IT201700019556A1 - Poliestere modificato con proprieta' anti-batteriche e suoi usi - Google Patents

Poliestere modificato con proprieta' anti-batteriche e suoi usi

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IT201700019556A1
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Maurizio Masi
Filippo Rossi
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Description

POLIESTERE MODIFICATO CON PROPRIETA’ ANTI-BATTERICHE E SUOI USI
Descrizione
Campo tecnico
La presente invenzione riguarda il settore dei polimeri. In particolare, aspetti qui descritti riguardano miglioramenti ai polimeri per la produzione di fili, fibre e filati sintetici ad esempio per la realizzazione di manufatti tessili tessuti, non-tessuti o altro. Ulteriori aspetti riguardano miglioramenti a polimeri per la produzione di articoli di uso medicale.
Forme di realizzazione qui descritte riguardano perfezionamenti ai poliesteri ed in particolare al polietilene tereftalato (qui di seguito in breve anche PET) e nuovi usi di tali polimeri.
Stato della tecnica
Nella produzione di manufatti tessili, ad esempio per il settore dell’abbigliamento, dell’arredamento, dell’automotive, ed anche per il settore medicale e sanitario, viene sempre maggiormente sentita la necessità di conferire caratteristiche antimicrobiche o antibatteriche ai fili, filati o fibre impiegati per la produzione dei manufatti, nonché agli articoli ottenuti con questi semilavorati. La necessità di conferire caratteristiche antibatteriche o di batterio-staticità ai manufatti semilavorati per la produzione di articoli tessili è da un lato legata a motivi igienico-sanitari, e dall’altro a effetti collaterali, non patologici, collegati alla presenza e alla proliferazione di microorganismi in articoli tessili destinati all’abbigliamento o comunque ad impieghi che ne prevedono il contatto con la pelle. I motivi igienico-sanitari sono riferiti alla necessità di ridurre la trasmissione di agenti patogeni per mezzo di manufatti tessili, ad esempio in ambienti industriali od ospedalieri. Effetti collaterali relativi alla presenza e alla proliferazione dei microrganismi, in specie su indumenti, sono da ravvisarsi in particolare nel fatto che i microrganismi sono responsabili della produzione di cattivo odore.
Sono stati effettuati molteplici studi allo scopo di realizzare polimeri, in particolare per la produzione di manufatti tessili in fibra o fili sintetici, che abbiano capacità biocide. In generale, i metodi per conferire capacità antibatteriche o batteriostatiche ai polimeri si suddividono in tre macro-categorie:
- polimeri biocidi: sono polimeri che hanno un’attività antibatterica intrinseca, usualmente basati sull’ utilizzo di policationi, che sono atti ad uccidere i micro-organismi tramite azione sulla loro membrana cellulare;
- biocidi polimerici: sono polimeri intrinsecamente privi di attività antibatterica, ai quali sono collegate funzionalmente molecole biocide. Usualmente i biocidi polimerici hanno un’efficacia inferiore rispetto ai polimeri biocidi, a causa dell’impedimento sterico che li caratterizza. Come noto, l’impedimento sierico è definito come l’effetto che la distribuzione spaziale degli atomi nella struttura di una molecola può avere nel ritardare o nell’impedire una reazione chimica. Le molecole con caratteristiche biocide impiegate in questi casi sono complesse, poco stabili alle temperature, costose e in generale difficili da trattare;
- polimeri a rilascio di biocidi: si tratta di polimeri privi di per sé di capacità antibatteriche, ai quali sono state applicate molecole biocide, che vengono rilasciate nel tempo. Si tratta, in sostanza di matrici polimeriche caricate con molecole biocide intrappolate con metodi diversi nella matrice. Questi polimeri hanno molteplici svantaggi, da un lato legati al fatto che i biocidi rilasciati rappresentano agenti inquinanti, e dall’altro da ravvisarsi nel fatto che la carica biocida del polimero si esaurisce nel tempo e deve essere ripristinata.
Un’ampia panoramica sui recenti sviluppi di polimeri antibatterici può essere trovata in: Madson R.E. Santos et al., “ Recent Develoopments in Antìmìcrobìal Plymers: A review”, in Materials, 2016, 9, 599; doi:10.3390/ma9070599 (www.mdpi.com/ioumal/materials); Xan Xue et al., ‘ Antimicrobial Polymeric Materials wìth Quaternary Ammonium and Phosphonium Salts”, in International Journal of Molecular Sciences, 2015, 16, 3626-3655; doi: 10.3390/ijms 16023626 ( w w w .mdpi . com/i oumal s/ii ms ) ; Diana Santos Morais et al. ‘ Antimicrobial Approaches far Textiles: From Research to Market ”, in Materials, 2016, 9, 498; doi:10.3390/ma9060498, (www.mdpi.com/iournal/materials); Felix Siedenbiedel et al, “Antimicrobial Polymers in Solution and Surfaces: OverView and Functional Principles”, in Polymers 2012, 4, 46-71; doi:10.3390/ polym4010046 ( www .mdpi . com/i oumal/polymer s ) ; Sheila Shahidi et al, “ Antibacterial Agents in Textile Industry”, in "Antimicrobial Agents", edito da by Varaprasad Bobbarala, ISBN 978-953-51-0723-1, September 12, 2012, capitolo 19, pagg. 388 -406.
L’esigenza di utilizzare articoli tessili con proprietà antibatteriche nel settore medico-ospedaliero deriva dal fatto che tali articoli possono divenire pericolosi veicoli di diffusione dei micro-organismi. I rischi derivanti da contaminazioni batteriche di articoli tessili impiegati nel settore medico-ospedaliero sono discussi tra l’altro in A. Pinon et al., “Microbiological Contamination of Bed Linen and Staff Uniforms in a Hospital”, in Advances in Microbiology, 2013, 3, 515-519, pubblicato online su http://www.scirp.org/journal/aim; http://dx.doi.org/10.4236/aim.2013.37069 e in S. Fijan et al., “Hospital Textiles, Are They a Possible Vehicle for Healthcare-Associated Infection’s?”, in Int. J. Environ. Res. Public Health 2012, 9, 3330-3343; doi:10.3390/ijerph9093330, pubblicato in www.mdpi.com/journal/ijerph.
Come risulta dalla letteratura tecnico-scientifica sopra menzionata, la produzione di polimeri con proprietà antibatteriche presenta notevoli difficoltà tecniche e/o inconvenienti in fase di trasformazione in fibra, o di utilizzo del semilavorato e del tessuto ottenibile con detto semilavorato. Inoltre, la letteratura sopra menzionata dimostra la necessità sempre più sentita di polimeri aventi caratteristiche biocide, in specie nel settore dell’abbigliamento e nel settore medicale.
Vi è pertanto una continua ricerca per soluzioni economicamente più vantaggiose, più efficaci, e meno inquinanti per la produzione di articoli tessili con capacità antibatteriche.
Oltre agli impieghi per la produzione di fibre e fili tessili, e relativi manufatti con essi fabbricati, materiali polimerici trovano molteplici ulteriori applicazioni nel settore medicale, dove sarebbero utili proprietà antibatteriche. Per una panoramica sugli usi dei materiali polimerici in medicina e chirurgia si veda V.P. Shastri, “Non-Degradable Biocompatible Polymers in Medicine: Past, Present and Future”, in Current Pharmaceutical Biotechnology, 2003, 4, 331-337; W. Khan et al. “Implantable Medical Devices”, in Focal Controlled Drug Delivery, cap.2, a cura di A.J.Domb e W.Khan; Advances in Delivery Science and Technology, DOI 10.1007/978-1-4614-9434-8_2, disponibile su http://www.springer.com/gp/book/9781461494331; L.W. McKeen, “Plastics Used in Medical Devices”, in “Handbook of Polymer Applications in Medicine and Medical Devices. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/B978-0-323-22805-3.00003.7, 2014 pubblicato da Elsevier Inc. (https://www.elsevier.com/__data/assets/pdf_file/0011/91649/Plastics-Used-in-Medical-Devices_link.pdf); M.F.Maitz, “Applications of Synthetic Polymers in Clinical Medicine”, in Biosurface and Biotribology 1 (2015) 161-176, disponibile online a www.sciencedirect.com.
Sarebbe utile disporre di polimeri per impiego nel settore medico-chirurgico, che presentino caratteristiche antibatteriche.
Sommario dell’invenzione
E’ stato sorprendentemente scoperto che a un poliestere può essere conferita una proprietà antibatterica modificando la catena di polietilene tereftalato con l’introduzione di almeno una polieterammina. Il poliestere modificato ottenuto tramite funzionalizzazione con polieterammina, ha dimostrato capacità biocide, cioè la capacità di ridurre, rispetto ad un equivalente polietilene tereftalato privo di polieterammina, la proliferazione di colonie batteriche inoculate su campioni di polimero.
Pertanto, secondo un aspetto, la presente invenzione riguarda un poliestere contenente polietilene tereftalato ed almeno una polieterammina, in specie come polimero avente migliorate capacità antibatteriche.
L’impiego di polieterammine come molecole per la funzionalizzazione di polimeri è di per sé noto. WO2014/057364 e WO2015/001515 descrivono metodi per la produzione di poliammidi modificate, comprendenti nylon e una polieterdiammina, per aumentare la ripresa di umidità, cioè la capacità di assorbire e trattenere umidità. In particolare queste poliammidi modificate vengono suggerite per migliorare la mano di tessuti e capi di abbigliamento ottenuti con esse. Questi documenti, tuttavia, riguardano una diversa famiglia di polimeri e suggeriscono l’impiego di polieterammine per scopi diversi.
L’introduzione di almeno una polieterammina nella catena a base di polietilene tereftalato aumenta le proprietà antibatteriche del poliestere, cioè consente di ottenere un poliestere modificato che, rispetto allo stesso poliestere privo di polieterammina, ha una maggiore capacità antibatterica. La polieterammina e il polietilene tereftalato sono tra loro legati con legami covalenti nella catena polimerica del poliestere. In tal modo le proprietà antibatteriche conferite dalla polieterammina sono stabili nel tempo e durature, anche nel caso in cui il poliestere venga sottoposto ad azioni chimiche, termiche o meccaniche, quali processi di estrusione, lavaggio, sterilizzazione o simili, ad esempio per produrre fili, filamenti, fibre o altri semilavorati, per lavare o sterilizzare manufatti tessili quali tessuti, non-tessuti o altro, ottenuti da fili o fibre di poliestere modificato.
I meccanismi tramite i quali si ottiene l’effetto sorprendente, su cui si basano i vari aspetti qui descritti, non sono del tutto chiari. E’ presumibile, ma ciò non deve intendersi come limitazione dell’ambito dell’invenzione, che gruppi amminici presenti nella polieterammina ostacolino la proliferazione dei micro-organismi, conferendo caratteristiche di bio-staticità al polietilene tereftalato modificato.
Preferibilmente, la polieterammina è prevalentemente posizionata come terminale di catena nel polietilene tereftalato, con un terminale amminico (NH2) libero.
La polieterammina può essere una polietermonoammina.
In forme di realizzazione attualmente preferite, la polieterammina comprende più di un gruppo amminico può quindi essere ad esempio una polieterdiammina o una polietertriammina.
La polieterammina può essere presente in una percentuale in peso pari almeno a circa 1%, preferibilmente pari almeno a circa 2%, più preferibilmente pari almeno a circa 5%, rispetto al peso totale del poliestere. In forme di realizzazione qui descritte la polieterammina può essere presente in una quantità in peso non superiore a circa 50%, preferibilmente non superiore a circa 30%, più preferibilmente non superiore a circa 25%, ancora più preferibilmente non superiore a circa 20%, rispetto al peso totale del poliestere. Ad esempio, la percentuale in peso di polieterammina nel poliestere può essere compresa tra circa 1% e circa 50%, preferibilmente fra circa 1% e circa 25%. In alcune forme di realizzazione il poliestere comprende una percentuale di polieterammina compresa tra circa 1% e circa 20%, ad esempio tra circa 2% e circa 20%, oppure tra circa 2,5% e circa 15%.
In alcune forme di realizzazione il poliestere può comprendere una percentuale di polietilene tereftalato di almeno circa 50% in peso, preferibilmente almeno circa 60% in peso, più preferibilmente almeno circa 70% in peso, ancora più preferibilmente almeno circa 80% in peso, rispetto peso totale del poliestere. In forme di realizzazione qui descritte la percentuale in peso di polietilene tereftalato è non superiore a circa 99%, preferibilmente non superiore a circa 98% in peso, ancora più preferibilmente non superiore a circa 95% in peso, rispetto al peso totale del poliestere. Ad esempio, il poliestere può comprendere da circa 50% a circa 99% in peso, preferibilmente fra circa 75% e circa 99% in peso, ad esempio tra circa 80% e circa 99% in peso, o tra circa 80% e circa 98%, o tra circa 85% e circa 97,5% in peso di polietilene tereftalato.
In alcune forme di realizzazione la polieterammina ha un peso molecolare medio ponderale (Mw) pari almeno a circa 500, preferibilmente pari ad almeno circa 800, più preferibilmente pari ad almeno 1000, ancora più preferibilmente pari almeno a circa 1500, e preferibilmente non superiore a circa 5000, più preferibilmente non superiore a circa 3000, ad esempio compreso tra 1500 e 2800.
Il poliestere modificato con polieterammina qui descritto può essere utilizzato con particolare vantaggio per la realizzazione di prodotti tessili. Nel presente contesto, per prodotti tessili si intendono sia prodotti semilavorati, sia prodotti finiti. Per prodotti semilavorati si possono intendere fili continui mono-bava o multi-bava, fibre tagliate, oppure filati ottenuti dalla filatura di fibre tagliate. Per semilavorati si possono intendere anche teli, nastri, o tubolari di tessuto in trama e ordito, oppure a maglia, veli di tessuto-non-tessuto formati da fibre, fili o filamenti, non coesionati o coesionati, ad esempio meccanicamente, termicamente, chimicamente, idraulicamente, o i qualunque altro modo, ad esempio tramite una combinazione di due o più delle suddette tecniche di coesionatura. Costituiscono semilavorati o manufatti tessili anche prodotti pluristrato, ad esempio costituiti da due più strati tra loro accoppiati di fibre o fili tessili.
Il prodotto tessile può comprendere unicamente poliestere contenente polietilene tereftalato e almeno una polieterammina, come sopra descritto. In alcune forme di realizzazione, il prodotto tessile può contenere uno o più componenti ulteriori rispetto al poliestere contenente PET e polieterammina. In esempi di realizzazione, al poliestere contenente PET e polieterammina possono essere combinati polimeri differenti. Ad esempio, forme di realizzazione dell’oggetto qui descritto possono comprendere fili o fibre bi-componenti, dove uno dei componenti è costituito da poliestere contenente PET e polieterammina, e l’altro componente può essere costituito da un differente polimero, ad esempio una poliammide, oppure polietilene tereftalato privo di polieterammina.
Le fibre o i filamenti bicomponenti possono comprendere ad esempio una percentuale in peso di poliestere, contenente polietilene tereftalato e polieterammina, in una percentuale almeno pari a circa 40% in peso, preferibilmente pari almeno a circa 50% in peso, ancora più preferibilmente pari almeno a circa 60% in peso rispetto al peso totale del prodotto tessile.
Fili, filamenti, fibre o filati realizzati con poliestere modificato, contenente polietilene tereftalato e polieterammina come qui descritto, possono essere usati tal quali o in miscela con altri fili, filamenti, fibre o filati naturali, artificiali o sintetici, ad esempio realizzati con altri polimeri quali poliestere privo di polieterammina, oppure poliammide od altri componenti idonei. In tal caso si può prevedere che nel prodotto tessile il poliestere contenente polietilene tereftalato e polieterammina sia presente in una percentuale in peso pari almeno a circa 10%, preferibilmente pari almeno a circa 50%, più preferibilmente pari almeno al 60% o al 70%. Preferibilmente, tale percentuale è non superiore a circa 95%, più preferibilmente non superiore a circa 80% del peso totale del prodotto tessile.
Secondo un ulteriore aspetto, viene qui descritto un uso di un poliestere contenente polietilene tereftalato ed almeno una polieterammina, per la produzione di un prodotto o manufatto con proprietà antibatteriche.
In particolare, viene descritto l’uso di un poliestere contenente polietilene tereftalato e almeno una polieterammina per la produzione di un manufatto tessile con proprietà antibatteriche. Il manufatto tessile può essere selezionato gruppo comprendente: un non-tessuto costituito da fibre coesionate o non coesionate; un tessuto in trama e ordito; un tessuto a maglia; o loro combinazioni.
Secondo un ulteriore aspetto, viene descritto un metodo per conferire proprietà antibatteriche ad un poliestere contenente polietilene tereftalato, il quale metodo comprende la fase di introdurre una polieterammina nella catena del polietilene tereftalato, ad esempio in un procedimento di polimerizzazione, oppure successivamente ad un procedimento di polimerizzazione, facendo reagire poliestere già polimerizzato e polieterammina.
Secondo ancora un ulteriore aspetto, viene descritto un metodo per produrre un poliestere, in particolare un poliestere modificato con proprietà antibatteriche, comprendente il far reagire acido tereftalico, glicole etilenico e una polieterammina a temperature e pressioni sufficienti a provocare una polimerizzazione e formazione di poliestere contenente polietilene tereftalato e polieterammina.
In alcune forme di realizzazione, il metodo comprende le fasi di:
far reagire acido tereftalico e glicole etilenico, in eccesso di glicole etilenico per ottenere polietilene tereftalato con gruppi carbossilici terminali;
far reagire i gruppi carbossilici terminali con polieterammina ed ottenere poliestere contenente una catena di polietilene tereftalato e polieterammina.
Secondo altre forme di realizzazione il metodo prevede di modificare un poliestere già polimerizzato, al fine di introdurre nella catena di polietilene tereftalato almeno una polieterammina. Il metodo può comprendere la fase di far reagire polietilene tereftalato con una polieterammina ed ottenere un poliestere avente proprietà antibatteriche e contenente polietilene tereftalato e polieterammina. Il metodo può essere attuato ad esempio in un estrusore per la produzione di un filo continuo, mono- o multi-bava, di polietilene tereftalato modificato con polieterammina, avente migliorate capacità antibatteriche, partendo da poliestere contenente polietilene tereftalato ad esempio in forma di chip, granuli od altro, cui viene aggiunto, direttamente nell’estrusore o in un contenitore separato dall’estrusore e ad esempio in collegamento di flusso con esso, una quantità opportuna di almeno una polieterammina. Il poliestere reagisce con la polieterammina e il poliestere così modificato viene estruso per formare un manufatto semilavorato, ad esempio un filo, per applicazioni tessili od altro.
In altre forme di realizzazione, il poliestere modificato così ottenuto può essere ritrasformato in semilavorato in forma di chip, granuli od altro, per successive operazioni di trasformazione. In altri termini, quando la reazione di funzionalizzazione del poliestere con al polieterammina avviene partendo dal poliestere già polimerizzato, anziché dai monomeri di partenza, il poliestere modificato può essere usato per produrre un semilavorato in qualunque forma fisica, che può essere destinato a successive lavorazioni, incluse ulteriori fasi di fusione ed estrusione. La stabilità del legame chimico covalente tra la polieterammina e il polietilene tereftalato garantisce il mantenimento delle proprietà antibatteriche ottenute con l’introduzione della polieterammina nella catena di polietilene tereftalato, anche quando il polimero viene sottoposto a successivi cicli termici e di lavorazione meccanica.
Per facilitare la reazione tra polietilene tereftalato già polimerizzato e la polieterammina, in alcune forme di realizzazione il metodo può comprendere la fase di aggiungere un aggraffante o un estensore di catena. Il metodo può comprendere le fasi di far reagire l’aggraffante o l’estensore di catena con il polietilene tereftalato per ottenere un polietilene tereftalato funzionalizzato; e di far reagire il polietilene tereftalato funzionalizzato con la polieterammina.
Secondo un ulteriore aspetto, l’invenzione riguarda l’uso di una fibra o filo di poliestere, contenente polietilene tereftalato e almeno una polieterammina, per la produzione di un manufatto tessile con proprietà antibatteriche, ad esempio un capo di abbigliamento, un lenzuolo, una coperta, una tenda, una garza od un presidio medico-chirurgico.
Le proprietà antibatteriche ottenute modificando il polietilene tereftalato con la polieterammina rendono il poliestere così modificato particolarmente idoneo in tutte le applicazioni in cui sia desiderabile o vantaggiosa una proprietà antibatterica, ad esempio in campo medico-chirurgico, ma anche nel settore dell’abbigliamento, dove l’abbattimento della carica batterica riduce la produzione di cattivi odori derivanti dalla sudorazione.
Viene qui descritto anche un metodo per la produzione di un manufatto tessile comprendente la fase di trasformare un semilavorato in forma di fibra o filo tessile in una struttura tessile, quale un non-tessuto, un tessuto in trama e ordito, o un tessuto a maglia, comprendenti uno o più strati, in cui il semilavorato comprende polietilene tereftalato ed una polieterammina, per aumentare le proprietà antibatteriche della struttura tessile.
In alcune forme di realizzazione, la polieterammina presenta almeno due gruppi amminici (NH2), uno dei quali viene utilizzato per reagire con il polietilene tereftalato e formare un legame covalente con la catena del poliestere, e l’altro rimane disponibile nella catena polimerica risultante.
Caratteristiche e forme di realizzazione sono descritte qui di seguito e ulteriormente definite nelle rivendicazioni allegate, che formano parte integrale della presente descrizione. La sopra riportata breve descrizione individua caratteristiche delle varie forme di realizzazione della presente invenzione in modo che la seguente descrizione dettagliata possa essere meglio compresa e affinché i contribuiti alla tecnica possano essere meglio apprezzati. Vi sono, ovviamente, altre caratteristiche dell’invenzione che verranno descritte più avanti e che verranno esposte nelle rivendicazioni allegate. Si deve comprendere che le varie forme di realizzazione dell’invenzione non sono limitate nella loro applicazione ai dettagli costruttivi ed alle disposizioni di componenti descritti nella descrizione seguente o illustrati nei disegni. L’invenzione può essere attuata in altre forme di realizzazione e posta in pratica in vari modi. Inoltre si deve comprendere che la fraseologia e la terminologia qui impiegate sono soltanto ai fini descrittivi e non devono essere considerate limitative.
Gli esperti del ramo pertanto comprenderanno che il concetto su cui si basa l’invenzione può essere utilizzato come base per progettare altre strutture, altri metodi e/o altri sistemi per attuare i vari scopi della presente invenzione. E’ importante, quindi, che le rivendicazioni siano considerate come comprensive di quelle costruzioni equivalenti che non escono dallo spirito e dall’ambito della presente invenzione.
L’uso di poliestere modificato con polieterammine come qui descritto consente di ottenere proprietà antibatteriche in fili e fibre tessili, od altri manufatti semilavorati o finiti, mediante un processo facilmente implementabile a livello industriale. In particolar modo, infatti, le condizioni di processo per introdurre la polieterammina nella catena di polietilene tereftalato non sono alterate in modo sostanziale rispetto a quelle usate per produrre un normale polietilene tereftalato tradizionale, cioè privo di polieterammina. Inoltre, questo modo di procedere presenta l'indubbio vantaggio dell'economicità rispetto ad altri processi industriali attualmente noti, volti ad ottenere effetti analoghi in termini di aumento delle caratteristiche antibatteriche.
Breve descrizione dei disegni
L’invenzione verrà descritta nel seguito con un riferimento ad una serie di esempi di realizzazione e di risultati con essa ottenibili, illustrati negli allegati disegni, in cui la Fig. 1 mostra la capacità antibatterica di un tessuto ottenuto usando fili in PET tradizionale e fili in PET contenente polieterdiammina, cioè funzionalizzato con una polieterammina, secondo quanto qui descritto.
Descrizione dettagliata di una forma di realizzazione
La descrizione dettagliata che segue di forme di realizzazione esemplificative si riferisce ai disegni allegati. Gli stessi numeri di riferimento in disegni differenti identificano gli elementi uguali o simili. Inoltre i disegni non sono necessariamente in scala. La descrizione dettagliata che segue non limita l’invenzione. Piuttosto, l’ambito dell’invenzione è definito dalle rivendicazioni accluse.
Il riferimento nella descrizione a “una forma di realizzazione” o “la forma di realizzazione” o “alcune forme di realizzazione” significa che una particolare caratteristica, struttura o elemento descritto in relazione ad una forma di realizzazione è compreso in almeno una forma di realizzazione dell’oggetto descritto. Pertanto la frase “in una forma di realizzazione” o “nella forma di realizzazione” o “in alcune forme di realizzazione” in vari punti lungo la descrizione non si riferisce necessariamente alla stessa o alle stesse forme di realizzazione. Inoltre le particolari caratteristiche, strutture od elementi possono essere combinati in qualunque modo idoneo in una o più forme di realizzazione.
Rapporti, concentrazioni, quantità ed altri dati numerici illustrati e menzionati nella presente descrizione e nelle allegate rivendicazioni possono essere espresse in forma di intervalli. Si deve comprendere che tale forma di espressione è usata per convenienza e brevità. Essa non deve essere intesa nel senso che un intervallo comprenda solo i dati numerici esplicitamente indicati come limiti dell’intervallo. Piuttosto, un intervallo di valori deve intendersi in maniera estesa e flessibile nel senso di comprendere tutti i valori numerici individualmente contenti nell’intervallo, nonché tutti i sotto-intervalli, delimitati da due valori numerici qualsiasi contenuti nell’intervallo. In generale, dunque, l’espressione “un intervallo da circa A a circa B” divulga non solo l’intervallo definito dagli estremi A e B, ma qualunque sottointervallo da “circa X a circa Y”, dove X e Y sono valori contenuti tra A e B.
Quando un contenuto di una sostanza A in un insieme B di sostanze è definito con una serie di percentuali di valori massimi ed una serie di percentuali di valori minimi, si deve intendere che la sostanza A può essere contenta nell’insieme B con quantità entro una pluralità di intervalli definiti ciascuno da una coppia di uno qualsiasi dei valori minimi ed uno qualsiasi dei valori massimi. Ad esempio la definizione “contenente almeno x%, preferibilmente almeno (x-n)%, e non più di y%, preferibilmente non più di (y-m)%”, comprende gli intervalli [x; y], [x; (y-m)], [(x-n); y], [(x-n); (y-m)]. Ciascuno di tali intervalli, comprende anche ciascun sotto-intervallo definito tra i suoi limiti massimo e minimo.
Il termine “circa” può comprendere arrotondamenti a cifre significative di valori numerici.
Il termine “circa” nel senso qui usato quando riferito a un valore numerico o intervallo di valori numerici consente un grado di variabilità del valore numerico o dell’intervallo ad esempio entro il 10%, o entro il 5% del valore numerico indicato o del limite indicato di un intervallo.
Secondo forme di realizzazione qui descritte, per ottenere un polimero a base di poliestere, contenente polietilene tereftalato (PET) avente una capacità antibatterica migliorata, viene previsto di usare una polieterammina legata ad uno o più monomeri del polietilene tereftalato nella catena del poliestere.
Il poliestere contenente polietilene tereftalato e polieterammina può essere ottenuto partendo dai monomeri (acido tereftalico e glicole di etilene) per la produzione di polietilene tereftalato, con una reazione di polimerizzazione in batch o in continuo, durante la quale viene aggiunta almeno una polieterammina.
Esempi di polieterammine, ed in particolare di polieterdiammine e polietertriammine impiegabili nei metodi e nei prodotti qui descritti saranno indicati più avanti.
In alcune forme di realizzazione, il metodo prevede di far reagire acido tereftalico e glicole etilenico in condizioni di eccesso di glicole etilenico così da ottenere polietilene tereftalato con gruppi carbossilici terminali, secondo la reazione:
La reazione viene condotta a pressioni comprese fra circa 150°C e circa 200°C e a pressione di circa 4 bar con catalizzatore acido. Il PET così ottenuto viene fatto reagire con una polieterdiammina ottenendo polietilene tereftalato modificato con gruppi NH2terminali, secondo la reazione
dove H2N-R-NH2è una generica polieterdiammina, esempi della quale verranno forniti nel seguito della presente descrizione. La reazione può avvenire a temperature comprese fra circa 120°C e circa 140°C per 24 ore a pressione atmosferica.
Il polietilene tereftalato modificato così ottenuto può essere in grani, chip o altra forma opportuna e può essere usato in successivi processi di produzione, ad esempio per stampaggio, iniezione, co-stampaggio, estrusione, soffiatura, etc.
In particolare, il poliestere contenente polietilene tereftalato e polieterammina così ottenuto può essere fuso ed estruso per ottenere fili mono o multi-bava, come prodotti semilavorati per la successiva produzione di articoli tessili. I filamenti continui possono essere tagliati in fibre, le quali possono poi essere usate per la produzione di tessuti-non-tessuti, oppure possono essere filate per ottenere filamenti continui.
In altre forme di realizzazione, il poliestere modificato può essere prodotto partendo da polietilene tereftalato già polimerizzato, ad esempio in forma di chip, granuli od altro, provocando una reazione di funzionalizzazione, tramite la quale molecole di polieterammina reagiscono con gruppi terminali delle molecole di polietilene tereftalato, oppure con due monomeri consecutivi delle molecole di PET. La seguente reazione può avvenire tra un gruppo terminale di catena del polietilene teref talato e una generica polieterdiammina H2N-R-NH2ottenendo il poliestere modificato con formazione di etanolo:
Quando la molecola di polieterammina reagisce con due monomeri di polietilene tereftalato interni alla catena si avrà, viceversa, la seguente reazione:
Per facilitare la formazione di catene polimeriche contenenti polietilene tereftalato modificato con l’aggiunta di molecole di polieterammina partendo da polietilene tereftalato già polimerizzato, possono essere utilizzati estensori di catena o aggraffanti che facilitano la formazione di legami tra le molecole di polieterammina e i monomeri del polietilene tereftalato. In alcune forme di realizzazione, come estensore di catena può essere usata una sequenza di formaldeide ed acido bromo acetico. In una prima fase il polietilene tereftalato già polimerizzato reagisce con l’estensore di catena per formare un polietilene tereftalato funzionalizzato con gruppo carbossilico, secondo le reazioni
La prima reazione può essere condotta a circa 30°C per circa 4 ore in acido acetico 1M, mentre la seconda a circa 30°C in idrossido di sodio 2M per 18 h.
Le molecole così ottenute possono reagire con i rispettivi gruppi COOH terminali tramite reazione di amidazione con la polieterammina dando luogo al poliestere contenente polieterammina secondo la seguente reazione:
dove H2N-R-NH2rappresenta ancora una generica polieterdiammina, di cui esempi verranno forniti più avanti e dove m rappresenta il numero di monomeri del PET, di una molecola contenente n monomeri di PET, che hanno reagito con la polieterammina. La reazione può essere condotta a circa 120-140°C per 24 ore a pressione atmosferica. Il valore
Il parametro n può essere compreso fra circa 10 e circa 1000. Il parametro m può essere compreso fra 1 e 100.
La sopra riportata reazione può avvenire in batch.
In altre forme di realizzazione, il polietilene tereftalato può essere funzionalizzato con polieterammina in un processo in continuo, in cui il polietilene tereftalato viene fatto reagire con polieterammina, in presenza o assenza di aggraffanti o estensori di catena, secondo la reazione sopra descritta, in condizioni di temperatura e pressione tali da ottenere la reazione di funzionalizzazione in tempi brevi, compatibili con il tempo di permanenza dei reagenti in un volume alimentato in modo continuo.
Ad esempio, poliestere e polieterammina possono essere alimentati in un estrusore, entrambi in una stessa posizione o in posizioni diverse lungo lo sviluppo longitudinale dell’estrusore, cioè lungo l’estensione della coclea o altro sistema di alimentazione del materiale lungo l’estrusore. Ad esempio, polietilene tereftalato può essere alimentato in una posizione a monte in un contenitore a sviluppo longitudinale contenente una coclea, semplice o doppia, di alimentazione. A valle del punto di immissione del polietilene tereftalato, rispetto al verso di alimentazione della coclea, può essere immessa la polieterammina, la quale in tal modo entra in contatto con polietilene tereftalato precedentemente fuso nel tratto a monte del percorso definito dalla coclea di alimentazione. A valle del punto di immissione della polieterammina quest’ultima reagisce con il polietilene tereftalato ottenendo in tal modo il poliestere funzionalizzato con polieterammina, che viene poi estruso in linea.
Se la reazione avviene con l’uso di uno o più agenti facilitatori della reazione, ad esempio aggrappanti od estensori di catena come sopra descritto, questi possono essere immessi insieme al polietilene tereftalato, o successivamente, ad esempio tra il punto di immissione del polietilene tereftalato ed il punto di immissione della polieterammina, oppure insieme alla polieterammina o a valle del punto di immissione della polieterammina.
La massa fusa di polietilene tereftalato che ha reagito o sta reagendo con la polieterammina può esser estruso per produrre fili o bave, o altri semilavorati di lunghezza indefinita.
In alcune forme di realizzazione con funzionalizzazione in estrusione il polietilene e la polieterammina possono essere fatti reagire in estrusore con un tempo di permanenza di 200-800 secondi, ad esempio compreso fra circa 300 e circa 700 secondi, preferibilmente fra circa 450 e circa 600 secondi, tipicamente attorno a 550 secondi. La temperatura di permanenza può essere compresa fra circa 250°C e circa 350°C, preferibilmente tra circa 270°C e circa 310°C, in particolare ad esempio attorno a 290°C). La pressione nell’estrusore può essere compresa ad esempio fra circa 100 bar e circa 300 bar, preferibilmente fra circa 100 bar e circa 250 bar. La massa polimerica di polietilene tereftalato funzionalizzato con polieterammina può essere estruso con una portata totale compresa fra 10 e 20 kg/h, preferibilmente fra 12 e 18 kg/h, ad esempio circa 15 kg/h. Esempi di realizzazione definiti da specifici parametri del filo mono o multibava sono descritti nel seguito.
Il polietilene tereftalato di partenza può avere un peso molecolare medio ponderale (Mw) compreso fra circa 10.000 e circa 40.000 e in alcune forme di realizzazione una viscosità relativa (metodo: acido dicloro acetico in soluzione 1%) che può essere compresa tra circa 0,4 e 1,0 dl/g. In alcune forme di realizzazione il PET può contenere percentuali in peso di TiO2fino a 2%, preferibilmente fino a 1.5%. Esempi di polietilene tereftalato utili per la produzione di poliestere modificato come qui descritto, particolarmente per impiego tessile sono: il poliestere RT20 prodotto e commercializzato da INVISTA Resins & Fibers GmbH & Co KG, Germania; SM-01/D535, commercializzato da Novapet, Spagna.
In altre forme di realizzazione possono essere usate polietermonoammine, oppure polietertriammine anziché polieterdiammine come esemplificativamente indicato nelle reazioni precedenti.
Processi di funzionalizzazione in cui polietilene tereftalato reagisce direttamente, con o senza aggraffanti o estensori di catena, con la polieterammina possono essere di particolare interesse nel caso in cui il poliestere funzionalizzato con polieterammina viene destinato alla produzione di fili continui, ad esempio per impiego tessile. In tal caso, infatti, è possibile utilizzare polietilene tereftalato in chip e polieterammina come materiali di partenza in un processo di estrusione e filatura, dove i due componenti (PET e polieterammina) vengono portati in contatto reciproco ad esempio nell’estrusore, od in una camera in pressione in collegamento di flusso con l’estrusore, alla cui uscita è posta la filiera da cui viene erogato il filo continuo.
In altre forme di realizzazione, il polimero modificato ottenuto facendo reagire PET e polieterammina può essere trasformato nuovamente in chip, in grani od in altre forme, diverse dal filo, per venire successivamente impiegato in un qualunque processo di trasformazione, ad esempio di stampaggio, oppure di estrusione.
Nel seguito verranno forniti alcuni dettagli su possibili polieterammine utilizzabili nei processi di produzione del poliestere contenente polietilene tereftalato e polieterammina, utilizzando uno qualsiasi dei metodi sopra descritti.
Mentre nella presente descrizione si fa specifico riferimento ad esempi in cui viene utilizzata una singola polieterammina, cioè un solo tipo di molecola di polieterammina, si deve comprendere che in alcune forme di realizzazione possono essere incorporate nella catena del polietilene tereftalato anche più polieterammine di formule differenti.
In alcune forme di realizzazione la polieterammina può essere una polietermonoammina di formula generale
(1)
dove R = H per ossido di etilene e R = CH3per ossido di propilene, ed in cui x e y variano a seconda del numero di ossidi di propilene e ossidi di etilene presenti nella catena. Polietermonoammine di formula (1) sono disponibili ad esempio da Huntsman Corporation, USA, con il nome commerciale Jeffamine® serie M.
In forme di realizzazione preferite, la polieterammina presenta più di un gruppo NH2libero, in modo che nella reazione con il polietilene tereftalato uno dei gruppi NH2forma un legame covalente la catena del polietilene tereftalato mentre i restanti gruppi NH2rimangono disponibili.
In alcune forme di realizzazione, la polieterammina è una polieterdiammina, di formula
(2)
dove x, y e z possono variare in base al numero di ossidi di etilene e ossidi di propilene presenti nella catena.
Polieterdiammine di formula generale (2) sono disponibili ad esempio da Huntsman Corporation, USA, sotto il nome commerciale di Jeffamine® della serie ED ed Elastamine® della serie RE.
In forme di realizzazione preferite, la polieterdiammina ha un peso molecolare medio ponderale (Mw) pari almeno a circa 500, preferibilmente pari ad almeno circa 800, più preferibilmente pari ad almeno circa 1000, ancora più preferibilmente pari almeno a circa 1500, e preferibilmente non superiore a circa 5000, più preferibilmente non superiore a circa 3000, ad esempio compreso tra circa 1500 e circa 2500.
Una forma di realizzazione prevede l’uso di Elastamine® RE-2000 (Huntsman) o di Jeffamine® ED2003, entrambi di formula (1) in cui
y è pari a circa 39 e
(x+z) è pari a circa 6,
e avente un peso molecolare medio ponderale (Mw) di circa 2000.
In altre forme di realizzazione possono essere usate polieterdiammina di formula (2) con le seguenti caratteristiche:
y ≅ 12,5; (x+z) ≅ 6, peso molecolare medio ponderale Mw = 900
y ≅ 9; (x+z) ≅ 3,6, peso molecolare medio ponderale Mw = 600 Preferibilmente, la polieterdiammina presenta un AHEW (Amine Hydrgen Equivalent Weight) non superiore del 10% rispetto all’AHEW idealizzato. Il termine (AHEW) è definito come il peso molecolare medio ponderale della polieterammina diviso per il numero di idrogeni dell’ammina attivi per molecola. Ad esempio, una polieterammina idealizzata, avente un peso molecolare medio ponderale MW pari a 2000 ed in cui tutti i terminali del polietere sono terminali amminici, quindi contribuendo con 4 idrogeni amminici attivi per ciascuna molecola, avrebbe un AHEW idealizzato di 500 g per equivalente. Se il 10% dei terminali sono idrossilici anziché amminici, vi saranno solo 3,6 idrogeni attivi dell’ammina per molecola e la polieterammina avrà un AHEW di 556 g per equivalente.
Il numero di idrogeni attivi dell’ammina per molecola, e quindi l’AHEW di una determinata polieterammina, può essere calcolato con tecniche note e convenzionali, ad esempio calcolando il contenuto di azoto dei gruppi amminici usando la procedura definita dalle norme ISO 9702.
In forme di realizzazione particolarmente vantaggiose, la polieterammina è una polieterdiammina, preferibilmente avente un peso molecolare medio ponderale pari o superiore a 1500 ed un AHEW che non superi di oltre il 10% l’AHEW idealizzato per tale polieterdiammina.
In forme di realizzazione qui descritte la polieterdiammina ha una formula generale (2) ed una composizione della catena con prevalenza di gruppi PEG (polietilen glicole) rispetto ai gruppi PPG (polipropilen glicole), cioè con y >(x+z).
In altre forme di realizzazione la polieterdiammina può avere una catena contenente gruppi polietilen glicole (PEG) e polipropilen glicole (PPG) con predominanza di gruppi PPG. Polieterdiammine di questo tipo sono disponibili da Huntsman Corporation, sotto il nome commerciale di Elastamine® serie RP.
In ancora altre forme di realizzazione, la polieterdiammina può presentare una struttura a base di polipropilen glicole e poli(tetrametilenetere glicole) (PTMEG).
Esempi di polieterdiammine di questo tipo sono le polieterdiammine commercializzate da Huntsman Corporation sotto il nome commerciale di Elastamine® serie RT.
Benché le polieterdiammine della serie RE a peso molecolare medio ponderale pari o superiore a circa 1500 e pari o inferiore a circa 2500 siano attualmente preferibili, in particolare per applicazioni a poliesteri destinati alla produzione di fibre e fili, non si esclude la possibilità di utilizzare polieterdiammine di peso molecolare medio ponderale superiore, ad esempio fino a circa 5000, come a Elastamine® RP3-5000 (Huntsman). In altre forme i realizzazione, la polieterdiammina può presentare pesi molecolari medi ponderali (Mw) inferiori a 1500, ad esempio non superiori a 1000, o non superiori a 800.
In altre forme di realizzazione la polieterdiammina ha una catena costituita da gruppi polipropilen glicole PPG, di formula generale
(3)
Esempi di polieterdiammine di questo tipo sono le polieterdiammine della serie Jeffamine® D prodotte e commercializzate da Huntsman Corportation, con peso molecolare medio ponderale (Mw) variabile da circa 230 a circa 4000 ed in cui x può variare da circa 2,5 a circa 68.
In ancora ulteriori forme di realizzazione possono essere utilizzate polieterammine con un numero di gruppi amminici (NH2) superiore a due. Ad esempio, la polieterammina può essere una polietertriammina di formula generale
(4.1) in cui (x+y+z) può essere compreso tra 5 e 6 ed il peso molecolare medio ponderale Mw può esser pari a circa 440. In altre forme di realizzazione la polietertriammina può avere la formula generale
(4.2)
con x+y+z compreso fra circa 50 e circa 85 per pesi molecolari medi (Mw) crescenti da circa 3000 a circa 5000. Polietertriammine di questo tipo sono ad esempio le Jeffamine® serie T prodotte e commercializzate da Huntsman Corporation, USA.
In alcuni esempi di realizzazione, la quantità di polieterammina nel poliestere può essere compresa tra circa 1% e circa 50% in peso, ad esempio tra circa 2% e circa 30%, preferibilmente fra circa 2% e circa 25% in peso, ad esempio tra circa 2,5% e circa 20% in peso, oppure tra circa 5% e circa 20% in peso, rispetto al peso complessivo del poliestere.
In alcune forme di realizzazione il poliestere comprende una quantità di polietilene tereftalato di almeno circa 50%, preferibilmente almeno circa 60%, più preferibilmente almeno circa 70%, ancora più preferibilmente almeno circa 80%, ad esempio almeno circa 85% in peso rispetto al peso totale del poliestere. In forme i realizzazione la percentuale di polietilene tereftalato è non superiore a circa 99%, preferibilmente non superiore a circa 98%, ad esempio non superiore circa 95%, oppure non superiore a circa 90%, o superiore a circa 85 % in peso rispetto al peso totale del poliestere.
Se il poliestere modificato contenente polieterammina è utilizzato in miscela o in combinazione con altri polimeri, ad esempio nel caso di fibre bi-componenti, oppure nel caso di miscele con fibre, fili o filamenti realizzati con altri polimeri, le percentuali sopra indicate di polietilene tereftalato e di polieterammina sono riferite al peso complessivo del poliestere contenente polietilene tereftalato e polieterammina, escluso il peso dell’eventuale secondo o ulteriore polimero combinato.
Il poliestere utilizzabile può avere una massa molecolare compresa ad esempio tra circa 1000 e circa 1.000.0000 UMA. In alcune forme di realizzazione, il poliestere ha massa molecolare tra circa 2000 e circa 1.000.000 UMA.
Il poliestere qui descritto può essere usato vantaggiosamente per la produzione di semilavorati destinati all’industria tessile, in forma di filo continuo o di fibra tagliata. Il filo può essere mono o multi-bava (mono o multi-filamento).
Il filo può essere ottenuto per estrusione e la fibra tagliata può essere ottenuta per taglio del filo continuo estruso. Il filo ottenuto dall’estrusione del polimero secondo il metodo qui descritto può essere un filo tessile multi-filamento del tipo LOY (low orientation yarn), POY (Partially Oriented Yarn), oppure FDY (Fully Drawn Yarn).
Se il filo è tagliato in fibre le fibre possono avere ad esempio di lunghezza compresa tra circa 2 e circa 200 mm, preferibilmente fra circa 10 e circa 100 mm. Le fibre tagliate possono essere convertite in filamenti continui tramite processi di filature di per sé noti.
Secondo un altro aspetto, le fibre tagliate possono essere usate per la produzione di tessuti-non-tessuti, formando veli di fibre successivamente soggetti a processi di coesionatura meccanica, idraulica, chimica, termica o loro combinazioni.
I fili o filati possono essere usati in processi di tessitura in trama e ordito, oppure a maglia o per altri impieghi.
Fili realizzati con il procedimento qui descritto possono essere successivamente lavorati per modificarne le caratteristiche fisiche e meccaniche. In alcune forme di realizzazione, i fili possono essere combinati ad altri fili per ottenere manufatti compositi. In alcune forme di realizzazione i fili ottenuti dalla filiera possono essere testurizzati, o taslanizzati, stirati, combinati con fili in elastomero ad esempio tramite un jet di interlacciatura, ricopertura od altro dispositivo idoneo.
Il filo o la fibra può essere monocomponente. In questo caso il od i filamenti o bave che lo formano sono costituiti da un unico materiale.
In altre forme di realizzazione, il filo può essere multi-componente, ad esempio bi-componente. Uno, alcuni o ciascun filamento che compone il filo comprende, in questo caso, due parti formate da due diversi polimeri. In alcune forme di realizzazione il filamento comprende un’anima interna e un rivestimento esterno (fibra bicomponente cosiddetta “core-skin”) realizzati in polimeri diversi. Secondo possibili forme di realizzazione, la parte esterna, o pelle, che circonda l’anima interna può essere realizzata in poliestere contenente polietilene tereftalato e polieterammina, mentre l’anima può essere realizzata con un polimero diverso,
In alcune forme di realizzazione la fibra bicomponente può avere un secondo componente costituito da o comprendente poliammide, polipropilene, poliuretano termoplastico, poliestere, ad esempio polietilene tereftalato, o polibutilene tereftalato, senza polieterammina.
In altre forme di realizzazione i due componenti che formano ciascun filamento possono essere tra loro affiancati (fibra bicomponente cosiddetta “side-byside”), anziché inseriti l’uno nell’altro.
Teste di estrusione per la produzione di fili multi-componenti, in specie bicomponenti, sono di per sé note e possono essere usate vantaggiosamente nel contesto dei metodi qui descritti.
In alcune forme di realizzazione, possono essere realizzati fili bi-componenti in cui dal 10% al 95% in peso, preferibilmente dal 50% all’80% in peso del polimero che li compongono è un poliestere contenente polietilene tereftalato e polieterammina, mentre la parte restante è costituita da poliammide, poliestere non modificato, cioè privo di polieterammina, oppure da un polimero di altra natura, ad esempio polipropilene.
In base all’impiego cui è destinato, il filo può avere un numero di filamenti compreso tra 1 (monofilamento o monobava) a 10.000. In alcune forme di realizzazione il filo può avere un titolo compreso tra circa 5 e circa 6000 dtex, preferibilmente fra circa 5 e circa 5000 dtex, ad esempio fra circa 5 e circa 3000 dtex.
In alcune forme di realizzazione il filo viene estruso con un numero di bave o filamenti compreso tra 1 e 300, ad esempio tra 5 e 200.
In vantaggiose forme di realizzazione il filo può avere un valore di DPF (dtex per filamento) compreso tra 0,3 e 20, ad esempio tra 0,4 e 20.
In alcune forme di realizzazione, in particolare ad esempio per impiego nella produzione di articoli di abbigliamento, il filo può avere un numero di filamenti o bave compreso tra 1 (monobava) e circa 100, preferibilmente fra circa 30 e circa 80, in alcune forme di realizzazione tra circa 40 e circa 75, ed un titolo compreso tra circa 7 e circa 140 dtex, preferibilmente fra circa 40 e circa 120 dtex, ad esempio tra circa 50 e circa 100 dtex, in alcune forme di realizzazione attorno a circa 90 dtex.
In alcune forme di realizzazione il polimero è estruso ad una velocità di estrusione tra 20 e 80 cm/s. I filamenti o bave che escono dalla filiera possono vantaggiosamente essere raffreddati in modo di per sé noto, ad esempio in corrente d’aria.
In questa fase i singoli filamenti o bave vengono raffreddati con un flusso laterale di aria e fatti convergere verso ed attraverso un oliatore per essere così riuniti a formare un filo multi-bava o multi-filamento. A valle il filo può essere rinviato attorno ad uno o più rulli di stiro e/o di rilassamento e/o di stabilizzazione, motorizzati e controllati a velocità periferiche che possono essere tra loro diverse per impartire al filo il richiesto e desiderato grado di stiro e/o orientamento.
Il filo può essere sottoposto ad una fase di stiro e/o testurizzazione, con percentuali di allungamento comprese fra circa 15% e circa 200%. In alcune forme di realizzazione il filo viene sottoposto ad un allungamento compreso tra il 20% ed il 150%.
Infine, il filo viene avvolto per formare una bobina o pacco. La velocità di avvolgimento può essere compresa tra circa 1000 e circa 5500 m/min, preferibilmente fra circa 2000 e circa 3500 m/min, ad esempio tra circa 2500 e circa 3000 m/min, in alcune forme di realizzazione circa 2800 m/min.
Test sulle caratteristiche antibatteriche
Test comparativi sulla capacità antibatterica del poliestere contenente polietilene tereftalato e polieterammina sono stati effettuati come di seguito descritti.
Sono stati realizzati: campioni di tessuto a maglia su macchina circolare con filo multi-bava in polietilene tereftalato utilizzando chip di poliestere RT20 (Invista Resins & Fibers GmbH & Co KG, Germania) con titolo 50 dtex e 52 filamenti, 70 dtex e 60 filamenti, 90 dtex e 92 filamenti, e campioni di tessuto a maglia su macchina circolare con filo multi-bava con gli stessi titoli e numero di filamenti sopra indicati, realizzati in poliestere contenente polietilene tereftalato (RT20, Invista) e polieterdiammina Elastamine® RE2000 (Huntsman) in quantità pari al 2,5 % in peso sul peso totale del filo. Il polietilene tereftalato funzionalizzato con Elastamine® RE2000 è stato ottenuto con reazione in estrusore, come sopra descritto.
I campioni di tessuto dei due tipi (con e senza polieterammina nella catena del polietilene tereftalato) sono stati seminati con i seguenti micro-organismi seguendo lo standard ASTM E2315-03:
<− batterio gram positivo staphilococcus aureus (DSM 346)>
− batterio gram negativo klebsiella pneumoniae (DSM 789)
La Fig.1 mostra i risultati ottenuti. Per ciascun micro-organismo è riportato il numero di micro-organismi (in 10<6>) rilevati per polietilene tereftalato standard istogramma indicato con PET), e per il polietilene tereftalato modificato con l’aggiunta di polieterdiammina Elastamine® RE2000 (Huntsman) in quantità pari al 2,5% in peso sul peso totale del filo (istogramma indicato con PET Golden Lady). Come risulta dalla Fig.1, il campione di tessuto realizzato con il poliestere modificato tramite funzionalizzazione del polietilene tereftalato con polieterdiammina si è ottenuta una attività antibatterica
− del 30% rispetto allo staphilococcus aureus, cioè una proliferazionedella popolazione batterica del 30% inferiore rispetto a quella ottenuta sul tessuto di<riferimento, prodotto con la stessa poliammide, ma priva di polieterammina;>
− del 18% rispetto alla klebsiella pneumoniae, cioè una proliferazionedella popolazione batterica del 18% inferiore rispetto a quella ottenuta sul tessuto di riferimento, prodotto con la stessa poliammide, ma priva di polieterammina.
I dati riportati sono stati ottenuti dopo 24 ore dall’inoculazione del microorganismo e, per ciascun micro-organismo, nella figura sono rappresentati due istogrammi: quello di sinistra è relativo al campione di riferimento, realizzato in filo di polietilene tereftalato standard (tessuto di riferimento), mentre quello di destra è relativo al campione realizzato con il poliestere contenente polietilene tereftalato e polieterdiammina.
E’ importante notare che gli standard internazionali di prova utilizzati stabiliscono unicamente la procedura che deve essere seguita per realizzare la prova. Non forniscono invece, alcun metro di paragone assoluto, e nemmeno relativo, per poter definire se l’attività riscontrata sia debole, buona o eccellente. Tale parametro deve essere definito in base alle proprietà merceologica finale (per esempio l’emissione di odori del tessuto) con la quale è in definitiva necessario confrontarsi.
In base ai dati sopra riportati si può affermare che i tessuti realizzati con l’uso di fibre modificate chimicamente mediante l’introduzione di polieterammina presentano una riduzione della proliferazione batterica sul tessuto rispetto ai medesimi tessuti realizzati con fibra standard. Occorre notare il klebsiella pneumoniae è un batterio particolarmente resistente e difficile da uccidere. E’ pertanto naturale che si ottengano valori di attività rispetto ad esso più bassi di quelli ottenuti rispetto ad altri ceppi batterici.
I test eseguiti dimostrano che l’introduzione di molecole di polieterammina nella catena del polietilene tereftalato consente di ottenere miglioramenti sostanziali del polimero per quanto concerne la sua attività antibatterica.
L’incrementata attività antibatterica derivante dalla modifica del polietilene tereftalato tramite inserimento di polieterammina nella catena polimerica consente di ottenere un materiale polimerico filabile, cioè atto a dar luogo alla formazione di fili multi-bava o mono-bava, a loro volta eventualmente trasformabili in fibre tagliate (staple fibers) che possono trovare impiego vantaggioso nella realizzazione di articoli tessili, tramite trasformazione della fibra o del filo in tessuti o non-tessuti. Questi articoli tessili possono trovare vantaggioso impiego nell’abbigliamento, in particolare nell’abbigliamento sportivo, grazie alla loro capacità di ridurre la produzione di cattivo odore dovuto alla proliferazione batterica. L’attività antibatterica si traduce, infatti, in una ridotta proliferazione dei micro-organismi responsabili della generazione di cattivo odore.
Inoltre, il polimero così modificato può trovare vantaggiose applicazioni anche laddove sia richiesto un abbattimento della carica batterica, cioè della presenza di micro-organismi, anche per motivi igienici e sanitari. Materiali tessili utilizzanti poliestere modificato come qui descritto, con migliorate proprietà antibatteriche, possono trovare impiego ad esempio nella produzione di camici, pigiami, lenzuoli, teli, mascherine protettive, federe, coperte, tende, bendaggi, e altri articoli, il tutto in specie per utilizzi ospedalieri e quali presidi medico-chirurgici. Il polimero può inoltre essere utilizzato per la produzione di tessuti e tessuti-non-tessuti per articoli di arredamento (tappezzeria, tappeti, moquette), nel settore domestico e automotive, e può essere vantaggiosamente impiegato per la realizzazione di filtri, in specie per filtri di aria, ad esempio per l’impiego in impianti di condizionamento.
Il poliestere modificato con l’impiego di polieterammina in legame covalente con monomeri del polietilene tereftalato può essere utilizzato in settori medicali e in ambito chirurgico, in generale in tutti gli usi per i quali attualmente è previsto l’impiego di polietilene tereftalato, ed in cui può essere vantaggioso disporre di un polimero avente proprietà antibatteriche. Ad esempio, la polieterammina può essere utilizzata per impartire proprietà antibatteriche a polietilene tereftalato destinato alla produzione di fili e membrane per uso medico, quali fili di sutura, membrane per palloncini di cateteri per angioplastica, bende e film di medicazione, membrane per emodialisi, materiali per ricostruzione di tendini e legamenti, graft o protesi vascolari, mesh chirurgici, componenti di valvole cardiache artificiali, etc.

Claims (16)

  1. POLIESTERE MODIFICATO CON PROPRIETA’ ANTI-BATTERICHE E SUOI USI Rivendicazioni 1. Un poliestere avente proprietà antibatteriche, contenente polietilene tereftalato e almeno una polieterammina.
  2. 2. Il poliestere della rivendicazione 1, in cui la polieterammina è prevalentemente posizionata come terminale di catena nel polietilene tereftalato, con un terminale amminico (NH2).
  3. 3. Il poliestere della rivendicazione 1 o 2, in cui la polieterammina è una polieterdiammina o una polietertriammina.
  4. 4. Il poliestere di una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui la polieterammina è presente in una percentuale pari almeno a circa 1% in peso, preferibilmente pari almeno a circa 2% in peso, più preferibilmente pari almeno a circa 5% in peso, rispetto al peso totale del poliestere; ed in cui la percentuale in peso della polieterammina è non superiore a circa 50% in peso, preferibilmente non superiore a circa 30% in peso, più preferibilmente non superiore a circa 25% in peso, ancora più preferibilmente non superiore a circa 20% in peso, rispetto al peso totale del poliestere.
  5. 5. Il poliestere di una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui il poliestere comprende una percentuale di polietilene tereftalato di almeno circa 50% in peso, preferibilmente almeno circa 60% in peso, più preferibilmente almeno circa 70% in peso, ancora più preferibilmente almeno circa 80% in peso, rispetto peso totale del poliestere; ed in cui preferibilmente la percentuale in peso di polietilene tereftalato è non superiore a circa 99%, preferibilmente non superiore a circa 98% in peso, ancora più preferibilmente non superiore a circa 95% in peso, rispetto al peso totale del poliestere.
  6. 6. Il poliestere di una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui la polieterammina ha un peso molecolare medio ponderale (Mw) pari almeno a circa 500, preferibilmente pari ad almeno circa 800, più preferibilmente pari ad almeno 1000, ancora più preferibilmente pari almeno a circa 1500, e preferibilmente non superiore a circa 5000, più preferibilmente non superiore a circa 3000.
  7. 7. Un prodotto tessile, comprendente un poliestere come da una o più delle rivendicazioni precedenti, e selezionato dal gruppo costituito da: fibre tagliate, fili continui mono-bava, fili continui multi-bava, fili costituiti da fibre filate, tessuti, tessuti-non-tessuti.
  8. 8. Il prodotto tessile della rivendicazione 7, comprendente una percentuale in peso di detto poliestere pari almeno a circa 40% in peso, preferibilmente pari almeno a circa 50% in peso, ancora più preferibilmente pari almeno a circa 60% in peso rispetto al peso totale del prodotto tessile.
  9. 9. Uso di un poliestere come da una o più delle rivendicazioni 1 a 6, per la produzione di un prodotto con proprietà antibatteriche.
  10. 10. Uso di un filo o fibra contenente un poliestere come da una o più delle rivendicazioni 1 a 6, per la produzione di un manufatto tessile con proprietà antibatteriche.
  11. 11. Un metodo per conferire proprietà antibatteriche ad un poliestere contenente polietilene tereftalato, comprendente la fase di introdurre una polieterammina nella catena del polietilene tereftalato.
  12. 12. Un metodo per produrre un poliestere, comprendente il far reagire acido tereftalico, glicole etilenico e una polieterammina ad una temperatura e pressione sufficienti a provocare una polimerizzazione e formazione di poliestere contenente polietilene tereftalato e polieterammina.
  13. 13. Il metodo della rivendicazione 12, comprendente le fasi di: - far reagire acido tereftalico e glicole etilenico in eccesso di glicole etilenico per ottenere polietilene tereftalato con gruppi carbossilici terminali; - far reagire i gruppi carbossilici terminali con polieterammina ed ottenere poliestere contenente una catena di polietilene tereftalato e polieterammina.
  14. 14. Un metodo per produrre poliestere contenente polietilene tereftalato e polieterammina, comprendente la fase di far reagire polietilene tereftalato con una polieterammina per ottenere un poliestere contenente polietilene tereftalato e polieterammina.
  15. 15. Il metodo della rivendicazione 14, comprendente la fase di aggiungere un aggraffante o un estensore di catena.
  16. 16. Il metodo della rivendicazione 15, in cui la fase di aggiungere un aggraffante o un estensore di catena comprende le fasi di: far reagire l’aggraffante o l’estensore di catena con il polietilene tereftalato per ottenere un polietilene tereftalato funzionalizzato; far reagire il polietilene tereftalato funzionalizzato con la polieterammina.
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DATABASE WPI Week 201457, Derwent World Patents Index; AN 2014-Q63780, XP002774401 *

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