ES2252388T3 - Procedimiento para la preparacion de materiales que repelen el agua realizados en fibra acrilica. - Google Patents

Procedimiento para la preparacion de materiales que repelen el agua realizados en fibra acrilica.

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Abstract

Procedimiento para la preparación de materiales que repelen el agua realizados en fibra acrílica, que comprende: (a) una primera etapa en la que el material se somete a tratamiento con plasma en presencia de un gas reactivo o una mezcla del mismo con un gas noble; y (b) a segunda etapa en la que el material obtenido en la etapa (a) se somete a impermeabilización por medio de (i) un acabado de resina o (ii) con plasma generado en presencia de compuestos fluorados.

Description

Procedimiento para la preparación de materiales que repelen el agua realizados en fibra acrílica.
La presente invención se refiere a un procedimiento para la preparación de materiales que repelen el agua realizados en fibra acrílica, y a su uso para la preparación de productos finales para uso externo.
Las fibras acrílicas han ido creciendo en interés comercial en los últimos años para la preparación de productos finales externos, tales como cubiertas o protectores solares, en parte debido a la resistencia excepcional a la radiación solar.
Mientras que otras fibras, tales como las de polipropileno, algodón, poliéster, etc., sufren un considerable deterioro de su dureza después de unos pocos meses de exposición a la luz, las fibras acrílicas permanecen inalteradas y mantienen casi totalmente su dureza inicial después de varios años de exposición.
Antes de ser usados para productos finales externos, los materiales a base de fibra acrílica se impermeabilizan por medio de un tratamiento de acabado de resina con compuestos fluorados reactivos y con compuestos polimerizables a base de urea/formaldehído o poliuretanos.
En este procedimiento, el material se debe lavar primero con agua caliente para eliminar los aditivos, aceites y lubricantes (acabado) presentes sobre la superficie de la fibra, que de otro modo podrían evitar la formación de una película continua durante el tratamiento de impermeabilización, poniendo en peligro en consecuencia la capacidad de estanqueidad frente al agua.
En fibras acrílicas producidas con un proceso en húmedo, casi todo el acabado está en el interior de la fibra, y por lo tanto sería suficiente eliminar sólo el acabado superficial para obtener una buena adhesión de la resina impermeabilizante a la fibra. A fin de asegurarse de que el acabado de la superficie se ha eliminado completamente, sin embargo, se deben usar grandes cantidades de agua para alcanzar valores totales de productos extraíbles de menos de
0,15%.
En conclusión, este procedimiento presenta sustancialmente desventajas que derivan de la necesidad de operar con grandes volúmenes de agua y de reactivos (agentes tensioactivos, agentes antiespumantes, etc.), con un considerable consumo de energía necesario para calentar el agua, pero sobretodo con grandes problemas relacionados con el impacto medioambiental.
De hecho, el agua usada para el lavado extrae de la fibra casi todos los aditivos usados, para hacerla procesable en la hilatura y tejeduría del material textil. El agua también extrae cantidades de pigmentos, insignificantes desde el punto de vista del peso, pero con un elevado impacto visual sobre los productos de desecho.
Además, este procedimiento no permite que los materiales se obtengan con buenas propiedades de drapeo requeridas para algunas aplicaciones, o sólo en perjuicio de la repulsión del agua.
En la actualidad se ha encontrado que el uso de un tratamiento con plasma para limpiar materiales realizados en fibra acrílica permite que se superen los inconvenientes de la técnica anterior expuestos anteriormente.
De hecho, este tratamiento permite limpiar la superficie de la fibra, sin la necesidad de tener que eliminar casi todo el acabado aplicado a la fibra, permitiendo de este modo una perfecta impermeabilización del material tratado.
Según esto, un objetivo de la presente invención se refiere a un procedimiento para la preparación de materiales que repelen el agua, realizados en fibra acrílica, que comprende:
(a)
una primera etapa en la que el material acrílico se somete a un tratamiento con plasma en presencia de un gas reactivo o una mezcla del mismo con un gas noble; y
(b)
una segunda etapa en la que el material obtenido en la etapa (a) se somete a un tratamiento de impermeabilización por medio de (i) un acabado de resina o (ii) con plasma generado en presencia de compuestos fluorados.
Los materiales realizados en fibra acrílica pueden estar sin tratar, o se pueden teñir con pigmentos seleccionados adecuadamente que permiten mantener inalterados la resistencia mecánica y el brillo del color original.
El grado de impermeabilización o de resistencia al paso del agua del tejido se mide con la altura de la columna de agua, determinada según el método UNI 5122.
Para ciertas aplicaciones, tales como toldos externos y cubiertas de barcos, el valor de la columna de agua debe ser superior a 25 cm. Este valor sólo se puede obtener si los aditivos del acabado son eliminados hasta valores del producto extraíble inferiores a 0,15% en peso con respecto a la fibra.
La cantidad de acabado residual con respecto a la fibra se mide mediante extracción con alcohol etílico en soxhelet a la temperatura de reflujo durante tres horas usando una relación de alcohol/fibra de 20:1, y determinando el residuo después de la evaporación del alcohol en un horno ventilado, a 60ºC durante 12 horas.
De hecho, se ha observado que si el nivel de acabado residual con respecto a la fibra es superior a 0,15%, el valor de la columna de agua que se puede obtener es menor que 25 cm hasta valores próximos a cero con relación a la cantidad de acabado que queda sobre la fibra. Esto confirma que el acabado residual evita una adhesión perfecta de la resina impermeabilizante a la fibra, con la posibilidad consiguiente del paso de agua a través del producto final.
El tratamiento mediante la tecnología de plasma permite limpiar la superficie sola de la fibra, consecuentemente sin la necesidad de eliminar casi todo el acabado aplicado a la fibra, permitiendo de este modo una perfecta adhesión de la resina impermeabilizante, obteniendo valores de la columna de agua superiores a 25 cm, en particular superiores a 28 cm.
El tratamiento con plasma se efectúa sobre materiales perfectamente secos, según salen del telar, y no requiere el uso de ninguna cantidad de agua para eliminar el acabado.
En la etapa (a) del procedimiento de la presente invención, la mezcla de gas reactivo/gas noble tiene una relación molar comprendida entre 10:5 y 10:1.
En la etapa (a) del procedimiento de la presente invención, el gas noble es preferiblemente argón.
En la etapa (a) del procedimiento de la presente invención, el gas reactivo es preferiblemente oxígeno.
Preferiblemente se usa una mezcla de oxígeno/argón, con una relación molar entre los dos gases comprendida entre 10:5 y 10:1.
La reacción se lleva a cabo a una presión residual comprendida entre 6,65 y 19,95 Pa (50 a 150 mtorr), a una temperatura comprendida entre 40 y 70ºC, la potencia aplicada está comprendida entre 500 y 2000 vatios, y durante un periodo de tiempo comprendido entre 2 y 5 minutos.
En la etapa (b) del procedimiento de la presente invención, la impermeabilización se puede llevar a cabo según técnicas tradicionales.
En particular, el material realizado en fibra acrílica se somete a tratamiento de impregnación mediante inmersión del producto final en un baño que comprende productos fluorados reactivos disponibles en el mercado, tales como FC® 251 (3M), Oleophobol® (Ciba), resinas de urea/formaldehído, por ejemplo Kaurit® de BASF, además de otros auxiliares para mejorar la dispersión de los componentes, catalizadores de la polimerización, etc., con la polimerización subsiguiente y el secado en un horno capaz de alcanzar una temperatura de 160-180ºC.
Según otra forma de realización, la impermeabilización se puede efectuar con plasma generado en presencia de compuestos fluorados (ii).
Los ejemplos de compuestos fluorados se seleccionan de hexafluorobutadieno, hexafluoropropileno, CF_{4}, C_{2}F_{6}, etc. Preferiblemente, se usa hexafluoropropileno.
La reacción se lleva a cabo a una presión residual de 6,65 \div 13,3 Pa (50 \div 100 mtorr), a una temperatura de 50 \div 80ºC, a una potencia aplicada de 1500 \div 2500 vatios, y con un tiempo de permanencia de 3 minutos.
Actuando como se ha descrito anteriormente, se obtiene un material que repele el agua realizado en fibra acrílica, capaz de mantener su propiedad de drapeo y su suavidad inicial, contrariamente a los productos finales tratados con las técnicas tradicionales de acabado de resina.
Otra ventaja del revestimiento que repele el agua obtenida por medio del plasma es la ausencia de la pérdida de pigmento también con productos finales no lavados. De hecho, cuando se va a mantener un buen efecto de drapeo en el uso de productos finales para sombrillas de playa, sillas para cubiertas de barco, o mobiliario de jardines, al menos se efectúa un lavado del material con agua, para eliminar los pigmentos extraíbles del acabado, y evitar ensuciar las partes más claras del tejido con la parte de los pigmentos extraídos mediante el agua de lluvia de las partes más oscuras del tejido.
El tratamiento mediante plasma con compuestos fluorados evita la penetración de agua en el interior de la fibra, y por lo tanto la extracción de los pigmentos.
El tratamiento mediante plasma en la etapa (a) y (b-ii) del procedimiento según la presente invención se puede llevar a cabo usando el equipo disponible en el mercado.
Por ejemplo, en la patente U.S. nº 4.457.145 se ilustra una máquina para el tratamiento con plasma, en continuo, de productos finales textiles.
Los materiales realizados en fibra acrílica obtenidos mediante el procedimiento de la presente invención se pueden usar en la producción de sombrillas de playa, cubiertas de barcos, techos de coches descapotables, sillas para la playa o para el jardín, parasoles, etc.
Los siguientes ejemplos cuyo único fin es describir la presente invención más detalladamente, no se deben considerar de ningún modo como limitativos del alcance de la propia invención.
Ejemplos 1 a 6
El material realizado en fibra acrílica se sometió a tratamiento con plasma en una atmósfera de una mezcla de argón y oxígeno (relación molar 10:1), durante tiempos diferentes (3, 5 y 10 minutos).
Se prepararon tres muestras como comparación, de las cuales: dos se sometieron al procedimiento tradicional de lavado en agua (B, C), y la otra no se trató (A).
Todas las muestras se trataron a continuación con el sistema de impermeabilización tradicional, que consiste en la impregnación del tejido en un baño que contiene: ácido acético (60%) 2 ml/l, una resina de melamina Lyofix® (MLF) 8 ml/l, un catalizador Knittex ZH a base de ZnCl_{2} 8 ml/l, una emulsión de fluoropolímeros Oleophobol® S (Ciba). Después de la inmersión, el tejido se exprimió entre dos rodillos, y después se trató térmicamente a una temperatura de 170ºC para permitir tanto la eliminación del agua como la polimerización.
Las muestras se sometieron a ensayos de desgaste mecánico por medio de Martindale (método ISO 1297, a 2000 ciclos). En ninguno de los casos se observó un efecto significativo del desgaste sobre la columna de agua.
\vskip1.000000\baselineskip
TABLA 1
Muestra Limpieza con plasma Limpieza con agua % de productos extraíbles Columna de agua (cm)
Como tal Después del
desgaste
A NO NO 0,64 10 8
B NO SÍ 0,3 15 12
C NO SÍ 0,15 32 32
D 3 min. NO 0,601 29 29
E 5 min. NO 0,522 30 30
F 10 min. NO 0,516 32 32 
\vskip1.000000\baselineskip
A partir de los datos indicados en la tabla, se pueden observar los diversos niveles de productos extraíbles requeridos para las dos técnicas de limpieza, para obtener valores aceptables de la altura de la columna de agua (> 28 cm). En el procedimiento del tratamiento con plasma, es suficiente eliminar sólo el acabado sobre la superficie de la fibra para permitir una adhesión perfecta de la resina de tratamiento tradicional de impermeabilización.
Ejemplo 7 Impermeabilización de un tejido realizado en una fibra acrílica mediante revestimiento por plasma con compuestos fluorados
La muestra E del ejemplo anterior, después de limpiarla con plasma, se trató en el mismo equipo con gas de plasma de hexafluoropropileno durante 3 minutos a 70ºC, con una potencia de 2000 vatios. Los resultados se indican en la Tabla 2.
TABLA 2
Muestra Limpieza con plasma Limpieza con agua % de productos extraíbles Columna de agua (cm)
Como tal Después del
desgaste
G 5 min. NO 0,522 35 32
Los productos finales tratados con este procedimiento conservan la suavidad inicial y el efecto de drapeo.

Claims (11)

1. Procedimiento para la preparación de materiales que repelen el agua realizados en fibra acrílica, que comprende:
(a)
una primera etapa en la que el material se somete a tratamiento con plasma en presencia de un gas reactivo o una mezcla del mismo con un gas noble; y
(b)
a segunda etapa en la que el material obtenido en la etapa (a) se somete a impermeabilización por medio de (i) un acabado de resina o (ii) con plasma generado en presencia de compuestos fluorados.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que en la etapa (a) la mezcla de gas reactivo/gas noble tiene una relación molar comprendida entre 10:5 y 10:1.
3. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que en la etapa (a) el gas reactivo es O_{2}.
4. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que en la etapa (a) el gas noble es argón.
5. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que en la etapa (a) el tratamiento se lleva a cabo a una temperatura comprendida entre 40 y 70ºC, y durante un periodo de tiempo comprendido entre 2 y 5 minutos.
6. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el tratamiento de acabado de resina se lleva a cabo mediante inmersión del material realizado en fibra acrílica en un baño que comprende compuestos fluorados reactivos, resinas de urea/formaldehído, y otros auxiliares para mejorar la dispersión de los componentes en presencia de un catalizador de la polimerización, y mediante la polimerización subsiguiente y el secado en un horno capaz de alcanzar una temperatura comprendida entre 160 y 180ºC.
7. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que en la etapa (ii) los compuestos fluorados se seleccionan de hexafluorobutadieno, hexafluoropropileno, CF_{4}, C_{2}F_{6}.
8. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que el compuesto fluorado es hexafluoropropileno.
9. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el material realizado en fibra acrílica puede estar sin tratar, o se puede teñir.
10. Material que repele el agua realizado en fibra acrílica obtenido con el procedimiento según las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por una altura de columna superior a 28 cm determinada según el método UNI 5122.
11. Material que repele el agua realizado en fibra acrílica según la reivindicación 10, que se puede usar en la preparación de cubiertas o de protectores solares.
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