ES2345770T3 - Hilo compuesto por filamentos combinados de poliester que tienen diferentes coeficientes de contraccion. - Google Patents

Hilo compuesto por filamentos combinados de poliester que tienen diferentes coeficientes de contraccion. Download PDF

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Abstract

Hilo combinado de poliéster de diferentes contracciones, que comprende dos tipos diferentes de filamentos con diferentes relaciones de contracción en agua hirviendo, que comprenden un polímero de poliéster como principal componente individual, en donde el polímero de poliéster se produce por policondensación de un éster dicarboxilato aromático en presencia de un catalizador, el catalizador comprende al menos un ingrediente seleccionado de la mezcla (1) y el producto de reacción (2) siguientes, la mezcla (1) es una mezcla de los componentes (A) y (B) siguientes: (A) es un componente de compuesto de titanio que comprende al menos un compuesto seleccionado del grupo consistente en: (a) alcóxidos de titanio, representados por la fórmula general (I) siguiente: **(Ver fórmula)** [en donde R1, R2, R3 y R4 significan, independientemente, una especie seleccionada de grupos alquilo que tienen 1 a 20 átomos de carbono y grupo fenilo, m significa un número entero de 1 a 4, y cuando m es un número entero de 2, 3 ó 4, los dos, tres o cuatro grupos R2 y R3 pueden ser iguales o diferentes], y (b) productos de reacción de alcóxidos de titanio de la fórmula general (I) anterior con ácidos carboxílicos aromáticos polivalentes, representados por la fórmula general (II) siguiente: **(Ver fórmula)** [en donde n significa un número entero de 2 a 4] o sus anhídridos, y (B) es un componente de compuesto de fósforo que comprende al menos un compuesto representado por la fórmula general (III) siguiente: **(Ver fórmula)** [en donde R5, R6 y R7 significan, independientemente, grupos alquilo que tienen 1 a 4 átomos de carbono, y X significa al menos una especie seleccionada de los grupos - CH2 - y -CH2(Y) (en donde Y significa un grupo fenilo)], la mezcla catalizadora (1) se usa con una relación de mezcla tal que la relación (%) MTi de los milimoles del elemento titanio en el componente del compuesto de titanio (A), con respecto al número de moles del éster dicarboxilato aromático, y la relación (%) MP de los milimoles del elemento fósforo en el componente del compuesto de fósforo (B), con respecto al número de moles del éster dicarboxilato aromático, satisfacen las siguientes expresiones (i) y (ii): (i)1 <=q MP/MTi <=q 15 (ii)10 <=q MP + MTi <=q 100 y el producto de reacción (2) es el producto de reacción de los siguientes componentes (C) y (D): (C) es un componente de compuesto de titanio que comprende al menos un compuesto seleccionado del grupo consistente en: (c) alcóxidos de titanio representados por la fórmula (I) anterior, y (d) productos de reacción de alcóxidos de titanio de la fórmula general (I) anterior con ácidos carboxílicos aromáticos polivalentes, representados por la fórmula general (II) anterior o sus anhídridos, y (D) un componente de compuesto de fósforo que comprende al menos un compuesto de fósforo representado por la fórmula general (IV) siguiente: **(Ver fórmula)** en donde R8 significa un grupo alquilo que tiene 1 a 20 átomos de carbono o un grupo arilo que tiene 6 a 20 átomos de carbono, p significa un número entero de 1, y los filamentos con una baja relación de contracción en agua hirviendo (filamentos de baja contracción) son filamentos arrollados a una velocidad de arrollamiento de 2000 a 4000 m/min en hilado por fusión, y sometidos a un tratamiento térmico de relajación.

Description

Hilo compuesto por filamentos combinados de poliéster que tienen diferentes coeficientes de contracción.
Campo técnico
La presente invención se refiere a un hilo combinado de poliéster con diferentes contracciones. De forma más específica, se refiere a un hilo combinado de poliéster de diferentes contracciones producido usando polímeros de poliéster con un tono de color satisfactorio y excelente moldeabilidad.
Antecedentes técnicos
Los filamentos de poliéster exhiben un excelente rendimiento mecánico, físico y químico y, en consecuencia, son extensamente utilizados para usos propios de los filamentos.
Se ha intentado utilizar filamentos fabricados a partir de polímeros de poliéster para obtener filamentos voluminosos y, por ejemplo, se han propuesto filamentos con diferentes relaciones de contracción que se disponen como filamentos de núcleo y filamentos de envoltura (por ejemplo, Publicación No Examinada de la Patente Japonesa HEI No. 5-209366).
Los polímeros constituyentes de los filamentos de poliéster, por ejemplo, tereftalato de polietileno, se producen a menudo preparando, en primer lugar, un éster de etilenglicol de ácido tereftálico y/o un polímero inferior del mismo, y calentándolo a continuación bajo presión reducida en presencia de un catalizador de polimerización para hacerlo reaccionar hasta el grado de polimerización deseado. Otros poliésteres se producen por procedimientos similares.
Se sabe que el tipo de catalizador de policondensación usado ejerce un efecto importante sobre la calidad del poliéster resultante, y los compuestos de antimonio se utilizan de manera especialmente extensa como catalizadores de policondensación para el tereftalato de polietileno.
Sin embargo, con el uso de los compuestos de antimonio se produce un problema, porque la rápida solidificación de los poliésteres, que se lleva a cabo de forma continua y prolongada, da como resultado una acumulación de la adhesión de sustancias extrañas alrededor del orificio de la hilera (lo que en lo sucesivo se designará simplemente como "adhesión a la hilera" y el redireccionamiento del flujo del polímero fundido (torsión) que, en último término, conduce a la aparición de pelusas, a la rotura de filamentos o a una variación de las propiedades físicas del filamento durante las etapas de hilado y estirado.
Como medio para resolver estos problemas, se ha descrito el uso de los productos de reacción de compuestos de titanio y ácido trimelítico como catalizadores para la producción de poliésteres (por ejemplo, véase la Publicación Examinada de la Patente Japonesa SHO No. 59-46258), y el uso de compuestos de titanio y ésteres del ácido fosfórico como catalizadores para la producción de poliésteres (por ejemplo, véase la Publicación No Examinada de la Patente Japonesa SHO No. 58-38722). Mientras que estos métodos refuerzan en cierto grado la estabilidad térmica en fusión de los poliésteres, el efecto potenciador es inadecuado y los polímeros de poliéster obtenidos requieren una mejora del tono de color.
Así mismo, se han propuesto complejos de compuestos de titanio/compuestos de fósforo como catalizadores para la producción de poliésteres (por ejemplo, véase la Publicación No Examinada de Patente Japonesa HEI No. 7-138354). Sin embargo, aunque este método refuerza en cierto grado la estabilidad térmica en fusión, el efecto es inadecuado y los poliésteres obtenidos requieren una mejora del tono de color.
Los hilos combinados de diferentes contracciones se utilizan especialmente para prendas de ropa de lujo y, por lo tanto, deben exhibir una calidad y un tono de color apropiados.
Descripción de la invención
Un primer objeto de la invención es resolver los problemas antes mencionados de la técnica anterior, ofreciendo hilos combinados de poliéster de diferentes contracciones dotados de un tono de color satisfactorio, exentos de pelusa y de alta calidad. Este objeto se alcanza por medio del siguiente hilo combinado de poliésteres de diferentes contracciones.
El hilo combinado de poliéster de diferentes contracciones de la invención es un hilo combinado que comprende dos tipos diferentes de filamentos con diferentes relaciones de contracción en agua hirviendo, que comprenden un polímero de poliéster como componente principal a nivel individual,
en donde
el polímero de poliéster se produce por policondensación de un éster dicarboxilato aromático en presencia de un catalizador,
el catalizador comprende al menos un ingrediente seleccionado de la mezcla (1) y el producto de reacción (2) siguientes,
la mezcla (1) es una mezcla de los siguientes componentes (A) y (B):
(A) es un compuesto de titanio que comprende al menos un compuesto seleccionado del grupo consistente en:
(a) alcóxidos de titanio representados por la fórmula general (I) siguiente:
1
[en donde R^{1}, R^{2}, R^{3} y R^{4} significan, independientemente, una especie seleccionada de grupos alquilo que tienen 1 a 20 átomos de carbono y grupo fenilo, m significa un número entero de 1 a 4 y, cuando m es un número entero de 2, 3 ó 4, los dos, tres o cuatro grupos R^{2} y R^{3} pueden ser iguales o diferentes], y
(b) productos de reacción de alcóxidos de titanio de la fórmula general (I) anterior con ácidos carboxílicos aromáticos polivalentes, representados por la siguiente fórmula general (II):
2
[en donde n significa un número entero de 2 a 4]
o sus anhídridos, y
(B) es un componente de compuesto de fósforo que comprende al menos un compuesto representado por la fórmula general (III) siguiente:
3
[en donde R^{5}, R^{6} y R^{7} significan, independientemente, grupos alquilo que tienen 1 a 4 átomos de carbono, y X significa al menos una especie seleccionada de un grupo - CH_{2} - y un grupo - CH_{2}(Y) (en donde Y significa un grupo fenilo)],
la mezcla catalizadora (1) se usa en una relación de mezcla tal que la relación (%) M_{Ti} de los milimoles del elemento titanio en el componente de compuesto de titanio (A), con respecto al número de moles del éster dicarboxilato aromático, y la relación (%) M_{p} de los milimoles del elemento fósforo en el componente de compuesto de fósforo (B), con respecto al número de moles del éster dicarboxilato aromático, satisfacen las expresiones (i) y (ii) siguientes:
(i)1 \leq M_{p}/M_{Ti} \leq 15
(ii)10 \leq M_{p}/M_{Ti} \leq 100
y el producto de reacción (2) es el producto de reacción de los componentes (C) y (D) siguientes:
(C) es un componente de compuesto de titanio que comprende al menos un compuesto seleccionado del grupo consistente en:
(c) alcóxidos de titanio representados por la fórmula (I) anterior, y
(d) productos de reacción de alcóxidos de titanio de la fórmula general (I) anterior, con ácidos carboxílicos aromáticos polivalentes representados por la fórmula general (II) anterior, o sus anhídridos, y
(D) es un componente de compuesto de fósforo que comprende al menos un compuesto de fósforo representado por la fórmula general (IV) siguiente:
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4
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en donde R^{8} significa grupos alquilo que tienen 1 a 20 átomos de carbono o un grupo arilo que tiene 6 a 20 átomos de carbono, y p significa un número de 1,
y los filamentos con una baja relación de contracción en agua hirviendo (filamentos de baja contracción) son filamentos arrollados a una velocidad de arrollamiento de 2000-4000 m/min en hilado de fusión y sometidos a un tratamiento de relajación térmica.
El componente (A) de la mezcla (1) para el catalizador y componente (C) del producto de reacción (2) para el catalizador en el hilo combinado de poliéster de diferentes contracciones de la invención contienen, preferentemente, los correspondientes alcóxido de titanio (a) y alcóxido de titanio (c), cada uno de ellos en una relación molar de reacción dentro del intervalo de 2:1 a 2:5 con respecto al ácido carboxílico aromático polivalente representado por la fórmula general (II) o su anhídrido.
En el producto de reacción (2) para el catalizador del hilo combinado de poliéster de diferentes contracciones de la invención, la relación de reacción del componente (D) con respecto al componente (C) se encuentra, preferentemente, dentro del intervalo de 1:1 a 3:1 en términos de la relación de moles de átomos de fósforo en el componente (D) con respecto a los moles de átomos de titanio en el componente (C) (P/Ti).
El compuesto de fósforo de la fórmula general (IV) usado en el producto de reacción (2) para el catalizador en el hilo combinado de poliéster de diferentes contracciones de la invención se selecciona preferentemente de fosfatos monoalquílicos.
El éster dicarboxilato aromático en el hilo combinado de poliéster de diferentes contracciones de la invención es, preferentemente, un diéster producido por transesterificación de un éster dialquílico de un ácido dicarboxílico aromático y un alquilenglicol, en presencia de un catalizador que contiene un compuesto de titanio.
El ácido dicarboxílico aromático en el hilo combinado de poliéster de diferentes contracciones de la invención se selecciona, preferentemente, de ácido tereftálico, ácido 1,2-naftaleno-dicarboxílico, ácido ftálico, ácido isoftálico, ácido difenil-dicarboxílico y ácido difenoxietano-dicarboxílico, y el alquilenglicol se selecciona, preferentemente, de etilenglicol, butilenglicol, trimetilenglicol, propilenglicol, neopentilglicol, hexano-metilenglicol y dodecano-metilenglicol.
Un segundo objeto de la invención es proporcionar, además del primer objeto, un hilo combinado de poliéster de diferentes contracciones con un excelente volumen aparente y una sensación semejante a la lana. Este objeto se alcanza con el hilo combinado de poliéster de diferentes contracciones siguiente.
Específicamente, este es un hilo combinado de poliéster de diferentes contracciones que comprende, como componente principal, un polímero de poliéster producido por policondensación en presencia del catalizador específico mencionado anteriormente, en donde los dos tipos diferentes de filamentos son un hilo de poliéster parcialmente orientado, con una contracción en agua hirviendo no mayor que 5%, y un filamento de poliéster con una relación de contracción en agua hirviendo de 8% o mayor.
Un tercer objeto de la invención es ofrecer, además del primer objeto, un hilo combinado de poliéster que confiere a las prendas de ropa una magnífica sensación de estambre, una elasticidad excelente y un efecto de ausencia de brillo. Este objeto se alcanza por medio del siguiente hilo combinado de poliéster de diferentes contracciones.
Específicamente, este es un hilo combinado de poliéster de diferentes contracciones que comprende, como componente principal, un polímero de poliéster producido por policondensación en presencia del catalizador específico mencionado anteriormente, en donde los dos tipos de filamentos son filamentos conjugados corrugados latentes, de dos poliésteres diferentes conjugados, dispuestos uno al lado del otro o de forma excéntrica en forma de núcleo con respecto a su envoltura, en donde la relación de contracción de los filamentos de baja contracción es de 0,5 a 8,0%, y la relación de contracción en agua hirviendo de los filamentos de alta contracción es de al menos 10%.
En el hilo combinado de poliéster de diferentes contracciones descrito anteriormente, los filamentos de baja contracción son, preferentemente, filamentos arrollados a una velocidad de arrollamiento de 2000 a 4000 m/min en el hilado en fusión y sometidos a un tratamiento térmico de relajación.
Igualmente, en el hilo combinado de poliéster de contracciones diferentes descrito anteriormente, el tamaño de filamento de los filamentos de alta contracción es preferentemente mayor que el de los filamentos de baja contracción, siendo los tamaños individuales de los filamentos de baja contracción y de los filamentos de alta contracción de 0,05 a 3,5 dtex y 0,55 a 15,0 dtex, respectivamente, y en donde las diferencias de tamaño entre ellos es de 0,5 dtex o mayores.
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Mejor forma para llevar a cabo la invención
Una característica esencial del hilo combinado de poliéster de diferentes contracciones de la invención es que está compuesto por dos filamentos con diferentes relaciones de contracción en agua hirviendo, en donde ambos comprenden como componente principal un polímero de poliéster, y en donde el polímero de poliéster está producido por policondensación de un éster dicarboxilato aromático en presencia de un catalizador específico, que se describe a continuación. Esto permite obtener un hilo combinado de diferentes contracciones que posee un tono de color satisfactorio, no presenta pelusa y es de alta calidad. La diferencia de las relaciones de contracción en agua hirviendo entre los dos filamentos diferentes es, preferentemente, de 2% o mayor, más preferentemente de 5 a 50% y, de forma todavía más preferida, de 5 a 30%. Tal como se explica más adelante, los dos filamentos diferentes pueden ser filamentos conjugados fabricados a partir de dos polímeros diferentes, al objeto de lograr que el hilo combinado de la invención comprenda el polímero de poliéster como el componente principal de manera estable para producir un hilo combinado de alta calidad que no genera pelusa o similares, y que muestra, por lo tanto, un efecto notable.
El catalizador de policondensación comprende al menos un elemento seleccionado de (1) mezclas del componente del compuesto de titanio (A) y el componente del compuesto de fósforo (B) descritos más adelante, y (2) productos de reacción del componente del compuesto de titanio (C) y el componente del compuesto de fósforo (D) descritos más adelante.
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El compuesto de titanio (A) de la mezcla catalizadora de policondensación (1) comprende al menos un compuesto seleccionado del grupo consistente en:
(a) alcóxidos de titanio representados por la fórmula general (I) siguiente:
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5
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[en donde R^{1}, R^{2}, R^{3} y R^{4} significan, independientemente, una especie seleccionada de grupos alquilo que tienen 1 a 20 átomos de carbono, preferentemente 1 a 6 átomos de carbono, y grupo fenilo, m significa un número entero de 1 a 4 y, preferentemente 2 a 4, y cuando m es un número entero de 2, 3 ó 4, los dos, tres o cuatro grupos R^{2} y R^{3} pueden ser iguales o diferentes], y
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(b) productos de reacción de alcóxidos de titanio de la fórmula general (I) anterior con ácidos carboxílicos aromáticos polivalentes, representados por la siguiente fórmula general (II):
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6
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[en donde n significa un número entero de 2 a 4 y, preferentemente, 3 a 4]
o sus anhídridos.
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El compuesto de fósforo (B) de la mezcla catalizadora de policondensación (1) comprende al menos un compuesto representado por la fórmula general (III) siguiente:
7
[en donde R^{5}, R^{6} y R^{7} significan, independientemente, grupos alquilo que tienen 1 a átomos de carbono, y X significa al menos una especie seleccionada de un grupo - CH_{2} - y un grupo - CH_{2}(Y) (en donde Y significa fenilo)].
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El producto de reacción (2) para el catalizador de policondensación es el producto de reacción de un componente del compuesto de titanio (C) y un componente de compuesto de fósforo (D).
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El componente del compuesto de titanio (C) comprende al menos un compuesto seleccionado del grupo consistente en:
(c) alcóxidos de titanio representados por la Fórmula I anterior, y
(d) productos de reacción de alcóxidos de titanio de la fórmula general (I) anterior con ácidos carboxílicos aromáticos polivalentes, representados por la fórmula general (II) anterior o sus anhídridos.
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El componente del compuesto de fósforo (D) comprende al menos un compuesto de fósforo representado por la fórmula general (IV) siguiente:
8
en donde R^{8} representa un grupo alquilo que tiene 1 a 20 átomos de carbono, o un grupo arilo de 6 a 20 átomos de carbono, y p significa un número entero de 1.
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Cuando se utiliza una mezcla (1) del componente del compuesto de titanio (A) y del componente del compuesto de fósforo (B) como catalizador de la policondensación, el alcóxido de titanio (a), representado por la fórmula general (I), o el producto de reacción (b) del alcóxido de titanio (a) y el ácido carboxílico aromático, representado por la fórmula general (II), o su anhídrido, usado como componente del compuesto de titanio (A), tienen una alta solubilidad y compatibilidad con los polímeros de poliéster y, por lo tanto, incluso si un residuo del componente del compuesto de titanio (A) permanece en el polímero de poliéster producido por policondensación, no se produce una acumulación de material extraño alrededor de la hilera durante el hilado por fusión, de modo que se puede producir un filamento de poliéster de calidad satisfactoria, con una alta eficiencia de hilado.
Como alcóxidos de titanio (a) representados por la fórmula general (I), que se pueden utilizar en el componente del compuesto de titanio (A) o (C) del catalizador de policondensación, según la invención, se prefieren tetraisopropoxititanio, tetrapropoxititanio, tetra-n-butoxititanio, tetraetoxititanio, tetrafenoxititanio, trititanato de octaalquilo y dititanato de hexaalquilo.
El ácido carboxílico aromático polivalente de la fórmula general (II), o su anhídrido, que se hace reaccionar con el alcóxido de titanio (a) o (c), se selecciona, preferentemente, de ácido ftálico, ácido trimelítico, ácido hemimelítico, ácido piromelítico, y sus anhídridos. De manera particular, el uso de anhídrido trimelítico dará un producto de reacción que muestra una alta afinidad por el polímero de poliéster, y que es eficaz para prevenir la acumulación de materiales extraños.
Cuando se hace reaccionar el alcóxido de titanio (a) o (c) para el componente del compuesto de titanio (A) o (C) con el ácido carboxílico aromático polivalente de la fórmula general (II) o su anhídrido, es preferible, por ejemplo, disolver el ácido carboxílico aromático polivalente, o su anhídrido, en un disolvente, agregar el alcóxido de titanio (a) o (c) gota a gota a la solución, y calentar la mezcla durante al menos 30 min a una temperatura de 0 a 200ºC. El disolvente usado en este caso se selecciona según se desee, preferentemente, de etanol, etilenglicol, trimetilenglicol, tetrametilenglicol, benceno y xileno.
No existen restricciones particulares en cuanto a la relación molar para la reacción entre el alcóxido de titanio (a) o (c) con el ácido carboxílico aromático polivalente de la fórmula general (II), o su anhídrido, pero si la proporción del alcóxido de titanio es demasiado elevada, el tono de color del poliéster resultante puede alterarse o se puede rebajar el punto de reblandecimiento, en tanto que si la proporción del alcóxido de titanio es demasiado baja, se puede impedir la reacción de policondensación. Por lo tanto, la relación molar para la reacción entre el alcóxido de titanio (a) o (c) con el ácido carboxílico aromático polivalente de la fórmula general (II), o su anhídrido, se encuentra preferentemente dentro del intervalo de (2:1) hasta (2:5).
El producto de reacción (b) o (d) obtenido por la reacción se puede usar directamente, o se le puede utilizar tras una purificación por recristalización en acetona, alcohol metílico y/o acetato etílico.
El compuesto de fósforo (compuesto fosfonato) de la fórmula general (III) que se utiliza para el componente del compuesto de fósforo (B) de la mezcla catalizadora de policondensación (1) según la invención se selecciona preferentemente de ésteres dimetílicos, ésteres dietílicos, ésteres dipropílicos y ésteres dibutílicos de derivados del ácido fosfónico tales como ácido carbometoximetano-fosfónico, ácido carboetoximetano-fosfónico, ácido carbopropoximetano-fosfónico, ácido carbobutoximetano-fosfónico, ácido carbometoxi-fenilmetano-fosfónico, ácido carboetoxi-fenilmetano-fosfónico, ácido carbopropoxi-fenilmetano-fosfónico, ácido carbobutoxi-fenilmetano-fosfónico, y similares.
Cuando se utiliza un componente de compuesto de fósforo (B), formado por un compuesto de fósforo (compuesto fosfonato) de la fórmula general (III) para la reacción de policondensación del éster dicarboxilato aromático, la reacción con el componente del compuesto de titanio (A) tiene lugar de manera más moderada en comparación con los compuestos de fósforo usados habitualmente como estabilizadores de la reacción y, por consiguiente, la vida catalíticamente activa del componente del compuesto de titanio (A) durante el proceso de la reacción de policondensación es más larga y, como resultado, se puede emplear una proporción menor del componente del compuesto de titanio (A) con respecto a la cantidad del éster dicarboxilato aromático en el sistema de la reacción de policondensación. Así mismo, incluso si se agrega una gran cantidad de estabilizador al sistema de la reacción de policondensación que contiene un componente del compuesto de fósforo (B), formado por un compuesto de fósforo de la fórmula general (III), no se produce una reducción de la estabilidad térmica del polímero de poliéster obtenido, y su tono de color también es satisfactorio.
Cuando se usa la mezcla (1) como catalizador de la policondensación según la invención, la mezcla (1) se utiliza con una relación de mezcla tal que la relación (%) M_{Ti} de los milimoles del elemento titanio en el componente del compuesto de titanio (A), con respecto al número de moles del éster dicarboxilato aromático, y la relación (%) M_{P} de los milimoles del elemento fósforo en el componente del compuesto de fósforo (B), con respecto al número de moles del éster dicarboxilato aromático, satisfacen las siguientes expresiones de relación (i) y (ii):
(i)1 \leq M_{P}/M_{Ti} \leq 15
(ii)10 \leq M_{P} + M_{Ti} \leq 100
La relación M_{P}/M_{Ti} es de entre 1 y 15 y, preferentemente, entre 2 y 10. Si la relación M_{P}/M_{Ti} es menor que 1, el tono del color del polímero de poliéster obtenido puede ser amarillento, mientras que si es mayor que 15, la reactividad de policondensación del catalizador de policondensación de una composición de este tipo será insuficiente, dificultando la obtención del polímero de poliéster previsto. El intervalo para la relación M_{P}/M_{Ti} según la invención es relativamente estrecho comparado con el de los catalizadores Ti - P convencionales, pero el establecimiento del intervalo de este tipo ejerce un efecto excelente que no se ha obtenido con catalizadores Ti - P convencionales.
El valor de la suma (M_{P} + M_{Ti}) es de entre 10 y 100 y, preferentemente, entre 20 y 70. Si el valor de (M_{P} + M_{Ti}) es menor que 10, la propiedad de formación de filamentos del polímero de poliéster obtenido, la eficiencia de producción en el proceso de hilado por fusión, y el rendimiento de los filamentos obtenidos serán inadecuados. Si el valor de (M_{P} + M_{Ti}) es mayor que 100, se producirá una pequeña pero significativa acumulación de material extraño alrededor de la hilera cuando se utilice el polímero de poliéster obtenido para el hilado por fusión. El valor preferido de M_{Ti} es, por lo general, de 2 a 15 y, de forma más preferida, de 3 a 10.
Cuando el producto de reacción (2) se usa como catalizador de policondensación según la invención, el compuesto de fósforo de la fórmula general (IV) usado como compuesto de fósforo (D) puede ser, por ejemplo, un fosfato monoalquílico tal como fosfato de mono-n-butilo, fosfato monohexílico, fosfato monododecílico, fosfato monolaurílico o fosfato mono-oleílico; un fosfato monoarílico tal como fosfato monofenílico, fosfato monobencílico, fosfato mono(4-etilfenílico), fosfato mono-bifenílico, fosfato mononaftílico o fosfato monoantrílico; un fosfato dialquílico tal como fosfato dietílico, fosfato dipropílico, fosfato dibutílico, fosfato dilaurílico o fosfato dioleílico; o un fosfato diarílico tal como fosfato difenílico. Entre los citados, se prefieren los fosfatos monoalquílicos o fosfatos monoarílicos, en donde p en la fórmula (IV) es 1.
El componente de compuesto de fósforo (D) usado para la invención puede ser una mezcla de dos o más compuestos de fósforo de la fórmula general (IV) y, como ejemplos de combinaciones preferidas, se pueden mencionar mezclas de fosfatos monoalquílicos y fosfatos dialquílicos, o mezclas de fosfatos de monofenilo y fosfatos de difenilo. Se prefieren en particular las composiciones en las que el fosfato monoalquílico representa al menos 50% y, en especial, al menos 90% de la mezcla, en base al peso total de la mezcla.
El método de preparación del producto de reacción del componente del compuesto de titanio (C) y el componente del compuesto de fósforo (D) puede implicar, por ejemplo, combinar los componentes (C) y (D) y calentarlos en glicol. Específicamente, el calentamiento de una solución de glicol que contiene el componente del compuesto de titanio (C) y el componente del compuesto de fósforo (D) determinará la opacificación de la solución de glicol, con precipitación de los componentes (C) y (D) como productos de reacción. El precipitado se puede recoger para utilizarlo como catalizador en la producción del polímero de poliéster.
El glicol usado en este caso es, preferentemente, el mismo componente de glicol usado para la producción de poliéster en la que se emplea el catalizador obtenido. Por ejemplo, se prefiere etilenglicol cuando el poliéster es tereftalato de polietileno, se prefiere 1,3-propanodiol cuando se trata de tereftalato de politrimetileno, y se prefiere tetrametilenglicol cuando se trata de tereftalato de politetrametileno.
El producto de la reacción de policondensación (2) según la invención se puede producir por un método que comprende combinar simultáneamente el componente del compuesto de titanio (C) y el compuesto de fósforo (D) y el glicol, y calentarlos a continuación. No obstante, puesto que el calentamiento determina que el componente del compuesto de titanio (C) y el componente del compuesto de fósforo (D) reaccionen y produzcan un producto de reacción precipitado, que es insoluble en glicol, es preferible que la reacción tenga lugar de manera uniforme hasta la precipitación. Por lo tanto, con el objeto de obtener eficientemente el precipitado de reacción, el procedimiento de producción preferido es aquel en el que se preparan previamente y por separado soluciones en glicol del componente del compuesto de titanio (C) y del componente del compuesto de fósforo (D) y, a continuación, las soluciones se combinan y se calientan.
La temperatura de la reacción entre los componentes (C) y (D) se encuentra, preferentemente, entre 50ºC y 200ºC, y el tiempo de reacción se halla, preferentemente, entre 1 minuto y 4 horas. Si la temperatura de la reacción es demasiado baja, la reacción puede desarrollarse de manera insuficiente o puede ser necesario un tiempo de reacción excesivo, lo que hace imposible obtener eficientemente un precipitado de reacción por medio de una reacción uniforme.
La proporción de mezcla del componente del compuesto de titanio (C) y el componente del compuesto de fósforo (D) calentados a reacción en glicol se encuentra, preferentemente, en el intervalo de 1,0 a 3,0 y, más preferentemente, entre 1,5 y 2,5, como la relación molar de átomos de fósforo con respecto a los átomos de titanio. Dentro de este intervalo, el componente del compuesto de fósforo (D) y el componente del compuesto de titanio (C) reaccionarán casi por completo, con el fin de evitar la presencia de un producto de reacción incompleta, y por lo tanto, el producto de reacción se puede usar directamente para dar un polímero de poliéster con un tono de color satisfactorio. Además, la ausencia virtual de un exceso de producto de fósforo (V) que no ha reaccionado da como resultado una elevada productividad, sin impedir la reactividad de polimerización del poliéster.
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El producto de reacción (2) para el catalizador de policondensación usado en la invención comprende, preferentemente, un compuesto representado por la fórmula general (V) siguiente:
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(en donde R^{10} y R^{11} representan, independientemente, al menos una especie seleccionada de grupos arilo que tienen 6 a 12 átomos de carbono, derivados de R^{1}, R^{2}, R^{3} y R^{4} de la fórmula general (I), que representan el alcóxido de titanio para el componente del compuesto de titanio (C), y R^{8} en la fórmula general (IV), que representa el compuesto de fósforo para el componente del compuesto de fósforo (D).
Dado que el producto de reacción del compuesto de titanio y del compuesto de fósforo (III) o (IV), representado por la fórmula (V), tiene una alta actividad catalítica, los polímeros de poliéster obtenidos con su uso tienen un tono de color satisfactorio (valor b bajo), y exhiben un rendimiento del polímero satisfactoriamente práctico, con un contenido suficientemente bajo de acetaldehído, metales residuales y trímeros cíclicos para el uso práctico. El producto de reacción representado por la fórmula (V) se encuentra presente, preferentemente, en 50% en peso o mayor y, más preferentemente, en 70% en peso o mayor.
Si se somete a policondensación el éster dicarboxilato aromático en presencia del producto de reacción (2), se le puede usar directamente como catalizador para la producción del poliéster, sin separar el glicol, y del producto de reacción precipitado (2) obtenido de la forma anteriormente mencionada. Igualmente, después de haber separado el precipitado de la solución de glicol que contiene el producto de reacción precipitado (2) mediante precipitación o filtración por centrifugación, el producto de reacción precipitado (2) puede recristalizar, por ejemplo, en acetona, alcohol metílico y/o agua para su purificación, y el producto purificado se usa como catalizador. La estructura del catalizador se puede confirmar por RMN sólida y análisis cuantitativo de metales XMA.
El polímero de poliéster usado en la invención se obtiene por policondensación de un éster dicarboxilato aromático en presencia de un catalizador que comprende la mezcla anteriormente citada (1) de un componente de compuesto de titanio (A) y un compuesto de fósforo (compuesto de fosfonato) (B), y/o el producto de reacción (2) de un componente de compuesto de titanio (C) y un componente de compuesto de fósforo (D). De acuerdo con la invención, el éster dicarboxilato aromático es, preferentemente, un diéster que comprende un componente de ácido dicarboxílico aromático y un componente de glicol alifático.
Preferentemente, el ácido dicarboxílico aromático está compuesto principalmente por ácido tereftálico. Más específicamente, el ácido tereftálico constituye preferentemente al menos 70% en moles, en base al contenido total en componente de ácido dicarboxílico aromático. Como ejemplos de ácidos dicarboxílicos aromáticos preferidos, diferentes del ácido tereftálico, se pueden mencionar ácido ftálico, ácido isoftálico, ácido naftaleno-dicarboxílico, ácido difenil-dicarboxílico, y ácido difenoxietano-dicarboxílico.
El componente de glicol alifático es preferentemente un alquilenglicol, entre los que se pueden usar, por ejemplo, etilenglicol, trimetilenglicol, propilenglicol, tetrametilenglicol, neopentilglicol, hexametilen-glicol y dodecametilen-glicol, siendo especialmente preferido el etilenglicol.
Según la invención, el polímero de poliéster es preferentemente un poliéster que comprende como unidad repetitiva principal tereftalato de etileno compuesto por ácido tereftálico y etilenglicol. El término "principal" significa que la unidad repetitiva de tereftalato de etileno constituye al menos 70% en moles de las unidades repetitivas totales presentes en el poliéster.
El polímero de poliéster usado para la invención puede ser también un poliéster mixto, obtenido por la copolimerización de componentes de poliéster como componente ácido o componente diol.
Como componentes de ácido carboxílico mixto se pueden usar, por supuesto, los ácidos dicarboxílicos aromáticos mencionados anteriormente, así como componentes de ácidos carboxílicos difuncionales, incluidos los ácidos dicarboxílicos alifáticos tales como ácido adípico, ácido sebácico, ácido azelaico y ácido decano-dicarboxílico, y ácidos dicarboxílicos alicíclicos tales como ácido ciclohexano-dicarboxílico, o sus derivados formadores de ésteres, como materiales de partida. Como componentes diol mixtos se pueden usar, por supuesto, los dioles alifáticos mencionados anteriormente, así como glicoles alicíclicos tales como ciclohexanodimetanol y dioles aromáticos tales como bisfenol, hidroquinona y 2,2-bis-(4-\beta-hidroxietoxifenil)-propano, como materiales de partida.
Adicionalmente, se pueden usar también polímeros de poliéster mixtos obtenidos por copolimerización de compuestos polifuncionales tales como ácido trimésico, trimetiloletano, trimetilolpropano, trimetilolmetano y pentaeritritol como compuestos mixtos.
Estos polímeros de poliéster y polímeros de poliéster mixtos se pueden usar solos o en combinaciones de dos o más de ellos.
De acuerdo con la invención, el polímero de poliéster usado es, preferentemente, el producto de policondensación de un éster dicarboxilato aromático compuesto por un ácido dicarboxílico aromático y un glicol alifático, tal como se ha descrito anteriormente. El éster dicarboxilato aromático se puede producir también por una reacción de diesterificación de un ácido dicarboxílico aromático y un glicol alifático, o se puede producir por la transesterificación de un éster dialquílico de un ácido dicarboxílico aromático y un glicol alifático. Sin embargo, los métodos que comprenden la transesterificación usando ésteres dialquílicos de ácidos dicarboxílicos aromáticos como materiales de partida son más convenientes que los métodos de diesterificación que utilizan ácidos dicarboxílicos aromáticos como materiales de partida, porque producen menos residuos del compuesto de fósforo agregado como estabilizador fosforoso durante la reacción de policondensación.
Del mismo modo, todo o parte del componente del compuesto de titanio (A) o (C) se agrega preferentemente antes del inicio de la reacción de transesterificación, para ser usado como un catalizador de doble reacción, es decir, un catalizador de la reacción de transesterificación y un catalizador de la reacción de policondensación. Se permitirá de esta forma una reducción del contenido de compuesto de titanio en el poliéster final. Más específicamente, en el caso del tereftalato de polietileno, por ejemplo, la reacción de transesterificación entre un éster dialquílico de un ácido dicarboxílico aromático (compuesto principalmente por ácido tereftálico) y etilenglicol se lleva a cabo, preferentemente, en presencia del componente del compuesto de titanio (A) que comprende (a) al menos un compuesto seleccionado del grupo consistente en alcóxidos de titanio representados por la fórmula general (I) anterior, y (b) productos de reacción entre los alcóxidos de titanio de la fórmula general (I) con ácidos carboxílicos aromáticos polivalentes, representados por la fórmula general (II) anterior, o sus anhídridos. Preferentemente, a la mezcla de reacción que comprende el diéster del ácido dicarboxílico aromático y etilenglicol, obtenida por la reacción de transesterificación, se agrega adicionalmente un compuesto de fósforo (compuesto de fosfonato), representado por la fórmula general (III) anterior, o el producto de reacción de un componente del compuesto de titanio (C) y el componente del compuesto de fósforo (D) mencionado anteriormente, y la reacción de policondensación se lleva a cabo en su presencia.
Normalmente, la reacción de transesterificación se llevará a cabo bajo presión ordinaria, pero la realización bajo una presión de 0,05 a 0,20 MPa estimulará adicionalmente la reacción catalizada por la acción del componente del compuesto de titanio (A), evitando al mismo tiempo la generación a granel de dietilenglicol como producto secundario, de manera que se puede alcanzar una estabilidad térmica más favorable, junto con otras propiedades. Preferentemente, la temperatura es de 160 a 260ºC.
Cuando el ácido dicarboxílico aromático usado en la invención es ácido tereftálico, los materiales de partida usados para el poliéster serán ácido tereftálico y tereftalato dimetílico. En este caso, se puede utilizar tereftalato dimetílico recuperado, obtenido por la despolimerización de un tereftalato de polialquileno, o ácido tereftálico recuperado, obtenido por hidrólisis del mismo. Desde el punto de vista de una utilización eficaz de los recursos, se prefiere el uso de poliésteres reprocesados procedentes de botellas PET recuperadas, productos de fibra, productos de películas de poliéster, y similares.
La reacción de policondensación se puede llevar a cabo en un tanque único o en una pluralidad de tanques separados. El producto obtenido es un poliéster según la invención y el poliéster obtenido por el procedimiento de policondensación se extruye habitualmente en estado fundido y se enfría para formar partículas (chips).
El poliéster usado en la invención, que se obtiene por el procedimiento de policondensación descrito anteriormente, se puede someter adicionalmente, si se desea, a una policondensación de fase sólida.
La policondensación de fase sólida consiste en una o múltiples etapas, y se lleva a cabo a una temperatura de 190 a 230ºC bajo una presión de 1 kPa hasta 200 kPa en una atmósfera de gas inerte tal como nitrógeno, argón o gas dióxido de carbono.
El poliéster particulado que se obtiene del procedimiento de policondensación de fase sólida se somete, a continuación, a tratamiento con agua que comprende el contacto con agua, vapor, un gas inerte cargado con vapor o aire cargado con vapor, según sea necesario, para la inactivación del catalizador que permanece en los chips.
El procedimiento de producción de poliéster descrito anteriormente, que comprende las etapas de esterificación y policondensación, se puede llevar a cabo en un sistema por lotes, semicontinuo o continuo.
El polímero de poliéster usado en la invención se selecciona, preferentemente, de tereftalato de polietileno, tereftalato de politrimetileno y tereftalato de politetrametileno.
Si es necesario, el poliéster usado en la invención puede contener pequeñas cantidades de aditivos tales como antioxidantes, absorbedores ultravioletas, pirorretardantes, abrillantadores fluorescentes, agentes deslustrantes, correctores de color, agentes antiespumantes, fotoestabilizadores, termoestabilizadores, fotobloqueadores, o similares y, preferentemente, se agrega dióxido de titanio como deslustrante y antioxidantes como estabilizadores.
El dióxido de titanio utilizado tiene, preferentemente, un tamaño medio de partícula de 0,01 a 2 \mum y se incluye preferentemente en el polímero de poliéster en una proporción de 0,01 a 10% en peso.
En este sentido, el contenido en titanio derivado del catalizador en el polímero de poliéster no incluye el titanio derivado de cualquier cantidad de dióxido de titanio agregado como agente deslustrante.
Cuando el polímero de poliéster contiene dióxido de titanio como agente deslustrante, el dióxido de titanio del agente deslustrante se puede retirar de la muestra para medición de polímero de poliéster mediante la disolución del polímero de poliéster en hexafluoro-isopropanol, sometiendo la solución a centrifugación para separar y precipitar las partículas de dióxido de titanio de la solución, separando y recogiendo el líquido sobrenadante por el método de gradiente, y eliminando el disolvente por evaporación de la fracción recogida para preparar la muestra de ensayo.
Como antioxidantes se usan preferentemente antioxidantes a base de fenol impedido. Preferentemente, se agrega un antioxidante en una cantidad no mayor que 1% en peso y, más preferentemente, de 0,005 a 0,5% en peso. La adición de una cantidad mayor que 1% en peso dará como resultado un efecto saturado y puede provocar la producción de residuos indeseables durante el hilado por fusión. Los antioxidantes a base de fenol impedido se pueden usar también en combinación con antioxidantes secundarios basados en tioéter.
No existen restricciones particulares al método de adición de estos antioxidantes al poliéster, y se les puede agregar en cualquier etapa deseada desde el inicio de la reacción de transesterificación hasta la finalización de la reacción de policondensación.
El segundo objeto de la invención es ofrecer, además del primer objeto, un hilo combinado de poliéster de diferentes contracciones que proporciona un excelente volumen aparente y una sensación semejante a la lana. Este objeto se logra por medio del hilo combinado de poliéster de diferentes contracciones siguiente.
Específicamente, este es un hilo combinado de poliéster de diferentes contracciones que comprende, como componente principal, un polímero de poliéster fabricado por policondensación, en presencia del catalizador específico mencionado anteriormente, en donde los filamentos de baja contracción son un hilo de poliéster orientado parcialmente, con una relación de contracción en agua hirviendo no mayor que 5%, y los filamentos de alta contracción son un hilo de poliéster con una relación de contracción en agua hirviendo de 8% o mayor.
Cuando se combinan los dos filamentos diferentes citados, y se usa en hilo combinado de diferentes contracciones para fabricar una tela, se le puede someter a un tratamiento de relajación térmica habitual para conferir a la tela un volumen aparente excelente.
Si la relación de contracción en agua hirviendo de los filamentos de baja contracción es mayor que 5%, los filamentos de baja contracción tenderán a experimentar una contracción excesiva en el tratamiento térmico después de la fabricación de la tela, impidiendo de este modo alcanzar el volumen aparente deseado. Como filamentos de baja contracción se prefiere, de forma muy especial, el hilo auto-extensible.
Por otra parte, una relación de contracción en agua hirviendo de los filamentos de alta contracción menor que 8% tiende a dar como resultado una diferencia menor de los extremos de los filamentos con los filamentos de baja contracción, haciendo difícil conseguir un volumen aparente importante. Sin embargo, si la relación de contracción en agua hirviendo es excesivamente alta, cuando se utiliza en una tela tejida la recuperación del alargamiento será escasa, con tendencia a generar deformaciones y, por lo tanto, un límite superior apropiado es de 25%. El intervalo preferido para la relación de contracción en agua hirviendo de los filamentos de alta contracción es de 12 a 20%.
El hilo combinado de poliéster de diferentes contracciones se puede fabricar, por ejemplo, por el método que se describe a continuación.
Los filamentos de baja contracción de la invención, es decir, el hilo de poliéster orientado parcialmente con tratamiento térmico de relajación, se puede obtener, por ejemplo, sometiendo un hilo de poliéster orientado parcialmente, obtenido con una velocidad de arrollamiento de 2200 a 4500 m/min, durante 0,01 a 0,30 segundos, con una sobrealimentación de 0,5 a 5,0%, a una temperatura de calentamiento sin contacto de 160 a 210ºC.
El poliéster constituyente de los filamentos de alta contracción es, preferentemente, tereftalato de polietileno copolimerizado con ácido isoftálico (preferentemente, una copolimerización a 5 a 30% en moles, basada en el componente ácido). Cuando se utiliza un poliéster de este tipo, se pueden obtener los filamentos de alta contracción, por ejemplo, enrollando en primer lugar el filamento de poliéster no extraído a una velocidad de hilado de 1000 a 1500 m/min y, a continuación, procediendo al arrollamiento y al tratamiento térmico a una velocidad de arrollamiento de 2,5 a 3,5 y a una temperatura de 150 a 180ºC. En este caso, el alargamiento de los filamentos de alta contracción se encuentra, preferentemente, dentro del intervalo de 45 a 60%.
El hilo combinado de poliéster de diferentes contracciones se obtiene, preferentemente, enmarañando los filamentos de baja contracción y alta contracción mencionados anteriormente. El método de enmarañamiento no está limitado de forma particular, pero preferentemente se utiliza el enmarañamiento por aire. En este caso, la proporción usada es, preferentemente, hilo de envoltura de filamentos de alta contracción: filamentos de baja contracción = 25:75 a 75:25 (en peso). El método de enmarañamiento por aire puede ser un procedimiento de entrelazado o Taslan. El hilo enmarañado obtenido se puede someter también a un tratamiento posterior, que incluye torsión y ajuste térmico de tamaño, según sea necesario.
El hilo combinado de poliéster de diferentes contracciones descrito anteriormente se puede usar, por ejemplo, como hilo de urdimbre y/o trama para tejeduría y, sometido a tratamiento térmico de relajación, para fabricar una tela tejida con un excelente volumen aparente. La tela tejida se puede someter también a reducción de álcalis después o durante el tratamiento térmico de relajación. De manera apropiada, la velocidad de reducción de álcalis se puede seleccionar, en este caso, en el intervalo de 5 a 30% en peso, dependiendo del volumen aparente previsto.
El tercer objeto de la invención es ofrecer, además del primer objeto, un hilo combinado de poliéster capaz de conferir a la tela una magnífica sensación de estambre y una excelente sensación de estiramiento y efecto de ausencia de brillo. Este objeto se alcanza por medio del hilo combinado de poliéster de diferentes contracciones siguiente.
Específicamente, se trata de un hilo combinado de poliéster de diferentes contracciones que comprende, como componente principal un polímero de poliéster obtenido por policondensación, en presencia del catalizador específico mencionado anteriormente, en donde tanto los filamentos de alta contracción como los filamentos de baja contracción son filamentos conjugados corrugados latentes de dos poliésteres diferentes, conjugados dispuestos uno al lado del otro o de forma excéntrica del núcleo con respecto a su envoltura, en donde la relación de contracción de los filamentos de baja contracción es de 0,5 a 0,8%, y la relación de contracción en agua hirviendo de los filamentos de alta contracción es de al menos 10%.
En el hilo combinado de poliéster de diferentes contracciones descrito anteriormente, tanto los filamentos de alta contracción como los filamentos de baja contracción son filamentos conjugados corrugados latentes de dos poliésteres diferentes, fabricados a partir los de polímeros de poliéster específicos, conjugados dispuestos uno al lado del otro o de forma excéntrica del núcleo con respecto a su envoltura. En este caso, la combinación de poliésteres en los filamentos conjugados puede ser una combinación de diferentes poliésteres entre los mencionados más adelante, o puede ser una combinación del mismo poliéster con diferentes viscosidades intrínsecas.
Los filamentos de baja contracción son, preferentemente, filamentos conjugados obtenidos por la conjugación de tereftalato de polietileno con diferentes viscosidades intrínsecas. Este tipo de filamento conjugado proporcionará una tela más suave con un tacto más delicado. La viscosidad intrínseca del poliéster constituyente del filamento conjugado (medido a una temperatura de 30ºC usando un disolvente de ortoclorofenol) se encuentra, preferentemente, dentro del intervalo de 0,50 a 1,0 para el componente de baja contracción, y en el intervalo de 0,35 a 0,55 para el componente de alta contracción, con una diferencia de al menos 0,15 entre ambos, desde el punto de vista de facilitar la estabilidad de la fabricación del hilo y la expresión corrugada latente.
Por otra parte, los filamentos de alta contracción son, preferentemente, filamentos conjugados obtenidos por la conjugación de tereftalato de polietileno copolimerizado con ácido tereftálico en 8 a 15% en moles, en base al componente ácido total, y un poliéster que sustancialmente no contiene un componente copolimerizado.
Si la relación de contracción en agua hirviendo de los filamentos de baja contracción es menor que 0,5%, tenderá a ser difícil obtener una sensación de estambre magnífica. Por otro lado, si la relación de contracción en agua hirviendo es mayor que 8,0%, la diferencia de contracción con los filamentos de alta contracción descritos a continuación será menor, lo que tiende a impedir una excelente sensación de estiramiento o una propiedad de estiramiento. La relación de contracción en agua hirviendo de los filamentos de baja contracción es, preferentemente, de 2,0 a
6,0%.
El método para fabricar filamentos de baja contracción se explicará detalladamente más adelante, pero los filamentos de baja contracción son filamentos arrollados a una velocidad de arrollamiento de 2000 a 4000 m/min en hilado por fusión y han sido sometidos a tratamiento térmico de relajación. El uso de este tipo de filamento conjugado proporcionará una tela más suave con una magnífica sensación de estambre, de tacto delicado.
Por otra parte, si la relación de contracción en agua hirviendo de los filamentos de alta contracción es menor que 10%, la propiedad de estiramiento tenderá a ser menor. Además, la diferencia con la relación de contracción de los filamentos de baja contracción será insuficiente y será difícil obtener la magnífica sensación de estambre excelente. La relación de contracción en agua hirviendo de los filamentos de alta contracción es, preferentemente, de 10 a 40%.
La relación de corrugación de los filamentos de alta contracción después del tratamiento en agua hirviendo es, preferentemente, de al menos 1,5%. Si la relación de corrugación es menor que 1,5%, la propiedad de estiramiento no será muy alta y será difícil obtener la sensación magnífica de estambre.
En el hilo combinado de poliéster de diferentes contracciones descrito anteriormente, los filamentos de baja contracción y de alta contracción están combinados y enmarañados para formar un hilo combinado que, a continuación, se trata térmicamente de manera que los filamentos de alta contracción se disponen principalmente en la porción del núcleo, y los filamentos de baja contracción se disponen fundamentalmente en la porción de envoltura. La diferencia en las relaciones de contracción de los filamentos de baja contracción y de alta contracción en las porciones de núcleo y envoltura dará lugar a una corrugación con diferentes orientaciones y ciclos de corrugado, en tanto que las diferentes corrugaciones expresadas en las porciones de núcleo y envoltura del hilo combinado forman una estructura de corrugado de dos niveles. Esta estructura de corrugado de dos niveles impartirá una magnífica sensación de estambre a las telas, a la vez que ofrece una propiedad de estiramiento apropiada. Así mismo, se encontró que la disposición de filamentos de baja contracción en la porción de envoltura proporciona una magnífica sensación de estambre, que no está presente en la técnica anterior.
El tamaño individual de filamento de los filamentos de baja contracción es, preferentemente, de 0,05 a 3,5 dtex, en tanto que el tamaño individual de los filamentos de alta contracción es, preferentemente, de 0,55 a 15,0 dtex. De la misma forma, el tamaño individual de los filamentos de baja contracción es preferentemente menor que el tamaño individual de los filamentos de alta contracción, con una diferencia entre los mismos de preferentemente 0,5 dtex o mayor y, más preferentemente, de 1,0 dtex o mayor. Esta diferencia de tamaño permitirá la corrugación con un diferente tamaño de corrugado expresado en las porciones de núcleo y envoltura, para formar una estructura corrugada de dos niveles evidente, proporcionando al mismo tiempo a la tela un tacto más delicado y una magnífica sensación de estambre.
El hilo combinado de poliéster de diferentes contracciones descrito anteriormente es un hilo combinado obtenido por el enmarañamiento mezclado de filamentos de alta contracción y baja contracción, si bien un número excesivamente bajo de enmarañados dará lugar a un enmarañamiento insuficiente entre los filamentos de alta contracción y de baja contracción y tenderá a impartir a la tela un aspecto rústico, mientras que un número excesivamente alto de enmarañados reducirá las separaciones entre los filamentos y producirá un volumen aparente insuficiente de la tela, dificultando la obtención de la sensación magnífica de estambre. El número de enmarañados se encuentra, preferentemente, dentro del intervalo de 10 a 90/m y, más preferentemente, en el intervalo de 15 a 50/m.
El hilo combinado de poliéster de diferentes contracciones que se obtiene por enmarañamiento mezclado de filamentos de alta contracción y baja contracción se puede producir sin las etapas de falsa torsión convencionales. En consecuencia, el hilo combinado de la invención puede ofrecer una tela con el denominado efecto de ausencia de brillo, que no muestra el brillo o lustre producido por la deformación de las secciones transversales de los filamentos causada por la falsa torsión.
Por lo tanto, no existen restricciones particulares para las formas de la sección transversal de los filamentos de baja contracción y alta contracción, pero con el fin de obtener el efecto de ausencia de brillo, no se prefieren las secciones transversales aplastadas y deformadas como las que se obtienen con la falsa torsión del hilo.
El hilo combinado de poliéster de diferentes contracciones se puede producir, por ejemplo, por el método siguiente.
Los filamentos de baja contracción se obtienen secando dos poliésteres diferentes en forma de granulado a través de métodos convencionales, fundiéndolos con un aparato de hilado por fusión habitual equipado con una extrusora de tornillo, que lleva a cabo un hilado conjugado en forma de filamentos dispuestos uno al lado del otro o en forma excéntrica de núcleo-envoltura, posterior enfriamiento y adición de un lubricante apropiado, y arrollándolos a una velocidad de arrollamiento de 2000 a 4000 m/min, sin estiramiento, para producir un filamento conjugado corrugado latente. Si la velocidad de arrollamiento es mayor que 4000 m/min, será difícil ajustar la relación de contracción en agua hirviendo del filamento conjugado a 0,5 a 0,8% por medio del tratamiento térmico de relajación descrito más adelante, y tenderá a ser más difícil producir una tela con la sensación magnífica de estambre. Por otro lado, si la velocidad de arrollamiento es menor que 2000 m/min, el filamento conjugado obtenido tenderá a ser frágil, dando lugar a una escasa capacidad de manipulación (maleabilidad) cuando se utiliza en un hilo combinado.
En filamentos conjugados corrugados latentes que tienen esta diferencia de la relación de contracción, las condiciones del tratamiento térmico de los filamentos conjugados extraídos a una velocidad de hilado dentro del intervalo mencionado se pueden ajustar para el tratamiento térmico de relajación con el fin de obtener filamentos de baja contracción con una relación de contracción en agua hirviendo de 0,5 a 8,0%. Por ejemplo, después de enrollar por primera vez los filamentos conjugados extraídos, se les puede hacer pasar por un equipo de tratamiento térmico equipado con un calefactor situado entre al menos dos rodillos rotatorios para el tratamiento térmico de relajación, al objeto de obtener filamentos de baja contracción con una relación de contracción en agua hirviendo de 0,5 a 8,0%. El calefactor es, preferentemente, del tipo sin contacto en su cara móvil. La relación de relajación, en este caso, diferirá en función de la velocidad de hilado, etc., pero se encuentra, preferentemente, dentro del intervalo de 1 a 45% y, más preferentemente, dentro del intervalo de 1 a 10%. Una relación de relajación menor que 1% tenderá a dar como resultado una relación de contracción mayor que 8%. Por otra parte, una relación de relajación mayor que 45% dará como resultado el enrollamiento de más filamentos en torno al rodillo durante el tratamiento térmico de relajación.
La temperatura del calefactor se encuentra, preferentemente, dentro del intervalo de 180 a 280ºC y, más preferentemente, de 200 a 260ºC. Si la temperatura del calefactor es menor que 180ºC, la relación de contracción en agua hirviendo tenderá a ser mayor que 10%. Si la temperatura del calefactor es mayor que 280ºC, tenderá a producirse una rotura de filamentos cerca del calefactor.
Los filamentos de alta contracción se pueden obtener por el método siguiente. Se hilan por fusión dos tipos diferentes de granulados de poliéster a partir de una tobera de hilado conjugado conocida por el público, y se arrolla a 1000 a 4000 m/min y, seguidamente, se estira el filamento no estirado. El filamento no estirado también se puede estirar inmediatamente después del hilado, sin arrollarlo inicialmente.
El estiramiento se lleva a cabo, preferentemente, con precalentamiento en un intervalo de temperatura de 30 a 100ºC y una temperatura de fijación por calor en el intervalo de 140 a 280ºC. Una temperatura de precalentamiento menor que 30ºC tenderá a dar como resultado un estiramiento no uniforme, produciendo filamentos con numerosas irregularidades de calidad. Una temperatura de precalentamiento mayor que 100ºC, por su parte, tenderá a causar inestabilidad del hilado, incluido un movimiento mayor del filamento en los rodillos, y un aumento de puntos en el filamento. Una temperatura de fijación por calor menor que 140ºC impedirá el estiramiento estable, tendiendo a generar irregularidades de estiramiento, y producción de puntos blandos o de tinción, en tanto que una temperatura de fijación por calor mayor que 280ºC tenderá a provocar la rotura de los filamentos durante la fijación por calor.
La relación de estiramiento diferirá en función de la velocidad de hilado, pero preferentemente se establece de tal forma que el alargamiento de los filamentos de alta contracción después del estiramiento sea 25 a 65%. Si la relación de estiramiento se fija de tal manera que el alargamiento sea menor que 25%, el estiramiento producirá un mayor número de rotura de filamentos y filamentos blandos. Por el contrario, si la relación de estiramiento se establece de manera que el alargamiento sea mayor que 65%, en los filamentos de alta contracción resultantes se registrarán más multifilamentos no estirados.
Los filamentos de baja contracción y de alta contracción obtenidos de la forma descrita anteriormente pueden estar dispuestos en paralelo y, con una sobrealimentación de 1 a 5%, usando una tobera de entrelazado conocida por el público, se puede ajustar la presión de aire de la tobera para obtener 15 a 90 enmarañados/m para el enmarañamiento mezclado, con el fin de obtener un hilo combinado de poliéster según la invención.
El hilo combinado de poliéster de diferentes contracciones obtenido se puede tejer o urdir, y ser sometido a las etapas habitualmente empleadas de restregado, tinción y acabado para producir un corrugado latente al objeto de fabricar un textil con una sensación de estambre, propiedad de estiramiento y efecto de ausencia de brillo excelentes.
Ejemplos
A continuación, la invención se explicará de manera detallada mediante los siguientes ejemplos.
(1) Contenido en elemento de metal titanio, contenido en elemento fósforo
Una muestra del poliéster particulado se calentó hasta fusión en una placa de aluminio y, seguidamente, se sometió a la acción de una prensa de compresión y se conformó en un artículo de ensayo moldeado plano. La muestra se suministró a un analizador fluorescente de rayos X Modelo 3270E, de Rigaku Corp., para medir el contenido en elemento de metal titanio y el contenido en elemento fósforo.
(2) Viscosidad intrínseca
Ésta se midió a 35ºC usando ortoclorofenol como disolvente.
(3) Volumen aparente
El volumen aparente se determinó midiendo el peinado ("worsting") de la lana (St) en cada estándar, y se clasificó en una escala de nivel de 1 a 5.
(4) Pelusa de la tela
El grado de pelusa se evaluó y se clasificó en una escala de nivel de 1 a 5, siendo 5 el grado menor de pelusa.
(5) Propiedad de tinción profunda
La tinción se llevó a cabo con una tinción negra dispersa, bajo las mismas condiciones, y la clasificación se realizó en una escala de nivel 1 a 5 basada en el examen visual, en donde el color más profundo se clasificó como nivel 5.
Los parámetros se midieron por los métodos siguientes, y la viscosidad intrínseca se determinó por medio del método (1) para los Ejemplos 4 a 10 y los Ejemplos Comparativos 4 a 5.
(6) Relación de contracción en agua hirviendo (%)
Se midió de acuerdo con el Método 8.18.1B de JIS L1013.
(7) Relación de corrugado
El hilo se enrolló en una bobina, con una tensión de 1225/2500 nM x 9 x tamaño en tex (50 mg x tamaño en denier), para preparar una madeja de aproximadamente 3300 dtex (3000 de). Después de preparar la madeja, se aplicó una carga de 49/2500 mN x 9 x tamaño en dtex + 49/25 mN x 9 x tamaño en tex (2 mg x tamaño en denier + 200 mg x tamaño en denier) a un extremo de la madeja, y se midió la longitud L0 (cm) después de 1 min. Seguidamente, después de retirar la carga de 49/25 mN x 9 x tamaño en tex (200 mg x tamaño en denier), se llevó a cabo durante 20 min el tratamiento en agua hirviendo a 100ºC. Después del tratamiento con agua hirviendo, se retiró la carga de 49/2500 mN x 9 x tamaño en tex (2 mg x tamaño en denier), y el hilo se secó de forma natural durante 24 h en estado libre. Se aplicó nuevamente la carga de 49/2500 mN x 9 x tamaño en tex + 49/25 mN x 9 x tamaño en tex (2 mg x tamaño en denier + 200 mg x tamaño en denier) a la muestra secada de manera natural, y se midió la longitud L1 (cm) después de 1 min. A continuación, se retiró la carga de 49/25 mN x 9 x tamaño en tex (200 mg x tamaño en denier), se midió la longitud L2 después de 1 min, y se calculó la relación de corrugado total por la fórmula siguiente. La medición se llevó a cabo 10 veces, y se determinó el valor medio.
Relación de corrugado (%) = [(L1-L2)/L0] x 100
(8) Número de enmarañamientos (/m)
Se midió de acuerdo con JIS L1013 8.15.
(9) Factor de estiramiento
Una pieza de ensayo de 5 cm x 20 cm se sometió a una carga inicial de 20 g, usando un dispositivo de medición de tensión equipado con un sistema de registro automático, y la pieza de ensayo se fijó con pinzas, con una distancia entre pinzas de 10 cm, se estiró con una carga constante de 1,5 kg a una velocidad de estiramiento de 30 cm/min e, inmediatamente después, se le hizo volver a la posición original a la misma velocidad, trazando una curva de carga-alargamiento. El factor de estiramiento se expresó por la fórmula siguiente, en donde la distancia de alargamiento (a 0,01 cm) después del estiramiento con la carga constante de 1,5 kg e inmediatamente antes de regresar enseguida a la posición original, a la misma velocidad, se representa por L (cm).
ST = [L/10] x 100 (%)
(10) Sensación magnífica de estambre y efecto de ausencia de brillo
El hilo combinado se tejió, formando una estameña con una urdimbre de 192 hebras/3,79 cm y una trama de 144 hebras/3,79 cm y, luego, se tiñó de azul, y cinco expertos evaluaron la sensación magnífica de estambre (tacto suave y delicado, sensación de volumen aparente) y el efecto de ausencia de brillo. El efecto se clasificó como bueno o escaso.
(11) Estado de descarga del polímero
El estado de descarga del polímero cuando se retiró de la hilera se observó durante la hilatura y el estado de descarga se clasificó según la escala siguiente. La observación se llevó a cabo a partir del segundo día después del hilado conjugado.
Nivel 1: el filamento descargado trazó una línea de descenso consistente, de evolución estable.
Nivel 2: pequeños pliegues, retorcimientos o remolinos en el filamento descargado.
Nivel 3: grandes pliegues, retorcimientos o remolinos en el filamento descargado. Contacto parcial del polímero con la superficie de la hilera, dando como resultado una rotura frecuente de los filamentos.
(12) Recuento de pelusa (/10^{6} m)
Después de depositar 250 hilos combinados de poliéster empaquetados a través de una urdidora equipada con un detector de pelusa, los hilos se urdieron y estiraron durante 42 horas a una velocidad de 400 m/min. La urdidora se apagó periódicamente y se confirmó visualmente la presencia de pelusa; el recuento total confirmado de pelusa se calculó para 10^{6} m de la longitud de la hebra y se registró como recuento de pelusa.
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Ejemplo 1
Preparación del compuesto de titanio
Se preparó un matraz de tres cuellos, de 2 l de capacidad, equipado con una función que permite mezclar y agitar el contenido. Se depositaron en el mismo 919 g de etilenglicol y 10 g de ácido acético y, después de agitar y mezclar, se agregaron lentamente 71 g de tetrabutóxido de titanio para obtener una solución (transparente) del compuesto de titanio en etilenglicol. En lo sucesivo, esta solución se abreviará como "solución TB". La concentración de átomos de titanio de la solución fue de 1,02%.
Preparación del compuesto de fósforo
Se preparó un matraz de tres cuellos, de 2 l de capacidad, equipado con una función que permite calentar, mezclar y agitar del contenido; se depositaron en el mismo 656 g de etilenglicol y se calentó a 100ºC con agitación. Al alcanzar la temperatura de 100ºC, se agregaron 34,5 g de fosfato de monolaurilo y la mezcla se calentó, mezcló y agitó hasta disolución para obtener una solución transparente. En lo sucesivo, esta solución se abreviará como "solución P1".
Preparación del catalizador
A continuación, se agregaron lentamente 310 g de la solución TB preparada a la solución P1 (aproximadamente 690 g), bajo control de calentamiento a 100ºC y agitación y, tras la adición de la cantidad completa, se continuó agitando durante 1 hora a una temperatura de 100ºC para completar la reacción del compuesto de titanio y del compuesto de fósforo. La relación de mezcla de la solución TB y la solución P1 fue de 2,0 como la relación molar de átomos de fósforo con respecto a los átomos de titanio. El producto obtenido de la reacción fue insoluble en etilenglicol y, por lo tanto, se presentó en forma de un precipitado fino y turbio. En lo sucesivo, esta solución se abreviará como "catalizador TP1-2,0".
Con el fin de analizar el precipitado de reacción obtenido, se filtró una parte de la solución con un filtro de poro de 5 \mum para obtener el producto de reacción precipitado en forma de sólido, y a continuación se lavó con agua y se secó. La concentración elemental del producto de reacción precipitado obtenido se analizó por XMA, dando resultados de 12,0% de titanio, 16,4% de fósforo y una relación molar de átomos de fósforo de 2,1 con respecto a los átomos de titanio. El análisis de RMN sólida dio los resultados siguientes. La medición de C-13 CP/MAS (frecuencia de 75,5 Hz) confirmó la aparición de un nuevo pico de desvío químico a 22 ppm, que no se observó en el fosfato de monolaurilo convencional. Estos datos demostraron claramente que el precipitado obtenido bajo estas condiciones fue un compuesto nuevo, resultante de la reacción del compuesto de titanio con el compuesto de fósforo.
Por separado, en un reactor que contenía ya 225 partes de masa de un oligómero se suministró una suspensión preparada por la mezcla de 179 partes de masa de ácido tereftálico de gran pureza y 95 partes de masa de etilenglicol, a una velocidad de contacto, agitando en una atmósfera de nitrógeno a 225ºC y bajo presión normal, y se llevó a cabo la reacción de esterificación durante 4 horas hasta su finalización, retirando del sistema e agua y el etilenglicol generados por la reacción. La velocidad de esterificación fue >98% y el grado de polimerización del oligómero producido fue de aproximadamente 5 a 7.
Después de transferir 225 partes de masa del oligómero obtenido por la reacción de esterificación a un reactor de policondensación, se cargaron 3,34 partes de masa del "catalizador TP1-2,0" producido anteriormente, como catalizador de policondensación. La temperatura de reacción en el sistema se elevó desde 255ºC hasta 280ºC, y se redujo la presión de reacción desde presión atmosférica a 60 Pa por etapas para la reacción de policondensación, mientras se retiraron del sistema el agua y el etilenglicol generados por la reacción.
El grado de la reacción de policondensación se confirmó, mientras se controló la carga de la hoja de agitación en el sistema, y se interrumpió la reacción al alcanzar el grado de polimerización deseado. El producto de reacción en el sistema se extruyó, entonces, de forma continua, formando una hebra desde el puerto de salida, que se enfrió y se cortó para obtener un granulado de aproximadamente 3 mm. La viscosidad intrínseca del tereftalato de polietileno obtenido fue de 0,630.
Los granulados se utilizaron como material de partida para la hilatura, a una velocidad de hilatura de 3200 m/min, para obtener un hilo 90 dtex/24 filamentos de poliéster parcialmente orientado (tamaño individual del filamento: 3,8 dtex), que se sometió a tratamiento térmico durante 0,05 seg con una sobrealimentación de 1,5% y una temperatura de fijación de 185ºC (calefactor de placa), para preparar filamentos de envoltura con una relación de contracción en agua hirviendo de 0%.
Por separado, y de manera similar a la anterior, se usaron granulados del poliéster copolimerizado con ácido isoftálico a 10,0% (viscosidad intrínseca 0,640) después de la preparación del catalizador, como material de partida para la hilatura a una velocidad de hilatura de 1300 m/min y, después de obtener el hilo no estirado, se le estiró y se fijó térmicamente a una relación de estiramiento de 3,2 y una temperatura de fijación de 160ºC, para obtener un hilo de 91 dtex/15 filamentos, estirado por separado (tamaño individual del filamento: 6 dtex), con una relación de contracción en agua hirviendo de 15%, como filamentos de núcleo.
A continuación, se obtuvo un hilo combinado enmarañado por aire, con una estructura de núcleo-envoltura, por medio de un procedimiento Taslan, con una sobrealimentación de filamentos de alta contracción (lado de los filamentos del núcleo) de 3% y una sobrealimentación de filamentos de baja contracción (lado de los filamentos de envoltura) de 7%, una presión de aire de 784 kPa y una velocidad de 400 m/min.
El hilo combinado y enmarañado por aire obtenido se sometió a torsión a 1200 T/M [15300/(dtex/1,11)^{1/2}; dtex = 181] para obtener un hilo retorcido para usar como urdimbre y trama, con formación de una estameña 2/2 con una densidad de urdimbre de tela gris de 42,2 hebras/cm y una trama de 21,9 hebras/cm. La tela gris se sometió a una pre-relajación durante 20 seg a 100ºC y, seguidamente, se utilizó un relajador circular para la relajación durante 40 min a una temperatura máxima de 120ºC y, después de contraer de manera adecuada la urdimbre y trama por pre-fijación tras secado al aire, la tela se sometió a una reducción de álcalis de 13% en peso. Se utilizó una tinción dispersa para teñir a 135ºC durante 60 min, usando una máquina de tinción de chorro para el acabado final. Los resultados de la evaluación para la tela teñida obtenida se muestran en la Tabla 1. La tela tejida obtenida tuvo una sensación semejante a la de la lana.
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Ejemplo Comparativo 1
Se llevó a cabo el mismo procedimiento del Ejemplo 1, con la excepción de que el catalizador de policondensación se cambió por una solución al 1,3% de trióxido de antimonio en etilenglicol, la cantidad cargada fue de 4,83 partes de masa y, adicionalmente, se cargaron 0,121 partes de una solución al 25% de fosfato trimetílico en etilenglicol como estabilizador, para obtener tereftalato de polietileno con una viscosidad intrínseca de 0,630 y un poliéster obtenido de la copolimerización del mismo con ácido isoftálico a 10,0% en moles. Estos elementos se usaron para preparar un hilo combinado de contracciones diferentes de la misma forma que en el Ejemplo 1, y se obtuvo una tela teñida. Los resultados de la evaluación se muestran en la Tabla 1.
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Ejemplo Comparativo 2
Se llevó a cabo el mismo procedimiento del Ejemplo 1, con la excepción de que sólo se utilizó la solución TB preparada en el Ejemplo 1 como catalizador de policondensación, y la cantidad cargada fue de 1,03 partes de masa, para obtener tereftalato de polietileno con una viscosidad intrínseca de 0,630, y un poliéster obtenido por la copolimerización del mismo con ácido isoftálico a 10,0% en moles. Estos elementos se usaron para fabricar el hilo combinado de diferentes contracciones de la misma forma que en el Ejemplo 1, y se obtuvo una tela teñida. Los resultados de la evaluación se muestran en la Tabla 1.
TABLA 1
10
Ejemplo 2
Después de cargar 0,009 partes de titanato de tetra-n-butilo (TBT) en una mezcla de 100 partes de masa de tereftalato dimetílico y 70 partes de masa de etilenglicol en un reactor de acero inoxidable capaz de efectuar una reacción a presión, se llevó a cabo una presurización a 0,07 MPa para la reacción de transesterificación, a la vez que se elevó la temperatura desde 140ºC hasta 240ºC y, a continuación, se agregaron 0,035 partes de masa de fosfono-acetato trietílico (TEPA) para terminar la reacción de transesterificación.
Seguidamente, se transfirió el producto de reacción a un reactor de polimerización, se aumentó la temperatura de 290ºC y se llevó a cabo una reacción de policondensación en alto vacío no mayor que 26,67 Pa para obtener un poliéster con una viscosidad limitante de 0,630 y un contenido en dietilenglicol de 1,5%, que se granuló por un método convencional.
El granulado se usó como material de partida para la hilatura, a una velocidad de hilatura de 3200 m/min para obtener un hilo de 90 dtex/24 filamentos de poliéster parcialmente orientados (tamaño individual del filamento: 3,8 dtex), que se sometió a tratamiento térmico durante 0,05 seg, con una sobrealimentación de 1,5% y una temperatura de fijación de 185ºC (calefactor de placa), para preparar filamentos de baja contracción con una relación de contracción en agua hirviendo de 0%.
Por separado, se usaron granulados del poliéster copolimerizado con ácido isoftálico a 10,0% (viscosidad intrínseca: 0,640) después de la policondensación, del mismo modo que antes, como material de partida para la hilatura a una velocidad de hilatura de 1300 m/min y, después de obtener en primer lugar el hilo no estirado, éste se estiró y se fijó por calor a una relación de estiramiento de 3,2 y una temperatura de fijación de 160ºC para obtener un hilo de 91 dtex/15 filamentos, estirado por separado (tamaño individual del filamento: 6 dtex), con una relación de contracción en agua hirviendo de 15%, como filamentos de alta contracción.
A continuación, se obtuvo un hilo combinado enmarañado por aire, con un estructura de núcleo-envoltura, por medio del procedimiento Taslan, con sobrealimentación de filamentos de alta contracción (lado de filamentos de núcleo) de 3% y una sobrealimentación de filamentos de baja contracción (lado de filamentos de envoltura) de 7%, una presión de aire de 784 kPa y una velocidad de 400 m/min.
El hilo combinado y enmarañado por aire obtenido se sometió a una torsión de 1200 T/M [15300/(dtex/1,11)^{1/2}; dtex = 181] para obtener un hilo retorcido para usar como urdimbre y trama, con formación de una estameña 2/2 con una densidad de urdimbre de tela gris de 42,2 hebras/cm y una trama de 21,9 hebras/cm. La tela gris se sometió a una pre-relajación durante 20 seg a 100ºC y, seguidamente, se utilizó un relajador circular para la relajación durante 40 min a una temperatura máxima de 120ºC y, después de contraer de manera adecuada la urdimbre y trama por pre-fijación tras secado al aire, la tela se sometió a una reducción de álcalis de 13% en peso. Se utilizó una tinción dispersa para teñir a 135ºC durante 60 min, usando una máquina de tinción de chorro para el acabado final. Los resultados de la evaluación para la tela teñida obtenida se muestran en la Tabla 2. La tela tejida obtenida tuvo una sensación semejante a la de la lana.
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Ejemplo 3
Se llevó a cabo el mismo procedimiento que en el Ejemplo 2, con la excepción de que se usó como compuesto de titanio 0,016 partes de trimelitato de titanio (TMT), sintetizado por el método descrito a continuación. Los resultados de la evaluación de la tela teñida obtenida se muestran en la Tabla 2.
Método de síntesis de trimelitato de titanio
A una solución de anhídrido trimelítico en etilenglicol (0,2%) se agregó tetrabutoxi-titanio a ½ mol con respecto al anhídrido trimelítico, y la reacción se llevó a cabo durante 60 min en aire a presión normal, manteniendo una temperatura de 80ºC, tras lo cual se enfrió el sistema a temperatura convencional y el catalizador recristalizó en una cantidad de acetona 10 veces mayor; a continuación, se filtró el precipitado con papel filtro y se secó a 100ºC durante 2 horas para obtener el compuesto deseado.
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Ejemplo Comparativo 4
Después de cargar 0,064 partes de masa de acetato de calcio monohidrato en una mezcla de 100 partes de masa de tereftalato dimetílico y 70 partes de masa de etilenglicol en un reactor de acero inoxidable capaz de efectuar una reacción a presión, se llevó a cabo una presurización a 0,07 MPa para la reacción de transesterificación, elevando al mismo tiempo la temperatura desde 140ºC hasta 240ºC y, seguidamente, se agregaron 0,044 partes de masa de una solución acuosa al 56% en peso de ácido fosfórico para finalizar la reacción de transesterificación.
A continuación, se transfirió el producto de reacción a un reactor de polimerización, se agregó trióxido de di-antimonio en la cantidad que se indica en la tabla, se elevó la temperatura a 290ºC y se llevó a cabo la reacción de policondensación a alto vacío no mayor que 26,67 Pa para obtener un poliéster (viscosidad intrínseca: 0,630), que se granuló según un método convencional. Por separado, se obtuvo también un poliéster preparado por copolimerización de este poliéster con ácido isoftálico a 10,0% (viscosidad intrínseca: 0,640), que s granuló según un método convencional. Los granulados se usaron en un procedimiento similar al del Ejemplo 2. Los resultados de la evaluación para la tela teñida obtenida se muestran en la Tabla 2.
TABLA 2
11
Ejemplo 4
La preparación del compuesto de titanio, el compuesto de fósforo y el catalizador, y la producción de un oligómero se llevaron a cabo de la misma forma que en el Ejemplo 1.
Después de transferir 225 partes de masa del oligómero obtenido a un reactor de policondensación, se cargaron 3,34 partes de masa del "catalizador TP1-2,0", producido anteriormente, como catalizador de la policondensación. La temperatura de reacción en el sistema se elevó entonces desde 255ºC hasta 280ºC y se redujo la presión de reacción desde presión atmosférica a 60 Pa por etapas para la reacción de policondensación, mientras se retiraron del sistema el agua y el etilenglicol generados por la reacción.
Se confirmó el grado de la reacción de policondensación mientras se controló la carga sobre la hoja de agitación en el sistema, y se interrumpió la reacción tras alcanzar el grado deseado de polimerización. El producto de reacción en el sistema se extruyó a continuación de manera continua para formar una hebra desde el puerto de descarga que, a continuación, se enfrió y cortó para obtener un granulado de tereftalato de polietileno con viscosidades intrínsecas de 0,63, 0,55 y 0,43.
El "catalizador TP1-2,0" producido con anterioridad se usó para la transesterificación y la copolimerización, empleando 161 partes de masa de ácido tereftálico de alta pureza, 18 partes de masa de ácido isoftálico de alta pureza y 95 partes de masa de etilenglicol para obtener un granulado de un poliéster basado en tereftalato de polietileno con una viscosidad intrínseca de 0,63 copolimerizado con ácido isoftálico a 10% en moles con respecto al componente ácido total.
El poliéster copolimerizado, en base a tereftalato de polietileno, y el tereftalato de polietileno anteriormente mencionado, con una viscosidad intrínseca de 0,43, se utilizaron para la hilatura por fusión conjugada lado a lado, en una relación de peso conjugado de 50/50 (temperatura de hilado por fusión: 280ºC, diferencia de viscosidad de fusión: 70 Pa\cdotseg) y después de arrollar a una velocidad de arrollamiento de 1450 m/min, se llevaron a cabo el estiramiento y la fijación por calor a una relación de estiramiento de 2,4, una velocidad de estiramiento de 600 m/min, una temperatura de estiramiento de 90ºC y una temperatura de fijación por calor de 230ºC, para obtener filamentos de alta contracción de 110 decitex/24 filamentos.
Por separado, se utilizaron el tereftalato de polietileno con una viscosidad intrínseca de 0,630 y el tereftalato de polietileno con una viscosidad intrínseca de 0,43 para la hilatura por fusión conjugada lado a lado, en una relación de peso conjugado de 50/50 (temperatura de hilado por fusión: 285ºC, diferencia de la viscosidad de fusión: 70 Pa\cdotseg), seguido de arrollamiento a una velocidad de arrollamiento de 3000 m/min, para obtener filamentos conjugados de 70 dtex/24 filamentos. Los filamentos conjugados obtenidos se hicieron pasar a través de un calefactor de hendidura sin contacto establecido a 230ºC (temperatura del tratamiento de relajación por calor), y se sometió a tratamiento de relajación por calor a una relación de relajación de 3,5% y una velocidad de paso de 400 m/min para preparar filamentos de baja contracción, y éstos se combinaron con los filamentos de alta contracción, se sometieron a un enmarañamiento compuesto con una presión de tobera de aire de entrelazado de 0,2 MPa y a enrollamiento. El hilo combinado de 183 dtex/48 filamentos tuvo 35 enmarañamientos/m.
En ninguna de las hilaturas de filamentos conjugados se observó acumulación de materia extraña en el puerto de descarga de la hilera, mientras que el estado de descarga del polímero fue estable durante un periodo prolongado de tiempo y el hilo combinado de poliéster exhibió una calidad excelente con baja producción de pelusas. La relación de contracción en agua hirviendo de los filamentos de baja contracción y la relación de contracción en agua hirviendo y la relación de corrugación de los filamentos de alta contracción se muestran en la Tabla 1.
Este hilo combinado se tejió y la evaluación de la calidad de la tela indicó un tono de color satisfactorio, una excelente propiedad de estiramiento y un efecto de ausencia de brillo, un tacto delicado y un volumen aparente apropiado, así como una magnífica sensación de estambre.
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Ejemplo 5
Se obtuvo un hilo combinado de la misma forma que en el Ejemplo 4, con la excepción de que la temperatura de fijación por calor para la producción de filamentos de alta contracción se modificó desde 230ºC a 250ºC, y la relación de relajación para la producción de filamentos de baja contracción se varió desde 3,5% a 6%. Los resultados de la evaluación se muestran en la Tabla 3. El tono del color de la tela obtenida fue satisfactorio.
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Ejemplo 6
Se obtuvo un hilo combinado de la misma forma que en el Ejemplo 4, con la excepción de que la temperatura de fijación por calor para la producción de filamentos de alta contracción se modificó desde 230ºC a 150ºC, y la relación de relajación para la producción de filamentos de baja contracción se varió desde 3,5% a 8%. Los resultados de la evaluación se muestran en la Tabla 3. El tono del color de la tela obtenida fue satisfactorio.
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Ejemplo Comparativo 4
Se siguió el mismo procedimiento que en el Ejemplo 4, con la excepción de que se usó un compuesto de antimonio como catalizador de polimerización del poliéster. Hubo una acumulación considerable de materia extraña alrededor del puerto de descarga de la hilera durante el hilado, el estado de descarga del polímero tuvo considerables pliegues, remolinos y adhesión a la superficie de la hilera, y el hilo combinado de poliéster obtenido mostró un elevado recuento de pelusa. El tono de color de la tela fue inferior al del Ejemplo 4.
TABLA 3
12
Ejemplo 7
Después de cargar 0,009 partes de masa de titanato de tetra-n-butilo en una mezcla de 100 partes de masa de tereftalato dimetílico y 70 partes de masa de etilenglicol en un reactor de acero inoxidable, capaz de efectuar una reacción a presión, se llevó a cabo la presurización a 0,07 MPa para la reacción de transesterificación, a la vez que se elevó la temperatura desde 140ºC hasta 240ºC y, a continuación, se agregaron 0,035 partes de masa de fosfono-acetato trietílico para finalizar la reacción de transesterificación. Seguidamente, se transfirió el producto de reacción a un reactor de polimerización, se aumentó la temperatura a 290ºC y se llevó a cabo la reacción de policondensación a un alto vació no mayor que 26,67 Pa, finalizando la reacción en puntos determinados de grados de polimerización deseados, para obtener tereftalatos de polietileno con viscosidades limitantes de 0,63, 0,55 y 0,43, los cuales se granularon según un método convencional.
Después de cargar 0,009 partes de masa de titanato de tetra-n-butilo en una mezcla de 90 partes de masa de tereftalato dimetílico, 10 partes de masa de isoftalato dimetílico y 70, partes de masa de etilenglicol, se llevaron a cabo las reacciones de transesterificación y polimerización según el método descrito anteriormente para obtener un poliéster basado en tereftalato de polietileno con una viscosidad intrínseca de 0,63, copolimerizado con ácido isoftálico a 10% en moles con respecto al componente ácido total que, seguidamente, se granuló según un método convencional.
El granulado de poliéster a base de tereftalato de polietileno copolimerizado con ácido isoftálico y el granulado de tereftalato de polietileno mencionado anteriormente, con una viscosidad intrínseca de 0,43, se usaron para la hilatura por fusión conjugada lado a lado en una relación de peso conjugado de 50/50 (temperatura de hilado por fusión: 280ºC, diferencia de viscosidad de fusión: 70 Pa\cdotseg) y después de arrollar a una velocidad de arrollamiento de 1450 m/min, se llevaron a cabo el estiramiento y la fijación por calor con una relación de estiramiento de 2,4, una velocidad de estiramiento de 600 m/min, una temperatura de estiramiento de 90ºC y una temperatura de fijación por calor de 230ºC, para obtener filamentos de alta contracción de 110 decitex/24 filamentos.
Por separado, se utilizaron el granulado de tereftalato de polietileno, con una viscosidad intrínseca de 0,630, y el granulado de tereftalato de polietileno con una viscosidad intrínseca de 0,43, para la hilatura por fusión conjugada lado a lado, con una relación de peso conjugado de 50/50 (temperatura de hilado por fusión: 285ºC, diferencia de viscosidad de fusión: 70 Pa\cdotseg), seguido de arrollamiento a una velocidad de arrollamiento de 3000 m/min para obtener filamentos conjugados de 70 dtex/24 filamentos. Los filamentos conjugados obtenidos se hicieron pasar a través de un calefactor de hendidura sin contacto establecido a 230ºC (temperatura del tratamiento de relajación por calor), y se sometieron a tratamiento de relajación por calor a una relación de relajación de 3,5% y una velocidad de paso de 400 m/min para preparar filamentos de baja contracción, y éstos se combinaron con los filamentos de alta contracción, se sometieron a un enmarañamiento compuesto con una presión de tobera de aire de entrelazado de 0,2 MPa y a enrollamiento. El hilo combinado que se obtuvo de 183 dtex/48 filamentos tuvo 35 enmaraña-
mientos/m.
En ninguna de las hilaturas de filamentos conjugados se observó acumulación de materia extraña en el puerto de descarga de la hilera, mientras que el estado de descarga del polímero fue estable durante un periodo prolongado de tiempo y el hilo combinado de poliéster exhibió una calidad excelente con baja producción de pelusas. La relación de contracción en agua hirviendo de los filamentos de baja contracción y la relación de contracción en agua hirviendo y la relación de corrugación de los filamentos de alta contracción se muestran en la Tabla 4.
Este hilo combinado se tejió y la evaluación de la calidad de la tela indicó un tono de color satisfactorio, una excelente propiedad de estiramiento y un efecto de ausencia de brillo, un tacto delicado y un volumen aparente apropiado, así como una magnífica sensación de estambre.
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Ejemplo 8
Se obtuvo un hilo combinado de la misma forma que en el Ejemplo 7, con la excepción de que la temperatura de fijación por calor para la producción de filamentos de alta contracción se modificó de 230ºC a 250ºC, y la relación de relajación para la producción de los filamentos de baja contracción se varió desde 3,5% a 6%. Los resultados de la evaluación se muestran en la Tabla 4. El tono del color de la tela obtenida fue satisfactorio.
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Ejemplo 9
Se obtuvo un hilo combinado de la misma forma que en el Ejemplo 7, con la excepción de que la temperatura de fijación por calor para la producción de filamentos de alta contracción se modificó de 230ºC a 150ºC, y la relación de relajación para la producción de los filamentos de baja contracción se varió desde 3,5% a 8%. Los resultados de la evaluación se muestran en la Tabla 4. El tono del color de la tela obtenida fue satisfactorio.
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Ejemplo 10
Se obtuvo un hilo combinado de la misma forma que en el Ejemplo 7, con la excepción de que los filamentos de alta contracción se cambiaron desde 110 dtex/24 filamentos a 56 dtex/12 filamentos. Los resultados de la evaluación se muestran en la Tabla 4. El tono del color de la tela obtenida fue satisfactorio.
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Ejemplo Comparativo 5
Después de cargar 0,064 partes de masa de acetato de calcio monohidrato en una mezcla de 100 partes de masa de tereftalato dimetílico y 70 partes de masa de etilenglicol en un reactor de acero inoxidable capaz de efectuar reacciones a presión, se llevó a cabo la presurización a 0,07 MPa para la reacción de transesterificación, a la vez que se elevó la temperatura desde 140ºC a 240ºC, y, entonces, se agregaron 0,044 partes de masa de una solución acuosa al 56% en peso de ácido fosfórico para finalizar la reacción de transesterificación. A continuación, el producto de reacción se transfirió a un reactor de polimerización, se agregó trióxido de di-antimonio en la cantidad que se indica en la tabla, se elevó la temperatura a 290ºC y la reacción de policondensación se llevó a cabo a alto vacío no mayor que 26,67 Pa, finalizando la reacción en diferentes momentos de grado de polimerización deseado para obtener tereftalatos de polietileno con viscosidades limitantes de 0,63 y 0,43, los cuales se granularon según un método convencional.
Después de cargar 0,064 partes en peso de acetato de calcio monohidrato en una mezcla de 90 partes de masa de tereftalato dimetílico, 10 partes de masa de isoftalato dimetílico y 70 partes de masa de etilenglicol, se llevó a cabo la transesterificación por, el método descrito anteriormente, y se agregó trióxido de di-antimonio para la reacción de polimerización, para obtener un poliéster basado en tereftalato de polietileno con una viscosidad intrínseca de 0,63, copolimerizado con ácido isoftálico a 10% en moles con respecto al componente ácido total que, seguidamente, se granuló por un método convencional.
Se obtuvieron filamentos de alta contracción de la misma forma que en el Ejemplo 7, con la excepción de que se utilizó un granulado de tereftalato de polietileno con una viscosidad intrínseca de 0,63, y el granulado de poliéster basado en tereftalato de polietileno copolimerizado con ácido isoftálico. Igualmente, se obtuvieron filamentos de baja contracción de la misma manera que en el Ejemplo 7, con la excepción de que se usó un granulado de tereftalato de polietileno con una viscosidad intrínseca de 0,63, y granulado de tereftalato de polietileno con una viscosidad intrínseca de 0,43. Estos filamentos se combinaron para formar un hilo combinado de la misma forma que en el Ejemplo 7.
Durante todos los hilados de fibras hubo una acumulación considerable de materia extraña alrededor del puerto de descarga de la hilera, el estado de descarga del polímero tuvo considerables pliegues, remolinos y adhesiones a la superficie de la hilera, el hilo combinado de poliéster obtenido mostró un alto recuento de pelusas. El tono de color de la tela fue inferior al del Ejemplo 7.
TABLA 4
13
Aplicabilidad industrial
El hilo combinado de poliéster de diferentes contracciones de la presente invención puede producir telas con volumen aparente y un excelente tono de color. Las telas no sólo poseen ese excelente tono de color, sino que prácticamente no desprenden pelusas y tienen una calidad superior, por lo que se pueden aplicar a la confección de prendas de ropa de muy alta calidad.

Claims (11)

1. Hilo combinado de poliéster de diferentes contracciones, que comprende dos tipos diferentes de filamentos con diferentes relaciones de contracción en agua hirviendo, que comprenden un polímero de poliéster como principal componente individual, en donde
el polímero de poliéster se produce por policondensación de un éster dicarboxilato aromático en presencia de un catalizador,
el catalizador comprende al menos un ingrediente seleccionado de la mezcla (1) y el producto de reacción (2) siguientes,
la mezcla (1) es una mezcla de los componentes (A) y (B) siguientes:
(A) es un componente de compuesto de titanio que comprende al menos un compuesto seleccionado del grupo consistente en:
(a) alcóxidos de titanio, representados por la fórmula general (I) siguiente:
14
[en donde R^{1}, R^{2}, R^{3} y R^{4} significan, independientemente, una especie seleccionada de grupos alquilo que tienen 1 a 20 átomos de carbono y grupo fenilo, m significa un número entero de 1 a 4, y cuando m es un número entero de 2, 3 ó 4, los dos, tres o cuatro grupos R^{2} y R^{3} pueden ser iguales o diferentes], y
(b) productos de reacción de alcóxidos de titanio de la fórmula general (I) anterior con ácidos carboxílicos aromáticos polivalentes, representados por la fórmula general (II) siguiente:
15
[en donde n significa un número entero de 2 a 4]
o sus anhídridos, y
(B) es un componente de compuesto de fósforo que comprende al menos un compuesto representado por la fórmula general (III) siguiente:
16
[en donde R^{5}, R^{6} y R^{7} significan, independientemente, grupos alquilo que tienen 1 a 4 átomos de carbono, y X significa al menos una especie seleccionada de los grupos - CH_{2} - y -CH_{2}(Y) (en donde Y significa un grupo fenilo)],
la mezcla catalizadora (1) se usa con una relación de mezcla tal que la relación (%) M_{Ti} de los milimoles del elemento titanio en el componente del compuesto de titanio (A), con respecto al número de moles del éster dicarboxilato aromático, y la relación (%) M_{P} de los milimoles del elemento fósforo en el componente del compuesto de fósforo (B), con respecto al número de moles del éster dicarboxilato aromático, satisfacen las siguientes expresiones (i) y (ii):
(i)1 \leq M_{P}/M_{Ti} \leq 15
(ii)10 \leq M_{P} + M_{Ti} \leq 100
y el producto de reacción (2) es el producto de reacción de los siguientes componentes (C) y (D):
(C) es un componente de compuesto de titanio que comprende al menos un compuesto seleccionado del grupo consistente en:
(c) alcóxidos de titanio representados por la fórmula (I) anterior, y
(d) productos de reacción de alcóxidos de titanio de la fórmula general (I) anterior con ácidos carboxílicos aromáticos polivalentes, representados por la fórmula general (II) anterior o sus anhídridos, y
(D) un componente de compuesto de fósforo que comprende al menos un compuesto de fósforo representado por la fórmula general (IV) siguiente:
17
en donde R^{8} significa un grupo alquilo que tiene 1 a 20 átomos de carbono o un grupo arilo que tiene 6 a 20 átomos de carbono, p significa un número entero de 1,
y los filamentos con una baja relación de contracción en agua hirviendo (filamentos de baja contracción) son filamentos arrollados a una velocidad de arrollamiento de 2000 a 4000 m/min en hilado por fusión, y sometidos a un tratamiento térmico de relajación.
2. Hilo combinado de poliéster de diferentes contracciones según la reivindicación 1, en el que el componente (A) de la mezcla (1) para el catalizador, y el componente (C) del producto de reacción (2) para el catalizador, contienen los correspondientes alcóxidos de titanio (a) y alcóxidos de titanio (c), cada uno de ellos en una relación molar dentro del intervalo de 2:1 hasta 2:5 con respecto al ácido carboxílico aromático polivalente, representado por la fórmula general (II), o su anhídrido.
3. Hilo combinado de poliéster de diferentes contracciones según las reivindicaciones 1 ó 2, en el que en el producto de reacción (2) para el catalizador, la relación de reacción del componente (D) con respecto al componente (C) se encuentra dentro del intervalo de 1:1 hasta 3:1, en términos de la relación de los moles de átomos de fósforo en el componente (D) con respecto a los moles de átomos de titanio en el componente (C) (P/Ti).
4. Hilo combinado de poliéster de diferentes contracciones según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el compuesto de fósforo de la fórmula general (IV) usado en el producto de reacción (2) para el catalizador se selecciona de fosfatos monoalquílicos.
5. Hilo combinado de poliéster de diferentes contracciones según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el éster dicarboxilato aromático es un diéster producido por la transesterificación de un éster dialquílico de ácido dicarboxílico aromático y un alquilenglicol, en presencia de un catalizador que contiene un compuesto de titanio.
6. Hilo combinado de poliéster de diferentes contracciones según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el ácido dicarboxílico aromático se selecciona de ácido tereftálico, ácido 1,2-naftaleno-dicarboxílico, ácido ftálico, ácido isoftálico, ácido difenil-dicarboxílico y ácido difenoxietano-dicarboxílico, y el alquilenglicol se selecciona de etilenglicol, butilenglicol, trimetilenglicol, propilenglicol, neopentilglicol, hexametilen-glicol y dodecametilen-glicol.
7. Hilo combinado de poliéster de diferentes contracciones según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la diferencia entre las relaciones de contracción en agua hirviendo de los dos filamentos es de 2% o mayor.
8. Hilo combinado de poliéster de diferentes contracciones según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que los dos filamentos son filamentos conjugados corrugados latentes de dos polímeros de poliéster diferentes, conjugados lado a lado o de forma excéntrica en forma de núcleo-envoltura, la relación de contracción en agua hirviendo de uno de los filamentos es 0,5 a 8,0%, y la relación de contracción en agua hirviendo de los otros filamentos es de al menos 10%.
9. Hilo combinado de poliéster de diferentes contracciones según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la relación de corrugación de los filamentos con una elevada relación de contracción en agua hirviendo (filamentos de alta contracción) después del tratamiento con agua hirviendo es de al menos 1,5%.
10. Hilo combinado de poliéster de diferentes contracciones según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el tamaño individual de filamento de los filamentos de alta contracción es mayor que el de los filamentos de baja contracción, el tamaño individual de filamento de los filamentos de baja contracción es de 0,05 a 3,5 dtex, el tamaño individual de filamento de los filamentos de alta contracción es de 0,55 a 15,0 dtex, y la diferencia de tamaños de filamentos es de 0,5 dtex o mayor.
11. Hilo combinado de poliéster de diferentes contracciones según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que los dos tipos diferentes de filamentos son un hilo de poliéster parcialmente orientado, con una relación de contracción en agua hirviendo no mayor que 5%, y un hilo de poliéster con una relación de contracción en agua hirviendo de 8% o mayor.
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