MX2007010731A - Composicion para producir hilos depoliester retardantes de flama - Google Patents

Abstract

Una composición para el uso en la elaboración de hilos de poliéster retardantes de flama incluye aproximadamente 93 a 99.5%en peso de poliéster, de aproximadamente 0.25 a 4%en peso de extendedor de cadena y aproximadamente 0.25 a 3%en peso de polioxialquilenamina.

Description

COMPOSICIÓN PARA PRODUCIR HILOS DE POLIÉSTER RETARDANTES DE FLAMA Antecedentes y Campo de la Invención Esta invención se relaciona generalmente a hilos de poliéster utilizados en la elaboración de textiles y cubiertas de piso, y más particularmente a composiciones para la elaboración de tales hilos, que proporcionan hilos que tienen retardancia de fuego mejorada. Es muy importante cumplir con las regulaciones modernas en que los productos tales como textiles y cubiertas de piso hechas de fibras de poliéster exhiban suficiente retardancia a la flama adecuada. Los inventores han inventado una nueva composición que es muy efectiva y económica en proporcionar fibras de poliéster retardantes de flama utilizadas en la elaboración de textiles y cubiertas de piso, los hilos que de otra manera retienen sus otras propiedades físicas deseables. Breve Descripción de la Invención De acuerdo con la invención de los inventores, una composición para la preparación de hilos basados en poliéster que tienen retardancia de flama mejorada incluye un poliéster, una o más polioxialquilenaminas y uno o más extendedores de cadena. De preferencia la composición contiene de aproximadamente 93 a 99.5% en peso de poliéster, de aproximadamente 0.25 a 4% en peso del entendedor de cadena y de aproximadamente 0.25% a 3% en peso de polioxialquilenamina. Mucho más de preferencia, la composición contiene de aproximadamente 96 a 99% en peso de poliéster, de aproximadamente 0.5 a 2% en peso del extendedor de cadena y de aproximadamente 0.5% a 2% en peso de polioxialquilenamina. La(s) polioxialquilenamina ( s ) se puede (n) adicionar directamente al poliéster o en la forma de un concentrado o lote maestro termoplástico al combinarlo en un portador termoplástico adecuado. Los portadores termoplásticos adecuados son poliéster o poliamida o mezclas de los mismos. La poliamida incluye aquellas sintetizadas de lactamas, al fa-orne g a aminoácidos, y pares de diácidos y diaminas. Tales poliamidas incluyen, pero no están limitados a, policaprolactama [poliamida 6] , poliundecanolactama [poliamida 11], polihexametilen adipamida [poliamida 66], polilaurillactama [poliamida 12], poli (hexametilen dodecanodiamida [poliamida 6,12], poli (hexametilen sebacamida) [poliamida 6,10], poli(etilen tereftalato) , poli (butilen tereftalato), poli ( trimetilen tereftalato). Si la polioxialquilendiamina se utiliza en esta forma de lote maestro, entonces la cantidad de poliéster en la formulación anterior se ajusta al tomar en cuenta la cantidad del portador termoplástico en el lote maestro de polioxialquilendiamina.

La polioxialquilenamina preferida es poli ( oxietilen ) diamina (POED) con un peso molecular de aproximadamente 2000. Otra polioxialquilenamina preferida que se puede utilizar en la invención es poli (oxipropilen) diamina , también con un peso molecular de 2000. Estos compuestos son disponibles de Huntsman Corporation bajo el nombre comercial Jeffamine®. Detalles adicionales de polioxialquilendiaminas adecuadas son descritas en la Patente Norteamericana No. 3,654,370. Los extendedores de cadena, también conocidos como agentes de acoplamiento, tienen por lo menos dos grupos funcionales capaces de reaccionar con otro compuesto para enlazar dos o más compuestos conjuntamente. En principio, cualquier química bifuncional (o funcionalidad más alta) se puede utilizar para extensión o acoplamiento de cadena. Un ejemplo de un extendedor de cadena adecuado es un material reactivo multi-funcional , un ejemplo adicional del cual es un copolímero (met ) acrílico de estireno epoxi-funcional . Los compuestos epoxi multi-funcionales adecuados, son descritos en la Publicación de Solicitud de Patente Norteamericana No. US 2004/0138381 Al de Blasius y colaboradores. CESA®-extend 1598, comercialmente disponible de Clariant Corporation, es un lote maestro al 20% de un material reactivo multi-funcional oligomérico en una base estirénica. Detalles adicionales de esta forma de lote maestro se detallan en la Publicación de Solicitud de Patente Norteamericana No. US 2004/0147678 Al también de Blasius y colaboradores. Otro ejemplo de un extendedor de cadena adecuado son aquellos disponibles de Ciba Specialty Chemicals, Inc., bajo el nombre comercial Irgamod® tal como Irgamod RA 20. Otros posibles extendedores de cadena incluyen, pero no están limitados a, dianhidrido piromelitico, fenilenbisoxazolina , carbonil bis ( 1-caprolactama ) , diepóxidos basados en bisfenol A-éter diglicidilico , tetraepóxidos basados en tetraglicidil diaminodifenil metano. El extendedor de cadena se puede adicionar a la composición en un número de rutas diferentes. Mucho más de preferencia, el extendedor de cadena se combina o se premezcla con la polioxialquilenamina o lote maestro de polioxialquilenamina antes de la adición al poliéster. Alternativamente, el extendedor de cadena se puede adicionar como un concentrado o en forma de lote maestro al poliéster. La selección del portador para el extendedor de cadena para el lote maestro es dependiente de la reactividad del grupo funcional de extendedor de cadena con la resina del portador y gama de resinas basadas en poliolefina a resinas de portadores similares utilizadas para la preparación del lote maestro de polioxialquenamina a otros tipos conocidos para aquellas personas expertas en la técnica de la preparación del lote maestro. En algunos casos, dependiendo de la naturaleza química y física del extendedor de cadena, se puede adicionar directamente al poliéster y la polioxialquenamina en el extrusor de hilado de fibra. Los poliésteres incluyen poliésteres termoplásticos tales como aquellos sintetizados de uno o más diácidos y uno o más glicoles. Tales poliésteres incluyen, pero no están limitados a, polietilen tereftalato, poli (butilen tereftalato) , poli (propilen tereftalato), poli(etilen naftalato) , poli (propilen naftalato) , poli (butilen naftalato) , poli (ciclohexan dimetanol tereftalato) y poli (ácido láctico) o mezclas de los mismos. Además del poliéster, las polioxialquilenaminas y extendedores de cadena descritos anteriormente, las composiciones utilizadas en la práctica de la invención pueden contener otros componentes. Estos incluyen, pero no están limitados a, colorantes, antioxidantes, estabilizadores de UV, antiozonantes , agentes de prueba de suciedad, agentes de prueba de manchado, aditivos antiestáticos, retardantes de flama, agentes antimicrobianos, lubricantes, aumentadores en estado fundido y resistencia en estado fundido, aceleradores de polimerización en estado sólido y auxiliares de procesamiento . Las fibras producidas de la composición se pueden hilar en estado fundido utilizando varios métodos para crear diferentes productos para una multitud de aplicaciones de uso final. Las fibras se pueden hilar utilizando maquinaria de hilado estándar conocido para aquellos expertos en la técnica que incluyen procesos de hilado de baja velocidad como alta velocidad. Una gama de denier por filamento (dpf) puede ser producido dependiendo del uso final último para que tales fibras se puedan poner, por ejemplo bajo dpf para el uso textil y más alto dpf para el uso en alfombras. La forma de sección transversal de las fibras también puede ser cualquiera de una amplia gama de formas posibles, que incluyen redonda, delta, trilobal, tetralobal, acanalado o irregular . Estos fibras de producto se pueden someter a cualquiera de los procesos corriente abajo conocidos normalmente llevados a cabo en fibras hiladas en estado fundido, que incluyen ondulación, formación de volumen, torcido, etc., para producir hilos adecuados para la incorporación en una variedad de artículos de manufactura, tales como ropa, hilos, textiles, tejidos para tapizar, alfombras y otras cubiertas de piso. Las fibras pueden ser mezcladas, enredadas, retorcidas u otro mezclado con otros tipos de fibra que incluyen, pero no limitado a, fibras sintéticas tales como poliésteres, poliolefinas o acrílicos, o fibras naturales tales como lana o algodón y mezclas de los mismos . Ejemplos de la Invención Ejemplo 1 15% en peso de POED se combinó con nylon 6, RV=2.8, en un extrusor de doble tornillo ventilado, se trenzó, se formó en pelotillas y se secó. El lote maestro de POED además se combinó en un extrusor de doble tornillo ventilado en el nivel al 10% con PET, IV=0.67 y 2% de CESA®-Extend 1598 y 5% de un lote maestro de color beige claro ("Centeno") que consiste de pigmentos inorgánicos y orgánicos en un portador de poliéster. El compuesto resultante se hiló sobre una linea de hilado de fibra de extrusor en estado fundido y se texturizó con chorro de aire para dar un hilo de 1300 denier de filamento continuo voluminoso (BCF) que consiste de 60 filamentos de una sección transversal en forma de Y o trilobular (1300/60Y) . Dos extremos del hilo de BCF se torcieron con aire con untamente sobre un torcedor de aire tipo Gilbos para producir un manojo de hilos de BCF 2600/120Y nominal. Este hilo se copeteó para producir una alfombra en una construcción de vuelta de nivel sobre un colchonero de medida l/10th para dar un peso frontal de 26 oz. El copete se respaldó con látex. Ejemplo 2 2% de CESAO-Extend 1598 con PET, IV=0.67, y 5% del lote maestro de color Centeno se combinaron en estado fundido en un extrusor de doble tornillo. El compuesto resultante se procesó de una manera similar al Ejemplo 1 para producir un hilo de BCF 2600/120Y. Una alfombra se produjo a partir del hilo de BCF de una construcción similar a aquella descrita en el Ejemplo 1. Ejemplo 3 Un hilo de BCF comparativo (no inventivo) 2600/120Y se hiló, se texturizó con aire y se torció con aire de una manera similar al Ejemplo 1 que consiste de 5% del lote maestro de color Centeno con el mismo PET de IV=0.6 . El lote maestro de color y el PET se precombinaron en estado fundido antes del hilado en estado fundido del hilo. El hilo de BCF se copeteó y se respaldó para dar una alfombra de construcción similar a aquella descrita en el Ejemplo 1. Ejemplo 4 10% del lote maestro de POED descrito en el Ejemplo 1 se combinó con PET, IV=0.67, y 5% del lote maestro de color Centeno se combinaron en estado fundido en un extrusor de doble tornillo. El compuesto resultante se procesó de una manera similar al Ejemplo 1 para producir un hilo de BCF 2600/120Y. Una alfombra se produjo a partir del hilo de BCF de una construcción similar a aquella descrita en el Ejemplo 1. Las alfombras producidas en los Ejemplos 1 - 4 se probaron para la retardancia de flama por ASTM E648-03, "Standard Test Method for Critical Radiant Flux of Floor-Covering Systems Using a Radiant Heat Energy Source". Los resultados se muestran en la tabla 1 enseguida. El flujo radiante critico indica el nivel de energía de calor radiante requerida para sostener la prolongación de la flama en la alfombra una vez que se ha encendido. Un flujo radiante crítico más alto indica que la alfombra tiene mayor retardancia a la flama. Tabla 1 Los resultados de la prueba de retardancia de flama de los Ejemplos 1 - 4 detallados en la Tabla 1 muestran que la inclusión del extendedor de cadena y la polioxialquilenamina separadamente, (Ejemplos 2 y 4 respectivamente), cuando se incorporan en una matriz de polímero de poliéster dan pequeñas mejoras en la retardancia de la flama sobre un poliéster no modificado (Ejemplo 3) . Sorprendentemente se encontró que la adición de tanto el extendedor de cadena como la polioxialquilenamina a la matriz de poliéster (Ejemplo 1) dio un mejoramiento significante en la retardancia de la flama sobre el poliéster no modificado (Ej emplo 3 ) . Ejemplo 5 10 partes del lote maestro de POED descrito en el Ejemplo 1 se combinó en estado fundido con 2 partes de Irgamod RA 20. El compuesto resultante se adicionó al PET, IV=0.67, directamente sobre una linea de hilado de fibra a un nivel de 12% y se texturizó con chorro de aire para producir un hilo natural de BCF 1300/60Y. Dos extremos del hilo producido se retorcieron con aire conjuntamente y el hilo retorcido se copeteó en una construcción de alfombra de vuelta de nivel con un peso frontal del hilo de 20 oz. y se respaldó con látex. E emplo 6 Un segundo lote maestro de POED / Irgamod RA 20 se combinó de una manera similar al Ejemplo 5 en una relación de 5 partes del lote maestro de POED a 2 partes de Irgamod RA 20 se adicionó al PET, IV=0.67, directamente sobre una linea de hilado de fibra de fibra a una proporción de 7% y se texturizó con chorro de aire para producir un hilo natural de BCF 1300/60Y. Dos extremos del hilo producido se retorcieron con aire conjuntamente y el hilo retorcido se copeteó en una construcción de alfombra de nivel de vuelta con un peso frontal de hilo de 20 oz. y se respaldó con látex. Ejemplo 7 Un hilo natural (nada de aditivos incluidos) se hiló y se texturizó con aire a partir de la resina de PET, IV=0.67 para dar un hilo de BCF 1300/60Y. Dos extremos del hilo de BCF se retorcieron con aire conjuntamente y el hilo retorcido se copeteó en una construcción de alfombra de nivel de vuelta con un peso frontal de hilo de 20 oz. y se respaldó con látex. Las alfombras producidas en los Ejemplos 5 - 7 se probaron para la retardancia de la flama por ASTM E648-03. El flujo radiante critico de los Ejemplos 5 y 6 fueron 0.51 Wcm-2 y 0.49 Wcm"2 respectivamente. El flujo radiante critico del Ejemplo 7 fue 0.33 Wcm"2. Ambas de las composiciones inventivas (Ejemplos 5 y 6) mostraron retardancia de la flama mejorada sobre el control del Ejemplo 7. Los ejemplos anteriores se presentan para demostrar las ventajas de la invención. Las técnicas especificas, condiciones, materiales, proporciones y datos reportados expuestos para ilustrar los principios de la invención son ejemplares y no deben ser interpretados como limitativos del alcance de la invención. Ejemplo 8 10 partes del lote maestro de POED descrito en el Ejemplo 1 se combinó con 0.6 partes de un lote maestro al 50% de dióxido de titanio, 2 partes de CES A®-extend 1598 y 87.4 partes de resina de polipropilen tereftalato, IV=0.90, sobre un extrusor de doble tornillo ventilado. El compuesto resultante se hiló y se texturizó con chorro de aire para dar un hilo de BCF 1300/60Y. Dos extremos del hilo de BCF se retorcieron con aire conjuntamente y el hilo retorcido se copeteó en una construcción de alfombra de nivel de vuelta con un peso frontal de hilo de 20 oz. y se respaldó con látex . Ejemplo 9 0.6 partes de un lote maestro al 50% de dióxido de titanio y 99.4 partes de resina de polipropilen tereftalato, IV = 0.90, se combinaron, se hilaron y se texturizaron con un chorro de aire para dar un hilo de BCF 1300/60Y. Dos extremos del hilo de BCF se retorcieron con aire conjuntamente y el hilo retorcido se copeteó en una construcción de alfombra de nivel de vuelta con un peso frontal de hilo de 20 oz. y se respaldó con látex. Los Ejemplos 8 y 9 se probaron para la retardancia de la flama por ASTM e648-03. El Ejemplo 8 tuvo un flujo radiante critico de 0.33 Wcra"2. La muestra del Ejemplo 9 (control) dio un flujo radiante critico de 0.19 cm"2. Como con los Ejemplos previos, la composición inventiva (Ejemplo 8) mostró un mejoramiento significante de la retardancia de la flama sobre la muestra comparativa no inventiva (Ejemplo 9) . Los ejemplos anteriores se presentan para demostrar las ventajas de la invención. Las técnicas especificas, condiciones, materiales, proporciones y datos reportados expuestos para ilustrar los principios de la invención son ejemplares y no deben ser interpretados como limitativos del alcance de la invención.

Claims (13)

1. REIVINDICACIONES 1. Una composición retardante de flama, caracterizada porque comprende: (a) poliéster termoplástico, (b) una polioxialquilenamina , y (c) un extendedor de cadena.
2. 2. Una composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el poliéster termoplástico es un poliéster termoplástico que forma fibra.
3. 3. Una composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el poliéster termoplástico comprende un poliéster seleccionado del grupo que consiste de poli(etilen tereftalato, poli (butilen tereftalato) , poli (propilen tereftalato) , poli (etilen naftalato) , poli (propilen naftalato) , poli (butilen naftalato) , poli ( ciclohexan dimetanol tereftalato) y poli (ácido láctico) y mezclas de los mismos.
4. 4. Una composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la polioxialquilenamina comprende un compuesto seleccionado del grupo que consiste de poli (oxietilen) diamina y poli (oxipropilen ) diamina y mezclas de las mismas.
5. 5. Una composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el extendedor de cadena es un material reactivo mult ifuncional .
6. 6. Una composición de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada porque el material reactivo multi-funcional es un copolimero (met ) acrilico de estireno epoxi-funcional .
7. 7. Una composición de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada porque el material reactivo multi-funcional comprende un compuesto seleccionado del grupo que consiste de dianhidrido piromelitico, fenilenbisoxazolina, carbonil bis ( 1-caprolactama ) , diepóxidos basados en bisfenol A-éter diglicidilico, tetraepóxidos basados en tetraglicidil diaminodifenil metano y mezclas de los mismos.
8. 8. Una composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque contiene de aproximadamente 93 a 9
9. 9.5% en peso de poliéster, de aproximadamente 0.25 a 4% en peso del extendedor de cadena y de aproximadamente 0.25 a 3% en peso de polioxialquilenamina . 9. Una composición de conformidad con la reivindicación 8, caracterizada porque contiene de aproximadamente 96 a 99% en peso de poliéster, de aproximadamente 0.5 a 2% en peso del extendedor de cadena y de aproximadamente 0.5 a 2% en peso de polioxialquilenamina.
10. 10. Una composición retardante de flama, caracterizada porque comprende: (a) un poliéster termoplástico, (b) un concentrado que incluye tanto una polioxialquilendiamina como una poliamida termoplástica o una resina portadora de poliéster termoplástico, y (c) un extendedor de cadena.
11. 11. Una composición de conformidad con la reivindicación 8, caracterizada porque el poliéster termoplástico es un poliéster termoplástico que forma fibra.
12. 12. Una composición de conformidad con la reivindicación 8, caracterizada porque el poliéster termoplástico comprende un poliéster seleccionado del grupo que consiste de poli(etilen tereftalato, poli (butilen tereftalato) , poli (propilen tereftalato), poli(etilen naftalato) , poli (propilen naftalato), poli (butilen naftalato) , poli ( ciclohexan dimetanol tereftalato) y poli (ácido láctico) y mezclas de los mismos.
13. 13. Una composición de conformidad con la reivindicación 8, caracterizada porque la polioxialquilenamina comprende un compuesto seleccionado del grupo que consiste de poli (oxietilen) diamina y poli (oxipropilen) diamina y mezclas de las mismas. 1 . Una composición de conformidad con la reivindicación 8, caracterizada porque el entendedor de cadena es un material reactivo multifuncional . 15. Una composición de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada porque el material reactivo multi-funcional es un copolimero (met ) acrílico de estireno epoxi-funcional . 16. Una composición de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada porque el material reactivo multi-funcional comprende un compuesto seleccionado del grupo que consiste de dianhídrido pirometálico, fenilenbisoxazolina, carbonil bis ( 1-caprolactama ) , diepóxidos basados en bisfenol A-éter diglicidílico, tetraepóxidos basados en tetraglicidil diaminodifenil metano y mezclas de los mismos. 17. Una composición de conformidad con la reivindicación 8, caracterizada porque la poliamida termoplástica o resina portadora de poliéster termoplástica comprende una poliamida seleccionada del grupo que consiste de poliamida 6, poliamida 11, poliamida 66, poliamida 12, poliamida 6,12, poliamida 6,10, poli (etilen tereftalato) , poli (butilen tereftalato) , poli (trimetilen tereftalato) y mezclas de las mismas.