoato de PEG 400  \+ 1,5  \+ 2,4  \+ 2,5
\\\hline  V1  \+ Dioleato de PEG 400  \+   > 180  \+   > 180 
\+   > 180 \\\hline  V2  \+ Dipalmitato de PEG 400  \+ 6,5  \+
6,6  \+ 50,2
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip

RT = Temperatura ambiente

De los resultados puede verse claramente, que los aditivos propuestos según la invención posibilitan una hidrofilación claramente mejor de las fibras de PP, que los compuestos ofrecidos por la WO 95/10648.

Claims (3)

1. Fibras de polipropileno que se obtienen de manera tal, que se mezcla polipropileno con un aditivo, se calienta esta mezcla hasta la fusión y se hila según procedimientos habituales para dar fibras, caracterizadas porque se eligen como aditivos productos de reacción de 1 parte de polietilenglicol con un peso molecular de 400 con 1 partes de ácido laurico o ácido decánico.

2. Fibra de polipropileno según la reivindicación 1, caracterizada porque la fibra de polipropileno contiene el aditivo en cantidades de un 0,5 hasta un 10% en peso, preferentemente de un 0,5 hasta un 5% en peso y particularmente de un 1,0 hasta un 2,5% en peso.

3. Empleo de fibras de propileno según las reivindicaciones 1 a 2 para la obtención de formaciones superficiales textiles.