ES2286531T3 - Hidrofilizacion de materiales que contienen poliolefinas y/o poliesteres. - Google Patents
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Abstract
Uso de un compuesto de fórmula (1) en el que los restos R1 se seleccionan iguales o diferentes e independientemente entre sí de entre H y CH3; los restos R se seleccionan iguales o diferentes e independientemente entre sí de entre restos de ácidos grasos C7-C19, y x + y + z = 5 - 50, para la hidrofilización permanente de materiales que contienen poliolefinas y/o poliésteres.
Description
Hidrofilización de materiales que contienen
poliolefinas y/o poliésteres.
La invención se refiere al uso de un compuesto
especial para la hidrofilización permanente de materiales que
contienen poliolefinas y/o poliésteres.
En numerosos casos, la superficie de productos
de plástico debe proveerse de efectos especiales que no pueden
generarse de ninguna manera durante el modelado por motivos técnicos
y/o sólo de manera defectuosa o sólo desfavorablemente por motivos
económicos. Un efecto de este tipo es, por ejemplo, la mejora de la
mojabilidad con líquidos polares como agua. Las aplicaciones
técnicas para éstos están por ejemplo en el campo de la fabricación
de artículos de higiene.
En la fabricación de artículos de higiene, como
pañales o compresas, se usan materiales absorbentes para absorber
líquidos acuosos. Para evitar el contacto directo con el material
absorbente al llevarlo y aumentar el confort de uso, este material
se envuelve con una fina tela no tejida permeable al agua. Las telas
no tejidas de este tipo se fabrican normalmente de fibras
sintéticas, como fibras de poliolefinas o poliésteres, ya que estas
fibras son baratas de producir, presentan buenas propiedades
mecánicas y son térmicamente resistentes. No obstante, las fibras
de poliolefinas o poliésteres no tratadas no son adecuadas para este
fin de utilización ya que, debido a su superficie hidrófoba, no
presentan suficiente permeabilidad para líquidos acuosos.
Hasta la fecha se alcanzó la hidrofilización por
el empleo de sustancias fuertemente tensioactivas. Pero los
requisitos a los materiales no tejidos y sus avivados también han
cambiado debido a los nuevos diseños de pañales. Las denominadas
preparaciones "permanentes" permiten varias mojaduras sin tener
un efecto húmedo. Para esto la preparación tan sólo debe ser
tensioactivamente muy débil.
En principio es posible conferir las propiedades
hidrófilas necesarias a las fibras mediante recubrimiento posterior
con preparaciones correspondientes o ya dotar éstas de manera
suficientemente hidrófila en la fabricación de las fibras mediante
adición de aditivos internos adecuados.
El documento DE10015554A1 describe aditivos para
la hidrofilización permanente de materiales que contienen
poliolefinas, preferiblemente fibras de polipropileno, en los que se
utiliza el producto de reacción de una parte de polietilenglicol
con dos partes de ácidos grasos con 10 a 12 átomos de C.
No obstante, los agentes de hidrofilización
conocidos del estado de la técnica son todavía mejorables en lo que
se refiere a la permanencia e hidrofilia. Además, en ellos es
desventajoso que deban disolverse en primer lugar de manera costosa
antes de que puedan utilizarse. Por tanto, los agentes de
hidrofilización conocidos del estado de la técnica son
desfavorables para la aplicación.
Por tanto, la presente invención se basa en el
objetivo de hacer posible la hidrofilización de materiales que
contienen poliolefinas y/o poliésteres sin las desventajas conocidas
del estado de la técnica.
Según la invención, esto se alcanza mediante el
uso de un compuesto de fórmula (1)
en el
que
los restos R^{1} se seleccionan iguales o
diferentes e independientemente entre sí de entre H y CH_{3};
los restos R se seleccionan iguales o diferentes
e independientemente entre sí de entre restos de ácidos
grasos
C_{7}-C_{19}, y
C_{7}-C_{19}, y
x + y + z = 5 - 50,
para la hidrofilización permanente de materiales
que contienen poliolefinas y/o poliésteres.
La suma de los constituyentes presentes en el
compuesto usado según la invención
(O-CHR^{1}-CH_{2}) asciende a
de 5 a 50, especialmente 10 a 30. En este sentido es favorable
cuando cada uno de los tres grupos OH del resto glicerina presenta
al menos un resto
(O-CHR^{1}-CH_{2}).
Los restos
(O-CHR^{1}-CH_{2}) pueden
derivarse de óxido de etileno u óxido de propileno o mezclas de
éstos. En este sentido, la composición de los restos
(O-CHR^{1}-CH_{2}) en el
compuesto usado según la invención depende del tipo y la
composición de los óxidos de alquileno que se utilizan para la
fabricación. Por ejemplo, si se hace reaccionar glicerina con óxido
de etileno, entonces el compuesto usado según la invención presenta
unidades (O-CH_{2}-CH_{2}). Si
se hace reaccionar glicerina con óxido de propileno se obtienen
unidades (O-CHCH_{3}-CH_{2}).
Si se utiliza una mezcla de óxido de etileno y óxido de propileno,
entonces en el compuesto según la invención están presentes de
manera estadísticamente distribuida unidades derivadas de óxido de
etileno y de óxido de propileno.
En el compuesto usado según la invención están
presentes tres restos R que se derivan de ácidos grasos
C_{8}-C_{20} de fórmula
R-CO_{2}H. En el caso de ácidos grasos se trata de
una denominación de grupo para ácidos grasos alifáticos, saturados
o insaturados, especialmente simplemente no saturados, que pueden
estar ramificados o no ramificados. Los ácidos grasos tienen la
fórmula general R-COOH. En este sentido, R procede
del compuesto usado según la invención de fórmula general
R-COOH de los ácidos grasos. En este sentido, R es
especialmente un resto saturado no ramificado o simplemente no
saturado, no ramificado. El número de átomos de C del resto R
asciende especialmente a de 11 a 17 en el compuesto.
Los tres restos R del compuesto usado según la
invención pueden ser iguales o diferentes entre sí. Si en la
fabricación del compuesto usado según la invención sólo se utiliza
un tipo de ácido graso, los tres restos R son idénticos en el
compuesto usado según la invención. Sin embargo, si para la
fabricación del compuesto usado según la invención se usa una
mezcla de ácidos grasos, los restos R del compuesto usado según la
invención son diferentes en función de la composición de la mezcla
de ácidos grasos.
En una forma de realización preferida del
compuesto usado según la invención, el resto R de ácido graso
procede de ácido oleico, ácido láurico, ácido
iso-esteárico o ácido graso de coco, siendo el
último la denominación para una mezcla que contiene esencialmente
ácido láurico y mirístico. Estos restos R son ventajosos en lo
referente a la permanencia e hidrofilia.
El compuesto usado según la invención destaca
por una serie de ventajas. Pueden fabricarse de manera sencilla,
rápida y rentable. Tienen propiedades excelentes en lo referente a
la permanencia e hidrofilia. Desde el punto de vista de la
tecnología de aplicación son especialmente sencillos de manejar.
Pueden disolverse sin gran gasto mecánico y sin aplicación de altas
temperaturas antes de la aplicación, de manera que es posible el
uso sin problemas de los compuestos en instalaciones automáticas de
dilución y dosificación.
Para la fabricación del compuesto usado según la
invención se esterifica un compuesto de fórmula (2)
con un ácido graso
C_{8}-C_{20} R-CO_{2}H, en el
que R^{1}, R y x, y y z tienen los significados indicados
precedentemente.
Para la fabricación de los compuestos usados
según la invención se parte del producto de reacción de glicerina y
óxido de etileno u óxido de propileno o una mezcla de éstos. Este
producto de reacción presenta grupos hidroxilo libres que pueden
esterificarse con los ácidos grasos.
La esterificación puede tener lugar con
utilización de un catalizador ácido, por ejemplo ácido
p-toluenosulfónico. Es favorable realizar la
reacción de esterificación sin disolvente, ya que entonces no es
necesaria la separación del compuesto.
La reacción de esterificación se realiza hasta
que tenga lugar una reacción completa de todos los grupos OH con el
ácido. Entonces, esto sucede por ejemplo cuando ya no pueda
decantarse más agua, que puede determinarse de manera habitual.
Hasta el completamiento de la esterificación, la duración de la
reacción asciende a de 4 a 6 horas. La temperatura de reacción
asciende a aproximadamente de 190ºC a 200ºC.
Después de la fabricación del compuesto usado
según la invención de la manera anteriormente descrita no es
necesaria otra purificación del compuesto. Ha resultado ser
ventajoso neutralizar todavía la mezcla de reacción, por ejemplo
mediante adición de una lejía fuerte, como lejía sódica o potásica o
una amina orgánica. Antes de el empleo como agente de
hidrofilización todavía pueden añadirse agua y/o agentes de
fijación, por ejemplo glicol, éste último en una cantidad de no más
de aproximadamente el 5% en peso. Mediante este procedimiento
pueden fabricarse los compuestos usados según la invención de una
manera sencilla, rápida y rentable.
Los compuestos usados según la invención son
adecuados debido a sus magníficas propiedades para el uso para la
hidrofilización permanente de materiales que contienen poliolefinas
y/o poliésteres.
En este sentido, la poliolefina es
preferiblemente un homo o copolímero basado en etileno o propileno.
En la siguiente lista se enumeran ejemplos de tipos de polímeros
especialmente adecuados:
poli(etilenos) como HDPE (polietileno de
alta densidad), LDPE (polietileno de baja densidad), VLDPE
(polietileno de muy baja densidad), LLDPE (polietileno lineal de
baja densidad), MDPE (polietileno de densidad media), UHMPE
(polietileno de peso molecular ultra-alto), VPE
(polietileno reticulado), HPPE (polietileno de alta presión);
poli(propilenos) como polipropileno isotáctico; polipropileno
sindiotáctico, propileno fabricado, catalizado con metaloceno,
polipropileno modificado a resistencia elevada a los choques,
copolímeros al azar a base de etileno y propileno, copolímeros de
bloque a base de etileno y propileno; EPM
(poli[etileno-co-propileno]);
EPDM
(poli[etileno-co-propileno-dieno
co-conjugado]). Otros tipos de polímeros adecuados
son: poli(estireno); poli(metilestireno);
poli(oximetileno); copolímeros de
alfa-olefinas o cicloolefinas catalizados con
metaloceno, como copolímeros de norborneno-etileno;
copolímeros que contienen al menos 60% de etileno y/o estireno y
mucho menos de 40% de monómeros como acetato de vinilo, éster del
ácido acrílico, éster del ácido metacrílico, ácido acrílico,
acrilonitrilo, cloruro de vinilo. Ejemplos de tales polímeros son:
poli(etileno-co-acrilato de
etilo),
poli(etileno-co-acetato de
vinilo),
poli(etileno-co-cloruro de
vinilo),
poli(estireno-co-acrilonitrilo).
Además, son adecuados copolímeros de injerto, así como mezclas
poliméricas, es decir, mezclas de polímeros en las que están
contenidos, entre otros, los polímeros previamente mencionados, por
ejemplo mezclas poliméricas a base de polietileno y
polipropileno.
En el marco de la presente invención se
prefieren especialmente homo y copolímeros a base de etileno y
propileno. En una forma de realización de la presente invención se
utiliza correspondientemente como poliolefina exclusivamente
polietileno, en otra forma de realización exclusivamente
polipropileno, en otra forma de realización copolímeros a base de
etileno y propileno.
Representante del poliéster es el éster del
ácido tereftálico y dietilenglicol.
En otra forma de realización preferida del uso
según la invención el material es una fibra o un tejido. En este
sentido, los tejidos textiles son de manera adecuada telas no
tejidas, especialmente aquellas que se destinan al empleo en
pañales.
En la aplicación según la invención, el
compuesto usado según la invención puede añadirse a la masa
polimérica tanto sobre la fibra acabada como en la fabricación de
fibras. Para ambos procedimientos el experto conoce las etapas,
materiales y dispositivos necesarios.
Si el compuesto usado según la invención se
aplica sobre la fibra acabada, entonces la cantidad de compuesto
asciende a de 0,1 g a 2,0 g, especialmente aproximadamente 0,5 g,
referido a 100 g de fibra. Si el compuesto usado según la invención
se añade en la fabricación de fibras, entonces la cantidad puede
ascender a aproximadamente el 5% en peso, referido a la cantidad de
polímeros.
El compuesto usado según la invención es
especialmente adecuado para aquellos polímeros de fibras que en
contacto con agua sólo deben mostrar una pequeña elución del
componente activo, es decir, del compuesto. Por tanto, esto
significa que el compuesto usado según la invención sólo puede
eluirse muy difícilmente y por tanto en cantidades muy pequeñas de
los materiales de las fibras.
Otro campo de utilización en el uso según la
invención son poliésteres y filamento continuo de polipropileno y
fibras cortadas en el empleo higiénico.
Los siguientes ejemplos deben explicar más
detalladamente la invención, pero sin limitarla.
1. Modelo M1: se hacen reaccionar 67,3 g
de glicerina x 26 mol de óxido de etileno (OE) con 32,7 g de ácido
láurico. Como catalizador se añaden 0,3 g de ácido
para-toluenosulfónico. Después de 6 horas de
reacción a 200ºC ya no se decanta más agua. La reacción ha
terminado, lo que puede comprobarse mediante la determinación del
índice de acidez (IA) de la mezcla (IA < 12 mg de KOH/g).
2. Modelo M2: se hacen reaccionar 60,6 g
de glicerina x 26 mol de OE con 39,4 g de ácido oleico. Como
catalizador se añaden 0,3 g de ácido
para-toluenosulfónico. Después de 5 horas de
reacción a 190ºC ya no se decanta más agua. El índice de acidez de
la mezcla es inferior a 10 mg de KOH/g.
3. Modelo M3: se hacen reaccionar 51,1 g
de glicerina x 12 mol de OE con 48,9 g de ácido graso de coco. Como
catalizador se añaden 0,3 g de ácido
para-toluenosulfónico. Después de 5 horas de
reacción a 200ºC ya no se decanta más agua. El índice de acidez de
la mezcla es inferior a 10 mg de KOH/g.
Para determinar las propiedades hidrófilas se
aplican los compuestos según la invención M1, M2 y M3 sobre
materiales no tejidos de filamento continuo de polipropileno con el
peso por unidad de superficie de 17 g/m^{2}. Los materiales no
tejidos se prueban después de acondicionamiento a 20ºC y humedad
relativa del aire del 65%.
La altura del revestimiento indica cuanta
preparación se encuentra sobre un material polimérico. Se determina
mediante extracción con un disolvente adecuado y se indica en % en
masa.
La aplicación de las preparaciones sobre la
superficie de los materiales no tejidos o fibras tiene lugar
mediante una disolución acuosa. La temperatura mínima de disolución
indica qué temperatura debe tener al menos el agua usada para la
dilución para obtener una mezcla homogénea. En la prueba se añade
lentamente con agitación agua de la temperatura indicada al
producto previamente colocado con \sim25ºC. Cuanto más pequeña sea
la temperatura mínima de disolución, más sencillo es el manejo con
la preparación.
Se aplican sucesivamente en el aparato de ensayo
orina sintética (5 ml). El líquido debe fluir completamente por el
material no tejido. Se para respectivamente el tiempo que se
necesita para el paso del líquido.
Se vierte varias veces orina sintética (25 ml)
sobre un material compuesto de muestra de material no tejido y
papel de filtro. La muestra está inclinada 25º sobre la horizontal.
Se mide la cantidad de orina sintética que se sale fuera durante un
recorrido de 250 mm. La indicación tiene lugar en % referido a los
25 ml utilizados. Esta prueba reacciona de manera más sensible a la
hidrofilia de la preparación ya que, en comparación con la prueba
"traspaso mejorado", no se forma ninguna columna mecánica de
líquido.
El modelo MV4 es una preparación habitual en el
comercio (compuesto de amonio cuaternario a base de esteorilamina)
para la fabricación de materiales no tejidos permanentemente
hidrófilos.
\hskip0.5cmn.d. no determinado.
Las sustancias representan principios activos
para preparaciones permanentemente hidrófilas que pueden usarse
para productos que van a desleírse fácilmente. Con esto se anula una
gran desventaja de los productos conocidos hasta la fecha. Hasta la
fecha las preparaciones debían disolverse antes de la aplicación
para el acabado permanentemente hidrófilo con alto gasto mecánico y
con aplicación de altas temperaturas. Ahora se reduce este gasto.
Con esto es posible el aprovechamiento de instalaciones automáticas
de dilución y dosificación existentes en el procesamiento.
Claims (3)
1. Uso de un compuesto de fórmula (1)
en el
que
los restos R^{1} se seleccionan iguales o
diferentes e independientemente entre sí de entre H y CH_{3};
los restos R se seleccionan iguales o diferentes
e independientemente entre sí de entre restos de ácidos
grasos
C_{7}-C_{19}, y
C_{7}-C_{19}, y
x + y + z = 5 - 50,
para la hidrofilización permanente de materiales
que contienen poliolefinas y/o poliésteres.
2. Uso según la reivindicación 1, en el que la
poliolefina es un homo o copolímero basado en etileno o
propileno.
3. Uso según una de las reivindicaciones
precedentes, en el que el material es una fibra o un tejido.
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