ES2321219T3 - Metodo para mejorar las caracteristicas de separacion de fibras de poliolefinas elasticas. - Google Patents
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Abstract
Un método para la producción de fibras elásticas basadas en poliolefinas, en el que un material basado en poliolefinas se extrude y se hila por fusión para formar una fibra, y en el que una cantidad de 0,1 a 5,0 % en peso de polidimetilsiloxano de ultra alto peso molecular terminado en hidroxilo (PDMSO) se incorpora en el material basado en poliolefinas.
Description
Método para mejorar las características de
separación de fibras de poliolefinas elásticas.
La presente invención se refiere a un método
para reducir la acumulación indeseada de material alrededor de la
boquilla durante la producción de fibras elásticas basadas en
poliolefinas y para mejorar las características de desenrollado y
separación de dichas fibras. En particular, el método implica el uso
de polidimetilsiloxano (PDMSO) en la resina poliolefínica.
En publicidad más reciente sobre fibras
elásticas basadas en poliolefinas reticuladas, se incluye
información según The Federal Trade Commission que establece un
término genérico nuevo "Lastol", que abraca dichas fibras. La
producción y composición de dichas fibras son conocidas en la
técnica, por ejemplo, como se describe en las patentes de EE.UU.
6.045.935; 6.140.442; 6.194.532; 6.248.851; 6.448.355; 6.436.534;
6.500.540; y 6.559.208.
En la producción de estas fibras, se ha
observado depósitos que se acumulan gradualmente sobre las boquillas
durante el hilado por fusión. Periódicamente, se debe detener la
producción para retirar estos depósitos. Es por tanto deseable,
reducir o eliminar estas acumulaciones.
Una vez formada la fibra, ésta se enrolla
típicamente en bobinas o carretes para posterior uso. Otro problema
que se ha observado con algunos de estos paquetes es que las fibras
tienden a pegarse al paquete durante el desenrollado, lo que
produce enmarañamiento y rotura. Es objeto de la presente invención
mejorar las características de desenrollado o separación de la
fibra de estos paquetes.
Se ha descubierto que la adición de pequeñas
cantidades de polidimetilsiloxano (PDMSO) a la fibra de poliolefina
antes de su formación ayuda en ambas de estas características. Este
resultado es inesperado puesto que las siliconas se aplican
generalmente a la fibra externamente por medio de una bomba
dosificadora, o un rodillo de leve contacto. Dichos aceites se
denominan comúnmente acabados para el hilado de fibras.
La Figura 1, es un gráfico que demuestra la
frecuencia con la que se tuvieron que limpiar las boquillas
utilizando deferentes niveles de PDMSO.
La Figura 2, es un gráfico que demuestra el
efecto de PDMSO y del aceite lubricante sobre el factor de
separación de las fibras.
La Figura 3, demuestra la carga de rotura y el
alargamiento a la rotura de las fibras fabricadas según la presente
invención.
La presente invención describe una manera de
mejorar las propiedades de hilado y desenrollado de fibras para
cualquier fibra basada en poliolefinas. El polímero olefínico para
usar en la presente invención, puede ser cualquier material basado
en poliolefina capaz de formar una fibra, que incluye interpolímeros
de etileno alfa-olefina, polímeros de bloque
sustancialmente hidrogenados, interpolímeros de propileno
alfa-olefina (incluye, copolímeros de propileno
etileno), polímeros de bloque estireno butadieno estireno, polímeros
de bloque de
estireno-etileno/buteno-estireno,
interpolímeros de etileno estireno, polipropilenos, poliamidas,
poliuretanos y sus combinaciones. Los polímeros de etileno
ramificados homogéneamente descritos en la patente de EE.UU.
6.437.014, particularmente los polímeros de etileno sustancialmente
lineales, son particularmente adecuados para usar en esta
invención.
La presente invención es particularmente útil en
fibras formadas a partir de copolímeros lineales de etileno
alfa-olefina de baja densidad, lo más
preferiblemente los que tienen una densidad en el intervalo de 0,80
a 0,89 g/cc (como se determinó según la norma ASTM 1505) y un índice
de fluidez en masa fundida de 0,5 dg/min a 10 dg/min (como se
determinó según la norma ASTM D1238). Los materiales poliolefínicos
preferidos se comercializan con el nombre comercial Affinity de Dow
Chemical Company, con el nombre comercial Exact de
Exxon-Mobil Company, o con el nombre comercial
Tafmer de Mitsui Chemical Company.
El polímero más preferido es polietileno con un
contenido en comonómero de octeno de 5 a 30 por ciento en peso, con
una densidad de aproximadamente 0,875 g/cc y un índice de fluidez en
masa fundida de aproximadamente 3 dg/min.
El PDMSO utilizado es un
poli(dimetilsiloxano) de ultra alto peso molecular y
terminado en hidroxilo. El PDMSO tiene preferiblemente un peso
molecular de aproximadamente 2 millones. El PDMSO se añade
convenientemente a la composición polimérica en forma de una mezcla
madre, en un material portador basado en polietileno, en una
cantidad para un contenido en la composición final de 0,1 por ciento
a 5 por ciento en peso de PDMSO, más preferiblemente, de 0,3 por
ciento a 2 por ciento en peso. Lo más preferiblemente, la
composición final debe contener no menos de 0,5 por ciento en peso
de PDMSO.
El PDMSO se puede añadir al polímero en
cualquier manera conocida en la técnica. El PDMSO se añade antes de
la extrusión/formación de fibra para obtener el beneficio, tanto de
reducir la acumulación indeseada de material alrededor de la
boquilla como de mejorar la característica de desenrollado de
fibras. Convenientemente, el PDMSO se puede
añadir al material poliolefínico a través de una mezcla madre con material poliolefínico adicional como
añadir al material poliolefínico a través de una mezcla madre con material poliolefínico adicional como
\hbox{medio portador.}
La adición de PDMSO reduce la acumulación
indeseada de material alrededor de la boquilla durante la extrusión
del polímero y también mejora las características de separación de
la fibra de los paquetes o carretes. Este efecto antes mencionado,
se puede mejorar aún más con la aplicación externa de un acabado
para el hilado. El acabado para el hilado puede ser cualquier
aceite lubricante y se selecciona preferiblemente del grupo que
comprende siliconas, aceites minerales, aceites de ésteres con una
viscosidad en el intervalo de 1 a 120 cSt, y sus mezclas.
El método de la presente invención, consigue que
los carretes o paquetes tengan características mejoradas de
desenrollado o separación de las fibras. Para demostrar esta mejora,
se creó un ensayo para medir la capacidad de separación. Para este
ensayo, el paquete/carrete se puso en contacto con un rodillo
alimentador o impulsor (rodillo de fricción) que rotaba a una
velocidad fija (proporcionada por la rotación del rodillo dado a una
velocidad de 30 rpm), y el filamento se desenrolló sobre un rodillo
que giraba inicialmente a una velocidad ajustada tres veces
superior a la velocidad del rodillo alimentador (es decir, el
estiramiento fue 3x). A esta velocidad y estiramiento, no se
observó adherencia. La velocidad rotacional del rodillo enrollador
se redujo gradualmente a continuación, hasta alcanzar el punto en
el que la fibra desenrollada se adhiere, como lo indica la fibra al
no poder ser ya retirada tangencialmente del paquete/carrete. Un
factor de la capacidad de separación (RF, por sus iniciales en
inglés releasability factor) se calculó a continuación
según la siguiente fórmula en la que "v.r." significa
velocidad rotacional:
RF =
\frac{\text{(v.r. del rodillo enrollador hasta observar adherencia)
- (v.r. del rodillo alimentador)}}{\text{(v.r. del rodillo
alimentador)}} \ \times
100
Las fibras con la mejor capacidad de separación
obtienen valores muy bajos en este ensayo (es decir, no se adhieren
incluso a velocidades bajas). Se prefiere que el método de la
presente invención reduzca el valor de la capacidad de separación
en al menos veinte por ciento (por ejemplo, si el factor de
capacidad de separación para una fibra en particular fue 80 por
ciento sin el uso de PDMSO, el método de la presente invención dará
por tanto como resultado preferiblemente un factor de capacidad de
separación de 66 por ciento o menor).
Otro aspecto de la presente invención es un
paquete de fibra elástica basado en poliolefina con una capacidad
de separación inferior a 100 por ciento, más preferiblemente
inferior a 50 por ciento, aún más preferiblemente inferior a 30 por
ciento, lo más preferiblemente inferior a 20 por ciento, utilizando
el ensayo descrito antes.
Para estos ejemplos se preparó fibra a partir de
un polímero base preparado utilizando catalizador de metaloceno con
geometría restringida INSITE. El polímero base fue polietileno con
un contenido en comonómero octeno de aproximadamente 35 por ciento
para una densidad de 0,875 g/cc con un índice de fluidez en masa
fundida de 3,0 +/-0,20 dg/min como se determinó utilizando la norma
ASTM D1238.
Se preparó una mezcla madre de 40 por ciento en
peso de PDMSO en un interpolímero de etileno estireno. A
continuación, la mezcla madre se mezcló en seco con el polímero
base para proporcionar la concentración deseada de PDMSO en la
fibra. Para estos ejemplos, se evaluaron 3 niveles de PDMSO, 0 por
ciento. 0,5 por ciento y 1 por ciento. A continuación, el polímero
se hiló por fusión para formar fibras a una temperatura de fusión de
270ºC.^{:} Cada formulación de polímero se procesó durante S
horas y el número de veces que se tuvo que limpiar la hilera
(boquillas) se muestra en la Figura 1.
Como se puede observar en la Figura 1, la
frecuencia de limpieza requerida cayó significativamente con la
presencia de PDMSO.
Conforme se hilaba la fibra, se envolvía sobre
paquetes. En algunos casos se aplicó un acabado externo de aceite
lubricante de silicona (Delion 9535 de Takemoto) en una cantidad de
1,6 por ciento en peso a la fibra antes de enrollarla sobre el
paquete. Estos paquetes se evaluaron a continuación para determinar
su capacidad de separación utilizando el método de ensayo descrito
antes. Se obtuvo una mejora de 35 - 40 por ciento en valor de
capacidad de separación utilizando PDMSO puro (designado "Si"
en la figura) en comparación con filamentos sin lubricación, y se
observó una mejora de hasta 70 por ciento utilizando PDMSO en
combinación con aceite de acabado para hilado de fibras de
aplicación externa. Los resultados de estos ensayos se muestran en
la Figura 2.
La carga de rotura (como se determinó según la
norma DIN 53 835 parte 1 y alargamiento a la rotura (como se
determinó según la norma DIN 53 S35 parte 1) de estas fibras se
midieron a 100 mm de distancia entre agarres y a 500 mm/min de
velocidad de separación. No hubo pérdida significativa de
propiedades físicas cuando se utilizó este método de lubricación
interna o externa, como se demostró en la Figura 3.
Claims (10)
1. Un método para la producción de fibras
elásticas basadas en poliolefinas, en el que un material basado en
poliolefinas se extrude y se hila por fusión para formar una fibra,
y en el que una cantidad de 0,1 a 5,0 % en peso de
polidimetilsiloxano de ultra alto peso molecular terminado en
hidroxilo (PDMSO) se incorpora en el material basado en
poliolefinas.
2. El método de la reivindicación. 1 en el que
el material basado en poliolefinas comprende un copolímero etileno
alfa-olefina producido utilizando un catalizador de
metaloceno.
3. El método de la reivindicación 2, en el que
la alfa-olefina es octeno.
4. El método de la reivindicación 3, en el que
el material basado en poliolefinas tiene un intervalo de densidad
de 0,8 a 0,89 g/cc y un índice de fluidez en masa fundida en el
intervalo de 0,5 a 10 dg/min.
5. El método de la reivindicación 2, en el que
el PDMSO tiene un peso molecular medio aproximado de 2 millones.
6. El método de la reivindicación 1, en el que
el PDMSO se añade en una cantidad de manera que constituya 0,5 a 1
por ciento en peso de la fibra.
7. El método de la reivindicación 2, en el que
el PDMSO se añade a través de una mezcla madre.
8. El método de la reivindicación 2, también
comprende una etapa adicional de adición de un aceite lubricante a
la fibra formada a través de un acabado para el hilado.
9. El método de la reivindicación 1,
caracterizado porque el método da como resultado un factor de
capacidad de separación que es al menos 20 por ciento inferior al
de una fibra similar sin PDMSO.
10. Un paquete de fibras que comprende fibras
formadas según el método de la reivindicación 1, en el que el
paquete de fibras se caracteriza porque tiene un factor de
separación de fibras inferior a 50 por ciento.
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