ES2235898T3 - Fibra elastica de poliuretano urea y proceso de preparacion de la misma. - Google Patents
Fibra elastica de poliuretano urea y proceso de preparacion de la misma.Info
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Abstract
Método de producción de una fibra elástica de poliuretano urea, caracterizado porque se agrega a la masa de hilatura el absorbedor ultravioleta tipo formamidina de la siguiente fórmula general I, **(Fórmula)** en la que R1 y R2 representan cada uno un grupo alquilo de 1 a 5 átomos de carbono.
Description
Fibra elástica de poliuretano urea y proceso de
preparación de la misma.
Esta invención se refiere a una fibra elástica de
poliuretano urea que tiene excelente resistencia a la intemperie, y
a un proceso de preparación de la misma.
La fibra elástica tipo poliuretano presenta una
excelente elasticidad y recuperación elástica por lo que ha sido muy
utilizada en medias, ropa interior de señora, ropa deportiva, trajes
de baño y similares. Sin embargo, si se expone la fibra elástica
tipo poliuretano a la atmósfera, se presenta el problema de que sus
propiedades originales y su color original cambian por la acción de
la luz solar y se transforma fácilmente por el gas residual
existente en la atmósfera; y también es fácil de oxidar por el aire
natural exterior por lo que se deterioran las propiedades
originales.
Para complementar estos defectos, la solicitud de
patente coreana nº 90-10867 describió el método en
el que antioxidantes tipo fenol, tipo amina
90-10867, describió el método según el cual se usa
un antioxidantes tipo fenol, estabilizadores ultravioleta tipo amina
e inhibidores de amarilleo tipo metacrilato como aditivos, pero
tiene el defecto de que los tipos metacrilato son poco resistentes
al calor por lo que se exudan y subliman hacia fuera del polímero
cuando se hila a alta temperatura entorpeciendo la elaboración.
En la patente U.S. nº 4.548.975, se describe el
método según el cual se incrementa el efecto estabilizador frente a
la oxidación y el calor usando un antioxidante tipo fenol y un
antioxidante tipo fosfito, pero tiene el defecto de que las
propiedades y los colores de la fibra elástica tipo uretano
producida son modificados fácilmente por la luz solar.
En la solicitud de patente coreana nº
93-11337, se describe el método según el cual se
fabrica un elastómero resistente a la intemperie usando antioxidante
tipo fenol, antioxidante tipo fosfito, inhibidor de amarilleo tipo
semicarbacida y estabilizador de la luz tipo benzotriazol, pero
tiene el problema de que el estabilizador de la luz tipo
benzotriazol tiene poca resistencia al calor y compatibilidad con el
elastómero de poliuretano por lo que se exuda y sublima en el
proceso de hilatura para dar un mal efecto a la elaboración.
La solicitud de patente coreana nº
93-28704 describe el método de preparación de una
fibra elástica con resistencia al cloro usando sales inorgánicas,
pero tiene el problema de que la tecnología no impide que se
deterioren las propiedades del elastómero frente a la acción de la
luz y del calor.
La publicación de patente coreana nº
97-7688 describe la composición que utiliza un
antioxidante tipo fenol y resistente al cloro de sal metálica, pero
tiene el problema de que no impide la decoloración ni la degradación
de las propiedades físicas debido a la luz.
En la publicación de patente coreana nº
96-11609, se fomenta las resistencias a la luz
ultravioleta y al cloro usando el tipo fenol resistente a la luz y
la sal inorgánica resistente al cloro, pero tiene el problema de que
no se impide la degradación de las propiedades físicas ni la
descoloración debido a la acción del calor o gas residual.
Como se ha dicho más arriba, se han sugerido
muchas composiciones que contienen diversos estabilizadores para
fomentar la resistencia a la intemperie de un elástomero tipo
poliuretano, pero no existe tecnología que describa toda la
resistencia a la intemperie y resistencia a la luz, resistencia al
gas residual, resistencia al cloro, resistencia a la oxidación y
similares; y el método de preparación de una fibra elástica de
poliuretano a largo plazo bajo el proceso estable.
Como la invención está destinada a resolver los
problemas antes mencionados, el objeto de la invención es
proporcionar el método que pueda producir la fibra elástica de
poliuretano urea con excelente resistencia a la luz usando un nuevo
tipo de estabilizador ultravioleta bajo el proceso estable.
La invención tiene por objeto proporcionar la
fibra elástica de poliuretano urea que tenga una excelente
resistencia a la luz y elaboración y mantiene también sus
propiedades originales tales como la elasticidad, y el método de
preparación de la misma.
La invención se refiere a una fibra elástica de
poliuretano urea que mantiene sus propiedades originales y tiene una
excelente estabilidad de elaboración y resistencia a la luz, y el
método de preparación de arco de carbono se instala por encima del
90%.
Igualmente, la invención se refiere a una fibra
elástica de poliuretano urea caracterizada porque contiene el
absorbedor ultravioleta tipo formamidina de la siguiente fórmula
general I.
La invención se refiere también al método de
preparación de una fibra elástica de poliuretano urea, caracterizado
porque el absorbedor ultravioleta tipo formamidina de la siguiente
fórmula general I se agrega a la masa de hilatura.
Formula
I
en la que R_{1} y R_{2}
representan cada uno un grupo alquilo de 1 a 5 átomos de
carbono.
La invención se caracteriza porque el absorbedor
ultravioleta de formamidina de la fórmula I se agrega a la masa de
hilatura en el proceso convencional de preparación de fibra elástica
de poliuretano urea.
A continuación se va a describir la invención con
más detalle.
Primeramente, en lo que respecta al método de
preparación convencional de fibra elástica de poliuretano urea, se
hace reaccionar a la mezcla de compuesto de diisocianato y compuesto
de diol en una razón molar de 1,3-2,0 para dar
prepolímero de poliéteruretano terminado en isocianato, y después se
mezcla el prepolímero con una cantidad apropiada de disolvente para
dar la solución de prepolímero.
Se usa preferiblemente en la prepolimerización
los compuestos diol de alto peso molecular con un número de peso
molecular medio comprendido entre 1500-3000.
En segundo lugar, los compuestos diamina y
compuestos monoamina se agregan a la solución de prepolimerización
antes citada, de manera que las cadenas del prepolímero se extiendan
y/o terminen para producir la solución (masa de hilatura) polímera
de poliuretano urea.
En ese momento, la cantidad de adición de los
compuestos diamina es preferiblemente el 70-99% en
peso equivalente del prepolímero, la cantidad de adición de los
compuestos monoamina es preferiblemente el 1-30% en
peso equivalente del prepolímero. La viscosidad de la mencionada
solución polímera es regulada preferiblemente en
1500-5000 poises a 40ºC para un proceso de hilatura
más ventajoso.
A continuación se agrega a la solución (masa de
hilatura) polímera de poliuretano urea antes citada, el absorbedor
tipo formamidina de la siguiente fórmula general I, y después se
hilan para producir la fibra elástica de poliuretano urea de acuerdo
con la invención.
Formula
I
\vskip1.000000\baselineskip
en la que R_{1} y R_{2}
representan cada uno un grupo alquilo de 1 a 5 átomos de
carbono.
Como ejemplos específicos del absorbedor
ultravioleta tipo formamidina de la fórmula I usado en la invención,
se incluye
N^{2}-(4-etoxicarbonilfenil)-N^{1}-metil-N^{1}-fenil
formamidina,
N^{2}-(4-metoxicarbonilfenil)-N^{1}-metil-N^{1}-fenil
formamidina y
N^{2}-(4-etoxicarbonilfenil)-N^{1}-etil-N^{1}-fenil
formamidina.
Los absorbedores ultravioleta tipo formamidina de
la fórmula general I se añaden preferiblemente en una cantidad de
0,1-3,0% en peso, más preferiblemente
0,5-2,0% en peso al polímero (sólidos) de
poliuretano urea. Si la cantidad es inferior a 0,1% en peso,
disminuye el efecto mejorador de la resistencia a la luz de la
fibra elástica, si la cantidad es superior al 0,3% en peso, se hace
inestable la elaboración de una hilatura o similar.
La invención incluye la adición a la mencionada
solución polímera de poliuretano urea del absorbedor ultravioleta
tipo formamidina de la fórmula I junto con aditivos tales como
antioxidantes generales, resistentes al cloro y estabilizadores de
resistencia a gas residual o pigmentos tales como óxido de titanio y
similares.
Como antioxidantes puede usarse principalmente
antioxidantes tipo fenol estéricamente impedidos, como resistentes
al cloro, puede usarse resistentes al cloro de sal inorgánica como
el óxido de cinc, como estabilizadores de resistencia al gas
residual puede usarse estabilizadores de resistencia al gas residual
tipo semicarbacida.
Más particularmente, al polímero (sólidos) de
poliuretano urea se le puede agregar antioxidante
0,1-1,5% en peso, resistente al cloro
0,1-2,0% resistente en peso, estabilizador de gas
residual 0,1-2,0% en peso, óxido de titanio
0,05-4,0% en peso y pigmento azul
0,005-0,002% en peso.
El absorbedor ultravioleta de formamidina de
fórmula I usado en la invención tiene una excelente resistencia al
calor y efecto protector ultravioleta comparado con los absorbedores
ultravioleta convencionales, y puede incrementar la resistencia a la
luz y la elaboración de fibra elástica sin deteriorar las
propiedades originales de la fibra elástica durante el proceso de
preparación de la fibra elástica.
La tasa de mantenimiento de resistencia de la
fibra elástica de poliuretano urea de acuerdo con la invención es
superior al 90% después de haberse dejado durante 24 horas en el
Fade-O-Meter en el que se instala el
arco de carbón de luz solar.
La fibra elástica de poliuretano urea de acuerdo
con la invención contiene el citado absorbedor ultravioleta tipo
formamidina. La cantidad de dicho absorbedor ultravioleta tipo
formamidina es del 0,5-2,0% en peso al peso total
de fibra de poliuretano urea. está instalado arco de carbón.
La fibra elástica de poliuretano urea de acuerdo
con la invención contiene el citado absorbedor ultravioleta tipo
formamidina. La cantidad de dicho absorbedor ultravioleta tipo
formamidina es del 0,5-2,0% en peso al peso total
de fibra de poliuretano urea.
La prueba de propiedad de la fibra elástica de
poliuretano urea de acuerdo con la invención es como sigue.
La fibra elástica de poliuretano urea de 40
denier fue arrollada sobre una placa de aluminio y dejada durante 24
horas en el Fade-O-Meter en el que
se instaló el arco de carbón de luz solar, y después se midieron el
cambio de color (\Deltab) y la tasa de mantenimiento de
resistencia por el método KSK 0700.
La fibra elástica de poliuretano urea de 40
denier fue arrollada sobre una placa de aluminio y tratada en el
paso de gas NO_{2} de 650 ppm durante 1 hora, y después se
midieron el cambio de color y la tasa de mantenimiento de
resistencia antes y después del tratamiento.
La fibra elástica de poliuretano urea fue tratada
en la solución acuosa de cloro con una concentración de 30 ppm
durante 5 horas, y después se midieron la descoloración y la tasa de
mantenimiento de resistencia antes y después del tratamiento.
La fibra elástica de poliuretano urea de 40
denier fue extendida y fijada al doble de longitud de la misma, y
después calentada a 180ºC durante 60 segundos. Se midió la tasa de
mantenimiento de resistencia antes y después del tratamiento.
Tasa de
mantenimiento de resistencia (%) = (resistencia después del
tratamiento/
resistencia antes del tratamiento) \times
100
La solución de prepolímero fue enfriada a 5ºC, y
después removida vigorosamente con adición lenta de la solución de
N,N'-dimetilacetamida conteniendo etilendiamina 96%
en peso equivalente y dietilamina 6% en peso equivalente para
extender y/o terminar la cadena de la misma con el fin de preparar
la solución de poliuretano urea.
A la solución de poliuretano urea obtenida se le
añadieron antioxidante
1,3,5-tris-(4-t-butil-3-hidroxi-2,6-dimetilbenceno)-1,3,5-triacina-2,4,6-(1H,
3H, 5H)trion 1,2% en peso a los sólidos de la solución de
poiuretano urea, estabilizador de gas residual
1,1,1',1'-tetrametil-4,4'-(metileno-di-p-fenileno)
disemicarbacida 1,0% en peso, resistente al cloro de óxido de cinc
1,2% en peso, absorbedor ultravioleta
N^{2}-(4-etoxi
carbonilfenil)-N^{1}-metil-N^{1}-fenilformamidina
2,0% en peso, óxido de titanio 2% en peso y pigmento azul (azul
ultramarino) 0,003% en peso para hilar en atmósfera a 220ºC con el
fin de producir fibra elástica de poliuretano urea de 40 denier. La
resistencia a la luz, la resistencia a la oxidación (resistencia al
calor), resistencia al cloro y la resistencia al gas residual de la
fibra obtenidas fueron las que aparecen en la siguiente tabla 1.
El mismo método que en el ejemplo 1, excepto que
se usó el aditivo absorbedor ultravioleta
N^{2}-(4-etoxi
carbonilfenil)-N^{1}-metil-N^{1}-fenilformamidina
1,5% en peso para producir la fibra elástica de poliuretano urea, y
luego se estimaron la resistencia a la luz, resistencia a la
oxidación (resistencia al calor), resistencia al cloro, y la
resistencia al gas residual de la fibra para mostrar la siguiente
tabla 1.
El mismo método que en el ejemplo 1, excepto que
se usó el aditivo absorbedor ultravioleta
N^{2}-(4-etoxi
carbonilfenil)-N^{1}-metil-N^{1}-fenilformamidina
1,0% en peso para producir la fibra elástica de poliuretano urea, y
luego se estimaron la resistencia a la luz, resistencia a la
oxidación (resistencia al calor), resistencia al cloro, y la
resistencia al gas residual de la fibra para mostrar la siguiente
tabla 1.
El mismo método que en el ejemplo 1, excepto que
se usó el aditivo absorbedor ultravioleta
N^{2}-(4-etoxi
carbonilfenil)-N^{1}-metil-N^{1}-fenilformamidina
0,5% en peso para producir la fibra elástica de poliuretano urea, y
luego se estimaron la resistencia a la luz, resistencia a la
oxidación (resistencia al calor), resistencia al cloro, y la
resistencia al gas residual de la fibra para mostrar la siguiente
tabla 1.
Ejemplo comparativo
1
El mismo método que en el ejemplo 1, excepto que
no se añadieron aditivos a la solución polímera para producir la
fibra elástica de poliuretano urea, y luego se estimaron la
resistencia a la luz, resistencia a la oxidación (resistencia al
calor), resistencia al cloro, y la resistencia al gas residual de la
fibra para mostrar la siguiente tabla 1.
Ejemplo Comparativo
2
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo comparativo
1
El mismo método que en el ejemplo 1, excepto que
no se añadieron aditivos a la solución polímera para producir la
fibra elástica de poliuretano urea, y luego se estimaron la
resistencia a la luz, resistencia a la oxidación (resistencia al
calor), resistencia al cloro, y la resistencia al gas residual de la
fibra para mostrar la siguiente tabla 1.
Ejemplo Comparativo
2
El mismo método que en el ejemplo 1, excepto que
se usó antioxidante
1,3,5-tris-(4-t-butil-3-hidroxi-2,6-dimetilbenceno)1,3,5-triazina-2,4-6-(1H,3H,5H)trion
0,5% en peso para producir la fibra elástica de poliuretano urea, y
luego se estimaron la resistencia a la luz, resistencia a la
oxidación (resistencia al calor), resistencia al cloro, y la
resistencia al gas residual de la fibra para mostrar la siguiente
tabla 1.
Ejemplo Comparativo
4
El mismo método que en el ejemplo 1, excepto que
no se añadió absorbedor ultravioleta
N^{2}-(4-etoxi
carbonilfenil)-N^{1}-metil-N^{1}-fenilformamidina
a la solución polímera para producir la fibra elástica de
poliuretano urea, y luego se estimaron la resistencia a la luz,
resistencia a la oxidación (resistencia al calor), resistencia al
cloro, y la resistencia al gas residual de la fibra para mostrar la
siguiente tabla 1.
El absorbedor ultravioleta tipo formamidina usado
en la invención es excelente en la resistencia al calor y el efecto
de protección ultravioleta, por lo que la fibra elástica de
poliuretano urea mantiene sus propiedades originales como la
elasticidad, siendo simultáneamente de excelente resistencia a la
intemperie, resistencia a luz y similares.
Además, el método de la invención permite
preparar una fibra elástica de poliuretano urea de larga duración
bajo el proceso estable.
Claims (6)
1. Método de producción de una fibra elástica de
poliuretano urea, caracterizado porque se agrega a la masa de
hilatura el absorbedor ultravioleta tipo formamidina de la siguiente
fórmula general I,
Formula
I
en la que R_{1} y R_{2}
representan cada uno un grupo alquilo de 1 a 5 átomos de
carbono.
2. Método de preparación de una fibra elástica de
poliuretano urea según la reivindicación 1, caracterizado
porque dicho absorbedor ultravioleta tipo formamidina es
N^{2}-(4-etoxicarbonilfenil)-N^{1}-metil-N^{1}-fenil
formamidina,
N^{2}-(4-metoxicarbonilfenil)-N^{1}-metil-N^{1}-fenil
formamidina o
N^{2}-(1-etoxicarbonilfenil)-N^{1}-etil-N^{1}-fenil
formamidina.
3. Método de preparación de una fibra elástica de
poliuretano urea según la reivindicación 1, caracterizado
porque dicho absorbedor ultravioleta tipo formamidina se añade en
una cantidad de 0,1-3,0% en peso al polímero
(sólidos) de poliuretano urea.
4. Método de preparación de una fibra elástica de
poliuretano urea según la reivindicación 1, caracterizado
porque se añade dicho absorbedor ultravioleta tipo formamidina en la
cantidad de 0,5-2,0% en peso al polímero (sólidos)
de poliuretano urea.
5. Fibra elástica de poliuretano urea,
caracterizada porque contiene el absorbedor ultravioleta tipo
formamidina de la siguiente fórmula general I,
Formula
I
en la que R_{1} y R_{2}
representan cada uno un grupo alquilo de 1 a 5 átomos de
carbono.
6. Fibra elástica de poliuretano urea según la
reivindicación 5, caracterizada porque la cantidad de dicho
absorbedor ultravioleta tipo formamidina es 0,5-2,0%
en peso del peso total de la fibra de poliuretano urea.
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