ES2216425T3 - Fibras termoplasticas de alcohol polivinilico y su procedimiento de preparacion. - Google Patents

Abstract

Fibra de alcohol polivinílico termoplástico que comprende, al menos como uno de los componentes, un alcohol polivinílico soluble en agua que contiene de 0, 1 a 25% mol de unidades de á-olefina C1-4 y/o unidades de éter vinílico, con una fracción molar, basada en unidades de alcohol vinílico, de grupos hidroxilo de unidades de alcohol vinílico situados en el centro de 3 cadenas sucesivas con unidades de alcohol vinílico, estando comprendida con relación a la expresión de la triada entre 70 y 99, 9% mol, con un contenido en ácido carboxílico y en anillo de lactona del 0, 02 al 0, 15% mol y con un punto de fusión (Tm) comprendido entre 160ºC y 230ºC, y que contiene un ión de metal alcalino en una cantidad como ión sodio de 0, 0003 a 1 parte en peso con relación a 100 partes en peso de alcohol polivinílico.

Description

Fibras termoplásticas de alcohol polivinílico y su procedimiento de preparación.

Antecedentes de la invención Campo de la invención

La presente invención se refiere a fibras que comprenden, al menos como uno de los componentes, alcohol polivinílico termoplástico con buena solubilidad en agua, y a un procedimiento de hilatura por fusión para ellas. La invención se refiere asimismo a estructuras fibrosas tales como, hilos, telas tejidas, tejidos de punto y otros que comprenden fibras, y a productos fibrosos como los obtenidos por tratamiento de las estructuras fibrosas con agua. La invención se refiere además a telas no tejidas que comprenden un alcohol polivinílico termoplástico con buena solubilidad o buena capacidad de limpieza (capacidad de disgregación en fibras) en agua.

Descripción de la técnica relacionada

Son conocidas las fibras solubles en agua que comprenden alcohol polivinílico (PVA), que se producen, por ejemplo, 1) en un procedimiento de hilatura en húmedo o de hilatura en húmedo con chorro seco en el que tanto el disolvente del barniz como el medio solidificante están constituidos por sistemas acuosos; 2) en un procedimiento de hilatura en seco en el que el disolvente del barniz y el medio solidificante están constituidos por un sistema acuoso; y 3) un procedimiento de hilatura en húmedo o de hilatura en húmedo con chorro seco (esto es, hilado en gel) en el que tanto el disolvente del barniz como el medio de solidificación están constituidos por sistemas de disolventes no acuosos.

Estas fibras de PVA solubles en agua se utilizan como materia prima o fibras de tamaño pequeño para hilos no tejidos en seco e hilados y también en el campo de la fabricación de papel, etc., o se utilizan como multifilamentos para telas tejidas y tejidos de punto. De éstas, en particular, las fibras de tamaño pequeño solubles en agua caliente de 80ºC a 90ºC mantienen un importante puesto en la industria de la fabricación de papel, sirviendo de aglutinante fibroso de éstas; y los multifilamentos son muy utilizados como tejido de base para encaje químico. Para resolver los problemas recientes con el medio ambiente, se ha observado de forma específica que las fibras biodegradables son favorables para la ecología.

Sin embargo, en los procedimientos de hilatura convencional mencionados anteriormente, la hilatura a gran velocidad es difícil, por ejemplo, a una velocidad mayor de 500 m/min, las fibras con sección transversal modificadas de forma complicada con un alto grado de modificación de la sección transversal son difíciles de producir y se necesita equipo específico para la recuperación de varios disolventes utilizados en la etapa de hilatura. Por lo tanto, en comparación con un procedimiento de hilatura por fusión, los procedimientos de hilatura convencionales están muy limitados en varios aspectos y por lo tanto requieren de forma inevitable atención específica.

En la tecnología ordinaria de hilatura de separación del disolvente de la sustancia que se ha hilado a través de una boquilla de hilatura para producir fibras, se observa que la superficie de cada fibra obtenida tiene bultos y huecos finos como por ejemplo rayas o similares extendiéndose sobre ellas en la dirección del eje de la fibra, cuando se amplían al tamaño de 2000 veces o más. Dichos bultos y huecos finos formados en la superficie de la fibra producirán fibrilación, cuando se frotan contra la guía y otros en las etapas posteriores después de la etapa de hilatura, dando lugar de este modo a una razón para la pérdida de aspecto e incluso la rotura final de las fibras de hilatura.

Se conocen algunos ejemplos de producción de fibras de PVA mediante hilatura por fusión. Por ejemplo, en la patente japonesa expuesta al público nº 152062/1975, se propone una técnica de producción de telas tejidas rizadas, que comprenden PVA de hilatura por fusión copolimerizado con una olefina menor para constituir un componente de la envoltura y una sustancia de polímero hidrófobo que es un componente del núcleo por hilatura de fibras de dos componentes para dar fibras de dos componentes núcleo/envoltura, que lleva las fibras resultantes en una tela, y el tratamiento de la tela en una solución acuosa para disolver y eliminar el componente del copolímero del PVA de las fibras de dos componentes que constituyen la tela. En la patente japonesa expuesta al público nº 152063/1975, se propone otra técnica de producción de tela tejida rizada. En ésta, la fibra de dos componentes núcleo/envoltura compuesta por una mezcla de PVA y un plastificante que sirve como componente de la envoltura y una sustancia de polímero hidrófobo que sirve como componente del núcleo se tejen en una tela y la tela se trata en una solución acuosa para disolver y eliminar el componente de la envoltura de las fibras que constituyen la tela. En la patente japonesa expuesta al público nº 105122/1988, se proponen fibras de dos componentes que comprenden un PVA modificado como uno de los componentes. En ésta, el PVA modificado se disuelve y se elimina en la etapa de tratamiento posterior de las fibras.

Sin embargo, las técnicas de la técnica anterior indicadas anteriormente son todavía problemáticas porque la solubilidad del PVA en agua es escasa y las fibras que se están hilando se rompen con frecuencia. Ha sido imposible hasta ahora producir fibras de PVA que satisfagan tanto los requisitos de buena solubilidad en agua como de buena estabilidad del proceso de hilatura. Por otra parte, en la técnica de eliminación completa de las fibras solubles en agua, por ejemplo, para producir encaje químico o hilo hilado con estructura hueca, se utilizan fibras con un solo componente de PVA solo pero no fibras de dos componentes. Para las fibras de dos componentes comprenden PVA, aún cuando la capacidad de formar fibras del PVA soluble en agua utilizado como componente no sea buena, es posible hilarlas en tanto que el otro polímero que se combina con PVA tenga capacidad para formar fibras. Sin embargo, para las fibras de un solo componente de PVA solo, el PVA debe tener buena capacidad de formar fibras por sí mismo. Por lo tanto, el problema en la hilatura de fibras consiste que la planificación de la constitución del polímero y el establecimiento de las condiciones de la hilatura son más difíciles en la hilatura de la fibra de un solo componente que en la hilatura de la fibra de dos componentes.

Las estructuras de la tela no tejida se utilizan a menudo para los productos de fibra disponibles y se han propuesto para ellas las telas no tejidas comprenden fibras de PVA. En algunas aplicaciones, se utilizan las que no son completamente solubles en agua pero son capaces de perder su textura no tejida al estar disponibles. Sin embargo, para la mayoría de las telas no tejidas de PVA soluble en agua, que se han propuesto hasta ahora, las fibras de PVA se producen en un procedimiento de hilatura en húmedo o en húmedo con chorro en seco. En la patente japonesa expuesta al público nº 345013/1993, se propone en parte un procedimiento de hilatura por fusión para telas de PVA no tejidas. Sin embargo, no hay ninguna descripción concreta del procedimiento, y, huelga decir, ni describir ni sugerir qué tipo de PVA se utilizará para satisfacer todos los requisitos de estabilidad del proceso de hilatura y de solubilidad o de capacidad de limpieza en agua.

Sumario de la invención

La presente invención pretende resolver los problemas que aparecen en las fibras de PVA convencionales solubles en agua indicadas anteriormente en relación a su estabilidad en el proceso y solubilidad en agua, y un objetivo de la misma consiste en proporcionar un procedimiento de hilatura por fusión estable para las fibras comprenden un alcohol polivinílico soluble en agua, por lo menos, como uno de los componentes. Siendo diferentes de los procedimientos convencionales de hilatura en húmedo, de hilatura en húmedo con chorro en seco, de hilatura en seco y de hilatura en disolvente indicados anteriormente, el procedimiento proporcionado en la presente memoria está exento de limitación de la productividad y de limitación del perfil en sección transversal de las fibras producidas y no requiere ningún equipo específico para la recuperación del producto.

Otro objetivo de la invención consiste en proporcionar tela de PVA no tejida con buena solubilidad y buena capacidad de lavado (capacidad de disgregación dentro de las fibras) en agua para lo cual las fibras de PVA se producen en un procedimiento estable de hilatura en húmedo pero no en el procedimiento convencional de hilatura en húmedo, de hilatura en húmedo con chorro en seco, de hilatura en seco o de hilatura en disolvente.

La invención proporciona de forma específica fibras de alcohol polivinílico termoplástico que comprenden, al menos un componente, un alcohol polivinílico soluble en agua que contiene de 0,1 a 25% mol de unidades de \alpha-olefina C_{1-4}y/o unidades de éter vinílico, con una fracción molar, basada en unidades de alcohol vinílico, de un grupo hidroxilo de la unidad de alcohol vinílico situado en el centro de 3 cadenas sucesivas con unidades de alcohol vinílico, estando comprendido en función de la expresión de la triada entre 70 y 99,9% mol, con un contenido en ácido carboxílico y en anillo de lactona del 0,02 al 0,15% mol y con un punto de fusión comprendido entre 160ºC y 230ºC y que contiene un ión de metal alcalino en una cantidad como ión sodio de 0,0003 a 1 parte en peso con relación a 100 partes en peso de alcohol polivinílico.

La invención proporciona además un procedimiento para producir fibras termoplásticas de alcohol polivinílico, que comprende la hilatura por fusión del alcohol polivinílico indicado anteriormente a una temperatura de hilera comprendida entre el punto de fusión (Tm) y Tm +80ºC, a un índice de cizallamiento (\gamma) comprendido entre 1.000 y 25.000 s^{-1} y a una conicidad de 10 a 500.

La invención proporciona además un procedimiento para producir productos fibrosos, que comprende el tratamiento de estructuras fibrosas que contienen, al menos como uno de los componentes, las fibras termoplásticas de alcohol polivinílico indicadas anteriormente en agua para disolver de este modo y eliminar el alcohol polivinílico.

La invención todavía proporciona además una tela no tejida que comprende fibras que comprenden, al menos como uno de los componentes, un alcohol polivinílico modificado que contiene de 0,1 a 25% mol de unidades de \alpha-olefina C_{1-4}y/o unidades de éter vinílico, con una fracción molar, basada en unidades de alcohol vinílico, de un grupo hidroxilo de la unidad de alcohol vinílico situado en el centro de 3 cadenas sucesivas con unidades de alcohol vinílico, estando comprendido con relación a la expresión de la triada entre 66 y 99,9% mol, con un contenido en ácido carboxílico y en anillo de lactona del 0,02 al 0,15% mol y con un punto de fusión comprendido entre 160ºC y 230ºC y que contiene un ión de metal alcalino en una cantidad como ión sodio de 0,0003 a 1 parte en peso con relación a 100 partes en peso de alcohol polivinílico.

Descripción detallada de la invención

El alcohol polivinílico que se utiliza en la invención es un alcohol polivinílico modificado con grupos funcionales introducidos en él por copolimerización, modificación del terminal y/o reacción posterior y contiene una cantidad específica de grupos de ácido carboxílico y de anillos de lactona.

Entre los procedimientos para producir PVA con grupos de ácido carboxílico y de anillos de lactona se incluyen, por ejemplo, los siguientes:

(1)

Un procedimiento de saponificación de un polímero de éster vinílico como el obtenido por copolimerización de un monómero de éster vinílico, como por ejemplo el acetato de vinilo o similares con un monómero que tiene capacidad para producir un ácido carboxílico y un anillo de lactona en una solución de alcohol o de dimetilsulfóxido.

(2)

Un procedimiento de polimerización de un monómero de éster vinílico en presencia de un ácido carboxílico con un compuesto de tiol, como por ejemplo el ácido mercaptotioacético, ácido 3-mercaptopropiónico o similares, seguido de la saponificación del polímero resultante.

(3)

Un procedimiento de polimerización de un monómero de éster vinílico como por ejemplo acetato de vinilo o similares, junto con la reacción en cadena de transferencia sobre el grupo alquilo en el monómero del éster vinílico y en el polímero del éster vinílico resultante para dar un polímero de éster vinílico muy ramificado, seguido de la saponificación del polímero.

(4)

Un procedimiento para hacer reaccionar un copolímero de un monómero que tiene un grupo epoxi y un monómero de éster vinílico, con un compuesto de tiol que tiene un grupo carboxilo, seguido de la saponificación del producto de reacción resultante.

(5)

Un procedimiento de acetilación del PVA con un aldehído que tiene un grupo carboxilo.

El monómero de éster vinílico incluye, por ejemplo, formato de vinilo, acetato de vinilo, propionato de vinilo, valerato de vinilo, caprato de vinilo, laurato de vinilo, estearato de vinilo, benzoato de vinilo, pivalato de vinilo, versatato de vinilo, etc. De éstos, se prefiere el acetato de vinilo para producir PVA.

El monómero con capacidad para producir un ácido carboxílico y un anillo de lactona incluye, por ejemplo, monómeros con un grupo carboxílico procedente del ácido fumárico, ácido maleico, ácido itacónico, anhídrido maleico, anhídrido itacónico, etc.; ácido acrílico y sus sales; acrilatos como por ejemplo acrilato de metilo, acrilato de etilo, acrilato de n-propilo, acrilato de i-propilo, etc.; ácido metacrílico y sus sales; metacrilatos, como por ejemplo, metacrilato de metilo, metacrilato de etilo, metacrilato de n-propilo, metacrilato de i-propilo, etc.; acrilamida y sus derivados como por ejemplo N-metilacrilamida, N-etilacrilamida, etc.; metacrilamida y sus derivados como por ejemplo N-metilmetacril-amida, N-etilmetacrilamida, etc.

Los comonómeros que se pueden introducir en el PVA en la invención incluyen, por ejemplo \alpha-olefinas como por ejemplo, etileno, propileno, 1-buteno, isobuteno, 1-hexeno, etc.; ácido acrílico y sus sales; acrilatos como por ejemplo acrilato de metilo, acrilato de etilo, acrilato de n-propilo, acrilato de i-propilo, etc.; ácido metacrílico y sus sales; metacrilatos, como por ejemplo, metacrilato de metilo, metacrilato de etilo, metacrilato de n-propilo, metacrilato de i-propilo, etc.; acrilamida y sus derivados como por ejemplo N-metilacrilamida, N-etilacrilamida, etc.; metacrilamida y sus derivados, como por ejemplo, N-metilmetacrilamida, N-etilmetacrilamida, etc.; éteres vinílicos como por ejemplo éter metilvinílico, éter etilvinílico, éter n-propilvinílico, éter i-propilvinílico, éter n-butilvinílico, etc.; éteres vinílicos con un grupo hidroxilo como por ejemplo éter vinílico de etilenglicol, éter vinílico de 1,3-propanodiol, éter vinílico de 1,4-butanodiol, etc.; acetato de alilo; éteres de alilo, como por ejemplo, éter propil alílico, éter butil alílico, éter hexil alílico, etc.; monómeros con el grupo oxialquileno, vinilsililos, como por ejemplo, viniltrimetoxisilano, etc.; \alpha-olefinas con el grupo hidroxilo, como por ejemplo, acetato de isopropenilo, 3-buten-1-ol, 4-penten-1-ol, 5-hexen-1-ol, 7-octen-1-ol, 9-decen-1-ol, 3-metil-3-buten-1-ol, etc.; monómeros con un grupo carboxilo procedente del ácido fumárico, ácido maleico, ácido itacónico, anhídrido itacónico, anhídrido maleico, anhídrido ftálico, anhídrido trimelítico, anhídrido itacónico, etc.; monómeros que tienen un grupo ácido sulfónico procedente del ácido etilensulfónico, ácido alilsulfónico, ácido metalilsulfónico, ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico, etc.; monómeros con un grupo catiónico procedente del cloruro de viniloxietiltrimetilamonio, cloruro de viniloxibutiltrimetilamonio, viniloxietildimetilamina, viniloximetildietilamina, cloruro de N-acrilamidometiltrimetilamonio, cloruro de N-acrilamidoetiltrimetilamonio,
N-acrilamidodimetilamina, cloruro de aliltrimetilamonio, cloruro de metaliltrimetilamonio, dimetilalilamina, aliletilamina, etc. El contenido de monómero del PVA es por lo menos 25% mol.

De entre estos monómeros, se prefieren las \alpha-olefinas, como por ejemplo etileno, propileno, 1-buteno, isobuteno, 1-hexeno, etc.; éteres vinílicos, como por ejemplo éter metilvinílico, éter etilvinílico, éter n-propilvinílico, éter i-propilvinílico, éter n-butilvinílico, etc.; éteres vinílicos con un grupo hidroxilo como por ejemplo éter etilenglicol vinílico, éter 1,3-propanodiol vinílico, éter 1,4-butanodiol vinílico, etc.; acetato de alilo; éteres alílicos como por ejemplo éter propil alílico, éter butil alílico, éter hexil alílico, etc.; monómeros con el grupo oxialquileno; \alpha-olefinas con el grupo hidroxilo, como por ejemplo 3-buten-1-ol, 4-penten-1-ol, 5-hexen-1-ol, 7-octen-1-ol, 9-decen-1-ol, 3-metil-3-buten-1-ol, etc., ya que están fácilmente disponibles.

Más preferidas son las \alpha-olefinas C_{1-4}, como por ejemplo etileno, propileno, 1-buteno, isobuteno, etc.; éteres vinílicos como por ejemplo éter metilvinílico, éter etilvinílico, éter n-propilvinílico, éter i-propilvinílico, éter n-butilvinílico, etc.; en vista de su capacidad para formar copolímeros, de la capacidad para hilatura por fusión del PVA modificado con ellas y de la solubilidad en agua de las fibras de PVA. PVA contiene de 0,1 a 25% mol, pero preferentemente de 4 a 15%, más preferentemente de 6 a 13% mol de las unidades procedentes de \alpha-olefinas C_{1-4}y/o de éteres
vinílicos.

Se prefiere etileno como \alpha-olefina, ya que mejora las propiedades físicas de las fibras de PVA. Por lo tanto, se prefiere especialmente utilizar un PVA modificado con 4 a 15% mol, más preferentemente de 6 a 13% mol de unidades de etileno introducidas en éste.

El PVA para su utilización en la invención se puede preparar por cualquier procedimiento conocido de polimerización en masa, de polimerización en solución, de polimerización en suspensión, de polimerización en emulsión o similares. De éstos, el procedimiento de polimerización en masa es el empleado generalmente o un procedimiento de polimerización en solución en el que los monómeros se polimerizan en ausencia de un disolvente o en presencia de un disolvente, como por ejemplo alcohol o similares. El alcohol utilizado como disolvente para la polimerización en solución incluye, por ejemplo, alcoholes inferiores, como por ejemplo alcohol metílico, alcohol etílico, alcohol propílico, etc. El iniciador que se debe utilizar para la copolimerización puede ser cualquiera conocido, incluyendo, por ejemplo, iniciadores de tipo azo e iniciadores de tipo peróxido, como por ejemplo \alpha,\alpha'-azobisisobutironitrilo, 2,2'-azobis(2,4-dimetil-valeronitrilo), peróxido de benzoilo, peroxicarbonato de n-propilo, etc. La temperatura de polimerización puede estar comprendida entre 0ºC y 150ºC. Se desea que el PVA sea soluble en agua a bajas temperaturas, la temperatura de polimerización es preferentemente no menor de 40ºC, más preferentemente no menor de 50ºC. Sin embargo, si la temperatura de polimerización es demasiado alta, el grado de polimerización del PVA producido será demasiado bajo. Por lo tanto, es deseable que la temperatura de polimerización no sea mayor de 130ºC, más preferentemente no mayor de 120ºC.

La fracción molar, basada en las unidades de alcohol vinílico, de un grupo hidroxilo de la unidad de alcohol vinílico situada en el centro de la cadena de 3 unidades de alcohol vinílico sucesivas con relación a la expresión de la triada, tal como se denomina en la presente memoria, indica el pico (I) para PVA medido en d6-DMSO a 65ºC con RMN de protón a 500 MHz (Modelo JEOL GX-500), que refleja la capacidad táctica de la triada de los protones del hidroxilo en PVA.

El pico (I) indica la suma total de los grupos hidroxilo en las unidades de alcohol vinílico en PVA, que aparecen en la cadena de capacidad isotáctica (4,54 ppm), en la cadena de capacidad heterotáctica (4,36 ppm) y en la cadena de capacidad sindiotáctica (4,13 ppm) en la expresión de la triada; y el pico (II) que aparece en todos los grupos hidroxilos en las unidades de alcohol vinílico en PVA está dentro de la zona de desplazamiento químico comprendida entre 4,05 ppm y 4,70 ppm. Por lo tanto, en la invención, la fracción molar basada en unidades de alcohol vinílico de un grupo hidroxilo de la unidad de alcohol vinílico situada en el centro de la cadena de 3 unidades de alcohol vinílico sucesivas con relación a la expresión de la triada está representada por: 100 \times (I)/(II).

En la invención, la fracción molar basada en unidades de alcohol vinílico, de un grupo hidroxilo de la unidad de alcohol vinílico situada en el centro de la cadena de 3 unidades de alcohol vinílico sucesivas con relación a la expresión de la triada se controla de la forma que se define específicamente en la presente memoria, por lo que las propiedades relacionadas con el agua que incluyen la solubilidad en el agua y la capacidad de absorción en agua del PVA, las propiedades mecánicas que incluyen la resistencia, la elongación y el módulo de las fibras de PVA y también las propiedades relacionadas con la hilatura por fusión que incluyen el punto de fusión y la viscosidad de fusión del PVA están bastante bien controladas para satisfacer el objetivo de la invención. Esto es debido a que el grupo hidroxilo de la unidad de alcohol vinílico situada en el centro de la cadena 3 unidades de alcohol vinílico sucesivas con relación a la expresión de la triada es rico en cristalinidad y podría presentar bien las características del PVA.

En la presente invención, excepto para telas no tejidas, la fracción molar, basada en unidades de alcohol vinílico, de un grupo hidroxilo de la unidad de alcohol vinílico situada en el centro de la cadena de 3 unidades de alcohol vinílico sucesivas con relación a la expresión de la triada está comprendida está comprendida entre 70 y 99,9% mol, pero preferentemente entre 72 y 99% mol, más preferentemente entre 74 y 97% mol, aún más preferentemente entre 75 y 96% mol, más preferentemente entre 76 y 95% mol. En las telas no tejidas, el PVA puede no estar completamente disuelto para algunas aplicaciones, en tanto que las telas se pueden descomponer en fibras. En éstas, por lo tanto, la fracción molar, basada en unidades de alcohol vinílico, de un grupo hidroxilo de la unidad de alcohol vinílico situada en el centro de la cadena de 3 unidades de alcohol vinílico sucesivas con relación a la expresión de la triada puede estar comprendida entre 66 y 99,9% mol, pero preferentemente entre 70 y 99% mol, más preferentemente entre 74 y 97% mol, aún más preferentemente entre 75 y 96% mol, más preferentemente entre 76 y 95%
mol.

Si la fracción molar, basada en unidades de alcohol vinílico, de un grupo hidroxilo de la unidad de alcohol vinílico situada en el centro de la cadena de 3 unidades de alcohol vinílico sucesivas con relación a la expresión de la triada es menor que el límite más bajo definido, la cristalinidad del polímero PVA es baja. Si es así, la resistencia de las fibras de PVA será baja y, además, mientras las fibras se hilan por fusión, se pegan entre sí y las fibras tejidas no pueden estar no tejidas. Lo que es más, las fibras termoplásticas con buena solubilidad en agua y también las telas no tejidas con buena capacidad de limpieza con agua, que la invención pretende obtener, no se podrían
obtener.

Por otra parte, si la fracción molar, basada en unidades de alcohol vinílico, de un grupo hidroxilo de la unidad de alcohol vinílico situada en el centro de la cadena de 3 unidades de alcohol vinílico sucesivas con relación a la expresión de la triada es mayor del 99,9%, la temperatura de hilatura por fusión para el polímero de PVA debe ser mayor, ya que el punto de fusión del polímero es elevado. Si es así, el polímero que se está hilando por fusión se descompondrá, se gelificará o se coloreará, ya que su estabilidad al calor no es buena.

Cuando el PVA para su utilización en la invención es un PVA modificado por etileno, el PVA satisface preferentemente la siguiente fórmula, produciendo mejores resultados.

-1,5 \times Et + 100 \geq fracción \ molar \geq -Et + 85

en la que la fracción molar indica la fracción molar, basada en unidades de alcohol vinílico, de un grupo hidroxilo de la unidad de alcohol vinílico situada en el centro de la cadena de 3 unidades de alcohol vinílico sucesivas con relación a la expresión de la triada; y Et indica el contenido en etileno (unidad: % mol) del PVA.

El contenido de PVA en el ácido carboxílico y en el anillo de lactona para su utilización en la invención está comprendido entre 0,02 y 0,15% mol, pero preferentemente entre 0,22 y 0,145% mol, más preferentemente entre 0,024 y 0,13% mol, aún más preferentemente entre 0,025 y 0,13% mol. El ácido carboxílico en la invención incluye sus sales metálicas alcalinas y el metal alcalino incluye potasio, sodio, etc.

Si el contenido de PVA en el ácido carboxílico y en el anillo de lactona es más pequeño de 0,02% mol, PVA gelifica en mayor medida mientras que se hila por fusión y su capacidad de hilado por fusión es escasa. Si es así, además, la solubilidad en agua de PVA es baja. Por otra parte, si el contenido de PVA el ácido carboxílico y en el anillo de lactona es mayor de 0,15% mol, la estabilidad térmica de PVA es escasa. Si es así, PVA piroliza y gelifica y por lo tanto no se puede hilar por fusión.

El contenido de PVA en el ácido carboxílico y en el anillo de lactona se puede obtener a partir del pico que aparece en la RMN de protón del PVA. En resumen, PVA se saponifica completamente para tener un grado de saponificación de al menos 99,95%, a continuación se lava completamente con metanol y después de esto se seca al vacío a 90ºC durante 2 días para preparar una muestra de PVA que se ha de analizar por RMN de protón.

Concretamente, en el procedimiento (1) mencionado anteriormente, la muestra de PVA preparada se disuelve en DMSO-D6 y se somete a RMN de protón a 500 MHz (con JEOL GX-500) a 60ºC. El contenido en los monómeros de ácido acrílico, acrilatos, acrilamida y derivados de acrilamida que constituyen el polímero de PVA se calcula de forma ordinaria a partir del pico (2,0 ppm) procedente de la principal cadena metina del polímero; y de los monómeros del ácido metacrílico, metacrilatos, metacrilamida y derivados de metacrilamida que constituyen, es a partir de los picos (0,6 a 1,1 ppm) procedentes de los grupos metilo que se unen directamente a la cadena principal del polímero. Para medir el contenido de los monómeros que tienen un grupo carboxilo procedente del ácido fumárico, ácido maleico, ácido itacónico, anhídrido maleico, anhídrido itacónico o similares, se disuelve la muestra de PVA preparada en DMSO-D6, a la que se añaden unas pocas gotas de ácido trifluoroacético y la solución de PVA resultante se somete a RMN de protón a 500 MHz (con JEOL GX-500) a 60ºC. El contenido de monómero se calcula de la forma ordinaria basándose en el pico de metina para el anillo de lactona asignado a la zona comprendida entre 4,6 y 5,
2 ppm.

El contenido en monómero se calcula para el PVA preparado en los procedimientos (2) y (4), basándose en el pico (2,8 ppm) procedente de la unión directa del metileno al átomo de azufre.

En el procedimiento (1), se disuelve la muestra de PVA preparada en metanol-D4/D_{2}O = 2/8, y la solución resultante se somete a RMN de protón a 500 MHz (con JEOL GX-500) a 80ºC. Los picos procedentes del metileno para el ácido carboxílico terminal o su sal de metal alcalino (véase la siguiente fórmula 1 estructural y la fórmula 2 estructural) se asignan a 2,2 ppm (valor A integrado) y a 2,3 ppm (valor B integrado); el pico procedente del metileno para el anillo de lactona terminal (véase la siguiente fórmula 3 estructural) está a 2,6 ppm (valor C integrado); y los picos procedentes de metina para las unidades de alcohol vinílico están en la región comprendida entre 3,5 y 4,15 ppm (valor D integrado). El contenido de PVA en el ácido carboxílico y en el anillo de lactona se calcula, según la fórmula siguiente en la que \Delta indica el grado de modificación (% mol).

(3).Contenido de ácido carboxílico y lactona (% mol) = 50 \times (A + B +C) \times \{(100 - \Delta )/(100 \times D)\} \times 100

Fórmula estructural 1

(Na)HOOCC\underline{H_{2}}CH_{2}CH_{2}\sim

Fórmula estructural 2

NaOOCC\underline{H_{2}}CH_{2}CH(OH)\sim

\newpage

Fórmula estructural 3

1

En el procedimiento (5), la muestra de PVA preparada se disuelve en DMSO-D6 y la solución resultante se somete a RMN de protón a 500 MHz (con JEOL GX-500) a 60ºC. Basándose en los picos procedentes del grupo metina en los grupos acetal y que aparecen dentro de la zona comprendida entre 4,8 y 5,2 ppm (véase la siguiente fórmula estructural 4), el contenido en monómero se calcula de la forma ordinaria.

Fórmula estructural 4

2

en la que X indica un enlace sencillo o un grupo alquilo que tiene a 1 a 10 átomos de carbono.

El PVA para su utilización en la invención tiene un punto de fusión (Tm) comprendido entre 160 y 230ºC, preferentemente entre 170 y 227ºC, más preferentemente entre 175 y 224ºC, aún más preferentemente entre 180 y 220ºC. El PVA que tiene un punto de fusión menor de 160ºC tiene poca cristalinidad y la resistencia de sus fibras es escasa. Como puede ser el caso, además, podrían no formarse fibras ya que su estabilidad térmica es escasa. Lo que es más, cuando las fibras de PVA se funden, la trama resultante tendrá muchos granos de resina (puntos) y podría no mantener sus propiedades, o, como puede ser el caso, podría no formarse la trama.

Por otra parte, el PVA que tiene un punto de fusión mayor de 230ºC debe estar fundido a alta temperatura. Esto es, la temperatura de hilatura por fusión para ello estará próxima a su punto de descomposición. Como resultado, será imposible tratándolo en forma estable para formar fibras o para formar telas no tejidas por soplado con fusión.

El punto de fusión del PVA se puede medir por DSC (con TA3000 de Mettler). En resumen, utilizando el aparato DSC, una muestra de PVA que se ha de medir se calienta hasta 250ºC en nitrógeno a un ritmo de calentamiento de 10ºC/min, a continuación se enfría a temperatura ambiente y de nuevo se calienta hasta 250ºC a un ritmo de calentamiento de 10ºC/min. Se lee la parte superior del pico endotérmico que aparece en el ciclo térmico y esto indica el punto de fusión del PVA.

El contenido en ión metálico alcalino de PVA para su utilización en la invención está comprendido entre 0,0003 y 1 parte en peso como ión sodio y con relación a 100 partes en peso de PVA, pero preferentemente entre 0,0003 y 0,8 partes en peso, más preferentemente entre 0,0005 y 0,6 partes en peso, aún más preferentemente entre 0,0005 y 0,5 partes en peso. Si el contenido de PVA en el ión metálico alcalino es menor de 0,0003 partes en peso, las fibras de PVA no son suficientemente solubles en agua. Si es así, las fibras de PVA proporcionarán alguna insolubilidad en agua, si por otra parte, el contenido de PVA en ión metálico alcalino es mayor de 1 parte en peso, PVA se descompone y gelifica demasiado mientras que se funde y podría no formar fibras.

El ión metálico alcalino incluye, por ejemplo, iones de potasio, sodio, etc.

En la invención, la cantidad específica de un ión metálico alcalino se incorpora en el PVA, para lo cual el procedimiento no está definido de forma específica. Por ejemplo, se emplea un procedimiento de adición de un compuesto que tiene un ión metálico alcalino al PVA que se ha preparado por polimerización; o un procedimiento de saponificación de un polímero de éster vinílico en un disolvente, en el que se utiliza como catalizador una sustancia alcalina que tiene un ión metálico alcalino para la saponificación para introducir de este modo el ión metálico alcalino en el PVA, y el PVA saponificado de este modo se lava con un líquido de lavado con el fin de controlar el contenido de PVA en el ión metálico alcalino. Se prefiere este último.

El contenido de PVA en el ión metálico alcalino se puede medir por absorciometría atómica.

La sustancia alcalina que se debe usar como catalizador para la saponificación incluye, por ejemplo, hidróxido de potasio e hidróxido sódico. La relación molar de la sustancia alcalina que se ha de utilizar como catalizador para la saponificación a las unidades de acetato de vinilo en el polímero que se ha de saponificar está comprendida preferentemente entre 0,004 y 0,5, más preferentemente entre 0,005 y 0,05. El catalizador para la saponificación se puede unir todo de una vez en la etapa inicial de la saponificación o se puede añadir intermitentemente en el curso de la saponificación.

El disolvente para la saponificación incluye, por ejemplo, metanol, acetato de metilo, sulfóxido de dietilo, dimetilformamida, etc. De estos disolventes se prefiere metanol; es más preferible que sea metanol con un contenido en agua controlado entre 0,001 y 1% en peso; aún más preferible es el metanol con un contenido en agua controlado entre 0,003 y 0,9% en peso; y es más preferible todavía metanol con un contenido en agua controlado entre 0,005 y 0,8% en peso. El líquido de lavado, incluye, por ejemplo, metanol, acetona, acetato de metilo, acetato de etilo, hexano, agua, etc. De éstos, se prefiere metanol, acetato de metilo y agua, que se pueden utilizar bien solos o combinado.

La cantidad de líquido de lavado se controla de modo que el contenido de PVA en el ión metálico alcalino esté comprendido dentro del intervalo definido, pero, en general, está comprendido preferentemente entre 300 y 10.000 partes en peso, más preferentemente entre 500 y 5.000 partes en peso, en comparación con las 100 partes en peso de PVA. La temperatura de lavado está comprendida preferentemente entre 5 y 80ºC, más preferentemente entre 20 y 70ºC. El tiempo de lavado está comprendido preferentemente entre 20 minutos y 10 horas, más preferentemente entre 1 hora y 6 horas.

Preferentemente, el grado medio de viscosidad de polimerización (en los sucesivo denominado simplemente grado de polimerización) de PVA que se debe producir de la forma indicada anteriormente está comprendido entre 200 y 500, más preferentemente entre 230 y 470, aún más preferentemente entre 250 y 450. El PVA con un grado de polimerización menor de 200 produce poca capacidad de hilatura por fusión, y con frecuencia no podrá formar fibras. Por otra parte, el PVA con un grado de polimerización mayor de 500 no podrá con frecuencia pasar a través de la boquilla de hilatura, ya que su viscosidad de fusión es demasiado alta. Lo que es más, si el PVA que tiene dicho alto grado de polimerización forma parte de una tela no tejida por soplado con fusión, el diámetro medio de las fibras que constituyen la tela no tejida será mayor y las fibras estarán parcialmente enrolladas o redondeadas para formar agregados en la tela. La tela no tejida que tiene de este modo dichos agregados de fibra tendrá un tacto áspero, y con frecuencia perderá las características intrínsecas de las telas no tejidas por soplado con fusión.

El denominado PVA de baja polimerización con un grado bajo de polimerización se disuelve rápidamente en una solución acuosa, y, además, las fibras que comprenden PVA de este tipo se encogen hasta un grado reducido cuando se tratan en una solución acuosa para disolver el componente de PVA en éstas.

El grado de polimerización (P) del PVA se puede medir según JIS-K6726. En resumen, PVA se vuelve a saponificar y se purifica a continuación, y se mide su viscosidad [\eta] límite en agua a 30ºC, a partir de la cual se obtiene el grado de polimerización, P, del PVA, como en la siguiente ecuación:

P = ([\eta] \times 10^{3}/8,29)^{(1/0,62)}

El PVA cuyo grado de polimerización está comprendido dentro del intervalo definido anteriormente produce mejores resultados.

Preferentemente, el grado de saponificación de PVA está comprendido entre 90 y 99,99% mol, preferentemente entre 93 y 99,98% mol, más preferentemente entre 94 y 99,97% mol, aún más preferentemente entre 96 y 99,96% mol. El PVA con un grado de saponificación menor de 90% mol podría no fundirse de forma satisfactoria, ya que su estabilidad es escasa y a menudo se piroliza o se gelifica. Además, dependiendo del tipo de los comonómeros que lo constituyen, el PVA que tiene dicho bajo grado de saponificación será poco soluble en agua y con frecuencia no podrá alcanzar el objetivo de la invención.

Por otra parte, es imposible producir de forma estable PVA con un grado de saponificación mayor del 99,99% mol, y, aún si se produce, el PVA de este tipo a menudo no puede formar fibras estables.

En tanto que no interfieran con el objeto y el efecto de la invención, se pueden añadir varias aditivos al PVA en el transcurso de la polimerización para prepara PVA o durante el tratamiento posterior del polímero PVA. Los aditivos opcionales incluyen, por ejemplo, estabilizantes como por ejemplo compuestos de cobre, etc., además de colorantes, absorbedores de UV, estabilizantes de la luz, antioxidantes, agentes antiestáticos, retardadores de llama, plastificantes, lubricantes, retardadores de cristalización, etc. Se prefiere añadir estabilizantes térmicos al PVA, ya que mejoran la estabilidad de residencia de la fusión del PVA que forma parte de las fibras. Los estabilizantes térmicos preferidos incluyen estabilizantes orgánicos tales como los fenoles impedidos, etc.; haluros de cobre como por ejemplo ioduro de cobre, etc.; haluros de metales alcalinos como por ejemplo ioduro de potasio, etc.

También si se desea, se pueden añadir al PVA partículas finas con un tamaño medio de partículas comprendido entre 0,01 \mum y 5 \mum, en una cantidad comprendida entre 0,05% en peso y 10% en peso, en el transcurso de la polimerización para preparar PVA o durante el tratamiento posterior del polímero de PVA. El tipo de las partículas finas no se define de forma específica. Por ejemplo, las partículas finas inertes de sílice, alúmina, óxido de titanio, carbonato de calcio, sulfato de bario o similares se pueden añadir a éste, ya sea de forma aislada o en combinación. Especialmente preferidas son las partículas finas inorgánicas con un tamaño medio de partícula comprendido entre 0,02 \mum y 1 \mum, ya que mejoran la capacidad de hilatura y la capacidad de extracción del PVA.

Las fibras termoplásticas de alcohol polivinílico de la invención incluyen no solo fibras de PVA solo, sino también fibras hiladas multicomponentes como por ejemplo fibras conjugadas y fibras hiladas mixtas que comprenden PVA como un componente, y algunos otros polímeros termoplásticos con un punto de fusión no mayor de 270ºC. El modelo de combinación de cada componente en sección transversal de las fibras multicomponentes no está definido de forma específica, incluyendo, por ejemplo fibras con núcleo/envoltura, fibras isla/mar, fibras contiguas, fibras multicapa, fibras de división radial y otras combinaciones. Por ejemplo, en las fibras de dos componentes compuestas de PVA que sirve como componente mar y un polímero termoplástico que sirve como componente isla, el componente mar de PVA se puede eliminar para dar fibras ultrafinas. En las fibras de dos componentes compuestas de PVA que sirve como componente núcleo y un polímero termoplástico diferentes que sirve como componente envoltura, el PVA del componente del núcleo se puede eliminar para dar fibras huecas. Una tela de fibras de dos componentes compuesta de PVA que sirve como componente de envoltura y un polímero termoplástico diferente que sirve como componente del núcleo se puede tratar con agua para separar el PVA del componente de la envoltura. Después que se ha tratado de este modo, la tela podría tener un tacto mejorado. Por otra parte, la tela de fibras de dos componentes de este tipo se puede tratar de una forma diferente dejando positivamente el componente de la envoltura solo como es y las fibras restantes podrían ser útiles como fibras aglutinantes.

En las fibras multicomponentes, los polímeros que se han de combinar con PVA son fibras preferentemente termoplásticas con un punto de fusión no mayor de 270ºC. Por ejemplo, incluyen poliésteres aromáticos, como por ejemplo tereftalato de polietileno, tereftalato de polibutileno, tereftalato de polihexametileno, etc., y sus copolímeros; poliésteres alifáticos y sus copolímeros, como por ejemplo ácido poliláctico, succinato de polietileno, succinato de pulibutileno, succinato adipato de polibutileno, copolímeros de polihidroxibutirato-polihidroxivalerato, policaprolactona, etc.; poliamidas alifáticas y sus copolímeros, como por ejemplo nilón 6, nilón 66, nilón 10, nilón 12, nilón 6-12, etc.; poliolefinas, como por ejemplo polipropileno, polietileno, polimetilpenteno, etc., y sus copolímeros; alcohol polivinílico modificado que tiene de 25% mol a 70% mol de unidades de etileno; además de elastómeros de poliestireno, elastómeros de polidieno, elastómeros que contienen cloro, elastómeros de poliolefinas, elastómeros de poliéster, elastómeros de poliuretano, elastómeros de poliamida, etc. Al menos uno de estos polímeros se puede combinar con PVA para dar fibras multicomponentes.

De éstos se prefieren tereftalato de polibutileno, copolímeros de tereftalato de etileno, ácido poliláctico, nilón 6, nilón 6-12, polipropileno y alcohol polivinílico modificado que tiene de 25% mol a 70% mol de unidades de etileno, siendo multihilados fácilmente con PVA para su utilización en la invención.

Para los copolímeros de poliéster utilizables en la presente invención, los comonómeros incluyen, por ejemplo, ácidos dicarboxílicos aromáticos como por ejemplo ácido isoftálico, ácido naftalen-2,6-dicarboxilico, ácido ftálico, \alpha, \beta-(4-carboxifenoxi)etano, 4,4'-dicarboxidifenilo, sulfoisoftalato de 5-sodio, etc.; ácidos alifáticos dicarboxílicos como por ejemplo ácido adípico, ácido sebácico, etc.; y compuestos de diol como por ejemplo dietilenglicol, 1,4-butanodiol, 1,6-hexanodiol, neopentilglicol, ciclohexano-1,4-dimetanol, polietetilenglicol, politrimetilenglicol, polipropilenglicol, politetrametilenglicol, etc. La proporción de comonómeros en la copolimerización preferentemente es como mucho del 80% mol.

Cuando las fibras multicomponetnes que comprenden, como uno de los componentes, un poliéster alifático, como por ejemplo ácido poliláctico o similares se tratan para separar de ellos los demás componentes, produciendo de este modo fibras de poliéster alifático, las fibras de poliéster alifático producidas se degradarán o se descompondrán si los demás componentes se separan por extracción con algún producto químico, excepto el agua. Por consiguiente, al producir las fibras multicomponentes que comprenden, por ejemplo poliéster como uno de los componentes, es eficaz utilizar, como el otro componente, el PVA mostrado en la presente memoria para la presente invención.

En la producción de fibras de dos componentes de la invención, es preferible utilizar un poliéster alifático como por ejemplo ácido poliláctico o similares, que un polímero termoplástico que tenga un punto de fusión no mayor de 270ºC, ya que el ácido poliláctico es biodegradable por sí mismo y ya que el componente del alcohol polivinílico que se ha separado de las fibras por extracción del agua para estar en una solución acuosa de éstas es también biodegradable. En conjunto, por consiguiente, las fibras de dos componentes de este tipo son biodegradables.

En cualquier modo de hilatura de un componente o de hilatura multicomponente para producir las fibras de la invención, se emplea cualquier dispositivo de hilatura por fusión conocido. Por ejemplo, en el modo de hilatura de un solo componente para producirlas, los concentrados de PVA se amasan en estado fundido en un extrusor de fusión, a continuación el polímero resultante fundido se introduce en un cabezal de hilatura, se dosifican con una bomba de engranajes y se hila a través de una boquilla de hilatura, y se tejen las fibras hiladas de este modo. En el modo de hilatura multicomponente para producir fibras multicomponentes de la invención, el PVA y otros polímeros termoplásticos se amasan fundidos independientemente en diferentes extrusores y los productos fundidos del polímero resultante se hilan todos a través de una y la misma boquilla de hilatura.

El perfil de la sección transversal de las fibras no está limitado únicamente a un disco circular, sino que puede ser en forma de C o puede ser en hojas múltiples, por ejemplo, en 3 hojas, en forma de T, en 4 hojas, en 5 hojas, en 6 hojas, en 7 hojas o en 8 hojas o puede también ser en forma de cruz.

En la formación del PVA en las fibras de la invención, es importante que el PVA se hile por fusión a una temperatura de hilera comprendida entre Tm y Tm+ 80ºC, a una índice de cizallamiento (\gamma) comprendida entre 1.000 y
25.000 s^{-1} y con una conicidad, V, de 10 a 500. Cuando PVA se hila por fusión junto con otros polímeros para dar fibras multicomponentes, es deseable que la viscosidad de fusión del PVA y la de los demás polímeros que se han de combinar con PVA estén próximas entre sí, cuando se miden a la temperatura de la hilera a través de la cual ellos se han hilado por fusión y concentración el índice de cizallamiento a la que ellos pasan a través de la boquilla de hilatura, en vista de la estabilidad de la hilatura de los componentes del polímero combinado.

El punto de fusión, Tm, del PVA para su utilización en la invención es la temperatura del pico para el principal pico endotérmico de PVA observada en calorimetría de barrido diferencial (DSC, por ejemplo, con TA3000 de Mettler). El índice de cizallamiento (\gamma) se representa por: \gamma = 4Q/\pir^{3} en la que r (cm) indica el radio de la boquilla y Q (cm^{3}/s) indica la velocidad de salida del polímero por el orificio. La conicidad, V, se representa por: V = A\cdot\pir^{2}/Q en la que A (m/min) indica la velocidad de ascensión.

En la producción de las fibras de la invención, si la temperatura de la hilera es menor que el punto de fusión, Tm, del PVA, el PVA no funde y por lo tanto no se podría hilar. Si por otra parte, es mayor de Tm + 80ºC, el PVA se pirolizará fácilmente y su capacidad de hilatura será menor. Si el índice de cizallamiento es menor de 1.000 s^{-1} las fibras de PVA que se están hilando se romperán más fácilmente; pero si es mayor de 25.000 s^{-1} la contrapresión contra la boquilla será demasiado grande y la capacidad de hilado de PVA será menor. Si la conicidad es menor de 10, la finura de las fibras de PVA producida será desigual y la hilatura estable del PVA será difícil; pero si es mayor de 500, las fibras de PVA que se están hilando se romperán fácilmente.

En la invención, es deseable añadir un plastificante al PVA que se ha de hilar, ya que mejora la capacidad de hilatura del PVA.

El plastificante no está definido de forma específica y puede ser cualquier compuesto que tenga capacidad para disminuir el punto de transición al cristal y la viscosidad de fusión del PVA. Por ejemplo, incluye agua, etilenglicol y su oligómero, polietilenglicol, polipropilenglicol y su oligómero, butilenglicol y su oligómero, derivados de poliglicerina, derivados de glicerina, tal como se preparan por adición de un óxido de alquileno, como por ejemplo óxido de etileno, óxido de propileno o similares a la glicerina, derivados de sorbitol como los preparados añadiendo un óxido de alquileno, como por ejemplo óxido de etileno, óxido de propileno o similares al sorbitol, polialcoholes como por ejemplo pentaeritritol y sus derivados, copolímeros aleatorios PO/EO, etc. Es deseable que el plastificante se añada al PVA en una proporción comprendida entre 1 y 30% en peso, preferentemente entre 2 y 20% en peso.

Preferentemente se añade al menos un plastificante seleccionado de entre aductos de sorbitol-oxido de alquileno, monocarboxilatos de poliglicerin-alquilo y copolímeros aleatorios de PO/EO a PVA en una proporción comprendida entre 1 y 30% en peso, más preferentemente entre 2 y 20% en peso. Especialmente preferidos son los aductos de sorbitol-óxido de alquileno (1 a 30 moles).

Las fibras que se han hilado a través de una boquilla de hilatura se tejen directamente a una velocidad elevada sin ser extraídas, pero si se desea, se extraen. Las fibras se pueden extraer con una relación de extracción de (elongación en la rotura (HD_{max}) \times 0,55 a 0,9) a una temperatura no inferior a la del punto de transición a cristal (Tg) del PVA.

Si la relación de extracción es menor de HD_{max} \times 0,55, las fibras con gran resistencia no se puede obtener de forma estable, pero si es mayor de HD_{max} \times 0,9, las fibras se romperán fácilmente. Respecto al modo de extracción, las fibras que se han hilado a través de la boquilla de hilatura son una vez hiladas y después extraídas, o son directamente extraídas inmediatamente después de haberse hilado. En la invención, las fibras se pueden extraer de cualquiera de las dos formas. Mientras se extraen, en general, las fibras se calientan, para lo que se puede emplear uno cualquiera entre aire caliente, placas calientes, rodillos calientes, baños de agua y similares.

Como norma, la temperatura de extracción puede ser alrededor de la Tg del polímero que constituye las fibras cuando la parte cristalizada de las fibras no tejidas es pequeña. Sin embargo, el alcohol polivinílico para su utilización en la invención cristaliza rápidamente, y por lo tanto las fibras no tejidas del polímero cristalizan rápidamente en un grado relativamente elevado. Por consiguiente, alrededor de la Tg del polímero, la parte cristalizada de las fibras no tejidas apenas experimentaría deformación plástica. Por estas razones, incluso cuando las fibras no extraídas de la invención se extraen mediante calor por contacto extrayendo con, por ejemplo, rodillos calientes o similares, la temperatura de extracción para ellas será relativamente alta (por ejemplo, estando comprendida entre 70 y 120ºC o alrededor). Por otra parte, cuando se extrae por calor mediante la utilización de un calentador sin contacto como por ejemplo un tubo calentador o similar, es deseable que la temperatura de extracción para ellas sea mucho mayor que la anterior, por ejemplo, estando comprendida entre 150 y 200ºC o alrededor.

Si las fibras se extraen a una temperatura no inferior al punto de transición del cristal del polímero del que están constituidas sino en una proporción de extracción que sobrepasa el intervalo definido de (elongación en rotura (HD_{máx}) \times 0,55 a 0,9), las fibras extraídas presentarán huecos listados extendiéndose longitudinalmente en la superficie de las mismas en la dirección del eje de la fibra. En este estado, cuando las fibras extraídas que tienen dichos huecos listados se tratan, se tejen o se hace punto en las etapas posteriores, los huecos se desfibrarán para dar espuma mientras las fibras se presionan contra las guías y otros o recibirán algo de potencia por fricción aplicada a éstas en las etapas posteriores. La espuma de las fibrillas contamina a menudo los telas tejidas o de punto haciendo que las telas tengan defectos, o con frecuencia rompe las fibras que se tratan, tejidas o hechas a punto. Por lo tanto, la extracción de las fibras en las condiciones que sobrepasan el intervalo definido anteriormente es desfavorable. En la presente invención, las fibras de alcohol polivinílico son extraídas en las condiciones comprendidas en el intervalo definido anteriormente, y por consiguiente, las fibras extraídas están sustancialmente exentas de huecos listados que tienen una longitud de 0,5 \mum o más y extendiéndose longitudinalmente en la superficie en dirección del eje de la fibra. Las fibras extraídas de la invención se caracterizan por lo tanto porque no están ni desfibradas ni rotas en las etapas posteriores del tratamiento tejiéndolas o haciendo punto. En oposición a éstas, las fibras de PVA producidas en el procedimiento convencional de hilatura en húmedo, en el procedimiento de hilatura en húmedo con chorro seco, en el procedimiento de hilatura en seco y en el procedimiento de hilatura en gel presentan muchos huecos listados extendiéndose a toda la superficie de éstas en la dirección del eje de la fibra. De hecho, en los procedimientos de hilatura convencionales, es sumamente difícil producir fibras de PVA exentas de dichos huecos listados que tienen una longitud de 0,5 \mum o más.

Los huecos listados citados en la presente memoria se piensa que indican huecos finos y largos formados en las superficies de las fibras, y tienen una longitud de 0,5 \mum o más y se dirigen longitudinalmente casi en la dirección del eje de la fibra. La estructura áspera de la superficie de la fibra con dichos huecos listados en la misma se puede observar ampliando la superficie de la fibra de 2.000 a 20.000 veces con un microscopio de barrido electrónico. Como se mencionó de este modo en la presente memoria anteriormente, los huecos listados son casi inevitables en la técnica de hilatura convencional de hilatura en húmedo, de hilatura en húmedo con chorro seco, de hilatura en seco, de hilatura en gel y similares. Incluso en un procedimiento de hilatura por fusión, las fibras extraídas con un radio de extracción elevado presentarán con frecuencia dichos huecos listados en su superficie.

El perfil de la sección transversal de las fibras de la invención no está definido de forma específica. Siendo diferentes de las fibras producidas por hilatura en húmedo, hilatura en seco o hilatura en húmedo con chorro seco, las fibras de la invención se producen por cualquier procedimiento ordinario de hilatura por fusión y pueden tener cualquier perfil de sección transversal deseado, incluyendo las secciones transversales circulares, huecas o modificadas, dependiendo de la forma de la boquilla de hilatura utilizada. En vista de la compatibilidad del proceso con la producción y el tratamiento de las fibras y tejiéndolas o haciéndolas punto en telas, es deseable que las fibras de la invención tengan un perfil de sección transversal circular.

Como norma, se aplica un aceite a las fibras hiladas. Ya que las fibras de la invención son solubles en agua y tienen una gran capacidad de absorción de humedad, es deseable aplicar en ellas un aceite de extracción directa, exento de agua.

El aceite comprende generalmente un componente antiestático exento de agua y un componente de nivelación. Por ejemplo, puede comprender alguna o más sales seleccionadas de entre dietalonamina de laurilfosfato de polioxietileno, sales de dietalonamina de cetilfosfato de polioxietileno, etosulfatos de alquilimidazolio, derivados cationados de laurilaminoéteres de polioxietileno, monoestearato de sorbitán, triestearato de sorbitán, monoestearatos de polioxietiileno sorbitán, triestearatos de polioxietileno sorbitán, glicéridos de ácido esteárico, estearil éteres de polioxietileno, estearatos de polietilenglicol, alquil estéres de polietilenglicol, ceras de polioxietileno ricino, éteres aleatorios de óxido de propileno/óxido de etileno (PO/EO), éteres del bloque PO/EO, siliconas modificadas de PO/EO, cocoildietanolamidas, amidas de polímeros, butil cellosolve, aceites minerales y aceites neutros.

Para la aplicación del aceite a las fibras, se puede emplear cualquier procedimiento ordinario que utilice un rodillo de contacto o un lápiz de dibujo.

La velocidad de recogida de las fibras, varía, dependiendo del modo de formación de las fibras. Por ejemplo, las fibras se producen en un procedimiento que comprende el hilado de las fibras una vez bobinadas seguido de la extracción de ellas; o un proceso de extracción directa en el que las fibras se hilan y se extraen inmediatamente en una etapa; o un proceso sin extracción en el que las fibras se hilan a gran velocidad y se tejen directamente sin ser extraídas. En cualquiera de estos procesos, en general, las fibras se recogen a una velocidad de recogida comprendida entre 500 m/min y 7.000 m/min. La velocidad de recogida de las fibras es mucho mayor que la de las fibras producidas en los procedimientos convencionales de hilatura en húmedo, de hilatura en húmedo con chorro seco o de hilatura en seco. Esto es, las fibras de la invención se pueden producir a dicha velocidad sumamente alta. Huelga decir, que las fibras se pueden producir a una velocidad de recogida menor de 500 m/min, pero dicha velocidad de recogida es insignificante para las fibras desde el punto de vista de la productividad. Por otra parte, sin embargo, a una velocidad de recogida demasiado alta mayor de 7.000 m/min, las fibras se cortarán o se romperán.

Se puede controlar el perfil de encogimiento en agua de las fibras de PVA solubles en agua de la invención, controlando las condiciones para producirlas. Cuando se desea que las fibras no se encojan o que se encojan solo un poco mientras están en agua, se las somete preferentemente a un tratamiento térmico. El tratamiento térmico se puede efectuar junto con o independientemente del tratamiento de extracción en el proceso en el que se extraen las fibras hiladas.

Cuando las fibras se someten al tratamiento térmico a altas temperaturas, se puede reducir el grado máximo de encogimiento de las fibras que se disuelven en agua. Sin embargo, las fibras que han experimentado el tratamiento térmico a altas temperaturas requerirán con frecuencia alta temperatura de disolución en agua. Por lo tanto, es deseable definir las condiciones del tratamiento térmico en consideración a la utilización de las fibras y al equilibrio entre la temperatura de disolución en agua y el grado máximo de encogimiento de las fibras que se disuelven en agua. En general, la temperatura para el tratamiento térmico está comprendida preferentemente entre el punto de transición a cristal del PVA y (Tm-10)ºC.

Si la temperatura de tratamiento térmico es menor de Tg, las fibras podrían no cristalizar bien en un grado satisfactorio y estarían mucho más encogidas cuando se fabrican telas y se someten a tratamiento de ajuste térmico. Si es así, además, el encogimiento máximo de las fibras que se disuelven en agua caliente estará por encima del 70%, y, como puede darse el caso, las fibras absorberán mucha humedad y se pegarán cuando se almacenen. Por otra parte si la temperatura de tratamiento térmico es mayor de (Tm-10)ºC, las fibras se pegarán de forma desfavorable cuando se calienten.

Las fibras extraídas se pueden someter al tratamiento térmico mientras se están encogiendo. Las fibras que han experimentado el tratamiento térmico mientras se están encogiendo podrían sufrir un grado reducido de encogimiento cuando se disuelven en agua. El grado de encogimiento que se ha de aplicar a las fibras que se someten a tratamiento térmico preferentemente está comprendido entre 0,01 y 5%, más preferentemente entre 0,1 y 4,5%, aún más preferentemente entre 1 y 4%. Si el grado de encogimiento que se les aplica es inferior al 0,01%, es sustancialmente ineficaz para reducir el grado máximo de encogimiento de las fibras que se disuelven en agua. Sin embargo, si el grado es mayor de 5%, las fibras que se han encogido a dicho grado elevado se perderán y el encogimiento estable de las fibras será imposible.

Como el PVA para su utilización en la invención es fácilmente soluble en agua, es deseable que las fibras de PVA se extraigan por calor poniéndolas en contacto con una placa caliente o similar o se extraigan por calor en aire caliente o similar en el que estén poco influidas por el agua. Si a las fibras de PVA se les obliga de forma inevitable a que se extraigan en un baño de agua, es deseable que la temperatura del baño de agua se controle para que no sea mayor de 40ºC.

Respecto a la temperatura del agua en la que se disuelven las fibras y el grado máximo de encogimiento de las fibras que se disuelven en agua, es deseable, aunque dependiendo de la utilización de las fibras, que las fibras se disuelvan en agua a bajas temperaturas y el grado de encogimiento de las fibras que se disuelven en agua sea pequeño, en vista del aspecto económico y de la estabilidad de la dimensión de las fibras. La temperatura de disolución en agua indica la temperatura que se ha de medir de la forma siguiente: las fibras se ponen en suspensión en agua en una cantidad de 2 mg/denier que se aplica a ellas, se calientan en ella, y se lee la temperatura a la que se rompen las fibras en el agua. Ésta es la temperatura a la que las fibras probadas se disuelven en agua. Por otra parte, se lee el grado mayor de encogimiento de las fibras justamente antes de que se disuelvan en esta prueba y este es el grado máximo de las fibras que se han disuelto en el agua.

Las fibras de PVA de la invención son "solubles en agua", y esto significa que las fibras se disuelven en agua en el procedimiento de la prueba como anteriormente, con independencia del tiempo transcurrido hasta que se disuelven las fibras.

En la invención, es posible producir fibras de PVA solubles en agua capaces de la disolución en agua a una temperatura comprendida entre aproximadamente 10ºC y 100ºC o alrededor, variando el tipo de PVA que se ha de utilizar y las condiciones para producir las fibras de PVA. Sin embargo, las fibras capaces de disolverse en agua a bajas temperaturas absorberán la humedad fácilmente y con frecuencia su resistencia es baja. Por consiguiente, para hacer que las fibras tengan un buen equilibrio de todas las características incluyendo la fácil manejabilidad, puesta en práctica y solubilidad en agua, es deseable que la temperatura a la que las fibras se degradan en el agua no sea inferior a 40ºC.

La temperatura a la que las fibras solubles en agua se tratan para disolverlas se puede determinar de forma adecuada, dependiendo de la temperatura a la que las fibras se degradan y de la utilización de las fibras. Como norma, el tiempo de tratamiento puede ser más corto cuando la temperatura de tratamiento sea mayor. Cuando las fibras se tratan en agua caliente, la temperatura del agua preferentemente no es inferior a 50ºC, más preferentemente no es inferior a 60ºC aún más preferentemente no es inferior a 70ºC, con la mayor preferencia no es inferior a 80ºC. El tratamiento para disolver las fibras hiladas por fusión que están compuestas de PVA puede estar acompañado por la descomposición de las fibras.

Como solución acuosa empleada en la que las fibras de PVA se tratan, generalmente es agua ablandada, aunque también se pueden emplear cualesquiera otras, como por ejemplo una solución acuosa alcalina, una solución acuosa ácida o similares. La solución puede contener un tensioactivo y un penetrante.

El grado máximo de encogimiento de las fibras de PVA que se disuelven en agua es preferentemente como mucho el 70%, más preferentemente como mucho el 60%, aún más preferentemente como mucho el 50%, más preferentemente como mucho el 40%, con la mayor preferencia como mucho el 30%. Si el grado máximo de encogimiento de las fibras de PVA es demasiado grande, las fibras de PVA se encogerán demasiado, por ejemplo cuando forman parte de telas junto con otras fibras sintéticas que encogen poco y las telas se tratan en agua para disolver en ella las fibras de PVA. Como resultado, las telas tratadas de este modo se distorsionarán, deformarán o arrugarán y perderán su buen aspecto.

Las fibras de PVA producidas en la forma mencionada anteriormente pueden formar parte de varias estructuras fibrosas como por ejemplo hilos, telas tejidas, tejidos de punto y otros, bien solos o combinados con cualquier otra fibra insoluble en agua o fibras apenas solubles en agua cuya solubilidad en agua es menor que la de las fibras de PVA. En estas estructuras fibrosas, las fibras de PVA pueden ser fibras conjugadas o fibras hiladas mixtas que comprenden PVA y de cualquier otro polímero termoplástico.

Las fibras de PVA de la invención se pueden utilizar de diferentes formas sin limitación especifica, dependiendo de sus aplicaciones. Por ejemplo, mediante su utilización, el componente de PVA se puede depositar de forma positiva en las estructuras fibrosas que las comprenden de modo que sirve como un componente aglutinante en ellas; y en otro modo, las fibras que comprenden PVA se combinan, al menos como un componente, con las fibras insolubles en agua para fabricar hilos con estructura modificada, hilos con filamento mixto, hilos de hilada y otros hilos, a continuación se forman los hilos en telas tejidas o de punto, y las telas se tratan a continuación en agua para disolver y separar el componente PVA en ellas, formando de este modo algunos huecos en los productos finales. En este último caso, los productos finales producidos tendrían funciones adicionales y su tacto se podría mejorar. Por ejemplo, serán voluminosos, suaves al tacto y flexibles y tendrán capacidad de aislamiento del calor. Con respecto al último caso de fabricación de productos fibrosos presentan algunas otras funciones, por ejemplo, las fibras de poliéster o las fibras multicomponentes que comprenden poliestireno como componente se pueden tratar con una solución acuosa alcalina o con una solución orgánica para alcanzar el objetivo pretendido. En la invención, sin embargo, las estructuras fibrosas tratadas con agua inocua podrían tener funciones adicionales y esta es una propiedad característica de la invención.

La tela no tejida de la invención comprende las fibras que tienen, al menos un componente, el alcohol polivinílico modificado (PVA modificado). Para fabricarlas, se puede emplear cualquier procedimiento. Las fibras producidas de la manera mencionada anteriormente pueden formar parte de tramas de carda; o las fibras pueden formar parte directamente, justamente después de haber sido preparadas por hilatura por fusión, de telas no tejidas, por ejemplo, mediante unión por hilada o mediante soplado con fusión.

La tela no tejida puede estar compuesta de fibras de PVA modificado solo o de fibras multicomponentes que comprenden, un componente, el PVA modificado y, como otro componente, un polímero termoplástico insoluble en agua diferente o apenas soluble en agua del cual la solubilidad en agua es menor que el del PVA modificado y que tiene un punto de fusión no mayor de 270ºC. En las fibras multicomponentes, el tipo de polímero termoplástico diferente puede ser el mismo que el mencionado en la presente memoria anteriormente para fibras multicomponentes.

Con respecto al perfil de la sección transversal de las fibras que constituyen la tela no tejida, las fibras no se limitan a las que tienen una sección transversal circular, sino que incluyen otras que tienen varias secciones transversales modificadas o que tienen una sección transversal hueca.

En concreto se describe el procedimiento de producción de telas no tejidas por fusión que comprenden PVA modificado. En el procedimiento, se puede emplear cualquier dispositivo de soplado con fusión conocido tales como que se muestran, por ejemplo, en Industrial & Engineering Chemistry, Vol. 48, nº 8, págs. 1342-1346, 1956. En resumen, los concentrados de PVA se funden y se amasan en un extrusor de soplado con fusión y el polímero resultante fundido se dosifica con una bomba de engranajes, se introduce en la boquilla de hilatura del dispositivo de soplado con fusión, y se hila a través de ella en fibras mientras se funde mediante una corriente de aire caliente, a continuación se extienden las fibras sopladas de este modo en un colector para fabricar una tela no tejida, y por último, se bobina la tela no tejida extendida de este modo.

Si se desea, se puede aplicar una corriente de aire frío a una temperatura no mayor de aproximadamente 40ºC a las fibras por soplado con fusión justo por debajo de la boquilla, por lo que se puede minimizar la adhesión de las fibras en la tela no tejida. De esta forma, la tela no tejida producida puede ser más suave.

En el procedimiento de producción de tela no tejida de la invención por soplado con fusión como anteriormente, es importante que la temperatura de soplado se controle para que esté comprendida entre (Tm + 10ºC) y (Tm + 80ºC). Si la temperatura de soplado es inferior a (Tm + 10ºC), la viscosidad de fusión del polímero es demasiado alta y el polímero no puede formar fibras finas, aún cuando se aplique a éste el aire de soplado a una velocidad grande. Si es así, la tela no tejida producida tendrá una textura sumamente áspera. Por otra parte, si la temperatura de soplado es mayor de (Tm + 80ºC), el PVA del polímero pirolizará y no podrá ser hilado de forma estable en fibras.

Si se desea, las fibras que constituyen la tela no tejida por soplado con fusión de la invención se pueden someter parcial o totalmente a presión bajo calor para mejorar de este modo la adherencia fibra a fibra en la tela. En este estado, la tela podría tener la resistencia aumentada. Las fibras que constituyen la tela no tejida por soplado con fusión de la invención se adhieren poco entre sí cuando forman parte de tramas. Por consiguiente, las fibras que forman las tramas se sueltan con frecuencia y de este modo se romperá la tela. Para solucionar el problema, las fibras se someten a presión parcial o totalmente bajo calor de modo que se fijen firmemente entre sí, por ejemplo, mediante estampado térmico o calandrado térmico y de este modo se aumenta la intensidad de la trama. Con la intensidad aumentada, la capacidad de aplicación práctica de la tela se puede aumentar. En el tratamiento térmico a presión, se puede determinar de forma adecuada la temperatura del rodillo caliente que se debe utilizar, la presión, la temperatura de tratamiento y el modelo del rodillo de estampado que se debe utilizar, dependiendo del objeto del tratamiento.

Las fibras de PVA que constituyen de la tela no tejida de la invención son activas al agua y su punto de fusión aparente se reducirá en presencia de agua. Por consiguiente, cuando la tela se somete al tratamiento térmico a presión, después de aplicar agua a ésta, se puede reducir la temperatura del rodillo caliente que se debe usar.

La tela no tejida por soplado con fusión de PVA termoplástico producida mencionada anteriormente puede tener un grado diferente de permeabilidad al aire. Por ejemplo, puede tener un grado de permeabilidad al aire de 1 a 400 cc/cm^{2}/s o alrededor. Sin embargo, si el diámetro medio de las fibras que constituyen la tela no tejida es mayor de 20 \mum, la tela podría no tener un grado de permeabilidad comprendido dentro de este intervalo. Por consiguiente, es deseable que el diámetro medio de las fibras que constituyen la tela no tejida sea por lo menos de 20 \mum.

La tela no tejida de la invención se disuelve o se esponja en agua o absorbe agua, teniendo gran afinidad para el agua. Por ejemplo, se disuelve bien incluso en agua fría a 5ºC, y por lo tanto se puede tratar con agua en un intervalo de temperatura del medio ordinario comprendido entre 5ºC y 30ºC.

La tela no tejida por soplado con fusión producida de la forma anterior es capaz de disolverse o disgregarse en agua. Sin embargo si se desea que la tela sea capaz de disolverse o disgregarse en agua a temperaturas mayores, se puede someter a tratamiento térmico adicional. El tratamiento térmico favorece la cristalización de las fibras resinosas que constituyen la tela. El tratamiento térmico se puede efectuar en el transcurso del proceso de producción de la tela no tejida por soplado con fusión o se puede efectuar después que se ha tejido la tela producida. La tela no tejida que ha experimentado el tratamiento térmico no se disuelve en agua a temperaturas inferiores a 50ºC, manteniendo todavía un grado de retención en peso de PVA de al menos 99% en ésta, pero se disuelve rápidamente en agua a temperaturas mayores, por ejemplo, 70ºC o mayores. De este modo, la tela tratada térmicamente presenta degradabilidad en agua dependiente de la temperatura.

Es importante que la tela no tejida se someta al tratamiento térmico a una temperatura comprendida entre 40ºC y Tm-5ºC.

Si la temperatura del tratamiento térmico es menor de 40ºC, las fibras que constituyen la tela no podrían cristalizar bien en un grado satisfactorio a tales bajas temperaturas, y dicho tratamiento térmico a baja temperatura es ineficaz para mejorar la tela, para hacer que tenga la degradabilidad en agua deseada dependiente de la temperatura. Por otra parte, si la temperatura del tratamiento térmico es mayor de Tm-5ºC, las fibras que constituyen la tela se pegarán por dicho tratamiento térmico a alta temperatura, y la tela tendrá un tacto áspero y fuerte, perdiendo el tacto suave, y es desfavorable.

El tratamiento térmico se puede efectuar por cualquier forma deseada, excepto por el procedimiento de exponer directamente a la tela no tejida al agua en un baño de agua. Por ejemplo, la tela no tejida se puede calentar en aire caliente, o mediante la utilización placas calientes, rodillos calientes, etc. Preferentemente, se calienta con rodillos calientes con los que es posible el tratamiento térmico continuo a escala industrial. En el procedimiento de calentamiento la tela no tejida con dichos rodillos calientes, la tela no tejida se mantiene en contacto directo con los rodillos calientes. En el tratamiento térmico, se pueden calentar una o ambas superficies de la tela no tejida. Si se desea, la tela no tejida se puede calentar a presión.

La temperatura a la que la tela no tejida se disuelve disgregándose en agua se puede variar, variando la formulación de los polímeros para formar la tela y también variando las condiciones de soplado de la fibra incluyendo la temperatura, el caudal de aire de soplado, etc., así como la historia térmica para el tratamiento térmico posterior de la tela que incluye la temperatura del tratamiento térmico y el tiempo. Las telas no tejidas producidas de este modo y tratadas en diferentes condiciones podrían tener degradabilidad variable en agua dependiente de la temperatura. Por ejemplo, algunos son degradables en agua fría, pero algunos otros son degradables en agua hirviendo.

Se puede determinar de forma adecuada la temperatura del agua cuando se disuelve o se disgrega la tela no tejida, dependiendo de la utilización de la tela. Como norma, el tiempo de tratamiento puede ser más corto cuando la temperatura de tratamiento sea mayor. Cuando se disuelve o se disgrega la tela en agua caliente, la temperatura del agua preferentemente no es menor de 50ºC, más preferentemente no es menor de 60ºC, aún más preferentemente no es menor de 70ºC, con la mayor preferencia no es menor de 80ºC. El tratamiento para disolver o disgregar la tela no tejida por soplado con fusión que comprende PVA puede estar acompañado de descomposición de las fibras que constituyen la tela.

El PVA para utilización en la invención es biodegradable, y, cuando se trata con lodos activados o se entierra en el suelo, se degrada para dar agua y dióxido de carbono. Cuando su solución acuosa se trata en continuo con lodos activados, el PVA se degrada casi completamente entre 2 días y un mes. En vista de su biodegradabilidad, es deseable que el PVA para fibras en la invención posea un grado de saponificación comprendido entre 90 y 99,99% mol, más preferentemente entre 92 y 99,98% mol, más preferentemente entre 93 y 99,97% mol. Es así mismo deseable que el PVA para éstas tenga un contenido de enlace 1,2 glicol comprendido entre 1,2 y 2,0% mol, más preferentemente entre 1,25 y 1,95% mol, aún más preferentemente entre 1,3 y 1,9% mol.

El PVA que tiene un contenido de enlace 1,2-glicol más pequeño del 1,2% mol tiene poca biodegradabilidad y, además, su capacidad de hilatura será con frecuencia escasa ya que su viscosidad de fusión es demasiado alta. Por otra parte, el PVA que tiene un contenido en enlace 1,2-glicol mayor de 2,0% mol tiene poca estabilidad térmica y su capacidad de hilatura será con frecuencia escasa.

El contenido en enlace 1,2-glicol de PVA se puede obtener del pico que aparece en RMN. En resumen, el PVA se saponifica para tener un grado de saponificación de al menos el 99,9% mol, a continuación se lava completamente con metanol y se seca a 90ºC bajo presión reducida durante 2 días. Este se disuelve en DMSO-D6, al cual se añaden unas pocas gotas de ácido trifluoroacético. La muestra resultante se somete a RMN de protón a 500 MHz (con JEOL-GX-500) a 80ºC. A partir de los datos RMN se obtiene el contenido en enlace de 1,2-glicol de PVA.

Concretamente, los picos procedentes de metina para las unidades de alcohol vinílico en PVA se asignan a la zona comprendida entre 3,2 y 4,0 ppm (valor A integrado); y el pico procedente de metina para un enlace 1,2-glicol en éste está a 3,5 ppm (valor B integrado). El contenido de enlace 1,2-glicol de PVA se calcula como en la siguiente fórmula en la que \Delta indica el grado de modificación (% mol).

Contenido en enlace 1,2-glicol (% mol) = 100 B/\{100A/(100 - \Delta )\}

Las fibras de la invención que comprenden PVA como al menos un componente, y también las estructuras fibrosas que contienen las fibras de la invención, como por ejemplo los hilos, tejidos de punto o las telas tejidas, las telas no tejidas y otros presentan muchas aplicaciones incluyendo, por ejemplo, fibras aglutinantes para fabricación de papel, fibras aglutinantes para telas no tejidas, fibras para telas no tejidas de proceso en seco, fibras para hilatura, multifilamentos para tejidos de punto y telas tejidas (hilos con estructura modificada, hilos de filamento mixto), tejidos de base para encajes químicos, telas tejidas para ropas, hilos de coser, materiales de envolver solubles en agua, materiales sanitarios como por ejemplo forros de pañales, pañales de papel, servilletas sanitarias, compresas para incontinencia, etc.; suministros médicos como por ejemplo batas quirúrgicas, cintas quirúrgicas, mascarillas, sábanas, vendas, gasa, algodón, tejidos de base para cintas adhesivas de primeros auxilios, tejidos de base para escayolas, recubrimientos para heridas, etc.; materiales de envolver, cintas para empalmar, hojas de fusión en caliente (incluyendo las hojas de hilvanado provisional), tejidos de refuerzo, hojas para jardinería, tapas para uso agrícola, hojas para proteger las raíces, cuerdas solubles en agua, sedales para pesca, materiales de refuerzo para cemento, materiales de refuerzo para caucho, cintas adhesivas, tapas, filtros, ropas autolimpiables, ropas abrasivas, toallas, toallitas húmedas, paños cosméticos, almohadillas cosméticas, delantales, guantes, manteles; varias tapas como por ejemplo tapas del asiento del aseo, etc.; papeles para paredes; adhesivos permeables al aire, rehumectables que se deben usar como pastas reforzadoras para papeles de pared, papeles de pared, etc.; juguetes solubles en agua, etc.

La invención se describe en concreto con referencia a los Ejemplos siguientes, que, sin embargo no se desea que limiten el alcance de la invención. A menos que se indique específicamente de otra forma, las partes y el tanto por ciento referidos en los Ejemplos siguientes están todos en peso.

Análisis de PVA

A menos que se indique específicamente de otra forma, el PVA se analizó según JIS-K6726.

Para medir su grado de modificación se sometió un éster polivinílico modificado o un PVA modificado a RMN de protón a 500 MHz (con JEOL GX-500).

El contenido en ión metálico alcalino del PVA se obtuvo por absorciometría atómica.

Solubilidad en agua

Se midió la temperatura a la cual las fibras de PVA de la invención se disuelven en agua, la temperatura de disolución en agua, de la forma siguiente:

Con una cantidad de 2 mg/denier que se aplica a ellos, se sumergieron las fibras en agua junto con una escala graduada. La profundidad de las fibras que se sumergieron en el agua fue aproximadamente de 10 cm. Estando sumergidas las fibras en este estado, se calentó agua desde 20ºC hasta la temperatura a la cual las fibras comienzan a destruirse por disolución, a un ritmo de calentamiento de 1ºC/min. Se leyó la temperatura a la cual las fibras sumergidas en agua comienzan a destruirse. Mientras se calientan de este modo, se lee en la escala la longitud de las fibras hasta que las fibras se destruyen por disolución. Basándose en el cambio en la longitud de las fibras, se obtuvo el máximo grado de encogimiento de las fibras. Aparte de esto, se agitaron las fibras en agua a 90ºC durante 1 hora y se comprobó macroscópicamente la presencia o ausencia de cualquier sustancia insoluble en agua.

Resistencia y elongación de las fibras

Se midió según JIS L1013.

Capacidad de hilatura

Se amasó con fusión PVA en un extrusor de fusión, la corriente fundida de polímero se introdujo en un cabezal de hilatura y se dosificó con una bomba de engranajes. Para una hilatura de un solo componente, se utilizó una boquilla con 24 orificios cada uno con un diámetro de 0,25 mm; pero para hilatura multicomponente, se utilizó una boquilla con 24 orificios cada uno con un diámetro de 0,4 mm. El polímero fundido se hiló a través de la boquilla y se bobinó a una velocidad de 800 m/min. Esta prueba de hilatura se continuó durante 6 horas. Durante la prueba, se comprobó todo el tiempo el estado de las fibras de la hilada y se evaluó la capacidad de hilatura del polímero de la prueba de la forma siguiente:

OO: No rotas del todo, las fibras de la hilada se bobinaron todas continuamente durante 6 horas.

O: Las fibras de la hilada se rompieron una vez durante 6 horas, pero se pudieron bobinar durante 6 horas en forma de multifilamentos.

O\sim\Delta: Las fibras de la hilada se rompieron dos veces o más durante 6 horas, pero se pudieron bobinar durante 6 horas en forma de multifilamentos.

\Delta: Las fibras de la hilada se rompieron mucho y no se pudieron bobinar sólo durante aproximadamente 5 minutos en forma de multifilamentos.

x: Las fibras de la hilada se rompieron mucho y no se pudieron bobinar en absoluto.

Degradabilidad de las telas no tejidas en agua

Degradación de las presentes hileras no tejidas desde su disolución completa en agua hasta su disgregación parcial en agua.

Se cortó aproximadamente 0,1 g de una muestra cuadrada de una tela no tejida para prueba y se midió su peso. Se puso ésta en 100 cc de agua destilada que se había controlado que tenía una temperatura predeterminada y se mantuvo en ésta durante aproximadamente 30 minutos con agitación intermitente. A continuación, se observó el estado de la muestra. Cuando se observó que la muestra había perdido la estructura de tela no tejida por disolución disgregación, se definió como "degradada".

Cuando se encogió, se hinchó o se deformó la muestra por estar en un montón, fue imposible juzgar macroscópicamente si se podía o no mantener la estructura de la tela no tejida, entonces la muestra se sacó fuera del agua. Ésta se secó, y después de esto se midió su peso. El peso medido de este modo se comparó con el peso original de la muestra. Cuando la retención del peso de la muestra fue al menos del 70%, la muestra se consideró como degradada.

Conservación del peso de telas no tejidas

La conservación del peso de telas de PVA no tejidas se determinó de la forma siguiente:

Se pesó original de la tela no tratada (éste se dejó a 25ºC al 60% de HR durante 24 horas). Se sumergió la tela en agua a 50ºC durante 30 minutos, a continuación se extrajo, se secó y después de esto se mantuvo a 25ºC a una HR del 60% durante 24 horas y se pesó. La conservación del peso de la tela se representa por el porcentaje en peso del peso de tela tratada con respecto al peso original de la tela no tratada.

Resistencia y elongación de telas no tejidas

Se midió según el "procedimiento de la prueba de la tela de refuerzo no tejida" en JIS L1085.

Permeabilidad al aire de telas no tejidas

Se midió según el procedimiento A del "procedimiento general del ensayo de la tela" en JIS L1096 para el que se utilizó un medidor Frazier.

Diámetro medio de las fibras que constituyen las telas no tejidas

Se hicieron fotografías con un microscopio de barrido electrónico (\times 1.000) de la tela no tejida que se ha de medir, mostrando la superficie de la tela. Se dibujaron dos líneas diagonales en cada fotografía, y se midió el espesor de las fibras que cruzan las líneas. A partir del aumento del microscopio utilizado, se transformaron los datos en el diámetro actual de cada fibra. Se midieron 100 fibras y se promedió para obtener el diámetro medio de las fibras que constituyen la tela.

En las fotografías se omitieron las fibras que no estaban claras y las fibras solapadas cuyo diámetro de fibra no se pudo medir.

Ejemplo 1 Producción de PVA modificado por etileno

Se colocaron 29,0 kg de acetato de vinílico y 31,0 kg de metanol en un recipiente a presión de 100 litros equipado con un agitador, una entrada de nitrógeno, una entrada de etileno y una entrada de iniciador, se calentó a 60ºC y a continuación se purgó con nitrógeno barboteando nitrógeno durante 30 minutos. A continuación, se introdujo etileno en éste para hacer que la presión en el reactor alcanzase 5,9 kg/cm^{2}. Por otra parte, se disolvió un iniciador 2,2'-azobis(4-metoxi-2,4-dimetilvaleronitrilo) (AMV) en metanol para preparar una solución con una concentración de AMV de 2,8 g/litro. Se purgó ésta con nitrógeno barboteándola con nitrógeno. Se controló el reactor para que tuviera una temperatura interna de 60ºC y se dejó en éste 170 ml de la solución de iniciador. Los monómeros en el reactor comenzaron a polimerizar en este estado. Durante la polimerización se introdujo etileno en el reactor para mantener la presión en el mismo a 5,9 kg/m^{2}y la temperatura de polimerización a 60ºC, mientras que la solución del iniciador AMV se dejó en continuo en éste a un caudal de 610 ml/h. Después de 10 horas, el grado de polimerización alcanzó el 70% y se enfrió el sistema para detener la polimerización. Se abrió el reactor para liberar el etileno. Se barboteó éste con nitrógeno gas para completar la liberación de etileno. A continuación, se eliminó el monómero de acetato de vinilo sin reaccionar del reactor a presión reducida. En el reactor, quedó una solución en metanol de acetato de polivinilo. Se añadió metanol a la solución de metanol hasta hacer que la solución tuviera una concentración en polímero del 50%. A 200 g de la solución en metanol resultante de acetato de polivinilo (ésta contenía 100 g de acetato de polivinilo), se añadieron 46,5 g de una solución alcalina (solución en metanol de NaOH al 10%). La relación molar (RM) de NaOH añadida en ésta a las unidades de acetato de vinilo en acetato de polivinilo fue de 0,10. Con el NaOH añadido de este modo a ésta, se saponificó el polímero. Aproximadamente 2 minutos después de la adicción del álcali, se gelificó el sistema. Éste se molió utilizando un molinillo mecánico y se dejó a 60ºC durante 1 hora. Durante este tiempo, el polímero se saponificó más. A continuación, se añadió 1.000 g de acetato de metilo a éste para neutralizar el álcali restante. Se probó el sistema con un indicador, se añadió fenolftaleína a éste y se confirmó su completa neutralización. a continuación, se filtró éste para separar un sólido blanco de PVA. Se añadió 1.000 g de metanol a éste y se dejó a temperatura ambiente durante 3 horas. De este modo se lavó el sólido blanco con el metanol añadido a éste. La operación de lavado se repitió tres veces. a continuación, se centrifugó éste para separar el componente líquido de éste y el PVA resultante se dejó en un secador a 70ºC durante 2 días. De este modo se obtuvo un PVA anhidro.

El PVA modificado con etileno obtenido de este modo en la forma anterior tenía un grado de saponificación de 98,4% mol. El PVA modificado se calcinó, se disolvió en ácido y se sometió a absorciometría atómica. El contenido en sodio del PVA del modificado medido de este modo fue de 0,03 partes en peso comparado con 100 partes en peso del PVA modificado.

Por otra parte, la solución de metanol del acetato de polivinilo que se ha obtenido eliminando el monómero de acetato de vinilo del sistema de polimerización como anteriormente se purificó por precipitación en n-hexano seguido de dilución en acetona. El proceso de purificación se repitió tres ves veces. Después de purificar de este modo, se secó éste a 80ºC a presión reducida durante 3 días para obtener acetato de polivinilo puro. El acetato de vinilo puro se disolvió en DMSO-d6 y se sometió a RMN de protón a 500 MHz (con JEOL GX-500) a 80ºC. El contenido en etileno del polímero fue de 10% mol. La solución en metanol del acetato de polivinilo se saponificó con un álcali que tenía una relación molar de 0,5, se molió y a continuación se dejó a 60ºC durante 5 horas para favorecer la saponificación del polímero. Éste se sometió a una extracción en Soxhlet con metanol durante 3 días y a continuación se secó a 80ºC a presión reducida durante 3 días para obtener PVA modificado por etileno, puro. Se determinó el grado medio de polimerización de este PVA según un procedimiento ordinario como JIS K6726 y fue de 330. El contenido en enlace 1,2-glicol del PVA puro y el contenido en tres cadenas de hidroxilo de éste se midió por RMN de protón a 500 MHz (con JEOL GX-500) según los procedimientos mencionados anteriormente en la presente memoria y fueron 1,50% mol y 83% mol, respectivamente.

Se preparó una solución acuosa de PVA modificado puro al 5% y escayola para formar una película de un espesor de 10 micras. Se secó la película a 80ºC a presión reducida durante 1 día. Ésta se sometió a DSC (con TA3000 de Mettler) según el procedimiento mencionado anteriormente en la presente memoria para medir el punto de fusión del PVA, que fue de 206ºC (véase la Tabla 1).

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(Tabla pasa a página siguiente)

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El PVA modificado preparado anteriormente se fundió y se amasó en un extrusor de fusión a 240ºC, la corriente fundida del polímero se introdujo en un cabezal de hilatura, se dosificó con una bomba de engranajes, se hiló a través de una boquilla de hilatura con 24 orificios cada uno con un diámetro de 0,25 mm y se bobinó a una velocidad de 800 m/min. La operación de hilatura se continuó durante 6 horas. El índice de cizallamiento fue de 8.200 s^{-1} y la conicidad fue de 52. Las fibras hiladas, no extraídas se extrajeron a continuación con una relación de extracción de 2,0 (esto corresponde a HD_{max} \times 0,7) por extracción de placa sobre rodillos, para la cual la temperatura del rodillo caliente fue de 75ºC y la temperatura de la placa caliente fue de 170ºC. El perfil general de las fibras extraídas fue 75 d/24 f. Cada fibra extraída tenía un perfil uniforme, de sección transversal circular verdadero. Se observó su superficie al microscopio de barrido electrónico (\times 2000) y no se halló en ella ningún hueco listado con una longitud de 0,5 \mum o más. La resistencia, la elongación y la solubilidad en agua de las fibras extraídas, la temperatura a la que las fibras extraídas se disuelven en agua y el grado máximo de encogimiento de las fibras extraídas antes de su disolución en agua, se muestran todos en la Tabla 2.

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(Tabla pasa a página siguiente)

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A continuación, utilizando una máquina de tejer punto tubular, se tejieron las fibras extraídas de las telas. Mientras que se tejían las fibras no se desfibraron en absoluto.

Los filamentos de PVA extraídos preparados anteriormente se combinaron con los filamentos no tejidos de terftalatato de polietileno (viscosidad límite: 0,68) con un grado de elongación en la rotura de 162% (85 d/48 f) y los filamentos extraídos de terftalato de polietileno (viscosidad límite: 0,67) con un grado de elongación en la rotura de 32% (52 d/12 f) para formar hilos combinados por entrelazamiento a una relación de sobrealimentación de 5,5% y los hilos combinados se sometieron a falsa torsión con una relación de extracción de 1,072, con una relación de disco de fricción/velocidad de tratamiento del hilo (D/Y) de 1,782 y con una velocidad de falsa torsión de 255 m/min a una temperatura del primer calentador de 180ºC para preparar hilos de poliéster con estructura modificada.

Los hilos de poliéster con estructura modificada preparados anteriormente se torsionaron hasta un recuento de 800 torsiones/m, utilizando un doble torsionador. Los hilos de poliéster con estructura modificada, torsionados de este modo se utilizaron como trama, junto con los hilos de tereftalato de polietireno ordinarios con estructura modificada [135 d/60 f; envoltura 85 d/48 f; núcleo 50 d/12 f-estos se torsionaron hasta un recuento de 1800 torsiones/m] sirviendo como urdimbre y se tejieron en una tela tejida de 1/2 asargado. En ésta, la relación en peso de trama/urdimbre fue 1/1. La tela no tratada se sometió a relajación por lavado con carbonato sódico preestablecido a 190ºC y a continuación se trató en agua caliente a 95ºC durante 60 minutos, de este modo se absorbieron y se eliminaron todas las fibras de PVA extraídas de la tela.

La tela tratada de este modo se lavó con agua, se secó y se coloreó de forma ordinaria, y a continuación se colocó a una temperatura de 170ºC. En la etapa de ajuste final, la tela no se tendió pero se aplicó a ésta una tensión en tal grado que la tela pudo desarrugarse bajo la tensión.

La tela obtenida de este modo de la forma anterior tenía un aspecto suave y luminoso y tenía buena flexibilidad y harikosi (siendo resistente para la impresión aplicada a ella). Se observó al microscopio electrónico la sección transversal de la tela y se encontró una estructura muy hueca en los hilos que constituyen la tela.

En la preparación de las fibras del Ejemplo 1, se añadió un plastificante del aducto sorbitol-óxido de etileno (1/2 por mol) al PVA modificado en una relación de 3 a 20% en peso. En este caso, las fibras se produjeron de forma más estable que las que no se había añadido plastificante. Respecto al perfil de solubilidad en agua las fibras con el plastificante añadido se disolvieron mejor en agua que las que no se había añadido plastificante, y, además, la cantidad de sustancia disuelta de la anterior adherida a la pared del recipiente fue más pequeña que la de esta última.

Ejemplos 2 a 13

Las fibras de PVA extraídas se prepararon de la misma forma que en el Ejemplo 1, excepto que se utilizó el PVA mostrado en la Tabla 1 en lugar del PVA utilizado en el Ejemplo 1 y que la temperatura y las condiciones de hilatura para la extracción y el tratamiento térmico se variaron a las mostradas en la Tabla 2. En la Tabla 2 se muestran la capacidad de hilatura utilizada del PVA; la resistencia, la elongación y la solubilidad en agua de las fibras extraídas; la temperatura de disolución en agua a la que las fibras extraídas se rompen en agua, y el grado máximo de encogimiento de las fibras extraídas antes de su destrucción en agua.

Los filamentos de PVA extraídos preparados en el Ejemplo 2, se prepararon con filamentos de tereftalato de polietileno con una sección transversal en forma de Y (éstos contenían 3% en peso de sílice, y tenían una viscosidad límite [\eta] de 0,65, un grado de encogimiento en el agua hirviendo del 3,5%, un grado de encogimiento en calor seco, DSr, de 5,0% y un perfil general de 75 d/48 f) y con filamentos de tereftalato de polietileno con una sección transversal circular (éstos contenían 3% en peso de sílice y tenían una viscosidad límite [\eta] de 0,65, un grado de encogimiento en agua hirviendo del 14%, un grado de encogimiento en calor seco, DSr, del 18% y un perfil general de 75 d/24 f), y enredados en aire corriente para obtener hilos de filamentos combinados. La estabilidad del proceso fue buena y éstos se formaron bien en los hilos deseados sin problemas.

Los hilos obtenidos de este modo se tejieron en una tela tejida sin mezcla 1/1, en la que los hilos sirven como trama y como urdimbre, y la relación de trama/urdimbre fue 1/1. La estabilidad del proceso de tejido fue también buena y los hilos se tejieron bien en la tela deseada sin problemas. La tela tejida sin mezclas se sometió a relajación por lavado y a continuación se hirvió en agua durante 60 minutos. En todo el proceso, las fibras de PVA extraídas se disolvieron selectivamente en agua. La tela tratada de este modo era voluminosa y suave al tacto y era flexible y resistente contra la presión aplicada a ella.

Ejemplo 14

Las fibras no extraídas preparadas en el Ejemplo 1 se extrajeron por calor con un primer rodillo a 85ºC, un segundo rodillo a 160ºC y un tercer rodillo a 30ºC de tal modo que se extrajeron con una relación de extracción de 2,06 (correspondiente a HD_{max}\times0,72) entre el primer rodillo y el segundo rodillo mientras que se encogieron el 3% entre el segundo y el tercer rodillo. Las fibras extraídas de este modo tenían un perfil general de 75 d/24 f. En la Tabla 2 se presenta la resistencia, la elongación y la solubilidad en agua de las fibras extraídas; la temperatura de disolución en agua a la que las fibras extraídas se rompen en el agua; y el grado máximo de encogimiento de las fibras extraídas antes de su rotura en agua.

A continuación, las fibras de PVA extraídas se sometieron a torsión hasta un recuento de 250 torisiones/m. Utilizando los hilos torsionados para la urdimbre y los hilos no torsionados de las fibras extraídas para la trama, se preparó una tela tejida sin mezcla (120 hilos/pulgada para la urdimbre, y 95 hilos/pulgada para la trama). Esto sirve como tela de base para encaje químico que se ha de producir en éstas. Se bordó en la tela de base un patrón diseñado para encaje de tul para ropa interior para preparar una muestra de encaje químico, para la cual se utilizaron hilos de bordar de hilo de rayón. Ésta se trató en agua caliente a 98ºC para acabar el encaje químico con tul. Mediante tratamiento con agua caliente, la tela de base de fibras de PVA se disolvió completamente en agua y el encaje químico acabado presentó un patrón en tul bordado fino y transparente.

Ejemplo 15

Se produjeron fibras de PVA extraídas de la misma manera que en el Ejemplo 14, excepto que las fibras de PVA no extraídas del Ejemplo 4 hiladas a la temperatura de hilatura mostrada en la Tabla 2 se extrajeron por calor a la relación de extracción de la Tabla 2. En la Tabla se presenta 2 la resistencia, la elongación y la solubilidad en agua de las fibras extraídas; la temperatura de disolución en agua a la que las fibras extraídas se rompen en el agua; y el grado máximo de encogimiento de las fibras extraídas antes de su rotura en agua.

Ejemplo 16

Se produjeron fibras de PVA extraídas de la misma manera que en el Ejemplo 14, excepto que las fibras de PVA no extraídas del Ejemplo 5 hiladas a la temperatura de hilatura mostrada en la Tabla 2 se extrajeron por calor a la relación de extracción de la Tabla 2. En la Tabla 2 se presenta la resistencia, la elongación y la solubilidad en agua de las fibras extraídas; la temperatura de disolución en agua a la que las fibras extraídas se rompen en el agua; y el grado máximo de encogimiento de las fibras extraídas antes de su rotura en agua.

Ejemplo 17

Se produjeron fibras de PVA extraídas de la misma manera que en el Ejemplo 14, excepto que las fibras de PVA no extraídas del Ejemplo 7 hiladas a la temperatura de hilatura mostrada en la Tabla 2 se extrajeron por calor a la relación de extracción de la Tabla 2. En la Tabla 2 se presenta la resistencia, la elongación y la solubilidad en agua de las fibras extraídas; la temperatura de disolución en agua a la que las fibras extraídas se rompen en el agua; y el grado máximo de encogimiento de las fibras extraídas antes de su rotura en agua.

Ejemplo 18

Se produjeron fibras de PVA extraídas de la misma manera que en el Ejemplo 14, excepto que las fibras de PVA no extraídas del Ejemplo 9 hiladas a la temperatura de hilatura mostrada en la Tabla 2 se extrajeron por calor a la relación de extracción de la Tabla 2. En la Tabla 2 se presenta la resistencia, la elongación y la solubilidad en agua de las fibras extraídas; la temperatura de disolución en agua a la que las fibras extraídas se rompen en el agua; y el grado máximo de encogimiento de las fibras extraídas antes de su rotura en agua.

Ejemplo 19

Se produjeron fibras de PVA extraídas de la misma manera que en el Ejemplo 14, excepto que las fibras de PVA no extraídas del Ejemplo 10 hiladas a la temperatura de hilatura mostrada en la Tabla 2 se extrajeron por calor a la relación de extracción de la Tabla 2. En la Tabla 2 se presenta la resistencia, la elongación y la solubilidad en agua de las fibras extraídas; la temperatura de disolución en agua a la que las fibras extraídas se rompen en el agua; y el grado máximo de encogimiento de las fibras extraídas antes de su rotura en agua.

Ejemplo 20

El PVA preparado en el Ejemplo 1 se fundió y se amasó en un extrusor de fusión a 240ºC, la corriente fundida del polímero se introdujo en un cabezal de hilatura, se dosificó con una bomba de engranajes, se hiló a través de una boquilla de hilatura con 48 orificios teniendo cada uno un diámetro de 0,4 mm y se bobinó a una velocidad de 800 m/min. El índice de cizalladura fue de 2.000 s^{-1} y la conicidad fue de 136. Las fibras de hilada, no extraídas, se extrajeron en hornos con aire caliente a una relación de extracción de 2,5 (esto corresponde a HD_{max} \times 0,8), para las cuales la temperatura del primer horno fue de 150ºC y la del segundo horno fue de 170ºC. El perfil general de las fibras extraídas fue 150 d/48 f. Cada fibra extraída presentaba un perfil uniforme de sección transversal circular verdadero. Su superficie se observó al microscopio de barrido electrónico (\times 2000) y no se encontró en ellas huecos listados con una longitud de 0,5 \mum o más. En la Tabla 3 se presenta la capacidad de hilatura del PVA utilizada; la solubilidad en agua de las fibras extraídas; la temperatura de disolución en agua a la que las fibras extraídas se rompen en agua; y el grado máximo de encogimiento de las fibras extraídas antes de su rotura en agua. Utilizando una máquina de hacer punto tubular, se hizo punto con las fibras extraídas en las telas. Mientras que se hacía punto, las fibras no se desfibraron en absoluto.

TABLA 3

6

Ejemplo 21

Las fibras no extraídas preparadas en el Ejemplo 9 se extrajeron por calor en el primer horno a 150ºC a una relación de extracción de 2,5 (esto corresponde a HD_{max} \times 0,8), y a continuación se calentaron más en el segundo horno a 180ºC sin tensión aplicada a éstas. El perfil general de las fibras extraídas fue 150 d/48 f. Cada fibra extraída presentaba un perfil uniforme de sección transversal circular verdadero. Su superficie se observó al microscopio de barrido electrónico (\times 2000) y no se encontró en ellas ningún hueco listado con una longitud de 0,5 \mum o más. Se utilizó la capacidad de hilatura del PVA; en la Tabla 3 se muestra la solubilidad en agua de las fibras extraídas; la temperatura de disolución en agua a la que las fibras extraídas se rompen en agua; y el grado máximo de encogimiento de las fibras extraídas antes de su rotura en agua. Utilizando una máquina de hacer punto tubular, se hizo punto con las fibras extraídas en las telas. Mientras se hacía punto, las fibras no se desfibraron en abso-
luto.

Ejemplo 22

El PVA preparado en el Ejemplo 1 se fundió y se amasó en un extrusor de fusión a 240ºC, la corriente fundida del polímero se introdujo en un cabezal de hilatura, se dosificó con una bomba de engranajes, se hiló a través de una boquilla de hilatura con 24 orificios teniendo cada uno un diámetro de 0,25 mm, inmediatamente se extrajo con calor en un tubo calentador a 180ºC y se bobinó a una velocidad de 4.000 m/min. El índice de cizalladura fue de 8.200 s^{-1} y la conicidad fue de 260. La superficie de cada fibra extraída se observó al microscopio de barrido electrónico (\times 2000) y no se encontró en ellas huecos listados con una longitud de 0,5 \mum o más. En la Tabla 3 se presenta la capacidad de hilatura del PVA utilizada; la solubilidad en agua de las fibras extraídas; la temperatura de disolución en agua a la que las fibras extraídas se rompen en agua; el grado máximo de encogimiento de las fibras extraídas antes de su rotura en agua y la compatibilidad de las fibras con una máquina de hacer punto tubular.

Ejemplo 23

El PVA preparado en el Ejemplo 1 se fundió y se amasó en un extrusor de fusión a 240ºC, la corriente fundida del polímero se introdujo en un cabezal de hilatura, se dosificó con una bomba de engranajes, se hiló a través de una boquilla de hilatura con 24 orificios teniendo cada uno un diámetro de 0,25 mm y se bobinó a una velocidad de 5.500 m/min. El índice de cizalladura fue de 20.800 s^{-1} y la conicidad fue de 140. El perfil general de las fibras extraídas fue 75 d/24 f. Cada fibra extraída presentaba un perfil uniforme de sección transversal circular verdadero. Su superficie se observó al microscopio de barrido electrónico (\times 2000) y no se encontró en ellas huecos listados con una longitud de 0,5 \mum o más.

Utilizando una máquina de hacer punto tubular, se hizo punto con las fibras extraídas en las telas. Mientras que se hacía punto, las fibras no se desfibraron en absoluto. En la Tabla 3 se presenta la capacidad de hilatura del PVA utilizada; la solubilidad en agua de las fibras extraídas; la temperatura de disolución en agua a la que las fibras extraídas se rompen en agua; el grado máximo de encogimiento de las fibras extraídas antes de su rotura en agua y la compatibilidad de las fibras con una máquina de hacer punto tubular.

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Ejemplos comparativos 1 y 2

Se produjeron fibras de PVA extraídas de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto que el PVA mostrado en la Tabla 1 se utilizó en lugar del PVA utilizado en el Ejemplo 1, este PVA se hiló a la temperatura de hilatura mostrada en la Tabla 2 y que las fibras hiladas se extrajeron a la relación de extracción de la Tabla 2. En la Tabla 2 se presenta la capacidad de hilatura del PVA utilizada, la resistencia, la elongación y la solubilidad en agua de las fibras extraídas; la temperatura de disolución en agua a la que las fibras extraídas se rompen en el agua; y el grado máximo de encogimiento de las fibras extraídas antes de su rotura en agua.

En el Ejemplo comparativo 1, el polímero PVA no se fundió suficientemente a la temperatura de hilatura de 250ºC, y, además, el polímero fundido no se pudo hilar bien a través del paquete de hilatura ya que su viscosidad era demasiado alta a esta temperatura de hilatura. Por consiguiente, la temperatura de hilatura se elevó a 270ºC. A la temperatura elevada, sin embargo, el polímero se habría pirolizado, y su capacidad de hilatura sería tan escasa que sus fibras no se podrían bobinar. En el Ejemplo comparativo 2, la capacidad de cristalización de PVA utilizada sería inferior. Como resultado, las fibras hiladas de PVA se pegarían parcialmente al calentarlas o a medida que absorben agua y las fibras pegadas no se podrían despegar. Se comprobó la solubilidad en agua de las fibras pegadas. Se observó que se esponjan y se disuelven en agua en algún grado, pero forman grumos no totalmente solubles en agua.

Ejemplo comparativo 3

Se preparó PVA de la misma forma que en el Ejemplo 1. En éste, sin embargo, el polímero, después de haber sido lavado cuatro veces con metanol como en el Ejemplo 1, se lavó además con tres veces con una solución mixta de metanol/agua = 90/10 para reducir de este modo el contenido en ión sodio del polímero a 0,0001 partes en peso. El polímero de PVA preparado de este modo en este ejemplo se hiló de la misma forma que en el Ejemplo 1. Como el polímero se habría gelificado, el bobinado de sus fibras fue posible solamente en un periodo de tiempo sumamente corto (aproximadamente 5 minutos). Las fibras no extraídas se extrajeron de la misma forma que en el Ejemplo 1, y se trataron en agua a 90ºC durante 1 hora. Sin embargo, eran algo insolubles en agua y no se pudieron disolver completamente (véase la Tabla 2).

Ejemplo comparativo 4

Se preparó PVA de la misma forma que en el Ejemplo 1. En éste, sin embargo, el polímero no se lavó con metanol, de modo que su contenido en sodio podría ser 1,4 partes en peso. La hilatura del polímero PVA preparado de este modo se probó en este ejemplo, pero en vano, ya que el polímero se pirolizó y el bovinado de sus fibras fue imposible (véase la Tabla 2).

Ejemplos comparativos 5 a 7

Se produjeron fibras de PVA extraídas de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto que se utilizó el PVA mostrado en la Tabla 1 en lugar del PVA utilizado en el Ejemplo 1, este PVA se hiló a la temperatura de hilatura mostrada en la Tabla 2 y que las fibras hiladas se extrajeron a la relación de extracción de la Tabla 2. En la Tabla 2 se muestran la capacidad de hilatura del PVA utilizada; la resistencia, la elongación y la solubilidad en agua de las fibras extraídas; la temperatura de disolución en agua a la que las fibras extraídas se rompen en el agua y el grado máximo de encogimiento de las fibras extraídas antes de su rotura en agua.

Mientras se estaba hilando, se pirolizó y se gelificó el PVA del Ejemplo comparativo 5 y su capacidad de hilatura fue escasa. El bobinado de sus fibras fue posible solamente en un periodo de tiempo sumamente corto (aproximadamente 5 minutos). Las fibras no extraídas se extrajeron de la misma forma que en Ejemplo 1 y se trataron en agua a 90ºC durante una hora. Sin embargo, eran algo insolubles en agua, y no se pudieron disolver completamente.

En el ejemplo comparativo 6, la viscosidad de fusión del polímero PVA fue demasiado elevada a la temperatura de hilatura de 200ºC, y su capacidad de hilatura a través del grupo de hilatura fue asimismo escasa a dicha temperatura. Por consiguiente la temperatura a la que se hiló se elevó a 240ºC. A esta temperatura elevada sin embargo, el polímero se pirolizó y se solidificó en hilatura y su capacidad de hilatura era baja. El bobinado de sus fibras fue posible solamente en un periodo de tiempo sumamente corto (aproximadamente 5 minutos). Las fibras no extraídas se extrajeron de la misma forma que en Ejemplo 1 y se trataron en agua a 90ºC durante una hora. Sin embargo, eran algo insolubles en agua, y no se pudieron disolver completamente.

En el Ejemplo comparativo 7, la capacidad de hilatura del PVA fue muy buena y las fibras extraídas se produjeron sin problemas. Sin embargo, las fibras extraídas tratadas en agua a 90ºC durante 1 horas no se disolvieron nada.

Ejemplo comparativo 8

Las fibras no extraídas preparadas en el Ejemplo 1 se extrajeron a una relación de extracción de HD_{max}\times 0,95 por extracción de rodillo sobre placa, para la que la temperatura del rodillo caliente fue de 40ºC y la temperatura de la placa caliente fue de 150ºC. En éste, sin embargo, las fibras que se estaban extrayendo se rompieron mucho y no se pudieron bobinar solamente un periodo de tiempo sumamente corto. Cuando se observan al microscopio, se halló que las fibras tenían muchas fibrillas formadas en torno a ellas. Cuando se observan al microscopio de barrido electrónico (\times 2000), la superficie de cada fibra se observó que tenía sobre ella un gran número de huecos listados de 0,5 \mum o más de longitud. Las fibras producidas en este ejemplo no estaban en el nivel practicable.

Ejemplo 24

El PVA preparado en el Ejemplo 1 y un tereftalato de polietileno modificado copolimerizado con 8% mol de ácido isoftálico (éste contenía 1,0 parte en peso de sílice con un tamaño de partícula medio primario de 0,04 \mum y presentaba una viscosidad reducida de 0,75 en ortoclorofenol (concentración: 1 g/dl) a 30ºC) se fundieron por separado y se alimentaron a un cabezal de hilatura, a través del cual se hilaron los polímeros para dar una fibra de dos componentes multicapa compuesta de 6 capas de poliéster modificado y 5 capas de PVA. El cabezal está provisto de una boquilla de hilatura que tiene 24 orificios circulares. El cabezal de hilatura está constituido de forma que la pieza de dosificación tiene un diámetro de 0,25 mm\Phi, la longitud de separación de los orificios es de 0,5 mm y cada orificio presenta una abertura expandida en forma de campana que tiene un diámetro de 0,5 mm\Phi. La temperatura de hilatura fue de 260ºC.

Inmediatamente por debajo de la hilera, se dispuso un dispositivo de soplado de aire frío de 1,0 m de longitud y capaz de soplar aire frío en dirección horizontal. Las fibras de dos componentes que se habían hilado a través de la hilera se introdujeron directamente en el dispositivo soplante de aire frío, en el que las fibras fueron expuestas al aire frío (éste se controló a 25ºC y 65% RH) a un caudal de aire de 0,5 m/s, por lo que las fibras se enfriaron a 50ºC o menos. La temperatura de las fibras alrededor del dispositivo soplante de aire frío fue de 40ºC.

Las fibras de dos componentes que se habían enfriado a 50ºC o menos se introdujeron a continuación en un tubo calentador con una longitud de 1,0 m y un diámetro de 30 mm (éste se dispuso por debajo de la hilera, espaciado a 1,6 m de la hilera, y su temperatura de pared interna fue de 180ºC), y se extrajo en éste. Se aplicó un agente aceitoso a las fibras extraídas que habían pasado a través del tubo calentador, como forma de lubricación de la guía. A continuación, se bobinaron las fibras mediante un par de rodillos de extracción, a una velocidad de extracción de 4000 m/min. Las fibras de dos componentes extraídas producidas de este modo tenían un perfil general de 75 denier/24 filamentos.

La estabilidad del proceso fue buena sin problemas. Las fibras de dos componentes se tejieron una tela tubular. Ésta se trató a continuación en agua caliente a 98ºC durante 60 minutos. El componente PVA se disolvió completamente en la tela y se obtuvieron solamente fibras separadas de poliéster modificado.

Ejemplo 25

Las fibras de dos componentes se preparan por el mismo procedimiento de hilatura por fusión que en el Ejemplo 24. En éste, sin embargo, una poliamida (viscosidad límite: 0,9, CONH/CH_{2} = 1/3,9, composición de polimerización: 19,5% mol de ácido tereftálico, 10% de 1,9-nonanodiamina, 10% de 2-metil-1,8-octanodiamina, 1% mol de ácido benzoico y 0,06% mol de NaH_{2}PO_{2}\cdotH_{2}O) se utilizó en lugar del tereftalato de polietileno modificado utilizado en el Ejemplo 24 y se hiló por fusión a una temperatura de hilatura de 260ºC. Las fibras de dos componentes, hiladas de este modo se enfriaron a 50ºC o menos.

Las fibras de dos componentes no extraídas se extrajeron a una velocidad de extracción de 1000 m/min y, sin ser bobinadas, éstas se extrajeron directamente a una relación de extracción de 3,5 a una velocidad de extracción de 3500 m/min, mientras que se colocaban bajo calor a 150ºC. Las fibras de dos componentes extraídas de este modo tenían un perfil general de 75 denier/24 filamentos.

La estabilidad del proceso fue buena sin problemas. Se hizo punto con las fibras de dos componentes en una tela tubular. Ésta se trató a continuación en agua caliente a 98ºC durante 60 minutos. El componente PVA se disolvió completamente en la tela y solo se obtuvieron fibras separadas de poliamida.

A continuación, la tela tubular se tiñó de negro con un tinte disperso en las condiciones mostradas a continuación.

Kayalon Polyester Black G-SF	12% owf
Tohosalt TD	0,5 g/litro
Ultra Mt-N_{2}	0,7 g/litro
Relación de baño	50:1

Se tiñó en el baño a 135ºC durante 40 minutos.

Después de secar de este modo, se lavó el tejido por reducción a 80ºC.

El grado de agotamiento del colorante en el baño fue del 80% y la tela se coloreó bien. Se ensayó la fijación del color en la tela coloreada según el procedimiento A-2 en JIS L-0844 en la que se midió el líquido contaminado en el colorante liberado de la tela. Se verificó que la tela coloreada tuviera buena fijación de color en el nivel de clase 5.

Ejemplo 26

El PVA preparado en el Ejemplo 1, y un tereftalato de polietileno (PET, éste contenía 1,0 parte en peso de sílice con un tamaño de partícula medio primario de 0,04 \mum y tenía una viscosidad reducida de 0,68 en ortoclorofenol (concentración: 1 g/dl) a 30ºC) se fundió por separado y se hiló a través de una boquilla de hilatura de núcleo/envoltura en una relación de mezcla de PVA/PET = 1/4 para dar fibras núcleo/envoltura en las que el PVA formó la envoltura y el PET formó el núcleo. La temperatura de hilatura fue de 285ºC. Las fibras se extrajeron de la misma forma que en el Ejemplo 24. Las fibras de dos componentes extraídas de este modo tenían un perfil general de 75 denier/24 filamentos.

La estabilidad del proceso fue buena sin problemas. Las fibras de dos componentes se tejieron en una tela habutae (tela en bruto sin mezcla con 87 hilos/pulgada para la trama y 120 hilos/pulgada para la urdimbre) en la que tanto la urdimbre como la trama eran de telas de dos componentes. La tela se trató en agua caliente a 98ºC durante 60 minutos. El componente PVA se disolvió completamente en la tela. La tela tratada tenía un tacto bueno, como las telas de poliéster convencionales tratadas con álcali para reducción de peso.

Ejemplo 27

El PVA preparado en el Ejemplo 1 y ácido poliláctico con un contenido del 1% en forma de D- (punto fusión: 170ºC), se fundieron por separado y se amasaron en diferentes extrusores, se dejaron en un paquete de hilatura calentado a 240ºC de tal forma que el PVA modificado podía estar en la cara mar y el ácido poliláctico en la cara isla y se hiló a través de una boquilla de hilatura de dos componentes con 24 orificios cada uno con un diámetro de 0,4 mm\Phi. La velocidad de liberación del polímero fue de 24 g/min; el índice de cizalladura fue de 2.400 s^{-1}; la conicidad fue de 110 y la velocidad de extracción de la fibra fue de 800 m/min. De este modo se produjeron fibras de dos componentes mar/isla 1/1 en las que el número de islas fue de 16. Éstas se extrajeron en un horno de aire caliente a 150ºC a una relación de extracción de 3 (correspondiente a HD_{max} \times 0,7). Las fibras de dos componentes extraídas tenían una finura de fibra exclusiva de 4 denier. En la Tabla 4 se muestran las condiciones de hilatura y de extracción, la capacidad de hilatura de la fibra y la resistencia y la elongación de las fibras obtenidas.

Se hizo punto con las fibras de dos componentes en una tela tubular. Ésta se trató en agua caliente a 95ºC durante 1 hora para separar el componente de PVA de ésta. Como resultado, se obtuvo una tela hecha a punto de fibras de ácido poliláctico únicamente. La tela tenía un buen tacto. La tela se dejó inacabada y se analizaron las fibras que la habían constituido. Éstas eran fibras ultrafinas con una finura de aproximadamente 0,13 denier y sus propiedades físicas fueron buenas. A partir del agua residual que contiene el componente PVA liberado de la tela, se extrajo el componente PVA y se analizó la carga residual y la biodegradabilidad (véase la Tabla 5).

La biodegradabilidad del extracto de PVA del agua residual se evaluó según el procedimiento mencionado anteriormente.

Biodegradabilidad del extracto de PVA

Se midió ésta de la misma forma que en JIS-K-6950, excepto que la cantidad de lodo activado utilizado fue de 30 mg pero no 9 mg. Se pusieron exactamente, 30 mg de lodos activados y 30 mg de una solución acuosa del extracto de PVA (éste se preparó secando el extracto, midiendo su peso y disolviéndolo en agua) en un medio de cultivo inorgánico y se incubaron en éste a 25ºC durante 28 horas. Durante la incubación, se midió con un voltámetro (modelo de Ohkura Electric OM3001A) la cantidad de oxígeno consumido para biodegradar el extracto de PVA. Basándose en los datos medidos, se determinó la biodegradabilidad del extracto de PVA.

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(Tabla pasa a página siguiente)

7

TABLA 5

8

Ejemplo 28 a 37

Se produjeron telas hechas a punto de la misma forma que en el Ejemplo 27, excepto que se utilizó el PVA mostrado en la Tabla 1 en lugar del PVA utilizado en el Ejemplo 27, y que las fibras se hilaron a la temperatura de hilatura mostrada en la Tabla 4 y se extrajeron a la relación de extracción mostrada en la Tabla 4. En la Tabla 4 se presentan el tacto y las propiedades físicas de las telas tejidas a punto.

Ejemplo comparativo 9

Se produjo una tela hecha a punto de la misma forma que en el Ejemplo 27, excepto que en este ejemplo se utilizó polietileno (Milason FL60 de Mitsui Chemical) pero no el PVA utilizado en el Ejemplo 27 para preparar las fibras. Se sometió la tela hecha a punto a tratamiento de extracción en tolueno a 90ºC, pero la tela tratada de este modo tenía un tacto áspero y no fue buena. Además, sus propiedades físicas tampoco fueron buenas (véase la Tabla 4). Se recuperó el polietileno del agua residual descargada mediante tratamiento de extracción y se analizó su biodegradabilidad (véase la Tabla 5).

Ejemplo comparativo 10

Se produjo la tela tejida a punto de la misma forma que en el Ejemplo 27, excepto que para preparar las fibras se utilizó en este ejemplo tereftalato de polietileno modificado con 5% mol de ácido sulfoisoftálico y 4% en peso de polietilenglicol (éste tenía una viscosidad intrínseca de 0,51, medido en un disolvente mixto de fenol/tetracloroetano (1/1 en peso) a 30ºC) pero no se utilizó el PVA del Ejemplo 27. La temperatura de hilatura fue de 270ºC. Se sometió la tela tejida a tratamiento de extracción en NaOH (40 g/litro) a 98ºC. En la tela tejida a punto que se había sometido a tratamiento de extracción, se disolvieron no sólo el tereftalato de polietileno modificado sino también el ácido poliláctico y se descompusieron en el extractante. Como resultado, la tela deseada de ácido poliláctico solamente no se pudo obtener en ésta (véase la Tabla 4). Se recuperó el tereftalato de polietileno modificado del agua residual descargada mediante el tratamiento de extracción y se analizó su biodegradabilidad (véase la Tabla 5).

Ejemplo 38

Se prepararon fibras de dos componentes de la misma forma que en el Ejemplo 27, excepto que se utilizó 44% mol de PVA modificado con etileno en lugar del ácido poliláctico utilizado en el Ejemplo 27. En éste, el índice de cizalladura fue de 2500 s^{-1}, la conicidad fue de 110 y la temperatura de hilatura fue de 250ºC. Las fibras se hicieron a punto y el tejido de género de punto se sometió al tratamiento de extracción, todo de la misma forma que en el Ejemplo 27. En la Tabla 6 se presenta la capacidad de hilatura de la fibra, la capacidad de extracción de la tela y el tacto de la tela que se había sometido al tratamiento de extracción y la resistencia y elongación de las fibras.

TABLA 6

9

Ejemplo 39

Se prepararon fibras de dos componentes de la misma forma que en el Ejemplo 27, excepto que se utilizó polipropileno (S106LA de Grandpolymer) en lugar de ácido poliláctico utilizado en el Ejemplo 27. En éste, el índice de cizalladura fue de 3.300 s^{-1}, la conicidad fue de 90 y la temperatura de hilatura fue de 250ºC. Las fibras se tejieron a punto y el tejido de género de punto se sometió al tratamiento de extracción todo de la misma forma que en el Ejemplo 27 (véase la Tabla 6).

Ejemplo 40

Se prepararon fibras de dos componentes de la misma forma que en el Ejemplo 27, excepto que se utilizó tereftalato de polietileno con una viscosidad intrínseca de 0,72 (medida en un disolvente mixto de fenol/tetracloroetano (1/1 en peso) a 30ºC), en lugar de ácido poliláctico utilizado en el Ejemplo 27. En éste, el índice de cizalladura fue de
2.300 s^{-1}, la conicidad fue de 120 y la temperatura de hilatura fue de 280ºC. Las fibras se tejieron a punto y el tejido de género de punto se sometió al tratamiento de extracción, todo de la misma forma que en el Ejemplo 27 (véase la Tabla 6).

Ejemplo 41

Se prepararon fibras de dos componentes de la misma forma que en el Ejemplo 27, excepto que se utilizó tereftalato de polietileno modificado con 2,5% mol de ácido sulfoisoftálico y 5% mol de ácido isoftálico (éste presentaba una viscosidad intrínseca de 0,52, medida en una mezcla de disolventes de fenol/tetracloroetano (1/1 en peso) a 30ºC), en lugar de ácido poliláctico utilizado en el Ejemplo 27. En éste, el índice de cizalladura fue de 2.300 s^{-1}, la conicidad fue de 120 y la temperatura de hilatura fue de 260ºC. Las fibras se tejieron a punto y el tejido de género de punto se sometió al tratamiento de extracción, todo de la misma forma que en el Ejemplo 27 (véase la Tabla 6).

Ejemplo 42

Se prepararon fibras de dos componentes de la misma forma que en el Ejemplo 27, excepto que se utilizó nylón 6 (UBE Nylon 6 de Ube Kosan) en lugar de ácido poliláctico utilizado en el Ejemplo 27. En éste, el índice de cizalladura fue de 2.500 s^{-1}, la conicidad fue de 100 y la temperatura de hilatura fue de 250ºC. Las fibras se tejieron a punto y el tejido de género de punto se sometió al tratamiento de extracción, todo de la misma forma que en el Ejemplo 27 (véase la Tabla 6).

Ejemplos 43 a 47

Las fibras no extraídas preparadas en los Ejemplos 27, 38, 40, 41 y 42 se extrajeron a una relación de extracción de 3, utilizando una máquina de extracción de fibras de rodillo sobre placa. De esta forma se produjeron diferentes tipos de multifilamentos con un perfil general de 75 denier/24 filamentos. Los multifilamentos se tejieron en una tela tejida sin mezcla 1/1, en la que tanto la trama como la urdimbre eran de multifilamentos del mismo tipo. Las telas en bruto se trataron en una solución acuosa que contenía hidróxido de sodio (1 g/litro) y Actinol R-100 (de Matsumoto Yushi) (0,5 g/litro), a 80ºC durante 30 minutos. Se separó el PVA modificado de las telas tratadas de este modo y todas las telas presentaron un tacto suave y bueno. Las telas de los Ejemplos 43 y 45 se tiñeron con un tinte disperso; las de los Ejemplos 44 y 47 con un tinte a la tina; y los del Ejemplo 46 se tiñeron con un tinte catiónico, todos en azul. Las telas se tiñeron todas bien y tenían buen tono de color.

Ejemplos 48 a 52

El PVA modificado preparado en el Ejemplo 27 y el polímero termoplástico utilizado en cualquiera de los Ejemplos 43 a 47 se fundieron por separado y se amasaron en diferentes extrusores, se dejaron en un paquete de hilatura de tal manera que el PVA modificado pudiera estar sobre el lado isla y el otro polímero termoplástico sobre el lado mar y se hilaron a través de una boquilla de hilatura de dos componentes mientras que se bobinaban a una velocidad de extracción de 800 m/min. Se produjeron de este modo fibras de dos componentes mar/isla 1/1 en los que el número de islas fue de 16. Éstas se extrajeron a una relación de extracción de 3, utilizando una máquina de extracción de fibras de rodillo sobre placa ordinaria. Los multifilamentos extraídos de este modo presentaban un perfil general de 75 denier/24 filamentos. La temperatura del paquete de hilatura y la temperatura de extracción fueron las mismas que las del Ejemplo 27, y de los Ejemplos 38, 40, 41 y 42. Se hizo punto con multifilamentos en telas tubulares. Éstas se trataron en agua caliente a 90ºC para separar el componente de PVA de ellas. Las telas tubulares tratadas de este modo tenían un tacto tirante pero inexperimentado. La sección transversal de cada fibra que constituye las telas tratadas tenía un perfil de tipo raíz de loto, sin presentar el componente isla.

Ejemplos 53 a 57

El PVA modificado preparado en el Ejemplo 27 y el polímero termoplástico utilizado en cualquiera de los Ejemplos 38 a 42 se pusieron en otro y el mismo extrusor en una relación de 1/1 y el polímero resultante fundido se dejó en un paquete de hilatura y se hiló la mezcla a través de una boquilla de hilatura mientras que se bobinaba a una velocidad de extracción de 800 m/min. Se hizo punto con las fibras hiladas mixtas para telas tubulares y se trataron las telas para separar el PVA modificado de ellas, de la misma forma que en los Ejemplos 48 a 52. Las fibras que constituyen las telas tratadas de este modo se desfibraron y todas las telas presentaban un tacto suave sedoso.

Ejemplo 58

Las fibras extraídas preparadas en el Ejemplo 27 (éstas tenían una finura de fibra exclusiva de 4 deniers) se rizaron con un aparato para rizar y se cortaron en fibras cortas con una longitud de 51 mm. Las fibras cortas se cardaron con una cartulina en el rodillo y se enredaron con una máquina perforadora de aguja en una tela no tejida. La tela se sumergió en agua calienta a 95ºC durante 1 hora para separar el PVA modificado de ésta. De este modo se obtuvo una tela de tipo sabana de ácido poliláctico. En la Tabla 7 se presentan sus propiedades físicas.

TABLA 7

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Ejemplo comparativo 11

Se produjo una tela no tejida de la misma forma que en el Ejemplo 58, excepto que se utilizaron en este ejemplo las fibras de dos componentes preparados en el Ejemplo comparativo 9. Se sometió la tela no tejida a tratamiento de extracción en tolueno a 90ºC (véase la Tabla 7).

Ejemplo comparativo 12

Se produjo tela no tejida de la misma forma que en el Ejemplo 58, excepto que se utilizaron en este ejemplo las fibras de dos componentes preparados en el Ejemplo comparativo 10. Se sometió la tela no tejida a tratamiento de extracción en NaOH (40 g/litro) a 98ºC. En este tratamiento se disolvieron no solo el tereftalato de polietileno modificado sino también el ácido poliláctico y se descompusieron en el extractante utilizado y la tela no tejida deseada de ácido poliláctico podría no obtenerse (véase la Tabla 7).

Ejemplo 59

El PVA preparado en el Ejemplo 27 y ácido poliláctico con un contenido en forma de D- de 1% (punto fusión: 170ºC), se fundieron por separado y se amasaron en diferentes extrusores, se dejaron en un paquete de hilatura calentado a 240ºC, mediante lo cual, el PVA modificado y el ácido poliláctico se hilaron para dar fibras de dos componentes con 11 capas (con una relación de PVA modificado/ácido polliláctico de 1/2 y compuestos de 6 capas de ácido poliláctico y 5 capas de PVA modificado). Mientras se estaban hilando, se bobinaron las fibras a una velocidad de 800 m/min. Las fibras no extraídas se extrajeron con una relación de extracción de 3 en un horno de aire caliente a 150ºC y se cortaron en fibras cortas con una longitud de 5 mm. Las fibras cortas se pusieron en agua y se dispersaron en ella agitándolas. La dispersión resultante se laminó a través de un calibre de metal inoxidable de fabricación de papel de 80 mesh. La sabana resultante se trató con una corriente de agua del grifo a un caudal de 80 kg/cm^{3}, por lo que las fibras de dos componentes que constituyen la sabana se soltaron y se enredaron. A continuación, ésta se sumergió en agua caliente 95ºC durante 1 hora. En la sabana tratada de este modo, se disolvió el PVA modificado. La sabana presentaba mucha resistencia y tenía un tacto suave y bueno (véase la Tabla 7).

Ejemplo 60

El PVA modificado en el Ejemplo 1 se fundió y se amasó a 250ºC en un extrusor de fusión; la corriente fundida de polímero resultante se dejó en un cabezal con troquel de soplado con fusión, se dosificó con una bomba de engranajes y se hiló a través de una boquilla por soplado con fusión con orificios de 0,3 mm\Phi alineados en serie con una distancia entre orificios de 0,75 mm, mientras que se aplica una corriente de aire caliente a 250ºC a la corriente fundida de polímero que se ha acabado de hilar a través de la boquilla; y las fibras de polímero resultante se recogen en un transportador de laminado para formar en éstas una tela no tejida por soplado con fusión con un peso de 50 g/m^{2}. En este proceso, la liberación de unidades de polímero a través de la boquilla fue de 0,2 g/min/orificio, el caudal de aire caliente fue de 0,15 Nm^{3}/min/cm de ancho y la distancia entre la boquilla y el transportador de corte en hojas fue de 15 cm.

Inmediatamente por debajo de la boquilla del sistema de fusión, se dispuso un dispositivo de soplado con aire secundario a través del cual se aplicó una corriente de aire a 15ºC a la corriente de fibras sopladas con fusión a un caudal de 1 m^{3}/min/cm de ancho.

La tela no tejida por soplado con fusión producida de este modo en este ejemplo tenía un diámetro de fibra de 9,6 \mum y un grado de permeabilidad del aire de 140 cc/cm^{3}/s. Cuando se coloca en agua fría a 5ºC, se disuelve en ella y pierde su aspecto original. Cuando se pone en agua caliente a 50ºC también se disuelve en ella y pierde su aspecto original.

En la Tabla 8 se presenta el estado de las fibras sopladas, el estado de la tela no tejida, la degradabilidad de la tela no tejida en agua caliente a 98ºC y la evaluación total de la tela no tejida.

Las propiedades físicas de la tela no tejida se presentan en la Tabla 9.

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(Tabla pasa a página siguiente)

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Ejemplos 61 a 72

Se produjeron telas no tejidas por soplado con fusión de PVA de la misma manera que en el Ejemplo 60, excepto que se utilizó el PVA mostrado en la Tabla 1 en lugar del PVA del Ejemplo 1 y que la temperatura de fusión de la fibra se varió como en la Tabla 8. En la Tabla 8 se presentan el estado de las fibras sopladas, el estado de las telas no tejidas, la degradabilidad de las telas no tejidas y la evaluación total de las telas no tejidas.

Ejemplo 73

La tela no tejida por soplado con fusión de PVA preparada en el Ejemplo 60 se estampó con calor y presión entre un rodillo de grabación metálico que tenía una relación de área de estampado redondeada de 20% y un rodillo plano metálico, preparando de este modo una tela estampada no tejida. En el proceso, tanto el rodillo de grabación como el rodillo plano tenían una temperatura superficial de 100ºC, la presión lineal fue de 35 kg/cm y la velocidad lineal fue de 5 m/min.

Las propiedades físicas de la tela no tejida se presentan en la Tabla 9. La resistencia de la tela no tejida estampada aumentó. Esto es debido a que las fibras que constituyen la tela no tejida estampada estarían fijadas juntas más fuertemente y la frecuencia de reblandecimiento de la fibra se reduciría.

Ejemplos 74 a 78

Una superficie de la tela no tejida por soplado con fusión de PVA preparada en el Ejemplo 60 se mantuvo en contacto con un rodillo plano metálico rotando a una velocidad superficial de 5 m/min y a continuación la otra superficie de ésta se mantuvo en contacto con el mismo rodillo en el mismo estado que anteriormente. De esta forma se sometió la tela a tratamiento térmico. Para el tratamiento térmico, una y otras superficies se mantuvieron en contacto con el rodillo girando durante aproximadamente 8 segundos cada una.

Para aclarar el cambio en la degradabilidad de la tela en agua que se puede producir por el cambio de temperatura para el tratamiento térmico, se varió la temperatura de tratamiento térmico de la tela en algunos puntos y se tomaron muestras de la tela que había experimentado el tratamiento térmico a diferentes temperaturas. En la Tabla 9 y Tabla 10 se presentan la estructura, las propiedades físicas y la degradabilidad en agua de las muestras que se analizaron y los datos obtenidos. Con respecto a la degradabilidad en agua, las muestras en la tela tratada térmicamente se sumergieron en agua caliente a 50ºC y se analizó también su retención de peso y la aspecto exterior. Los datos obtenidos se presentan en la Tabla 10.

Todas las muestras de la tela tratada térmicamente se pusieron a remojo en agua, pero aquellas para las que el tratamiento térmico fue mayor tenían un aumento del grado de retención de agua. Específicamente, las muestras que habían sido tratadas térmicamente a una temperatura alta de 180ºC ó 200ºC tenían un grado de retención de peso del 99% o mayor y su aspecto externo cambió poco. Por otra parte, las muestras de la tela tratada térmicamente de los Ejemplos 74 a 76 se pusieron a remojo bien en agua caliente a 50ºC y su aspecto externo se volvió transparente a medida que las fibras que constituyen la tela se degradaban y perdían su aspecto original.

La muestra de la tela no tejida tratada térmicamente del Ejemplo 74 presentaba todavía un grado de retención de peso de 31%, después de haber sido sumergida en agua caliente a 50ºC. Sin embargo, se hinchó mucho y las fibras que lo constituyen perdieron su aspecto original casi totalmente.

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(Tabla pasa a página siguiente)

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TABLA 10

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Ejemplo 79

Este ejemplo es para demostrar el efecto de tratamiento térmico prolongado. Se combinaron diez rodillos de tratamiento térmico en serie y se utilizaron para tratar la tela no tejida de la misma forma que en el Ejemplo 78. En ésta, sin embargo se trataron una y otras superficies con las series de los diez rodillos de tratamiento térmicos combinados de este modo, en un total de cinco veces durante 8 segundos cada una. En la Tabla 9 y en la Tabla 10 se presenta el aspecto, las propiedades físicas y la degradabilidad en agua de la tela tratada en este modo.

Ejemplo 80

Este ejemplo es para mejorar la resistencia de la tela no tejida empapada en agua. La tela no tejida por soplado con fusión de PVA que se ha tratado térmicamente en el Ejemplo 77 se estampó con calor y a presión entre un rodillo metálico de grabación que tiene una relación de área de estampado redondeada del 20% y un rodillo plano metálico. En esta última etapa, tanto el rodillo de grabado como el rodillo plano tenían una temperatura superficial de 120ºC y la presión de contacto fue de 35 kg/cm y la velocidad lineal fue de 5 m/min.

Ejemplo 81

La tela no tejida por soplado con fusión de PVA se trató térmicamente en primer lugar de la misma forma que en el Ejemplo 78 y a continuación se estampó de la misma forma que en el Ejemplo 80.

En las telas no tejidas que se habían tratado en estos Ejemplos 79 a 81 se analizaron sus propiedades de aspecto físico, la capacidad de gradación en agua, retención de peso después de la inmersión en agua caliente a 50ºC y el aspecto externo. En la Tabla 9 y en la Tabla 10 se presentan los datos obtenidos.

La resistencia y la elongación de las telas no tejidas, estampadas de los Ejemplos 80 y 81 fueron mayores que las de las no estampadas.

Ejemplos comparativos 13 y 14

Se produjeron telas no tejidas por soplado con fusión de PVA de la misma forma que en el Ejemplo 60, excepto que en este ejemplo se utilizó el PVA de los Ejemplos comparativos 1 y 2 presentado en la Tabla 1 en lugar del PVA utilizado en el Ejemplo 60 y que las telas de PVA se soplaron a la temperatura de fusión indicada en la Tabla 8. En la Tabla 8 se proporcionan la capacidad de hilatura de la fibra, el estado de las telas no tejidas obtenidas, la degradabilidad de las telas no tejidas en agua y la evaluación total de las telas no tejidas.

En el Ejemplo comparativo 13, la temperatura de fusión de 260ºC está cerca del punto de fusión del polímero PVA y la viscosidad de fusión del polímero fundido fue demasiado alta a esta temperatura. En éste, por consiguiente, la temperatura de fusión se elevó a 270ºC. A la temperatura elevada, la viscosidad de fusión aparente del polímero fundido disminuyó, pero el polímero se descompuso y se gelificó. En este estado, la capacidad de hilatura de la fibra fue peor.

En el Ejemplo comparativo 14, la fibra no tejida formada se pegó en el colector limpio y no se pudo bobinar. Esto será debido a que la capacidad de cristalización del polímero PVA habría disminuido.

Ejemplo comparativo 15

Se probó la producción de una tela no tejida de PVA de la misma forma que en el Ejemplo 60. En éste, sin embargo, el PVA que se ha de hilar, después de haber sido lavado cuatro veces con metanol, se lavó 3 veces más con una solución mixta de metanol/agua = 90/10 para reducir de este modo el contenido en ión sodio del polímero PVA a 0,0001 partes en peso y se hiló el polímero en fibras. Un gran número de granos resinosos dispersados en toda la superficie en la tela no tejida se formó en las fibras y fue difícil bobinar la tela. El polímero fundido que se está hilando se habría gelificado a medida que aumenta su viscosidad de fusión.

Ejemplo comparativo 16

El PVA de fusión en las fibras se trató de la misma forma que en el Ejemplo 60. En éste, sin embargo el polímero PVA que se ha de hilar no se lavó con metanol de modo que su contenido en sodio podría ser de 1,4 partes en peso. Mientras se estaba hilando, se pirolizó el polímero y su producto de fusión no pudo ser soplado de forma estable en fibras.

Ejemplo comparativo 17

Se produjo una tela no tejida de fibras de PVA ultrafinas de la misma forma que en el Ejemplo 60, excepto que el PVA del Ejemplo comparativo 5 mostrado en la Tabla 1 se utilizó en lugar del PVA utilizado en el Ejemplo 60 y que la temperatura de fusión se cambió a la indicada en la Tabla 8. En la Tabla 8 se presenta la capacidad de la hilatura de la fibra y las propiedades de la tela tejida producida.

Ejemplo 82

Se fundió el PVA preparado en el Ejemplo 1 y se amasó en un extrusor de fusión a 240ºC y la corriente de polímero fundido resultante se condujo a un cabezal de hilatura y se hiló a través de una hilera con 24 orificios, cada uno con un diámetro de 0,25 mm. Se enfrió con aire frío a 20ºC, las fibras hiladas se llevaron a un dispositivo a chorro de extracción circular, en el que las fibras se afinaron por aspiración mientras que se extraían a una velocidad sustancialmente de 3500 m/min. Los filamentos abiertos resultantes se recogieron y se depositaron en un dispositivo transportador del colector en movimiento para formar sobre ellos tramas de fibras largas. Las tramas resultantes se pasaron a través de un rodillo de estampado calentado a 200ºC y de un rodillo plano, bajo una presión lineal de 20 kg/cm con el fin de que se laminasen en una tela no tejida mientras que se estampaban por calor y presión. De este modo se obtuvo una tela no tejida de fibra larga, estampada con un peso de 30 g/m^{2}, en la que las fibras largas tenían una finura de fibra exclusiva de 4 denier.

Cuando se puso en agua caliente a 65ºC, la tela no tejida se disolvió en ésta y perdió su aspecto original.

Aunque la invención se ha descrito con detalle y con relación a sus formas de realización específicas de la misma, es evidente para un experto en la materia que se pueden realizar varios cambios y modificaciones sin apartarse del espíritu y del alcance de la misma.

Claims (22)

1. Fibra de alcohol polivinílico termoplástico que comprende, al menos como uno de los componentes, un alcohol polivinílico soluble en agua que contiene de 0,1 a 25% mol de unidades de \alpha-olefina C_{1-4}y/o unidades de éter vinílico, con una fracción molar, basada en unidades de alcohol vinílico, de grupos hidroxilo de unidades de alcohol vinílico situados en el centro de 3 cadenas sucesivas con unidades de alcohol vinílico, estando comprendida con relación a la expresión de la triada entre 70 y 99,9% mol, con un contenido en ácido carboxílico y en anillo de lactona del 0,02 al 0,15% mol y con un punto de fusión (Tm) comprendido entre 160ºC y 230ºC, y que contiene un ión de metal alcalino en una cantidad como ión sodio de 0,0003 a 1 parte en peso con relación a 100 partes en peso de alcohol polivinílico.

2. Fibra de alcohol polivinílico termoplástico según la reivindicación 1, que consiste en una fibra multicomponente que comprende un alcohol polivinílico soluble en agua que contiene un ión de metal alcalino y otros polímeros termoplásticos con un punto de fusión no mayor de 270ºC.

3. Fibra de alcohol polivinílico termoplástico según la reivindicación 1, en la que el alcohol polivinílico es un PVA modificado con un contenido en unidades de etileno comprendido entre 4 y 15% mol.

4. Fibra de alcohol polivinílico termoplástico según la reivindicación 3, en la que el alcohol polivinílico contiene un plastificante.

5. Fibra de alcohol polivinílico termoplástico según la reivindicación 4, en la que el plastificante es un derivado de polialcohol.

6. Fibra de alcohol polivinílico termoplástico según la reivindicación 5, en la que el derivado de polialcohol es un aducto de sorbitol-óxido de alquileno.

7. Procedimiento para la producción de fibras termoplásticas de alcohol polivinílico, que comprende la hilatura por fusión de un alcohol polivinílico soluble en agua según la reivindicación 1 y que contiene un ión metálico alcalino en una cantidad como ión sodio de 0,0003 a 1 parte en peso con relación a 100 partes en peso de alcohol polivinílico, a una temperatura de hilera comprendida entre Tm y Tm+ 80ºC, a un índice de cizallamiento (\gamma) comprendido entre 1.000 y 25.000 s^{-1} y a una conicidad de 10 a 500.

8. Estructura fibrosa que comprende, al menos como uno de los componentes, fibras de alcohol polivinílico termoplástico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.

9. Estructura fibrosa según la reivindicación 8, que comprende dichas fibras de alcohol polivinílico y otras fibras que son insolubles en agua o en las que la solubilidad en agua es menor que la de dichas fibras de alcohol polivinílico.

10. Estructura fibrosa según las reivindicaciones 8 ó 9, que está en forma de hilos, telas tejidas o tejidos de género de punto.

11. Procedimiento para la producción de un producto fibroso, que comprende el tratamiento con agua de la estructura fibrosa según la reivindicación 9, para disolver y eliminar de este modo el alcohol polivinílico que constituye las fibras.

12. Tela no tejida que se compone de fibras que comprenden, al menos como uno de los componentes, un alcohol polivinílico modificado según reivindicación 1 y que contiene un ión de metal alcalino en una cantidad como ión sodio de 0,0003 a 1 parte en peso con relación a 100 partes en peso de alcohol polivinílico.

13. Tela no tejida según la reivindicación 12, que se compone de fibras multicomponentes que comprenden alcohol polivinílico, que contiene un ión de metal alcalino y algunos otros polímeros termoplásticos con un punto de fusión no mayor de 270ºC.

14. Tela no tejida según la reivindicación 12 ó 13, que es una tela no tejida unida por hilada.

15. Tela no tejida según la reivindicación 12 ó 13, que es una tela no tejida por soplado con fusión.

16. Tela no tejida según la reivindicación 12, en la que el alcohol polivinílico modificado tiene un contenido en unidad de etileno de 4 a 15% mol.

17. Fibra multicomponente con núcleo-envoltura que comprende, como uno de los componentes, alcohol polivinílico soluble en agua que contiene de 0,1 a 25% mol de unidades de \alphaolefina C_{1-4}y/o unidades de éter vinílico, con una fracción molar, basada en unidades de alcohol vinílico, de grupos hidroxilo de unidades de alcohol vinílico situados en el centro de 3 cadenas sucesivas con unidades de alcohol vinílico, estando comprendido con relación a la expresión de la triada entre 70 y 99,9% mol, con un contenido en ácido carboxílico y en anillo de lactona del 0,02 al 0,15% mol y con un punto de fusión (Tm) comprendido entre 160ºC y 230ºC y que contiene un ión de metal alcalino en una cantidad como ión sodio de 0,0003 a 1 parte en peso con relación a 100 partes en peso de alcohol polivinílico y, como componente adicional, otro polímero termoplástico con un punto de fusión no mayor de 270ºC.

18. Fibra según la reivindicación 17, en la que el alcohol polivinílico es un PVA modificado con un contenido en unidades de etileno de 4 a 15% mol.

19. Fibra según la reivindicación 17, en la que el alcohol polivinílico contiene un plastificante.

20. Fibra según la reivindicación 17, en la que el plastificante es un derivado de polialcohol.

21. Fibra según la reivindicación 17, en la que el derivado de polialcohol es un aducto de sorbitol-óxido de alquileno.

22. Procedimiento para producir una fibra hueca que comprende el tratamiento de una fibra multicomponente con núcleo-envoltura según cualquiera de las reivindicaciones 17 a 21, en el que el alcohol polivinílico soluble en agua es el componente del núcleo, con agua para disolver el componente de alcohol polivinílico.