ES2348056T3

ES2348056T3 - Artículo conformado sin fin de filamentos y/o fibras cortadas de poliolefina de peso molecular ultraelevado, y un procedimiento para obtenerlo.

Info

Publication number: ES2348056T3
Application number: ES07702989T
Authority: ES
Inventors: Rogier Oosterom; Willibrordus Maria Egidius Theunissen; Roelof Marissen
Original assignee: DSM IP Assets BV
Current assignee: DSM IP Assets BV
Priority date: 2006-01-26
Filing date: 2007-01-15
Publication date: 2010-11-29
Anticipated expiration: 2027-01-15
Also published as: EP1979515B1; US20090246522A1; CA2636720A1; CN101374981A; EA014763B1; EP1979515A1; EA200801749A1; WO2007085429A1; ZA200806030B; DE602007008361D1; ATE477356T1; CN101374981B; KR20080096796A; JP5116695B2; BRPI0707306A2; JP2009524748A; MX2008009632A

Abstract

- Artículo conformado sin fin, que comprende filamentos y/o fibras cortadas de poliolefina de peso mo- lecular ultraelevado al menos parcialmente fundidos.

Description

La invención se refiere a un artículo conformado sin fin.

Los artículos conformados sin fin son generalmente conocidos, en incluyen, por ejemplo, anillos, bucles y eslingas circulares sin fin. 10

Los anillos se producen por ejemplo a partir de un metal, como por ejemplo aluminio y acero, o también se pueden moldear a partir de un plástico, por ejemplo nai-lon. Los bucles y las eslingas circulares sin fin se pro-ducen a menudo a partir de fibras. 15

En muchas ocasiones se usan artículos conformados sin fin como elementos de conexión. Por ejemplo, es posi-ble usar un anillo como un elemento de conexión para dos o más extremos de cuerda, uniendo los extremos de cuerda al anillo. En caso de un bucle o una eslinga circular sin 20 fin, por ejemplo es posible hacer una conexión entre dos objetos uniendo el bucle o la eslinga circular sin fin a ambos objetos, por ejemplo anudando o enrollando el bucle alrededor del objeto.

Los artículos conformados sin fin se usan en muchos 25 casos para transferir fuerzas, o deben de ser capaces de soportar fuerzas. Es muy importante que los artículos se-an capaces de hacerlo en todo tipo de condiciones, a me-nudo durante un tiempo prolongado, sin romperse o sin da-ñarse de ninguna manera. 30

Es un objeto de la invención proporcionar un artí-culo conformado sin fin que es muy capaz de transferir

fuerzas.

Sorprendentemente se obtiene un artículo conformado sin fin muy adecuado si el artículo conformado comprende filamentos y/o fibras cortadas de poliolefina de peso mo-lecular ultraelevado al menos parcialmente fusionados. 5

La fusión de filamentos de poliolefina de peso mo-lecular ultraelevado es conocida como tal desde hace tiempo, y se describe por ejemplo en los documentos US-6.277.773, WO 2004/053212, US-6.148.597 y US-4.876.774. Sin embargo, estos documentos no se refieren a artículos 10 conformados sin fin, sino a artículos como hilos de pes-ca, varillas, barras y tejidos. Los documentos no dan ninguna pista para llegar a los artículos conformados sin fin de la presente invención.

Los artículos conformados sin fin según la inven-15 ción son versátiles, y por esa razón son adecuados para muchas aplicaciones. Por ejemplo, se pueden producir con diversos diámetros y grosores, con un bajo grado de fu-sión o un grado elevado de fusión de los filamentos y/o fibras cortadas, etc., para personalizar el artículo a su 20 uso pretendido.

En caso de filamentos y/o fibras cortadas parcial-mente fusionados, la estructura de los filamentos y las fibras cortadas todavía está parcialmente presente en el artículo conformado sin fin según la invención, puesto 25 que los filamentos y las fibras cortadas sólo se funden junto con una parte de su superficie. En caso de un bajo grado de fusión, incluso todavía es posible desconectar los filamentos y las fibras cortadas, simplemente flexio-nando el artículo conformado sin fin, o dividiendo los 30 filamentos y/o fibras cortadas parcialmente fusionados en el objeto conformado sin fin aplicando una fuerza diviso-

ra, por ejemplo con un cuchillo. En caso de un grado cre-ciente de fusión, el porcentaje de la superficie de un filamento o una fibra cortada que se funde con otro fila-mento o fibra cortada aumenta, y finalmente los filamen-tos y/o fibras cortadas se funden a lo largo de toda su 5 superficie y la estructura de los filamentos y/o fibras cortadas en el artículo conformado sin fin según la in-vención, como tal, casi ha desaparecido, o ha desapareci-do totalmente. Al aumentar el grado de fusión, aumenta la densidad del artículo conformado sin fin según la inven-10 ción. Preferiblemente, la densidad del artículo conforma-do sin fin es al menos 70% de la densidad máxima obteni-ble, más preferiblemente al menos 80%, incluso más prefe-riblemente al menos 90%, incluso más preferiblemente al menos 95%, incluso más preferiblemente al menos 98%, in-15 cluso más preferiblemente al menos 99%, incluso más pre-feriblemente al menos 99,5%, lo más preferible al menos 99,9%. La densidad máxima obtenible es la densidad del material usado para producir el artículo conformado sin fin, lo que significa la densidad del material polimérico 20 de los filamentos y/o fibras cortadas, si el artículo consiste en los filamentos y/o fibras cortadas, o la den-sidad calculada a partir de fracciones y densidades de materiales diferentes, si el artículo comprende los fila-mentos y/o fibras cortadas y también uno o más materiales 25 adicionales.

Preferiblemente, los artículos conformados según la invención comprenden al menos 90% en peso de filamentos y/o fibras cortadas de poliolefina de peso molecular ul-traelevado, más preferiblemente al menos 95% en peso, in-30 cluso más preferiblemente al menos 98% en peso, incluso más preferiblemente al menos 99% en peso, incluso más

preferiblemente al menos 99,9% en peso. Lo más preferi-ble, el artículo conformado sin fin consiste en filamen-tos y/o fibras cortadas al menos parcialmente fusionados.

La circunferencia del artículo conformado sin fin está por ejemplo entre 10 mm y 10000 mm. Preferiblemente, 5 la circunferencia es al menos 20 mm, más preferiblemente al menos 30 mm. Preferiblemente, la circunferencia es co-mo máximo 5000 mm, más preferiblemente como máximo 1000 mm. El grosor del artículo conformado sin fin, según se mide en el cuerpo de los filamentos y/o fibras cortadas 10 al menos parcialmente fusionados, está por ejemplo entre 0,1 mm y 30 mm. Preferiblemente, el grosor es al menos 0,2 mm, más preferiblemente al menos 0,5 mm, incluso más preferiblemente al menos 0,5 mm. Preferiblemente, el gro-sor es como máximo 20 mm, más preferiblemente como máximo 15 10 mm.

En una realización preferida, el grosor es inferior a 3 mm, más preferiblemente inferior a 2 mm, incluso más preferiblemente inferior a 1,5 mm, de forma que el artí-culo conformado sin fin es más bien flexible y se puede 20 usar como un dispositivo de unión de injertos.

En otra realización preferida, el grosor es al me-nos 10 mm, más preferiblemente al menos 15 mm, incluso más preferiblemente al menos 20 mm, de forma que el artí-culo es muy adecuado para elevar cargas pesadas, por 25 ejemplo como una eslinga circular sin fin o como un núcleo de una eslinga circular sin fin, comprendiendo es-ta eslinga circular sin fin un núcleo y una cubierta para proteger el núcleo.

En la producción del artículo conformado sin fin 30 según la invención, como material de partida se usan fi-lamentos y/o fibras cortadas de poliolefina de peso mole-

cular ultraelevado. Estos filamentos y/o fibras cortadas son conocidos por la persona experta. Los filamentos tie-nen un cuerpo alargado cuya dimensión longitudinal es ma-yor que las dimensiones transversales de anchura y gro-sor. Se prefiere que los filamentos tengan una resisten-5 cia a la tracción de al menos 1,2 GPa, y un módulo de tracción de al menos 40 GPa. Las fibras cortadas se pue-den producir a partir de los filamentos mediante métodos conocidos por la persona experta.

Los homopolímeros y copolímeros de polietileno y 10 polipropileno son particularmente adecuados como poliole-finas para la producción de los filamentos y/o fibras de poliolefina de peso molecular ultraelevado. Adicionalmen-te, las poliolefinas usadas pueden contener pequeñas can-tidades de uno o más polímeros adicionales, en particular 15 otros polímeros de 1-alqueno.

Se prefiere que los filamentos y/o fibras cortadas de poliolefina de peso molecular ultraelevado usados para la producción del artículo conformado sin fin según la invención sean de polietileno lineal de peso molecular 20 elevado, que tiene un peso molecular medio ponderal de al menos 400.000 g/mol.

Polietileno lineal significa aquí polietileno que tiene menos de una cadena lateral por 100 átomos de car-bono, preferiblemente menos de 1 cadena lateral por 300 25 átomos de carbono.

Preferiblemente, se hace uso de filamentos de po-lietileno preparados mediante un proceso de hilatura en gel como se describe, por ejemplo, en los documentos GB-A-2042414, GB-A-2051667, EP 0205960 A y WO 01/73173 A1. 30 Este proceso comprende esencialmente la preparación de una disolución de una poliolefina de elevada viscosidad

intrínseca, hilar la disolución hasta filamentos a una temperatura por encima de la temperatura de disolución, enfriar los filamentos por debajo de la temperatura de gelificación, de forma que se produzca la gelificación, y estirar los filamentos antes, durante y después de la 5 eliminación del disolvente.

La forma de la sección transversal de los filamen-tos se puede seleccionar aquí mediante la selección de la forma de la abertura de la hilatura.

Preferiblemente se hace uso de un hilo de múltiples 10 filamentos. Más preferiblemente, se hace uso de hilos de múltiples filamentos de polietileno lineal de peso mole-cular ultraelevado con una viscosidad intrínseca de al menos 5 gl/g, determinada en decalina a 135ºC, y un títu-lo de hilo de al menos 50 denier, teniendo el hilo una 15 resistencia a la tracción de al menos 25, más preferible-mente al menos 30, incluso más preferiblemente al menos 32, incluso más preferiblemente al menos 34 cN/dtex, y un módulo de tracción de al menos 1000 cN/dtex.

La viscosidad intrínseca se determina según PTC-179 20 (Hercules Inc. Rev. 29 de abril de 1982) a 135ºC, siendo el tiempo de disolución 16 horas, el antioxidante es DPBC, en una cantidad de 2 g/l de disolución, y la visco-sidad se mide a concentración diferente de cero y se ex-trapola hasta concentración cero. 25

Preferiblemente, como material de partida para el artículo conformado sin fin de la invención, se usan úni-camente los filamentos.

La invención también se refiere a un procedimiento para producir el artículo conformado sin fin según la in-30 vención enrollando un filamento y uno o más hilos que contienen los filamentos y/o fibras cortadas de la polio-

lefina de peso molecular ultraelevado alrededor de un par de ruedas para formar un bucle, calentando las fibras hasta una temperatura por debajo del punto de fusión de los filamentos y/o fibras cortadas al que los filamentos y/o fibras cortadas se funden al menos parcialmente, y 5 ensanchando el bucle incrementando la distancia entre las ruedas, a la vez que se hacen girar las ruedas.

Preferiblemente, cada una de las ruedas comprende una ranura para recibir el filamento o uno o más hilos. De esta manera, el filamento o uno o más hilos son guia-10 dos sobre las ruedas. Los mejores resultados se obtienen si ambos ejes de las ruedas están en la misma dirección, y las ruedas y el bucle están en el mismo plano.

En caso de filamentos y/o fibras cortadas de polie-tileno de peso molecular ultraelevado, la temperatura de 15 los filamentos y/o fibras puede estar entre 145 y 160ºC. A fin de obtener un grado elevado de fusión de los fila-mentos y/o fibras cortadas, sin correr el riesgo de fun-dir y perder las propiedades de los filamentos y/o fibras cortadas, la temperatura se escoge preferiblemente entre 20 148 y 157ºC, lo más preferible entre 150 y 154ºC.

Debido a que se incrementa la distancia entre las ruedas, el filamento o el uno o más hilos se estiran. Preferiblemente, la relación de estiramiento del filamen-to o el uno o más hilos es al menos 1,2, más preferible-25 mente al menos 1,4, lo más preferible al menos 1,6. Pre-feriblemente, la relación de estiramiento del filamento o el uno o más hilos es como máximo 3,0, más preferiblemen-te como máximo 2,5. La relación de estiramiento es la re-lación entre la circunferencia del artículo conformado 30 tras el estiramiento y la circunferencia del bucle según se enrolla alrededor de las ruedas, antes del estiramien-

to.

En una realización se hace uso de filamentos de po-liolefina de peso molecular ultraelevado parcialmente es-tirados. En este caso, es posible aplicar una elevada re-lación de estiramiento en el proceso de producción para 5 el artículo conformado sin fin, por ejemplo de al menos 3,0, preferiblemente al menos 4,0, para obtener una re-sistencia elevada, un módulo elevado, pero también un grado elevado de fusión de los filamentos.

Preferiblemente, la distancia entre las ruedas se 10 incrementa aplicando una fuerza a al menos una de las ruedas. La velocidad de transporte del filamento o el uno o más hilos sobre las ruedas puede estar entre 5 mm por segundo para artículos conformados sin fin que tienen una circunferencia de 10 mm, y 1000 mm por segundo para artí-15 culos conformados sin fin que tienen una circunferencia de al menos 10000 mm.

El estiramiento del filamento o el uno o más hilos puede tener lugar durante un período entre 1 y 10 minu-tos, preferiblemente entre 2 y 4 minutos. 20

El grado de fusión de los filamentos y/o fibras cortadas se puede incrementar, por ejemplo, incrementando la temperatura o incrementando el período de estiramiento y/o la relación de estiramiento.

Un procedimiento preferido adicional para la pro-25 ducción del artículo conformado sin fin según la inven-ción comprende las etapas de:

- enrollar un filamento o uno o más hilos de la poliole-fina de peso molecular ultraelevado alrededor de una agu-30 ja;

- colocar la aguja en un molde que comprende mitades del

molde que tienen rebajes para recibir la aguja, y una ca-vidad para la producción del artículo conformado sin fin justo alrededor de la aguja;

- calentar el filamento o uno o más hilos;

- cerrar el molde para formar el artículo conformado en 5 la cavidad del molde.

Las aplicaciones para el artículo conformado sin fin según la invención incluyen anillos, por ejemplo como parte de redes de pesca, eslingas circulares sin fin para 10 elevar cargas pesadas, o dispositivos médicos, por ejem-plo dispositivos ortopédicos para fijaciones de fracturas de huesos, cierre del esternón, unión de injertos, etc.

En una realización preferida, el artículo conforma-do sin fin es, o es parte de, un dispositivo de unión de 15 injertos. En el documento US 6533802 B2 se describe un dispositivo de unión de injertos. Tales dispositivos de unión de injertos se usan por ejemplo en la reparación del ligamiento cruzado anterior en la articulación de la rodilla. El procedimiento usado a menudo es fijar un ex-20 tremo del injerto en el fémur, próximo a la articulación de la rodilla, a menudo en un túnel óseo taladrado, y el otro extremo del injerto en la tibia, próxima a la artí-culo de la rodilla, también a menudo en un túnel óseo ta-ladrado. También se usan otras vías de fijación del dis-25 positivo de unión de injertos. Un problema con el dispo-sitivo de unión de injertos conocido es que el bucle en el dispositivo tiene una rigidez moderada, lo que ralen-tiza o incluso detiene el proceso de sanación tras la operación. 30

Sorprendentemente, si se usa el artículo conformado sin fin según la invención, se obtiene un mejor proceso

de sanación. Adicionalmente, el grosor del bucle puede ser muy bajo, sin perder su resistencia y rigidez, de forma que se puede usar un túnel óseo taladrado, con un diámetro más pequeño. Además, debido a la rigidez a la flexión relativamente elevada del artículo conformado sin 5 fin, en comparación con los dispositivos conocidos produ-cidos a partir de filamentos sueltos, se facilita la ma-nipulación del dispositivo de unión de injertos.

En este caso, el artículo conformado sin fin puede tener un grosor de entre 0,5 y 2,5 mm, preferiblemente 10 entre 1 y 2 mm, y una circunferencia entre 20 y 200 mm, preferiblemente entre 40 y 150 mm.

En otra aplicación preferida, el artículo conforma-do sin fin según la invención es un anillo de unión en redes de cargamento, para la aplicación en mercancías aé-15 reas. En este caso, el artículo conformado sin fin puede tener un grosor entre 4 y 10 mm, y una circunferencia en-tre 50 y 400 mm.

La invención se explicará adicionalmente según las figuras. 20

La Fig. 1 es una representación esquemática de un aparato para producir un artículo conformado sin fin según la invención y comprende dos ruedas que giran.

La Fig. 2 es una sección transversal de ruedas que 25 tienen ranuras diferentemente conformadas.

En la Fig. 3 se muestran algunos posibles artículos conformados sin fin según la invención.

La Fig. 1 muestra una representación esquemática de 30 un aparato para producir un artículo conformado sin fin según la invención, que comprende las ruedas 2 y 3, de

las cuales una de las ruedas es movida por un electromo-tor (7). Alrededor de las ruedas se enrolla un hilo de polietileno de peso molecular ultraelevado (1) con, por ejemplo, 10 enrollamientos de DyneemaTM SK 75, 1760 dtex, comprendiendo las ruedas una ranura alrededor de su perí-5 metro para recibir la fibra. El aparato se coloca en un horno (6), de forma que se puede operar a una temperatura suficientemente elevada para fundir los filamentos y las fibras. La rueda 2 se monta en un soporte fijo (4), y la rueda 3 se monta en un soporte móvil (5), que es estirado 10 con una fuerza F en la dirección indicada en el plano del papel.

En la Fig. 2 se muestra una sección transversal de ruedas que tienen ranuras diferentemente conformadas, tomándose la sección transversal a lo largo de la línea 15 A-A de la Fig. 2a. En la Fig. 2b, se muestra una rueda adecuada para la producción de un artículo conformado sin fin que tiene una forma plana o rectangular. En la Fig. 2c se muestra una rueda que comprende una ranura triangu-lar, que tiene un ángulo agudo. Con esta rueda se puede 20 obtener una fusión rápida y de grado elevado de los fila-mentos y/o fibras cortadas. El ángulo de una ranura simi-lar en la Fig. 2d es menos agudo.

En la Fig. 3 se muestran algunos posibles artículos con-formados sin fin según la invención. En la Fig. 3a se 25 muestra un bucle, y en la Fig. 3b se muestra un anillo.

Claims

REIVINDICACIONES

1.- Artículo conformado sin fin, que comprende filamentos y/o fibras cortadas de poliolefina de peso mo-lecular ultraelevado al menos parcialmente fundidos. 5
2.- Artículo conformado sin fin según la reivin-dicación 1, caracterizado porque el artículo es un anillo o un bucle.
3.- Artículo conformado sin fin según una cual-quiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado por-10 que la densidad del artículo conformado sin fin es al me-nos 70% de la densidad máxima obtenible.
4.- Artículo conformado sin fin según una cual-quiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado porque la circunferencia del artículo está entre 10 mm y 10000 15 mm.
5.- Artículo conformado sin fin según una cual-quiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque el grosor del artículo está entre 0,1 mm y 30 mm.
6.- Artículo conformado sin fin según una cual-20 quiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque la poliolefina es polietileno.
7.- Procedimiento para producir el artículo con-formado sin fin según una cualquiera de las reivindica-ciones 1-6 enrollando un filamento o uno o más hilos de 25 la poliolefina de peso molecular ultraelevado alrededor de un par de ruedas para formar un bucle, calentando el filamento o el uno o más hilos hasta una temperatura por debajo del punto de fusión de las fibras al que los fila-mentos y/o fibras cortadas se funden al menos parcialmen-30 te, y ensanchando el bucle incrementando la distancia en-tre las ruedas, a la vez que se hacen girar las ruedas.
8.- Procedimiento según la reivindicación 7, ca-racterizado porque el filamento o el uno o más hilos se calientan hasta una temperatura entre 145 y 160ºC.
9.- Procedimiento según la reivindicación 7, ca-racterizado porque la relación de estiramiento de las fi-5 bras es al menos 1,2.
10.- Dispositivo de unión de injertos, que com-prende el artículo conformado sin fin según una cualquie-ra de las reivindicaciones 1-6.