ES2202282T5 - Fibras de polipropileno. - Google Patents
Fibras de polipropileno.Info
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Abstract
Una fibra de polipropileno que incluye un porcen- taje mayor de un 50%, en peso, de un primer polipropileno isotáctico, producido mediante un catalizador de Ziegler- Natta y de un 5 a menos de un 500%, en peso, de un segundo polipropileno isotáctico, producido mediante un catalizador de metaloceno, y un porcentaje de hasta un 15%, en peso, de un polipropileno isotáctico (sPP).
Description
Fibras de polipropileno.
La presenta invención, se refiere a fibras de
polipropileno y a tejidos fabricados a partir de fibras de
polipropileno.
El polipropileno, es bien conocido como primera
materia de partida para la fabricación de fibras, particularmente,
para la fabricación de tejidos no tejidos.
La solicitud de patente europea
EP-A-0 789 096, y su documento
correspondiente de solicitud de patente internacional
WO-A-97/29255, dan a conocer tales
tipos de fibras de polipropileno, las cuales están hechas a partir
de una mezcla de polipropileno sindiotáctico (sPP) y polipropileno
isotáctico (iPP). La especificación, da a conocer el hecho de que,
procediendo a mezclar de un 0,3 a un 3%, en peso, de sPP, basado en
el polipropileno total, para formar una mezcla de
iPP-sPP, las fibras, tienen un volumen
(abultamiento) y tersura u homogeneidad naturales incrementadas y,
los tejidos no tejidos fabricados a partir de las fibras, tienen una
suavidad incrementada. Además de ello, la especificación, da a
conocer el hecho de que, tal tipo de mezcla, reduce la temperatura
de unión térmica de las fibras. La unión térmica, se emplea para
producir los tejidos no tejidos a partir de fibras de
polipropileno. La especificación, da a conocer el hecho de que, el
polipropileno isotáctico, comprende un homopolímero formado por la
polimerización de propileno mediante catálisis de
Ziegler-Natta. El polipropileno isotáctico, tiene
típicamente un peso molecular medio, en peso, Mw, comprendido dentro
de unos márgenes que van de 100.000 a 4.000.000 y, un peso
molecular medio, numérico, Mn, comprendido dentro de unos márgenes
que van de 40.000 a 100.000, con un punto de fusión comprendido
dentro de unos márgenes que van desde aproximadamente 159 hasta
aproximadamente 169ºC. No obstante, las fibras de polipropileno
producidas en concordancia con esta especificación, sufren del
problema técnico consistente en el hecho de que, el polipropileno
isotáctico, que se realiza mediante la utilización de un catalizador
Ziegler-Natta, no tiene propiedades mecánicas
particularmente altas, particularmente, la tenacidad.
El documento de solicitud de patente
internacional W-A-96/23095, da a
conocer un procedimiento para proporcionar tejido no tejido, con
una amplia ventana o gama de unión, en el cual, el tejido no tejido,
está formado a partir de fibras de polímero termoplástico que
incluye de un 0,5 a un 25%, en peso, de polipropileno
sindiotáctico. El polipropileno sindiotáctico, puede mezclarse con
una variedad de polímeros diferentes, incluyendo el polipropileno
isotáctico. La especificación, incluye un número de ejemplos, en los
cuales, se produjeron varias mezclas de polipropileno sindiotáctico
con polipropileno isotáctico. El polipropileno isotáctico,
comprendía polipropileno isotáctico comercialmente obtenible en el
mercado, el cual se produjo utilizando un catalizador
Ziegler-Natta. Se da a conocer, en la
especificación, el hecho de que, la utilización polipropileno
sindiotáctico, ensancha la ventana o gama de temperatura, por
encima de la cual, puede ocurrir una unión térmica, y reduce la
temperatura de unión aceptable.
El documento de solicitud internacional de
patente WO-A-96/23095, da también a
conocer la producción de fibras a partir de mezclas, que incluyen
polipropileno sindiotáctico, las cuales son, o bien fibras
bi-componente, o bien fibras
bi-constituyente. Las fibras
bi-componente, son fibras las cuales se han
producido a partir de por lo menos dos polímeros extrusionados a
partir de extrusionadoras separadas y retorcidos conjuntamente,
con objeto de formar una fibra. Las fibras
bi-constituyente, se producen a partir de por lo
menos dos polímeros extrusionados a partir de la misma
extrusionadora, como una mezcla. Ambos tipos de fibras, es decir,
bi-componente y bi-constituyente,
se revelan como utilizándose para mejorar la unión térmica de
polipropileno Ziegler-Natta, en tejidos no tejidos.
De una forma particular, se utiliza un polímero con un punto de
fusión inferior, comparado con el polipropileno isotáctico, por
ejemplo, polietileno, copolímeros o terpolímeros aleatorios, como la
parte exterior de la fibra bicomponente, o se mezcla en el
polipropileno Ziegler-Natta, para formar la fibra
bi-constituyente.
La solicitud de patente europea
EP-A-0 634 505, da a conocer hilo de
polímero de propileno, mejorado, y artículos fabricados con éste,
en el cual, para proporcionar hilo capaz de incrementar la
contracción, se mezcla polipropileno sindiotáctico con
polipropileno isotáctico, siendo la cantidad empleada, de 5 a 50
partes en peso de polipropileno sindiotáctico. Se revela el hecho
de que, el hilo, tiene resiliencia y contracción incrementadas, lo
cual es particularmente útil en los tejidos vellosos y en la
fabricación de alfombras. Se da a conocer el hecho de que, las
mezclas de polipropileno, presentan una disminución de la
temperatura de reblandecimiento por calor y un ensanchamiento de la
curva de respuesta térmica, tal y como se mide mediante
calorimetría de exploración diferencial, como consecuencia de la
presencia de polipropileno sindiotáctico.
La solicitud de patente estadounidense
US-A-5 269 807, da a conocer una
sutura fabricada a partir de prolipropileno sindiotáctico, que
muestra una mayor flexibilidad que una sutura comparable fabricada a
partir de polipropileno isotáctico. El polipropileno sindiotáctico,
puede estar mezclado con, inter alia, polipropileno
isotáctico.
La solicitud de patente europea
EP-A-0 451 743, da a conocer un
procedimiento para el moldeo sindiotáctico, en el cual, el
polipropileno sindiotáctico, puede mezclarse con una pequeña
cantidad de polipropileno que tiene una estructura substancialmente
isotáctica. Se revela el hecho de que pueden formarse fibras a
partir del polipropileno. Se da a conocer también el hecho de que,
el polipropileno isotáctico, se fabrica mediante la utilización de
un catalizador que comprende tricloruro de titanio y un compuesto de
organoaluminio, o tricloruro de titanio ó tetracloruro de titanio,
soportado en un haluro de magnesio y un compuesto de organoaluminio,
a saber, un catalizador del tipo
Ziegler-Natta.
Ziegler-Natta.
La solicitud de patente europea
EP-A-0 4 414 047, da a conocer
fibras de polipropileno formadas a partir de mezclas de
polipropileno sindiotáctico y polipropileno isotáctico. La mezcla,
incluye por lo menos 50 partes en peso de polipropileno
sindiotáctico y como mucho 50 partes en peso de polipropileno
isotáctico. Se revela el hecho de que, la extrusionabilidad de las
fibras, se encuentra mejorada y, las condiciones de elasticidad o
capacidad de extensión de la fibra, se amplían.
Se conoce adicionalmente el hecho de producir
polipropileno sindiotáctico utilizando catalizadores de metaloceno,
tal y como se revela, por ejemplo, en la solicitud de patente
estadounidense US-A-4 794 096.
Recientemente, los catalizadores de metaloceno,
se han empleado, también, para producir polipropileno isotáctico.
El polipropileno isotáctico, el cual se ha producido utilizando un
catalizador de metaloceno, se identifica, en la parte restante de
este documento, como miPP. Las fibras fabricadas a partir de miPP,
muestran unas propiedades mecánicas mucho mayores, principalmente,
la tenacidad, que las fibras típicas a base de polipropileno
catalizadas con Ziegler Natta, a las que se les hará referencia, a
partir de ahora, en este documento, como fibras ZNPP. No obstante,
esta ganancia en tenacidad, se transfiere únicamente de una forma
parcial, a los tejidos no tejidos, los cuales se han producido a
partir de fibras miPP mediante unión térmica. De hecho, las fibras
producidas utilizando miPP, tienen una ventana o gama de unión
térmica muy estrecha, definiendo, dicha ventana o gama, unos
márgenes de temperaturas de unión térmica, a través de los cuales,
después de la unión térmica de las fibras, el tejido no tejido,
exhibe las mejores propiedades térmicas. Como resultado de ello,
únicamente un reducido número de fibras miPP, contribuye a las
propiedades mecánicas del tejido no tejido. También, la calidad de
la unión térmica, entre las fibras contiguas, es pobre. Se ha
encontrado el hecho de que, estas conocidas fibras de miPP, son más
difíciles de unir térmicamente que las fibras de ZNPP, a pesar de un
punto de fusión más bajo.
El documento de solicitud de patente
internacional WO-A-97/10 300, revela
composiciones de mezcla de polipropileno, en donde, la mezcla,
puede comprender de un 25% a un 75%, en peso, de polipropileno
isotáctico, y de un 75 a un 25%, en peso, de copolímero de
polipropileno isotáctico del tipo Ziegler-Natta. La
especificación, se dirige fundamentalmente a la producción de
películas a partir de tales tipos de mezclas de polipropileno.
La solicitud de patente estadounidense
US-A-5 483 002, da a conocer
polímeros de polipropileno que tienen una resistencia al impacto a
baja temperatura, que contienen una mezcla de un homopolímero de
propileno semi-cristalino con, o bien ya sea un
segundo homopolímero de polipropileno
semi-cristalino, o bien ya sea un homopolímero de
propileno no cristalino.
La solicitud de patente europea
EP-A-0 538 749, da a conocer una
composición de copolímero de propileno para la producción de
películas. La composición, comprende un mezcla de dos componentes,
comprendiendo, el primer componente, o bien ya sea un homopolímero
de propileno, o bien ya sea un copolímero de propileno con etileno
u otra alfa-olefina que tenga un número de carbonos
comprendido dentro de unos márgenes que van de 4 a 20, y un segundo
componente que comprende un copolímero de propileno con etileno y/o
una alfa-olefina que tenga un número de carbonos
comprendido dentro de unos márgenes que van de 4 a 20.
Se conoce el hecho, en este arte especializado
de la técnica, de mezclar, en un polipropileno producido utilizando
un catalizador del tipo Ziegler Natta, un segundo componente, que
comprende un polipropileno aleatorio, de una forma típica, en una
cantidad correspondiente a un porcentaje comprendido dentro de unos
márgenes que van desde aproximadamente un 20 a un 50%, en peso, de
la mezcla. Se ha encontrado el hecho de que, una mezcla de este
tipo, proporciona una buena unión térmica, cuando las fibras
producidas a partir de la mezcla, se unen térmicamente para formar
un tejido no tejido. Los buenos resultados de unión térmica, son el
resultado de un solapado de la temperatura de los puntos de fusión
del polipropileno Ziegler-Natta y el polipropileno
aleatorio. La unión térmica, se consigue también como resultado de
que ambos, el polipropileno Ziegler-Natta y el
polipropileno aleatorio, tengan unas distribuciones del peso
molecular relativamente anchas, las cuales proporcionen una buena
mezcla y, de esta forma, tiende a mejorar la capacidad de unión
térmica de las fibras.
Es un objetivo de la presente invención, el
ensanchar la ventana o gama de unión térmica de fibras de ZNPP. Es
un objetivo adicional de la presente invención, el proporcionar
tejidos no tejidos de fibras de ZNPP, que presenten propiedades
mecánicas mejoradas, de una forma particular, la tenacidad.
Se conoce el hecho de que, las fibras de
polipropileno, y los tejidos no tejidos fabricados a base de fibras
de polipropileno, tienden a proporcionar una sensación al tacto,
correspondiente a una textura rugosa y desigual. Es por lo tanto
también un objetivo de la presente invención, el mejorar la
flexibilidad y suavidad de las fibras de polipropileno.
La presente invención, proporciona una fibra de
polipropileno, tal y como se reivindica en la reivindicación 1.
La fibra polimérica, puede incluir, de una forma
preferente, de un 60 a un 80%, en peso, de un primer polipropileno
isotáctico y de un 10 a menos de un 50%, en peso, de una forma
preferible, de un 20%, a un 40%, en peso, de un segundo
polipropileno isotáctico.
De una forma preferible, en la fibra de
polipropileno sindiotáctico, se incluye hasta un 10%, en peso, del
polipropileno sindiotáctico (sPP). La adición de sPP, puede mejorar
la flexibilidad y suavidad de las fibras.
El primer polipropileno producido mediante el
catalizador de Zielgler-Natta )ZNPP), puede ser un
homopolímero, copolímero o terpolímero.
El segundo polipropileno producido mediante el
catalizador de metaloceno (miPP), puede ser un homopolímero,
copolímero, siendo, o bien un copolímero aleatorio o un copolímero
de bloque, o terpolímero de polipropileno isotáctico, producido por
un catalizador de metaloceno.
De una forma preferible, el segundo
polipropileno, tiene un índice de dispersión (D), que se encuentra
comprendido dentro de unos márgenes que van de 1,8 a 8.
El miPP, tiene de una forma preferible un índice
de fluidez (MFI - [del inglés melt flow index] -), que se encuentra
comprendido dentro de unos márgenes que van de 1 a 2500 g/10
minutos. En esta especificación, los valores de MFI, son aquéllos
que se determinan utilizando el procedimiento descrito en la norma
ISO 1133, utilizando una carga de 2,16 kg, a una temperatura de
230ºC.
De una forma más preferible, el segundo
homopolímero de polipropileno, tiene una Mn comprendida dentro de
unos márgenes que van de 30.000 a 130.000 kDa y, el MFI (índice de
fluidez), puede encontrase comprendido dentro de unos márgenes que
van de 1 a 2000 g/10 minutos y, de una forma preferible, de 5 a 90
g/10 minutos, para fibras del tipo retorcido o tipo lana, o fibras
de tipo corriente.
De una forma preferible, el primer homopolímero
de polipropileno, tiene un índice de dispersión (D) que se
encuentra comprendido dentro de unos márgenes que van de 3 a 12. De
una forma preferible, el primer polipropileno, tiene una
temperatura de fusión comprendida dentro de unos márgenes que van de
80 a 169ºC, para el homopolímero, de una forma más preferible,
éstas tienen una temperatura de fusión comprendida dentro de unos
márgenes que van de 158ºC a 169ºC, para el homopolímero, y una
temperatura de fusión comprendida dentro de unos márgenes que van
de 80 a 168ºC, para el copolímero o terpolímero. Una temperatura de
fusión típica para el homo ZNPP, es la de 162ºC.
El ZNPP, tiene, de una forma preferible, un
índice de fluidez (MFI), comprendido dentro de unos márgenes que
van de 1 a 100 g/10 minutos.
De una forma más preferible, el segundo
homopolímero o copolímero de polipropileno, tiene un MFI que puede
encontrarse comprendido dentro de uno márgenes que van de 15 a 60
g/10 minutos, para fibras del tipo retorcido o tipo lana, o que
puede encontrarse comprendido dentro de unos márgenes que van de 10
a 30 g/10 minutos, para fibras de tipo corriente. El sPP, es de una
forma preferible un homopolímero o un copolímero aleatorio, que
tenga un contenido de pentada racémica RRRR, de un porcentaje
correspondiente a por lo menos un 70%. El sPP, puede ser, de una
forma alternativa, un copolímero de bloque que tenga un contenido de
comonómero superior, o un terpolímero. Si el contenido de
comonómero, es superior a un porcentaje correspondiente a un 1,5%,
en peso, el sPP, tiende a convertirse en pegajoso, dando ello como
resultado problemas al proceder al retorcido de las fibras o a la
unión térmica de éstas. De una forma preferible, el sPP, tiene una
temperatura de fusión de hasta un valor de hasta aproximadamente
130ºC. El sPP, tiene, de una forma típica, dos picos de fusión,
encontrándose uno de ellos a una temperatura de aproximadamente
112ºC y, siendo, el otro de un valor de aproximadamente 128ºC. El
sPP, tiene, de una forma típica, un MFI que se encuentra comprendido
dentro de unos márgenes que van desde 0,1 a 1000 g/10 minutos, de
una forma más típica, de 1 a 60 g/10 minutos. El sPP, puede tener
una distribución del peso molecular, monomodal, o multimodal y, de
una forma mayormente preferible, éste es un polímero bimodal, con
objeto de mejorar la procesabilidad del sPP.
La presente invención, proporciona
adicionalmente un tejido producido a partir de fibra de
polipropileno de la invención.
La presenta invención, proporciona todavía
adicionalmente un producto que incluye este tejido, seleccionándose
el producto, entre otros, entre un filtro, un paño de limpieza
personal, un pañal, un producto de higiene femenina, un producto
para la incontinencia, un vendaje para heridas, una venda, uniformes
o batas quirúrgicas, cortinajes quirúrgicos y coberturas
protectoras.
La presente invención, se basa en el
descubrimiento, por parte del presente inventor, consistente en el
hecho de que, cuando se mezcla con una cantidad mayor de ZNPP, el
miPP, provoca una unión térmica mejorada del ZNPP, sin una
importante modificación de las propiedades mecánicas de las fibras
en sí mismas. El presente inventor, ha descubierto, de una forma
sorprendente, el hecho de que, mezclando menos de un porcentaje del
50%, en peso, de miPP, en el propileno de
Ziegler-Natta, éste proporciona una unión térmica
mejorada del polipropileno de Ziegler-Natta, a
pesar del hecho de que el miPP, tenga una distribución del peso
molecular más estrecha que la del ZNPP, y también, el PP aleatorio
empleado en el arte anterior de esta técnica especializada, al que
se ha hecho referencia anteriormente, arriba, en este documento, lo
cual ha sido considerado, por parte de aquéllas personas
especializada en este arte especializado de la técnica, como
teniendo un reducido efecto de unión térmica.
Realmente, se conoce el hecho de que, el
estrechar la distribución del peso molecular, reduce la ventana o
gama de temperatura de unión de la fibra. Así, de esta forma, el
inventor ha descubierto, de una forma sorprendente, el hecho de
que, procediendo a mezclar miPP en ZNPP, el cual tenga, de una
forma típica, unos márgenes de fusión que se encuentran
comprendidos dentro de unos niveles que van desde aproximadamente
140ºC hasta aproximadamente 155ºC, los cuales son inferiores que
los márgenes de fusión típicos de ZNPP, los cuales se encuentran
comprendidos dentro de unos límites que van desde aproximadamente
159ºC hasta aproximadamente 169ºC, se logra una mejora en la unión
térmica, como resultado de este punto de fusión inferior del miPP, a
pesar de la distribución del peso molecular más estrecha del miPP,
lo cual sugeriría una unión térmica más pobre. Como consecuencia de
ello, a cualquier temperatura de unión dada, se unen más fibras
térmicamente, en comparación con las fibras puras de ZNPP y se
mejora la resistencia de la unión, mejorándose con ello las
propiedades térmicas de los tejidos no tejidos fabricados
con ellas.
con ellas.
La presente invención, se describirá ahora por
vía de ejemplos, únicamente con relación a los dibujos que se
acompañan, en los cuales:
La figura 1, es un gráfico que muestra las
distribuciones del peso molecular para un ZNPP típico y un PP
aleatorio típico, para un miPP típico, y
Las figuras 2 y 3, son gráficos que muestran las
curvas de la relación entre, respectivamente, el alargamiento (%) a
la máxima fuerza de tracción, y la tenacidad de la fibra (cN (tex),
a un máxima fuerza de tracción, con respecto a la cantidad de miPP,
para fibras producidas a partir de mezclas de miPP y znPP.
Con referencia a la figura 1, se muestra la
distribución del peso molecular, común, para un ZNPP típico y un PP
aleatorio típico (línea B), y también, la distribución del peso
molecular, para un miPP típico (línea A). Puede verse el hecho de
que, para ambos, el ZNPP y el PP aleatorio, ambos exhiben una amplia
distribución del peso molecular, si se compara con el miPP, que
muestra que, el ZNPP y el PP aleatorio, pueden ser fácilmente
mezclados conjuntamente. Como contraste de ello, el miPP, tiene una
distribución del peso molecular mucho más estrecha, lo cual se
habría considerado, cuando se mezcla en ZNPP, como teniendo una
unión térmica reducida.
Como contraste, el presente inventor, ha
encontrado el hecho de que, a pesar de la estrecha distribución del
peso molecular del miPP, no obstante, cuando el miPP se mezcla en
una cantidad correspondiente a un porcentaje comprendido dentro de
unos márgenes que van del 10 al 50%, en peso, en el ZNPP, la unión
térmica del ZNPP, se mejora sin ninguna modificación significativa
de las propiedades mecánicas de la mezcla.
Un procedimiento industrial de unión térmica
para producir tejidos no tejidos, emplea el paso a alta velocidad
de una capa de fibras, para que se unan térmicamente, mediante el
paso a través de un par de rodillos. Este procedimiento, requiere,
de este modo, una rápida y uniforme fusión de las superficies de las
fibras contiguas, con objeto de conseguir una unión térmica fuerte
y fiable. La adición de miPP al ZNPP, tiende a disminuir la
temperatura de unión térmica de las fibras, de tal forma que, con
ellos, se ensanchen los márgenes de temperatura de unión térmica o
"ventana" (gama) de temperaturas, para las fibras,
incrementando con ello la facilidad de la unión térmica de las
fibras, conjuntamente, entre ellas. Así, de esta forma, la
incorporación de miPP en el ZNPP, permite el incrementar
grandemente la máxima resistencia del tejido no tejido, como
resultado de esta formación de unión térmica incrementada entre las
fibras contiguas.
El miPP empleado en concordancia con la presente
invención, tiene una estrecha distribución del peso molecular, que
tiene, de una forma típica, un índice de dispersión D, comprendido
dentro de unos márgenes que van desde 1,8 hasta 4, de una forma más
preferible, de 1,8 a 3. El índice de dispersión D, es el valor de la
relación Mw/Mn, en donde, Mw, es el peso molecular medio, referido
a peso y, Mn, es el peso molecular medio numérico, del polímero. El
miPP, tiene una temperatura de fusión comprendida dentro de unos
márgenes que van de 140ºC a 155ºC. Las propiedades de las dos
resinas típicas de miPP, para su uso en la invención, se especifican
en la tabla 1.
La adición de hasta un 15% en peso
(opcionalmente, hasta un 10%, en peso) de sPP, al miPP, según se ha
encontrado también, por parte del inventor, mejora la flexibilidad
o suavidad de las fibras. Como resultado del fenómeno del rechazo
de reducidas cantidades de sPP, a la superficie de las fibras, el
inventor ha encontrado el hecho de que, la flexibilidad o suavidad
de las fibras, puede incrementarse mediante la utilización de
únicamente pequeñas cantidades de sPP, por ejemplo, a partir de un
porcentaje de un 0,3%, en peso, en la mezcla de sPP/miPP/ZNPP.
Puesto que, la mezcla de sPP en el miPP y el ZNPP, permite el empleo
de una temperatura de unión térmica más reducida, de la que se
emplearía para fibras de miPP puro, y puesto que, las temperaturas
de unión térmica más reducidas, tienden a reducir la aspereza o
desigualdad al tacto de un tejido no tejido producido a partir de
las fibras, la introducción de sPP en concordancia con la presente
invención en el miPP y el ZNPP, mejora la suavidad de los tejidos
no tejidos. La composición de un sPP típico, para su uso en la
presente invención, se especifica en la tabla 1.
Además de lo anteriormente expuesto, cuando se
incorpora sPP en el miPP y ZNPP, para formar mezclas de éstos y,
cuando estas mezclas, se utilizan para producir fibras retorcidas
tipo lana, el sPP, promociona fibras que tienen un abultamiento
natural incrementado, dando como resultado una suavidad mejorada de
los tejidos no tejidos.
Adicionalmente a lo anteriormente dicho, la
utilización de miPP en mezclas con ZNPP y, opcionalmente, de sPP,
en concordancia con la presente invención, tiende a proporcionar
fibras, las cuales pueden retorcerse de una forma más fácil,
proporcionado fibras del tipo lana, si se compara con las conocidas
fibras de ZNPP. La reducción substancial de tales tipos de cadenas
largas en la distribución del peso molecular del miPP, tiende a
reducir la tensión creada en el interior, durante el retorcido,
permitiendo con ello un incremento de la velocidad máxima de
retorcido para la fibras de las mezclas de miPP/ZNPP, en
concordancia con la invención.
La incorporación de sPP en el miPP y ZNPP, para
formar mezclas de entre éstos, proporciona una ventana o gama de
unión térmica más extensa. La temperatura de unión térmica de las
fibras producidas a partir de tales tipos de mezclas, es de también
ligeramente inferior. Las fibras de tejidos no tejidos producidas a
partir de la mezclas, tienen una suavidad incrementada y, las
fibras retorcidas tipo lana, tienen un abultamiento natural, como
resultado de la introducción de sPP en el miPP y el ZNPP. Las
fibras, tienen también una resiliencia mejorada si se comparan con
las fibras de polipropileno ZNPP conocidas, como resultado del uso
de sPP. Adicionalmente a ello, el uso de miPP, permite la
producción de fibras más finas, dando como resultado fibras más
suaves y una distribución más homogénea de las fibras, en los
tejidos no tejidos.
A pesar de que ya era conocido, previamente a la
presentación de la presente invención, el hecho de utilizar un
segundo polímero en las fibras, no se ha propuesto, anteriormente a
este momento, el emplear miPP en una mezcla con ZNPP, para la
producción de fibras. Se requiere una unión térmica eficiente de las
fibras, con objeto de transferir las propiedades mecánicas
sobresalientes de la fibras, a los tejidos no tejidos. La capacidad
de retorcido de las fibras producidas en concordancia con la
presente invención, no se modifica de una forma significativa si se
compara con las conocidas fibras.
Las fibras producidas en concordancia con la
presente invención, pueden ser, o bien fibras
bi-componente, o bien fibras
bi-constituyente. Para las fibras
bi-componente, el miPP y el ZNPP, se introducen en
dos diferentes extrusionadoras. A continuación de ello, los dos
productos de extrusión, se retuercen conjuntamente, para formar
fibras individuales. Para las fibras
bi-constituyente, se obtienen mezclas de miPP/ZNPP,
mediante: la mezcla, en seco, de gránulos o granza, copos o
lanilla de los dos polímeros, antes de proceder a introducirlos en
una extrusionadora común; o utilizando gránulos o granza, o copos,
de una mezcla de miPP y ZNPP, la cual se ha extrusionado
conjuntamente y, a continuación, se procede a
re-extrusionar la mezcla procedente de una segunda
extrusionadora.
Cuando se procede a utilizar las mezcla de
ZNPP/miPP, para producir fibras en concordancia con la presente
invención, es posible el adaptar el perfil de temperatura del
proceso de retorcido, para optimizar la temperatura de procesado,
al mismo tiempo que retener el mismo caudal, que con el miPP puro.
Para la producción de fibras retorcidas tipo lana, una temperatura
de extrusión típica, es que correspondería a una gama comprendida
dentro de unos márgenes que van de 200ºC a 260ºC, de una forma más
típica, de 230ºC a 250ºC. Para la producción de fibras corrientes,
una temperatura típica de extrusión, correspondería a una gama
comprendida dentro de unos márgenes que van de 230ºC a 330ºC, de
una forma más típica, de 270ºC a 310ºC.
Las fibras producidas en concordancia con la
presente invención, pueden producirse a partir de mezclas de
ZNPP/
miPP, que tengan otros aditivos, para mejorar el procesado mecánico o capacidad de retorcido de las fibras. Las fibras producidas en concordancia con la presente invención, pueden utilizarse para producir tejidos no tejidos para su uso en filtración; en productos de cuidado personal tales como paños, pañales, en productos de higiene femenina y productos para la incontinencia; en productos médicos, tales como los vendajes, las batas o vestidos quirúrgicos, las vendas y los cortinajes quirúrgicos; en las cubiertas protectoras; en tejidos para el aire libre o exteriores y en geotextiles. Los tejidos no tejidos fabricados con fibras de ZNPP/miPP en concordancia con la presente invención, pueden ser parte de tales productos, o constituyen enteramente tales productos.
miPP, que tengan otros aditivos, para mejorar el procesado mecánico o capacidad de retorcido de las fibras. Las fibras producidas en concordancia con la presente invención, pueden utilizarse para producir tejidos no tejidos para su uso en filtración; en productos de cuidado personal tales como paños, pañales, en productos de higiene femenina y productos para la incontinencia; en productos médicos, tales como los vendajes, las batas o vestidos quirúrgicos, las vendas y los cortinajes quirúrgicos; en las cubiertas protectoras; en tejidos para el aire libre o exteriores y en geotextiles. Los tejidos no tejidos fabricados con fibras de ZNPP/miPP en concordancia con la presente invención, pueden ser parte de tales productos, o constituyen enteramente tales productos.
Al mismo tiempo que fabricar tejidos no tejidos,
las fibras, pueden también utilizarse para fabricar tejidos o
géneros de punto o un fieltro o felpudo. Los tejidos no tejidos
producidos a partir de las fibras en concordancia con la presente
invención, pueden producirse mediante la aplicación de diversos
procedimientos, tales como por ejemplo, mediante procedimientos de
soplado, soplado del fundente, unión mediante retorcido, o cardado
de unión.
Las fibras en concordancia con la presente
invención, pueden también estar formadas como un producto de encaje
o puntilla retorcida de tejido no tejido, el cual se forma sin unión
térmica, mediante fibras que se enredan conjuntamente las unas con
las otras, para formar un tejido, mediante la aplicación de un
fluido a alta presión, tal como aire o agua.
La presente invención, se describirá ahora en
mayor detalle, haciendo referencia a los ejemplos no limitativos
que se facilitan a continuación.
En concordancia con este ejemplo, se procedió a
comparar las propiedades de un producto no tejido compuesto de
fibras de polipropileno, incorporando hasta un 50%, en peso, de
miPP, siendo la cantidad restante ZNPP, con respecto a las
propiedades de las fibras compuestas a base de miPP puro. Así, de
esta forma, el miPP puro, tenía un MFI de 32 g/10 minutos, y un
valor de la relación de Mw/Mn de 3. El ZNPP, tenía un MFI de 12
g/10 minutos y un valor de la relación de Mw/Mn de 7. Se produjo una
mezcla, a las cual se la denominará, en la parte restante de este
documento, como Poly 1, del miPP y del ZNPP, con un valor de
relación del 33%, en peso, de miPP/67%, en peso, de ZNPP. Se
produjeron fibras de ambos, de la mezcla poly 1, y el miPP puro.
Las fibras, se retorcieron, mediante un procedimiento duradero de
retorcido, siendo la temperatura, en los dispositivos de retorcido,
de 280ºC. La valoración de la fibra, después de del proceso de
retorcido, era de 2,3 dtex y la valoración de la fibra, después del
estirado, era de 2,1 dtex. Las fibras, se texturizaron y se
cortaron después de la etapa de estirado. Se procedió, a
continuación, a almacenarlas en balas, de 400 kg de peso, durante
un transcurso de tiempo de 10 días. Las fibras, se sometieron, a
continuación, a un cardado y unión, a una velocidad de 110
m/minuto. A continuación de ello, se produjeron productos no tejidos
que tenían un peso de 20 g/m^{2}, mediante unión térmica. La
temperatura de unión térmica y las propiedades mecánicas de los
tejidos no tejidos de esta forma producidos, para el Poly y el miPP
puro, se muestran en la tabla 2 que se facilita posteriormente, a
continuación.
Puede verse, en la tabla 2, el hecho de que, las
propiedades mecánicas de los productos no tejidos, térmicamente
unidos, de Poly 1, son mayores que aquéllas para miPP puro, a las
correspondientes temperaturas de unión térmica.
En concordancia con este ejemplo, se realizaron
varias mezclas de ZNPP y de miPP y las composiciones de las
mezclas, se especifican en la tabla 3.
El miPP, tenía un MFI de 13 g/10 minutos. El
ZNPP, era el mismo que el que se empleó en el ejemplo 1. Las
mezclas, se prepararon procediendo a mezclar en seco, gránulos o
granza de los componentes, y procediendo a colar la mezcla seca en
el alimentador de la extrusionadora, inmediatamente después del
mezclado. Se procedió, a continuación, a producir fibras,
utilizando un dispositivo de retorcido que tenía 224 orificios, con
un valor de relación longitud/diámetro, de 8/0,8. La temperatura de
extrusión, era de 285ºC, con aire de extinción a un temperatura de
15ºC, a una presión de 50 Pa. La temperatura de los dispositivos de
estirado, era de un valor de 80ºC. Para cada mezcla, se procedió a
producir fibras, bajo unas condiciones de recogida de 1600
m/minuto, seguido de un estirado con un valor de relación de
estirado (SR) de 1,3. El caudal de paso por orificio, se ajustó
para mantener la valoración de la fibra a un valor de alrededor de
2,5 dtex.
La tabla 3, muestra la valoración, la tenacidad
de la fibra a un 10% de alargamiento, el alargamiento a una fuerza
máxima de estirado, la tenacidad de la fibra a una fuerza máxima de
estirado (sigma @ máx). Las figuras 2 y 3, son gráficos que
muestran la relación entre el alargamiento a una fuerza máxima de
estirado y la tenacidad de la fibra a una fuerza máxima de
estirado, respectivamente, con respecto a la cantidad de miPP en la
mezcla.
La tabla 4, muestra la valoración, la tenacidad
de la fibra a un 10% de alargamiento, el alargamiento a la fuerza
máxima de estirado, la tenacidad de la fibra a una fuerza máxima de
estirado (sigma @ máx), para las fibras producidas tal y como se ha
descrito anteriormente, arriba, pero sin estirado.
Puede tomarse debida nota en cuanto al hecho de
que, para una mezcla que tiene un porcentaje de miPP de hasta un
50%, en la mezcla de ZNPP/miPP, el alargamiento a una fuerza máxima
de estirado y la tenacidad de la fibra a la máxima fuerza de
estirado, son substancialmente incrementadas, con respecto a la
cantidad de miPP. Así, de esta forma, procediendo a añadir miPP a
una mezcla de ZNPP/miPP, en una cantidad correspondiente a un
porcentaje de hasta un 50%, en peso, de miPP, las características
mecánicas de la fibra, no se mejoran substancialmente, de una forma
particular, el alargamiento de la fibra y la tenacidad, pero, tal y
como se muestra en la figura 1, las características de la unión de
las fibras, para formar tejidos no tejidos térmicamente unidos, se
mejoran.
Este ejemplo, demuestra el hecho del incremento
en el volumen (abultamiento) o en la suavidad, de la fibras de
polipropileno, procediendo a incorporar, en la mezcla de ZNPP/miPP,
una cantidad de sPP.
Cuando las fibras de polipropileno yacen sobre
una superficie plana, tal como por ejemplo una placa de vidrio, la
morfología de la fibra, de una forma particular, su grado de
aplanamiento o, a la inversa, su grado de ondulación, es una
indicación del volumen o abultamiento de la fibra. La fibra, la cual
puede ser observada mediante un microscopio óptico, puede verse que
tiene una morfología de ondulación o substancialmente sinusoidal,
con una ondulación incrementada (a saber, una pendiente o grado de
inclinación reducida, entre los picos y las ondas contiguas),
correspondientes a un volumen o abultamiento, o suavidad de la
fibra.
Cuando se procedió a añadir sPP al homopolímero
de polipropileno, en una cantidad correspondiente a un porcentaje
de hasta un 15%, en peso, se encontró que, la distancia entre dos
picos de la superficie ondulada, decrecía, lo cual significa, a su
vez, el hecho de que, el volumen aumentado (abultamiento), o
suavidad de las fibras, aumentaba. Así, por ejemplo, cuando se
procedió a mezclar un 5%, en peso, de sPP, en un homopolímero de
polipropileno de Ziegler-Natta, la distancia entre
los picos, era de 5,1 mm, mientras que, cuando se procedía a mezclar
un 15%, en peso, de sPP, en el mismo polipropileno, la distancia
entre los picos, era de alrededor de 4 mm. Esto demuestra el hecho
de que, el volumen aumentado (abultamiento) o suavidad de las
fibras, se incrementa con una cantidad creciente de sPP, en el
polipropileno de base.
ZNPP | sPP | miPP1 | miPP2 | ||
MI_{2} | 14 | 3.6 | 32 | 13 | |
TM | ºC | 162 | 110 y 127 | 148.7 | 151 |
Mn | kDa | 41983 | 37426 | 54776 | 85947 |
Mw | kDa | 259895 | 160229 | 137423 | 179524 |
Mz | kDa | 1173716 | 460875 | 242959 | 321119 |
Mp | kDa | 107648 | 50516 | 118926 | 150440 |
D | 6.1 | 4.3 | 2.5 | 2.1 |
Mezcla | Temperatura | Fuerza máxima | Alargamiento @ | Fuerza máxima | Alargamiento @ |
de unión | en la dirección | rotura en la | en la dirección | rotura en la | |
térmica (ºC) | de la máquina | dirección de la | transversal a la | dirección transversal | |
(N/5 cm) | máquina (%) | máquina (N/5 cm) | a la máquina (%) | ||
Poly 1 | 142 | 27 | 85 | 12 | 95 |
Poly 1 | 148 | 35 | 60 | 14 | 65 |
miPP puro | 142 | 13 | 25 | 6 | 20 |
miPP puro | 148 | 12 | 20 | 6 | 20 |
% en peso | % en paso | Recogida : 1600 mm/minuto, seguido de estirado (SR=1,3) | |||
znPP | miPP | Valoración | Tenacidad @ 10% | Alargamiento @ máx | Sigma @ máx |
(dtex) | (cN/tex) | (%) | (cN/tex) | ||
100 | 0 | 2,6 | 9,6 | 407 | 20,0 |
80 | 20 | 2,6 | 9,2 | 379 | 19,8 |
60 | 40 | 2,6 | 9,2 | 397 | 21,5 |
40 | 60 | 2,6 | 8,9 | 339 | 20,7 |
20 | 80 | 2,6 | 8,8 | 281 | 22,3 |
15 | 85 | 2,5 | 7,8 | 352 | 23,9 |
10 | 90 | 2,5 | 8,2 | 322 | 26,7 |
5 | 95 | 2,5 | 8,6 | 312 | 29,3 |
2 | 98 | 2,5 | 9,2 | 256 | 31,4 |
0 | 100 | 2,6 | 11,5 | 164 | 32,3 |
% en peso | % en peso | Recogida directa: 1600 m/minuto | |||
znPP | miPP | Valoración | Tenacidad @ 10% | Alargamiento @ máx | Sigma @ máx |
(dtex) | (cN/tex) | (%) | (cN/tex) | ||
100 | 0 | 2,6 | 6,8 | 435 | 14,8 |
80 | 20 | 2,6 | 6,5 | 513 | 15,9 |
60 | 40 | 2,5 | 6,6 | 456 | 16,4 |
40 | 60 | 2,6 | 6,3 | 461 | 17,1 |
20 | 80 | 2,6 | 6,1 | 443 | 20,3 |
15 | 85 | 2,2 | 5,8 | 485 | 18,9 |
10 | 90 | 2,4 | 5,8 | 424 | 20,4 |
5 | 95 | 2,6 | 5,4 | 496 | 20,5 |
2 | 98 | 2,6 | 5,5 | 363 | 24,0 |
0 | 100 | 2,6 | 6,2 | 285 | 27,9 |
Claims (13)
1. Una fibra de polipropileno que incluye un
porcentaje mayor de un 50%, en peso, de un primer polipropileno
isotáctico, producido mediante un catalizador de
Ziegler-Natta y de un 5 a menos de un 500%, en
peso, de un segundo polipropileno isotáctico, producido mediante un
catalizador de metaloceno, y un porcentaje de hasta un 15%, en
peso, de un polipropileno isotáctico (sPP),
en donde, el segundo polipropileno, es un
homopolímero, copolímero o terpolímero de polipropileno isotáctico,
o una mezcla de tales polímeros,
y en donde, el segundo polipropileno, tiene una
temperatura de fusión comprendida dentro de unos márgenes que van
de 140 a 155ºC.
2. Una fibra de polipropileno, según la
reivindicación 1, que incluye de un 10 a menos de un 50%, en peso,
de un segundo polipropileno isotáctico.
3. Una fibra de polipropileno, según la
reivindicación 2, que incluye de un 60 a un 80%, en peso, de un
primer polipropileno isotáctico, y de un 20 a un 40%, en peso, de un
segundo polipropileno isotáctico.
4. Una fibra de polipropileno, según la
reivindicación 1, en donde, el segundo polipropileno, tiene un
índice de dispersión (D), comprendido dentro de unos márgenes que
van de 1,8 a 8.
5. Una fibra de polipropileno, según una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde, el segundo
polipropileno, tiene un índice de fluidez (MFI) que se encuentra
comprendido dentro de unos márgenes que van de 1 a 2500 g/10
minutos.
6. Una fibra de polipropileno, según una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde, el primer
polipropileno, tiene un índice de dispersión de 3 a 12.
7. Una fibra de polipropileno, según una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde, el primer
polipropileno, tiene una temperatura de fusión comprendida dentro de
unos márgenes que van de 159 a 169ºC.
8. Una fibra de polipropileno, según una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde, la
cantidad de polipropileno sindiotáctico (sPP), es de un 0,3 a un
10%, en peso.
9. Una fibra de polipropileno, según una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde, el SPP,
es un homopolímero, un copolímero aleatorio, un copolímero de
bloque, o un terpolímero, o una mezcla de tales polímeros.
10. Una fibra de polipropileno, según una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde, el sPP,
tiene una temperatura de fusión de hasta 130ºC.
11. Un tejido producido a partir de la fibra de
polipropileno según una cualquiera de las reivindicaciones
precedentes.
12. Un producto que incluye un tejido según la
reivindicación 11, seleccionándose, el citado producto, de entre
un filtro, un paño de limpieza personal, un pañal, un producto de
higiene femenina, un producto para la incontinencia, un vendaje
para heridas, una venda, uniformes o batas quirúrgicas, cortinajes
quirúrgicos, coberturas protectoras, geotextiles y tejidos para
usos en el exterior.
13. Uso de la fibra de polipropileno según una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, para preparar tejidos no
tejidos, mediante procedimientos de unión mediante retorcido.
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