ES2301695T3 - Procedimiento de fabricacion de monofilamentos de polipropileno, monofilamentos de polipropileno y su utilizacion. - Google Patents

Abstract

Procedimiento de fabricación de monofilamentos de un polipropileno, que presenta un índice de viscosidad en fluidez (MFI) a 230º C / 2,16 kg de 2 a 16 g / 10 min, presentando un diámetro superior a 0,050 mm y una resistencia a la abrasión mejorada, caracterizado porque se añade al polipropileno 20 a 0,01 % en peso de un aditivo antes de llegar a la extrusora, se hila la materia fundida en un baño de agua, se estira y se bobina.

Description

Procedimiento de fabricación de monofilamentos de polipropileno, monofilamentos de polipropileno y su utilización.

La invención da a conocer un procedimiento de fabricación de monofilamentos de un polipropileno que presenta un índice de viscosidad en fluidez (MFI) 230ºC/2,16 kg de 2 a 16 g/10 min, que posee un diámetro superior a 0,050 mm y una mayor resistencia a la abrasión; asimismo, se refiere a monofilamentos de este polipropileno así como a su utilización.

Los artículos textiles de dos dimensiones en polipropileno son de gran interés, en tanto como medios de filtración de alta resistencia química y mecánica, para la filtración en las industrias química, farmacéutica y alimentaria. Dentro de este ámbito, se demanda, sobre todo, monofilamentos relativamente gruesos, que poseen un diámetro superior a 0,050 mm.

Los monofilamentos de polipropileno puro presentan el inconveniente de formar mucho polvo debido a la pequeña resistencia de esta sustancia a la abrasión en el momento del proceso de tisaje. El problema de la abrasión es conocido igualmente para otros termoplásticos. El documento EP - A2- 0 784 108 da a conocer monohilos hilados en estado fundido de poliamida, poliéster o polipropileno destinados a las telas de las máquinas para papel y a los hilos de las ribeteadoras. Según esta patente, se obtienen monofilamentos resistentes a la abrasión con la ayuda de 70 a 99% en peso de polímero fibrógeno y del 1 a 30% en peso de un caucho de polietileno/polipropileno modificado con anhídrido maleico y otros aditivos. Los ejemplos se limitan sin embargo, en lo que respecta al polímero fibrógeno, a la poliamida 6 y al polietilenotereftalato así como a una copoliamida de PA66 y de PA6. Las velocidades de hilatura no son precisadas.

Gracias al documento EP - A - 1059370, se conoce igualmente un procedimiento de fabricación de multifilamentos de polipropileno destinados a aplicaciones textiles. Como material de partida, se utiliza un propileno isotáctico, catalizado por un metaloceno, cuyo índice de viscosidad en fluidez debe ser superior a 19 g, durante 10 minutos, si se quiere alcanzar las características de retracción deseadas. En efecto, para obtener una pequeña retracción, se necesita valores elevados del índice MFI. Se encuentra descritos multifilamentos FOY (Fully Oriented Yarns [= hilos totalmente orientados]) de 10 dpf (= denier por filamento) [0,03953 mm] y POY (Partially Oriented Yarns [= hilos parcialmente orientados]) de 2 dpf (= denier por fibra) [0,01768 mm]. En lo que respecta a los hilos fabricados, solamente figuran indicaciones generales. No se encuentran descritos monofilamentos en la técnica
anterior.

El problema de la invención consiste en poner a disposición un procedimiento económico de fabricación de monofilamentos gruesos de polipropileno, resistentes a la abrasión. Otro objetivo de la invención consiste en fabricar monofilamentos gruesos de polipropileno, que presenten una resistencia mejorada frente a la abrasión en el momento del tisaje.

Otro objetivo consiste en dar a conocer la utilización de monofilamentos gruesos, que posean una buena resistencia a la abrasión, para la fabricación de artículos técnicos de dos dimensiones, en particular destinados a la filtra-
ción.

El problema se resuelve según la invención gracias al hecho de que se añade al polipropileno del 20 a 0,01% en peso un aditivo antes de llegar a la extrusora, se hila la materia fundida en un baño de agua y se estira y se bobina.

Como polipropileno, se utiliza, preferentemente, un homopolímero que posee un índice de viscosidad en fluidez de más de 2 g/10 min, preferentemente de 6 a 13 g/10 min. y en particular, de 12 a 13 g/10 min. Un índice MFI de más de 16 g/10 min presenta el inconveniente de proporcionar características mecánicas insuficientes y una mala resistencia a la abrasión.

Es apropiado utilizar un aditivo constituido por una combinación de lubricante, carga y estabilizante térmico. Como combinación de lubricante, carga y estabilizante térmico, se ha descubierto que resulta particularmente conveniente la adición del 0,5 al 1,2% en peso de ceras de polietileno, de carbonato cálcico y de fenoles con acumulación
estérica.

En otra forma de realización, es apropiado utilizar como aditivo 0,05 a 1,0% en peso, en particular 0,3 a 1,0% en peso de un lubricante. Convienen, en particular, como lubricantes, las sales metálicas de los ácidos carboxídicos, los hidrocarburos lineales o ramificados, los elastómeros fluorados y los polidimetilsiloxanos.

En otra forma de realización, es apropiado utilizar como aditivo cargas. Como cargas, se han revelado como particularmente convenientes, las de 0,01 a 0,1% en peso de aerosiles y 0,1 a 1,0% en peso de carbonato cálcico.

En otra forma de realización, es apropiado utilizar como aditivo 0,1 a 0,8% en peso de un estabilizante térmico. Los fenoles, los fosfitos y los fosfonitos, con acumulación estérica, se han revelado como especialmente convenientes.

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En otra forma de realización, es apropiado utilizar como aditivo 1 a 20% en peso de un copolímero de polipropileno/polietileno que tiene un punto de fusión \geq 140ºC.

Es apropiado que los monofilamentos posean una resistencia de al menos 50 cN/tex, para un alargamiento correspondiente al esfuerzo de tracción máximo (alargamiento en la rotura) de menos del 35%, preferentemente menos del 30%. En efecto, una resistencia inferior a 50 cN/tex presenta el inconveniente de multiplicar las roturas de hilo en el momento del proceso de tisaje.

Por otro lado, es importante que los monofilamentos presenten una abrasión de menos de 0,05%. En efecto, cuando la abrasión es superior a 0,05%, se producen irregularidades en el momento del tisaje, debidos a un ensuciamiento demasiado rápido de los peines. Ello obliga a recortar los intervalos entre limpiezas, lo que disminuye la productividad de la fabricación.

Es apropiado que los monofilamentos se caractericen por una energía de rotura relativa > 100% después del tratamiento durante 24 horas a 120ºC, en particular después del envejecimiento en estufa. Ello presenta la ventaja de aumentar la duración de vida de los filtros, cuando son sometidos a una solicitación térmica relativamente fuerte y a productos químicos agresivos.

Los monofilamentos, según la invención, convienen particularmente para la fabricación de artículos de dos dimensiones destinados a la filtración en las industrias química, farmacéutica y alimentaria.

Se describirá, a continuación, la invención de forma más detallada con la ayuda de ejemplos.

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Polímeros

Como polímeros fibrógenos, se ha utilizado, en los ensayos, cinco polipropilenos diferentes, en venta en el comercio, cuyo índice de viscosidad en fluidez (MFI) a 230ºC/2,16 kg varía desde 6,0 a 13,0 g/10 min. Se mezcla, cada vez, 50 kg de granulado de polipropileno, utilizando bidones de 100 kg y un mezclador excéntrico. El mezclado se efectúa, en función del aditivo, según dos procedimientos diferentes. Los diferentes procedimientos se explican en los ejemplos. La mezcla de granulado/aditivo se admite directamente en la extrusora y es fundida.

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Condiciones de hilado

Extrusora: diámetro:

40 mm; longitud del cilindro: UD = 25

Presión de la extrusora:

Caudal a 80 bares: 19,76 kg/h

\quad

5 zonas de calentamiento

Bomba de hilado:

cilindrada: 10 cm^{3}/revoluciones

Bloque de hilado:

con calefacción eléctrica

Bomba de titración:

23,19 revoluciones/min

Toberas:

diámetro: 0,7 mm longitud del capilar: 3 x D

Baño de agua:

distancia entre tobera y baño de agua: 45 mm a la temperatura de 30ºC.

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Bancos de estiraje y canales de calentamiento

Banco de estiraje 1:

7 rodillos; diámetro de los rodillos: 230 mm; 1 canal de calentamiento

Banco de estiraje 2:

7 rodillos; diámetro de los rodillos: 230 mm; 1 canal de calentamiento

Banco de estiraje 3:

7 rodillos; diámetro de los rodillos: 230 mm; 2 canales de calentamiento

Banco de estiraje 4:

4 rodillos; diámetro de los rodillos: 230 mm.

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Preparación del hilado

Solución acuosa al 5%

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Preparación de las muestras

Ejemplos 2, 5, 6 y 7

En el caso de los aditivos pulverulentos, tales como cargas, lubricante, estabilizante térmico, etc., se comienza por desplazar, durante media hora, el granulado en un adhesivo, tal como Baysilon M 100® (marca comercial de la firma Bager AG) y luego, se añade el resto de los aditivos y se mezcla durante 1 hora y media más.

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Ejemplo 4

En el caso de las poliolefinas modificadas, se mezcla durante 1 hora la mezcla de granulados constituida por polipropileno y poliolefina modificada PP/PE con un punto de fusión superior a 140ºC.

Los ejemplos han sido resumidos en la tabla 1.

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(Tabla pasa a página siguiente)

1

Para permitir explicaciones más detalladas, se han representado los resultados de forma gráfica y fotográfica.

En los dibujos adjuntos:

La Figura 1 ilustra una gráfica en columnas que indica la energía de rotura específica, el envejecimiento en estufa y la abrasión en función de la agregación de un aditivo según el ejemplo 2;

La Figura 2 ilustra el comportamiento en la abrasión en función de la agregación de un aditivo según el ejemplo 4;

La Figura 3a ilustra el comportamiento en la abrasión en función de la agregación de un aditivo y del metraje fabricado, según el ejemplo de referencia (ejemplo 1);

La Figura 3b ilustra el comportamiento en la abrasión en función de la agregación de un aditivo y del metraje fabricado, según el ejemplo de realización (ejemplo 8).

En la Figura 1, el par de columnas de la izquierda representa la energía de rotura específica, la columna central el envejecimiento en estufa y la columna de la derecha la abrasión, en función de la agregación de un aditivo según el ejemplo 2. Las columnas de la izquierda reflejan el estado de la técnica, la derecha representa los resultados obtenidos con los monofilamentos según la invención. Esta figura hace aparecer, en lo que respecta a la abrasión, una mejora de más del 100%. Ahora bien, un 100% de abrasión menos significa, como mínimo, una duración de funcionamiento dos veces mayor que para el artículo que se va a tejer, antes de que sea precisa su limpieza. Se obtienen resultados análogos para la energía de ruptura relativa. En este caso, la columna de la derecha del par de columnas de la parte central hace aparecer igualmente una mejora de más del 50%. La energía de ruptura específica, indicada por la columna de la derecha del par de columnas de la izquierda, muestra, también ella misma, una mejora con respecto al estado de la técnica anterior.

La Figura 2 difiere de la Figura 1 por cuanto que indica la abrasión en función de la agregación de un aditivo según el ejemplo 4.

La Figura 3a muestra fotografías que representan el estado de los peines de un telar después de la fabricación de 100 m, 200 m y 300 m de tejido con la ayuda de monofilamento de polipropileno puro [ensayo de referencia (ejemplo 1)]. El ensuciamiento por la pelusa de polipropileno después de 300 m es tan importante que fue necesario parar la máquina.

La Figura 3b muestra fotografías que representan el estado de los peines de un telar después de la fabricación de 100 m, 200 m y 300 m de tejido con la ayuda del monofilamento según la invención [ejemplo de realización (ejemplo 8)]. Incluso después de la fabricación de 300 m de tejido, la cantidad de pelusa producida permanece inferior al obtenido para 100 m en el ejemplo de referencia.

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Procedimientos de medida

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Índice de viscosidad en fluidez según la norma ASTM D1238

\bullet

Determinación de título según la norma SN 197 012 y SN 197 015, completadas por la norma DIN 53830

\bullet

El cálculo de la constante mecánica CM se realiza según la fórmula siguiente:

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2

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donde D designa el alargamiento en [%] y F la resistencia en [cN/tex].

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Descripción de los ensayos de abrasión Fabricación de los enjulios seccionales

Los enjulios seccionales, de 1000 m cada uno, han sido fabricados con la ayuda de los monohilos de 80 bobinas de diferentes variantes.

Ensayos de tisaje

Los ensayos de tisaje se realizan en una encintadora.

Producción máxima posible:

4000 revoluciones/min.

La calada de batanado se forma gracias a excéntricas.

Modo de trabajo:

sin reenvío de trama.

Densidad de los hilos de urdimbre:

22,80 hilos/cm

Peine:

abertura: 0,175 mm.

Espesor de los dientes:

0,264 mm

Anchura de los dientes:

7,0 mm

Velocidad de rotación del telar:

1000 revoluciones/min.

Velocidad de tejeduría:

10 m/h

Ligamento:

tafetán para paños L 1/1

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Evaluación del comportamiento a la abrasión

- evaluación visual de los peines

- determinación gravimétrica de la cantidad de pelusa producida.

En el momento del examen visual, se fotografía los peines después de una duración de funcionamiento de 100 m o 200 m, preferentemente 300 m y le atribuye una clasificación.

La evaluación del comportamiento a la abrasión según el procedimiento gravimétrico se describe a continuación. Para ello, se recoge la totalidad de la pelusa formada, después de un funcionamiento de 300 m, se le pesa y se le lleva al peso de los hilos de urdimbre con la ayuda de la fórmula siguiente:

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3

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Los monofilamentos según la invención, que poseen un diámetro \geq 0,050 mm, son adecuados para la fabricación, sin abrasión, de los tejidos destinados a la filtración.

Gracias al procedimiento según la invención y al monofilamento según la invención, se ha llegado, por primera vez, a tejer prácticamente sin abrasión monofilamentos de polipropileno y a aumentar considerablemente la duración del funcionamiento del telar. Este monofilamento conviene, en particular, para la fabricación de los tejidos que se utilizan para la filtración en las industrias química, farmacéutica y alimentaria.

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Referencias citadas en la memoria descriptiva

Esta lista de referencias citadas por el solicitante es para comodidad del lector solamente. No forma parte del documento de la patente europea. Aun cuando se tuvo gran cuidado al cumplir las referencias, no se pueden excluir errores u omisiones y la EPO declina toda responsabilidad a este respecto.

Documentos de patentes citados en la memoria descriptiva

EP 0784107 A2 [0003]

EP 1059370 A [0004]

Claims (10)

1. Procedimiento de fabricación de monofilamentos de un polipropileno, que presenta un índice de viscosidad en fluidez (MFI) a 230ºC/2,16 kg de 2 a 16 g/10 min, presentando un diámetro superior a 0,050 mm y una resistencia a la abrasión mejorada, caracterizado porque se añade al polipropileno 20 a 0,01% en peso de un aditivo antes de llegar a la extrusora, se hila la materia fundida en un baño de agua, se estira y se bobina.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se utiliza como aditivo 0,5 a 1,2% en peso de una combinación de lubricante, carga y estabilizante térmico.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se utiliza como aditivo 0,05 a 1,0% en peso de un lubricante.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se utiliza como aditivo 0,01 a 1,0% en peso de cargas.

5. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se utiliza como aditivo 0,1 a 0,8% en peso de un estabilizante térmico.

6. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se utiliza como aditivo 1 a 20% en peso de un copolímero de polipropileno/polietileno que tiene un punto de fusión \geq 140ºC.

7. Monofilamentos de un polipropileno que presentan un índice de viscosidad en fluidez (MFI) a 230ºC/2,16 kg de 2 a 16 g/10 min, que presenta un diámetro superior a 0,050 mm y una resistencia a la abrasión mejorada, caracterizados por un resistencia de al menos 50 cN/tex, para un alargamiento correspondiente al esfuerzo de tracción máximo (alargamiento a la rotura) de menos del 35%, preferentemente menos del 30%.

8. Monofilamentos según la reivindicación 7, caracterizados por una abrasión de menos del 0,05%.

9. Monofilamentos según la reivindicación 7, caracterizados por una energía de rotura relativa > 100% después del tratamiento durante 24 horas a una temperatura de 120ºC.

10. Utilización de los monofilamentos según las reivindicaciones 7 a 9, para la fabricación de artículos de dos dimensiones destinados a la filtración en las industrias química, farmacéutica y alimentaria.