ES2211519T3 - Fibras de polipropileno. - Google Patents
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Abstract
Una mezcla de polipropileno que incluye de 0, 3 a 50% en peso de un polipropileno sindiotáctico que tiene una distribución de peso molecular multimodal y por lo menos 50% en peso de un polipropileno isotáctico.
Description
Fibras de polipropileno.
El presente invento se refiere a fibras de
polipropileno y a tejidos producidos a partir de fibras de
polipropileno.
El polipropileno es bien conocido para la
fabricación de fibras, particularmente para la fabricación de
tejidos sin tejer.
La EP-A-0789096
describe fibras de polipropileno de esta índole que se obtienen de
una mezcla de polipropileno sindiotáctico (sPP) y polipropileno
isotáctico (iPP). Esta patente describe que mezclando de 0,3 a 3%
en peso de sPP, basado en el polipropileno total, para formar una
mezcla de iPP-sPP, las fibras aumentan la masa
natural y lisura, y los tejidos sin tejer producidos a partir de
las fibras tienen una blandura mejorada. Además, la patente
describe que una mezcla de esta índole hace que descienda la
temperatura de unión térmica de las fibras. La unión térmica se
utiliza para producir los tejidos sin tejer a partir de las fibras
de polipropileno. La patente describe que el polipropileno
isotáctico comprende un homopolímero formado por la polimerización
de propileno mediante catálisis de
Ziegler-Natta.
La WO-A-96/23095
describe un método para proporcionar un tejido sin tejer con una
amplia ventaja de unión en donde el tejido sin tejer se forma a
partir de fibras de una mezcla de polímero termoplástico que
incluye de 0,5 a 25% en peso de polipropileno sindiotáctico. El
polipropileno sindiotáctico puede mezclarse con una variedad de
diferentes polímeros, incluyendo polipropileno isotáctico. La
patente incluye una serie de ejemplos en donde se producen diversas
mezclas de polipropileno sindiotáctico con polipropileno isotáctico.
El polipropileno isotáctico comprende polipropileno isotáctico que
se encuentra en el comercio, que se produce utilizando y un
catalizador Ziegler-Natta. Se describe en la
patente que el empleo de polipropileno sindiotáctico amplia la
ventana de temperatura sobre la que puede producirse el enlace
térmico, y rebaja la temperatura de unión aceptable.
La WO-A-96/23095
describe también la producción de fibras a partir de mezclas que
incluyen polipropileno sindiotáctico que son fibras bicomponentes o
fibras bi-constituyentes. Las fibras
bi-componentes son fibras que se han producido a
partir de por lo menos dos polímeros extruidos a partir de
estrusiones separadas e hiladas conjuntamente para formar una
fibras. Las fibras bi-constituyentes se producen a
partir de por lo menos dos polímeros extruidos a partir de la misma
extrusora como una mezcla. Ambas fibras
bi-componentes y bi-constituyentes
se describen como siendo utilizadas para mejorar el enlace térmico
de polipropileno de Ziegler-Natta en tejidos sin
tejer. En particular se utiliza como la parte externa de la fibra
bi-componente o mezcla en el polipropileno
Ziegler-Natta para formar la fibra
bi-constituyente un polímero con un punto de fusión
inferior comparado al polipropileno isotáctico de
Ziegler-Natta, por ejemplo, polietileno, copolímeros
o terpolímeros aleatorios.
La PE-A-0634505
describe hilo de propileno mejorado y artículos obenidos de este
hilo en donde para proporcionar hilo capaz de mayor encogimiento se
mezcla polipropileno sindiotáctico con polipropileno isotáctico con
5 a 50 partes en peso de polipropileno sindiotáctico. Se describe
que el hilo tiene resiliencia y encogimiento aumentados,
particularmente útiles en tejido de pelusa y formación de
alfombras. Se describe que las mezclas de polipropileno exhiben un
descenso de la temperatura de ablandamiento térmico y un
ensanchamiento de la curva de respuesta térmica medida mediante
calorimetría de exploración diferencial como una consecuencia de la
presencia de polipropileno sindiotáctico.
La US-A-5269807
describe una sutura fabricada a partir de polipropileno
sindiotáctico que exhibe una mayor flexibilidad que una sutura
comparable fabricada a partir de polipropileno isotáctico. El
poliporopileno sindiotáctico puede mezclarse con, entre otros,
polipropileno isotáctico.
La PE-A-0451743
describe un método para moldear polipropileno sindiotáctico en
donde el polipropileno sindiotáctico puede mezclarse con una
pequeña cantidad de un polipropileno que tiene una estructura
sustancialmente isotáctica. Se describe que las fibras pueden
formarse a partir del polipropileno. Se ha descrito también que el
polipropileno isotáctico se fabrica con el empleo de un catalizador
que comprende tricloruro de titanio y un compuesto de
organoaluminio, o tricloruro de titanio o tetracloruro de titanio
soportado sobre haluro de magnesio y un compuesto de organoaluminio,
o sea un catalizador Ziegler-Natta.
La PE-A-0414047
describe fibras de polipropileno formadas de mezclas de
polipropileno sindiotáctico e isotáctico. La mezcla incluye por lo
menos 50 partes en peso del polipropileno sindiotáctico y a lo sumo
50 partes en peso del polipropileno isotáctico. Se describe que la
extruibilidad de las fibras se mejora y se amplían las condiciones
de estiraje de la fibra.
La US-A-5648428
describe un procedimiento para producir una mezcla de polímeros en
un reactor simple, específicamente una mezcla de polímero de
poliolefina isotáctica y poliolefina sindiotáctica que puede
comprender polipropileno. El reactor simple está provisto con un
sistema catalítico que comprende una combinación de por lo menos un
catalizador de metaloceno y por lo menos un catalizador de
Ziegler-Natta soportado convencional.
Estos polipropilenos conocidos sufren de la
desventaja de que la procesabilidad de las mezclas de iPP/sPP
precisa ser mejorada, particularmente para las fibras de hilatura,
de modo que puedan utilizarse superiores velocidades de hilatura
antes de producirse la rotura de la fibra o se reduce la incidencia
de rotura en cualquier velocidad de hilaturada dada.
Se conoce también producir polipropileno
sindiotáctico utilizando catalizadores de metaloceno como se ha
descrito, por ejemplo, en
US-A-4794096.
La WO-A-96/35729
describe un procedimiento para la preparación y empleo de un
catalizador de metaloceno-alumoxano soportado que se
utiliza para la polimerización o copolimerización de olefinas para
producir un polímero o copolímero olefínico que tenga una
distribución de peso molecular amplia y bimodal.
Constituye un objeto del presente invento el
producir una mezcla de iPP y sPP que tenga procesabilidad mejorada,
particularmente cuando se forman fibras de hilatura. Constituye
otro objeto del presente invento el proporcionar fibras y tejidos,
en particular tejidos sin tejer, obtenidos de aquellas fibras que se
han producido de dicha mezcla.
El presente invento proporciona una mezcla de
polipropileno que incluye de 0,3 a 50% en peso de un polipropileno
sindiotáctico que tiene una distribución de peso molecular
miltimodal y por lo menos 50% en peso de un polipropileno
isotáctico.
El sPP es típicamente bimodal.
El polipropileno isotáctico (iPP) puede
producirse utilizando un catalizador de
Ziegler-Natta y puede ser un homopolímero o
copolímero y puede tener una distribución de peso molecular
monomodal o multimodal.
De preferencia la concentración de polipropileno
sindiotáctico (sPP) en la mezcla sPP/iPP es de 0,3 a 15% en peso,
mas preferentemente de 1 a 10% en peso. La fibra puede ser una
mezcla de dos componentes sPP/iPP.
De preferencia el iPP es un homopolímero,
copolímero, siendo un copolíemro aleatorio o de bloque, o
terpolímero de polipropileno isotáctico.
Típicamente el polipropileno isotáctico tiene una
temperatura de fusión en la gama de 159 a 169ºC, mas típicamente
entre 161 y 165ºC. El iPP utilizado de conformidad con el invento
tiene una distribución de peso molecular típicamente con un índice
de dispersión D de 3,5 a 9, mas preferentemente entre 3,5 y 6,5.
El índice de dispersión D es la relación Mw/Mn, en donde Mw es el
peso molecular medio de número ponderal y Mn es el número de peso
molecular medio del polímero. El iPP tiene, típicamente, un pico
en la distribución de peso molecular de entorno de 35.000 a 60.000
kDa. El polipropileno isotáctico puede tener un Mn de 35.000 a
45.000 kDa.
El polipropileno isotáctico tiene, de
preferencia, un índice de flujo en fusión (MFI) de 1 a 90 g/10
mins, mas preferenemente entre 10 y 60 g/mins. En esta
especificación los valores MFI son los determinados utilizando el
procedimiento de ISO 1133 utilizando una carga de 2,16 kg a una
temperatura de 230ºC.
Las propiedades de dos resinas iPP típicas para
uso en el invento se exponen en la Tabla 1.
El sPP multimodal, de preferencia sPP bimodal, es
de preferencia un homopolímero o un copolímero aleatorio con un
contenido de comonómero de 0,1 a 1,5% en peso, mas preferentemente
de 0,1 a 1% en peso. Sin embargo, el sPP multimodal puede ser un
copolímero de bloque con un contenido de comonómero superior o un
terpolímero. En caso que el contenido de comonómero sea superior a
1,5% en peso, el sPP tiende a volverse pegajoso, resultando así en
problemas cuando se hilan las fibras o unen térmicamente las
fibras. El contenido de comonómero se elige de modo que disminuya
el punto de fusión de la mezcla sPP/iPP por debajo de 130ºC. Puede
obtenerse también un punto de fusión inferior utilizando
catalizadores y/o condiciones de procedimiento particulares durante
la polimerización del sPP. De preferencia el sPP tiene una
temperatura de fusión de hasta alrededor de 130ºC. El sPP tiene
típicamente dos picos de fusión, estando uno entorno de 110ºC y el
otro estando entorno a 125ºC. El sPP tiene, típicamente, un MFI de
0,1 a 1000 g/10 min, mas típicamente entre 1 y 60 g/10 min. El sPP
multimodal puede tener unb Mn de 35.000 a 40.000 kDa. Las
propiedades de un sPP bimodal típico para empleo en el invento se
exponen en la Tabla 1.
El sPP tiene una distribución de peso molecular
ligeramente mas estrecha que para el iPP, en donde típicamente D
puede ser de 3 a 6, mas típicamente entorno de 4 y tiene un pico de
la distribución de peso molecular entorno de 20.000 a 35.000 kDa.
El sPP y el iPP puede tener valores sustancialmente similares para
Mn. En vista de la estrechez entre los picos y el solapado de las
distribuciones de peso molecular del sPP y el iPP, estos dos
componentes pueden mezclarse facilmente entre sí.
El presente invento proporciona todavía además un
producto que incluye el tejido, eligiéndose el producto entre otros
un filtro, limpiador personal, servilleta, producto de higiene
femenino, producto de incontinencia, vendaje de heridas, vendas,
bata quirúrgica, paño quirúrgico y cubrición protectora.
El presente invento se basa en el descubrimiento
por el presente inventor de que cuando se combina con iPP, sPP
multimodal, de preferencia sPP bimodal, mejora la procesabilidad
del polipropileno, particularmente para formar fibras en un proceso
de hilatura, en comparación con el sPP monomodal.
El presente invento ha encontrado que cuando se
utiliza en una cantidad de solo alrededor del 2% en peso en la
mezcla de sPP/iPP, aumenta la facilidad de hilatura cuando el sPP
es multimodal, de preferencia bimodal.
El empleo de sPP multimodal, por ejemplo bimodal
en mezclas con iPP de conformidad con el invento tiende a
proporcionar fibras que pueden ser hiladas mas facilmente en
comparación con fibras conocidas constituidas por iPP mezclado con
sPP monomodal. Las distribuciones de peso molecular de iPP y el
solapado de sPP multimodal, y como resultado de la provisión de sPP
que tiene una distribución de peso molecular multimodal amplio esto
proporciona mayor solapado entre las dos distribuciones en
comparación con sPP monomodal, con lo que se mejora la mezcla, y
también proporciona una proporción superior de cadenas cortas en la
distribución de peso molecular combinada para la mezcla. Se ha
encontrado que esto resulta en un aumento en la velocidad de
hilatura máxima antes de la rotura de las fibras de las mezclas de
sPP/iPP multimodales de conformidad con el invento.
Las fibras producidas de conformidad con el
invento pueden ser fibras bi-componentes o fibras
bi-constituyentes. se alimenta iPP y sPP en dos
extrusoras diferentes. Luego se hilan los dos extruidos para formar
fibras simples. Para las fibras bi-constituyentes
se obtienen mezclas de sPP/iPP mediante: secado de las pellas
escamas o pelusas combinadas de los dos polímeros antes de
alimentarlos a una extrusora común; o utilizando pellas o escamas de
una mezcla de sPP e iPP que se han extruido conjuntamente y luego
se re-extruye la mezcla en una segunda
extrusora.
Cuando se utilizan las mezclas de sPP/iPP
multimodal para producir fibras de conformidad con el invento, para
la producción de fibras hiladas, una temperatura de extrusión
típica estará en la gama de 200ºC a 260ºC, mas típicamente entre
230ºC y 250ºC. Para la producción de fibras una temperatura de
extrusión típica estaría en la gama de entre 230ºC y 330ºC, mas
típicamente entre 280ºC y 300ºC.
Las fibras producidas de conformidad con el
invento pueden producirse a partir de mezclas de sPP/iPP
multimodales que tienen otros aditivos para mejorar el procesado
mecánico o facilidad de hilatura de las fibras. Las fibras
producidas de conformidad con el invento pueden utilizarse para
producir tejidos sin tejer para empleo en filtración; en productos
de cuidado personal tal como limpiadores, servilletas, productos de
higiene femeninos y productos de incontinencia; en productos
médicos tal como vendajes de heridas, batas quirúrgicas, vendas y
paños quirúrgicos; en cubriciones protectoras; en tejidos de
exterior y en geotextiles. Pueden formar parte de estos productos
tejidos sin tejer con las fibras de sPP/iPP bimodales del invento, o
pueden constiutuir totalmente los productos. Así pues también como
en forma de tejidos sin tejer las fibras pueden utilizarse también
para obtener un tejido o estera de punto tejido. Los tejidos sin
tejer producidos a partir de las fibras de conformidad con el
invento pueden producirse con varios procedimientos, tal como
soplado, en aire, solado en fusión, unión de hilatura o procesos de
cardado de unión. Las fibras del invento pueden formarse también
como un producto de cordón hilado que se forma sin unión térmica
con fibras que se entrelazan para formar un tejido con la
aplicación de un fluido a alta presión, tal como aire o agua.
El presente invento se describirá ahora con mayor
detalle con referencia al ejemplo no limitativo que sigue.
Ejemplo 1
comparativo
De conformidad con el ejemplo 1 un sPP bimodal
que tiene un índice de dispersión D de 3,9 y un MFI de 4,4 g/10
min se combinó en una cantidad de 2% en peso basado en el peso de
la mezcla con un polipropileno isotáctico que tiene las propiedades
del polímero 1 expuestas en la Tabla 1. Luego se sometió la mezcla
a hilado a través de una hilatura para formar fibras y la velocidad
de hilado máxima antes de la rotura de las fibras se midió a dos
temperaturas de hilado.
Los resultados se exponen en la Tabla 2.
De conformidad con el ejemplo 1 comparativo, un
sPP monomodal que tiene un índice de dispersión D de 2,6 y un MFI de
4,5 g/10 min, o sea un MFI sustancialmente igual que el del sPP
bimodal del ejemplo 1, se combinó, también en una cantidad de 2% en
peso basado en el peso de la mezcla, con el mismo polipropileno
isotáctico utilizado en el ejemplo 1. La mezcla resultante se hiló
de modo similar para formar fibras a las mismas temperaturas que
para el ejemplo l y los resultados se muestran también en la Tabla
2.
Puede apreciarse que para ambas temperaturas de
hilado de 260ºC y 280ºC, el empleo de sPP bimodal aumenta
sustancialmente la velocidad de hilado máxima antes de la rotura de
las fibras en comparación con el empleo de la misma cantidad de sPP
monomodal combinado con el mismo polipropileno isotáctico.
| sPP bimodal | iPP - Polímero 1 | iPP Polímero 2 | ||
| MI_{2} | g/10min | 3.6 | 25.9 | 14 |
| Tm | ºC | 110 y 127 | 163.4 | 164.3 |
| Mn | kDa | 37426 | 35756 | 41983 |
| Mw | kDa | 160229 | 192383 | 256895 |
| Mz | kDa | 460875 | 755427 | 1173716 |
| Mp | kDa | 50516 | 96230 | 107648 |
| D | 4.3 | 5.4 | 6.1 |
| Ejemplo 1 | Ejemplo 1 comparativo | |
| Propiedad | iPP-2% en peso sPP bimodal | iPP-2% en peso sPP monomodal |
| Velocidad de hilatura máxima a 260ºC | 3700 | 3300 |
| velocidad de hilatura máxima a 280ºC | 3100 | 2900 |
Claims (19)
1. Una mezcla de polipropileno que incluye de 0,3
a 50% en peso de un polipropileno sindiotáctico que tiene una
distribución de peso molecular multimodal y por lo menos 50% en
peso de un polipropileno isotáctico.
2. Una mezcla, de conformidad con la
reivindicación 1, en donde la concentración de sPP multimodal en la
mezcla de sPP/iPP se encuentra entre 0,5 y 15% en peso.
3. Una mezcla, de conformidad con la
reivindicación 2, en donde la concentración de sPP multimodal en la
mezcla de sPP/iPP se encuentra entre 1 y 10% en peso.
4. Una mezcla, de conformidad con cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, en donde el iPP se un
homopolímero, copolímero o terpolímero de polipropileno
isotáctico.
5. Una mezcla, de conformidad con cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, en donde el iPP tiene un índice
de dispersión (D) entre 3,5 y 9, de preferencia de 3,5 a 6,5.
6. Una mezcla, de conformidad con cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, en donde el iPP tiene una
temperatura de fusión en la gama de 159 a 169ºC.
7. Una mezcla, de conformidad con cualquiera de
las reivindicaciones 4 a 6, en donde el iPP tiene un Mn entre
35.000 y 60.000 kDa.
8. Una mezcla, de conformidad con cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, en donde el iPP tiene un índice
de flujo en fusión (MFI) entre 1 y 90g/10 minutos.
9. Una mezcla, de conformidad con cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, en donde el sPP multimodal es un
homopolímero o un copolímero aleatorio o de bloque o un
terpolímero.
10. Una mezcla, de conformidad con cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, en donde el sPP multimodal tiene
una temperatura de fusión de hasta alrededor de 130ºC.
11. Una mezcla, de conformidad con cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, en donde el sPP multimodal tiene
un MFI de 0,1 a 1000 g/10 min.
12. Una mezcla, de conformidad con la
reivindicación 11, en donde el sPP multimodal tiene un MFI de 1 a
60 g/10 min.
13. Una mezcla, de conformidad con cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, en donde el sPP multimodal tiene
un Mn de 35.000 a 40.000 kDa.
14. Una mezcla, de conformidad con cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, en donde el sPP multimodal tiene
un índice de dispersión (D) de 3 a 6.
15. Una mezcla, de conformidad con cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, en donde el sPP multimodal es
bimodal.
16. Una fibra de polipropileno hilada a partir de
la mezcla de cualquiera de las reivindicaciones precedentes.
17. Un tejido producido a partir de la fibra de
polipropileno de conformidad con la reivindicación 16.
18. Un producto que incluye un tejido de
conformidad con la reivindicación 17, eligiéndose el producto entre
un filtro, limpiador personal, toalla, producto de higiene
femenino, producto de incontinencia, vendaje de heridas, venda,
bata quirúrgica, paño quirúrgico y cubrición protectora.
19. Empleo, para aumentar la velocidad de
hilatura máxima cuando se producen fibras de polipropileno hiladas,
de 0,5 a 50% en peso de polipropileno sindiotáctico multimodal en
una mezcla con polipropileno isotáctico.
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