MXPA00010381A - Metodo para producir poliester con tenido oscuro de alta calidad y los hilos y telas resultantes. - Google Patents

Abstract

Se describe un metodo para hilar fibra discontinua de poliester para producir hilos con tenido obscuro en comparacion con hilos que tienen una composicion de alguna otra forma similar; el metodo incluye hilar fibra discontinua de poliester como un solo hilo, en el cual el poliester incluye entre aproximadamente 0.5 y 4% en peso de polietilenglicol, como un solo hilo en una maquina de hilatura con turbina a una velocidad de turbina de entre 110,000 y 120,000 rpm y a una tension de entre aproximadamente 2.5 y 3.2 g/tex; se describe tambien una fibra resultante de poliester de entre aproximadamente 1.2 y 2.25 denier por filamento, y que contiene entre aproximadamente 0.5 y 4% en peso de polietilenglicol, y con una tenacidad de fibra de 4.7 gramos por denier o menos.

Description

MÉTODO PARA PRODUCIR POL1ESTER CON TENIDO OSCURO DE ALTA CALIDAD Y LOS HILOS Y TELAS RESULTANTES CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a la fabricación de fibras de poliéster para aplicaciones textiles y en particular se refiere a un material de fibra de copolímero de poliéster mejorado que muestran propiedades mejoradas de resistencia a la tracción y capacidad de teñido mejorada.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Durante mucho tiempo el poliéster ha sido reconocido como un material deseable para aplicaciones textiles. Los procedimientos básicos para la fabricación de poliéster son relativamente bien conocidos y sencillos y las fibras provenientes de poliéster pueden ser apropiadamente tejidas en plano o tejidas en punto para formar telas textiles. Las fibras de poliéster pueden ser mezcladas con otras fibras tales como lana o algodón para producir telas que tienen los aspectos de resistencia, durabilidad y memoria mejoradas del poliéster, mientras que al mismo tiempo conservan muchas de las cualidades deseadas de la fibra natural con la que se mezcla el poliéster. Al igual que con cualquier fibra, la fibra de poliéster particular a partir de la cual se forma una tela determinada debe tener propiedades apropiadas para la fabricación, terminado y uso final de esa tela. Las aplicaciones típicas incluyen hilado en anillo, en extremo abierto y con chorro de aire, ya sea con o sin una fibra natural mezclada, tejido en plano o tejido en punto, teñido y terminado. Además, se sabe desde hace mucho tiempo que las fibras sintéticas, tales como el poliéster, las cuales se forman inicialmente como filamentos lineales extruídos presentaran más de las propiedades de las fibras naturales tales como la lana o algodón si estas son tratadas en alguna forma que cambie el filamento lineal en alguna otra configuración. Tales tratamientos son conocidos en general como texturización, y pueden incluir retorcido falso, rizamiento y algunos tratamientos químicos. En un estado homopolimérico, el poliéster presenta buenas características de resistencia. Las características típicas medidas incluyen tenacidad, que se expresa generalmente como los gramos por denier necesarios para romper un filamento, y el módulo, el cual se refiere a la resistencia del filamento a un estiramiento especificado ("SASE"). La tenacidad y el módulo también son conocidos juntos como las características de resistencia a la tracción o "fracciónales" de una fibra determinada. En un poliéster homopolimérico relativamente puro, la tenacidad generalmente variará desde aproximadamente 3.5 hasta aproximadamente 8 gramos por denier, pero la mayoría del poliéster tiene una tenacidad de 6 o más gramos por denier. Sólo aproximadamente el 5% de poliéster se elabora con una tenacidad de 4.0 o menos.

Por supuesto, en muchas aplicaciones se desea que la tela de material textil esté disponible en una variedad de colores, lo que se consigue mediante un paso de teñido. Sin embargo, el poliéster sustancialmente puro no tiene tanta capacidad de teñido como la mayoría de fibras naturales, o como de alguna otra manera podría ser deseado, y por lo tanto debe ser teñido generalmente bajo condiciones de temperatura elevada, presión elevada o ambas, o condiciones atmosféricas con o sin el uso de agentes de expansión conocidos comúnmente como "vehículo". Por consiguiente, se han desarrollado diversas técnicas para incrementar la capacidad de teñido del poliéster. Una técnica para incrementar la capacidad de teñido del poliéster es la adición de diversos grupos funcionales al polímero a los cuales se unen más fácilmente las moléculas o partículas de colorante tales los pigmentos mismos, ya sea en forma química o física, dependiendo del tipo de técnica de teñido utilizada. Los tipos comunes de aditivos incluyen moléculas con grupos funcionales que tienden a ser más receptivos hacía la reacción química con moléculas de colorante que el poliéster sólo. Estas frecuentemente incluyen ácidos carboxílicos (particularmente ácidos dicarboxílicos u otros ácidos multifuncionales), y compuestos de sulfato o sulfonato organometálicos. El polietilénglicol ("PEG") es otro aditivo que ha demostrado ofrecer características de teñido mejoradas cuando se incorpora con el poliéster en las fibras textiles. Si se ignoran los otros factores y necesidades prácticas, el agregar cantidades incrementadas de PEG al poliéster incrementa la capacidad de teñido del polimero resultante. Sin embargo, existe un número de desventajas asociadas con la aplicación de polietilenglicol al poliéster utilizando estas técnicas anteriores, particularmente cuando el PEG se agrega en cantidades de 5 a 6% o más en peso, cantidades que algunas referencias indican son necesarias para obtener la capacidad de teñido mejorada que se desea. Estas desventajas no se reconocen generalmente en las patentes y literatura de la técnica anterior, sino que se ha demostrada que existen por la carencia de procedimientos textiles comerciales conocidos que utilicen fibras formadas esencialmente sólo de copolímeros de poliéster y polietilenglicol. Estos impedimentos pueden ser demostrados, sin embargo, por los expertos en la técnica utilizando la evaluación apropiada de la tecnología anterior. En forma más notable, las fibras comercialmente disponibles formadas a partir de copolímeros de poliéster-polietilenglicol tienden a presentar una capacidad de teñido mejorada sacrificando las características de resistencia a la tracción; una capacidad de teñido mejorada sacrificando el encogimiento; características de resistencia a la tracción mejoradas sacrificando el encogimiento; baja firmeza a la luz, baja firmeza de color del polímero (blancura y azulado); economía de procedimiento no favorable; y baja estabilidad térmica. En la patente E.U.A No. 4,975,233 para Blaeser et al, titulada "Method of Producing and Enhanced Polyester Copolymer Fiber" se describe una mejora en la utilización de polietilenglicol. La patente Blaeser '233 enseña que la capacidad y las propiedades de resistencia a la tracción de un filamento de poliéster pueden mejorarse incorporando entre aproximadamente 1 y 4% en peso de polietilenglicol, y después de esto, estirando y termofraguando el filamento resultante. La patente Blaeser '233 sugiere temperaturas de termofraguado de aproximadamente 187.7°C, fibras de aproximadamente 1.0 dpf y velocidades de turbina durante la hilatura con turbina de aproximadamente 95,000 rpm. Sin embargo, en forma general, el utilizar polietilenglicol para incrementar la absorción de colorante sigue requiriendo de técnicas a presión elevada (con sus costos y aspectos de control ambiental relacionados) y de una reducción no deseada en la calidad del hilo. En forma adicional los pasos de termofraguado que ayudan a estabilizar una parte de las propiedades del hilo tienden a producir propiedades de fibra e hilo que desalientan la absorción del colorante disperso. Además, debido a que la presencia de polietilenglicol sigue presentando tendencia a disminuir la resistencia de la fibra e hilo, no se han producido hilos de poliéster (o hilos mezclados) con teñido intenso a velocidades de hilado mayores que aquellas logradas por la técnica de Blaeser '233. Por consiguiente, las técnicas actuales para incrementar la capacidad de teñido de fibras, hilos y telas de poliéster tienden todas a necesitar ciertos sacrificios entre las propiedades físicas, las velocidades de hilado disponibles, los costos, y otros factores relacionados.

OBJETIVO Y BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Por lo tanto, es un objetivo de la presente invención proveer una mejora adicional en la capacidad de teñido de las fibras, hilos y telas de poliéster, y en mezclas de poliéster y algodón, y que al mismo tiempo reduzca, lleve al mínimo o elimine algunos de los sacrificios necesarios al utilizar las técnicas actualmente disponibles. Por consiguiente, se ha descubierto actualmente, que se pueden lograr mejorías incluso mayores en la capacidad de teñido de hilo, fibra y tela incorporando al mismo tiempo velocidades de hilado más altas y técnicas de tinción a presión atmosférica, en vez de técnicas de tinción a presión. En este sentido, la invención puede proveer la intensidad de colorante convencionalmente disporfible utilizando cantidades significativamente menores de colorante. En forma alternativa, se pueden obtener colores más intensos utilizando las cantidades de colorante previamente convencionales, o el tiempo de tinción puede ser reducido en una cantidad significativa para obtener la absorción de colorante particular o deseada. En particular, la invención provee un método para hilar fibra discontinua de poliéster para producir hilos con teñido oscuro en comparación con hilos que tienen composición de una u otra manera similar hilando la fibra discontinua de poliéster como un sólo hilo, en el cual el poliéster incluye entre aproximadamente 0.5 y 4% en peso de polietilenglicol, como un sólo hilo en una máquina de hilatura con turbina a una velocidad de turbina de entre aproximadamente 110,000 y 120,000 rpm y a una tensión entre aproximadamente 2.5 y 3.2 gramos por tex (g/tex). Son posibles velocidades de hasta 150,000 rpm, pero actualmente son menos favorecidas debido a que tales velocidades introducen otras dificultades técnicas y otros cambios en las características del hilo. En otro aspecto, la invención comprende hilar fibras discontinuas de poliéster (tereftalato de polietileno) en las cuales el poliéster incluye polietilenglicol en una cantidad entre aproximadamente 0.5 y 4% en peso; en una máquina de hilatura con turbina a una velocidad de turbina (RS) entre aproximadamente 110,000 y 120,000 rpm; a una tensión en gramos (T) definida por una relación lineal (y = mx+ b) entre T y RS. Incluso en otro aspecto, la invención es una fibra de poliéster (no es cinta, pero todavía no es hilo) de entre aproximadamente 1.2 y 2.25 deniers por filamento, y que contiene entre aproximadamente 0.5 y 4% de polietilengllcol, y con una tenacidad de fibra de 4.7 gramos por denier o menos. Los objetivos anteriores y otros objetivos y ventajas de la invención y la forma en la cual los mismos se logran se harán más claros tomando como base la siguiente descripción detallada, junto con los dibujos acompañantes, en los cuales: BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 es una gráfica que compara el agotamiento de colorante entre el poliéster convencional y el poliéster de conformidad con la invención reclamada; y La figura 2 es una gráfica que compara la tensión de hilado entre 2 tipos de centros a diferentes velocidades de turbina.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La invención es un método de hilado de fibra discontinua de poliéster para producir hilos con teñido obscuro en comparación con hilos que tienen una composición en alguna otra forma similar. En breve, la invención provee un hilo de poliéster con teñido más intenso con color más uniforme y el poliéster y telas combinadas resultantes, a niveles de productividad mayores que las que han sido convencionalmente posibles a tales niveles de colorante. En muchos casos la invención provee matices de colorante a presión atmosférica que anteriormente eran disponibles únicamente bajo presión elevada. La capacidad de obtener tal color y tal uniformidad de color a presión atmosférica también ofrece el potencial para reducir los costos elevados de tinción de tales hilos y telas. Aunque en algunos casos la eficiencia de hilado y la resistencia del hilo pueden ser un poco menores que aquellas del poliéster de comparación sin el polietilenglicol, frecuentemente la ganancia en productividad para colores teñidos intensamente bien vale la pena el cambio. En otros casos, la eficiencia permanece comparable. En un primer aspecto, ia invención es un método que comprende hilar el poliéster como un sólo hilo en el cual el poliéster incluye entre aproximadamente 0.5 y 4% en peso, y de preferencia 2% en peso, de polietilenglicol, como un sólo hilo en una máquina de hilatura con turbina a una velocidad de.turbina de entre aproximadamente 110,000 y 120,000 rpm y a una tensión entre aproximadamente 2.5 y 3.2 gramos por tex (de preferencia entre 2.58 y 3.14 g/tex). En la mayoría de las modalidades el método puede también comprender hilar el filamento de poliéster que contiene entre aproximadamente 0.5 y 4% en peso de polietilenglicol a partir de una hilandera, y después de ésto cortar el filamento en longitudes de fibra discontinua, todo esto antes del paso de hilar la fibra discontinua como un sólo hilo. Así como es sabido por aquellos familiarizados con el fabricante de fibras sintéticas, el término "hilado", se utiliza en dos sentidos separados. En el primer sentido, se refiere a la producción de un filamento de polímero sintético a partir de un material fundido de polímero, usualmente forzando el polímero en su estado líquido (es decir, en estado fundido) a través de las aberturas de una hilandera.

En otro sentido, pero que es utilizado de igual manera, el término "hilado" se refiere a la combinación y torcimiento mecánico de fibras individuales como un sólo hilo. Debido a que estos términos son bien conocidos y bien entendidos por los expertos en la técnica, su uso en la presente solicitud para ambos propósitos se hará fácilmente evidente a partir del contexto en el cual se utiliza el término. En las modalidades preferidas, el paso de hilar fibra discontinua de poliéster como un sólo hilo comprende hilar fibra discontinua que tenga un denier por filamento de entre 1.2 y 2.25, por consiguiente, el paso anterior de hilar el poliéster en estado fundido como filamentos comprende, de igual manera, formar un filamento con esas dimensiones. El filamento típicamente se termofragua antes de cortarlo en fibras discontinuas, y en la invención, el paso de termofraguado de preferencia se realiza a temperaturas un poco menores, (por ejemplo, entre aproximadamente 121.1°C y 187.7°C, siendo 187.7°C la temperatura preferida) que las de las técnicas convencionales. En forma similar, el método puede también comprender la formación de telas, típicamente telas tejidas en plano o en punto a partir del hilo hilado. Quizás en forma más ventajosa, y como se hará evidente a partir de los datos representados en la presente invención, el método de preferencia comprende teñir ya sea la tela o el hilo hilado para tomar ventaja de las propiedades de tinción intensa del poliéster producido de conformidad con el método de la invención.

Debido a que el poliéster con mucha frecuencia se mezcla en forma ventajosa con algodón y otras fibras, el método también incluye hilar una mezcla de algodón y fibra discontinua de poliéster como un sólo hilo en el cual el poliéster incluye entre aproximadamente 0.5 y 4% en peso de polietilenglicol, como un sólo hilo en una máquina de hilatura con turbina a velocidades de turbina de entre aproximadamente 110,000 y 120,000 rpm a una tensión de entre aproximadamente 2.5 y 3.2 g/tex. Al igual que en la primera modalidad, el método puede también comprender hilar el filamento original de poliéster y polietilenglicol a partir de un material fundido y después de esto cortar el filamento en longitudes de fibra discontinua. En forma similar, el método típicamente comprende formar una tela tejida en plano o tejida en punto a partir del hilo mezclado, tiñendo el hilo ya sea como hilo hilado o después de incorporarlo en la tela en cuyo caso se tiñe como tela. Las técnicas básicas para formar filamento de poliéster a partir de materias primas comercialmente disponibles son conocidas por los expertos en la técnica y no se volverán a repetir en la presente invención. Tales técnicas convencionales son bastante apropiadas para formar el filamento de la invención, con la condición de que el polietilenglicol se incluya en las cantidades apropiadas. El denier del poliéster en tales combinaciones nuevamente de preferencia está entre 1.2 y 2.25 dpf. El algodón y el poliéster se pueden mezclar en cualquier proporción apropiada, pero en las modalidades más preferidas, la mezcla incluye entre aproximadamente 35 y 65% en peso de algodón siendo el resto poliéster. Las mezclas de 50% de algodón y 50% de poliéster ("50/50") son con frecuencia las más preferidas. En otro aspecto, la invención comprende hilar las fibras discontinuas de poliéster, que ¡ncluyen al polietilenglicol en una cantidad de entre aproximadamente 0.5 y 4% en peso, en una máquina de hilatura con turbina a una velocidad de turbina (RS) de entre aproximadamente 110,000 y 120,000 rpm y a una tensión en gramos (T) definida por una línea recta por la siguiente relación: es decir, y = mx + b. Se ha descubierto, de conformidad con la presente invención, que estos parámetros producen hilos y telas de poliéster con las propiedades de teñido excepcionales indicadas en la misma. Aunque se puede controlar la tensión mediante diversas técnicas conocidas por los expertos en el campo, se ha descubierto que un tipo de centro cerámico relativamente nuevo ofrece ventajas particulares. En forma más específica, el centro Tribofil FTOE4 fabricado por CeramTec AG de Plochingen, Alemania, es particularmente útil para mantener la tensión en los limites deseados. Para estos centros CeramTec, la relación entre la tensión en g/tex (T) y la velocidad de turbina en rpm (RS) se expresa como T= 0.000052RS-3.09. Para centros más convencionales, la relación se puede expresar como T=0.000061 RS-3.85. Al igual que en las otras modalidades, en este aspecto, el método puede también comprender hilar el filamento de poliéster a partir de un material fundido que contiene entre aproximadamente 0.5 y 4% en peso de polietilenglicol y después de esto cortar el filamento en longitudes de fibra discontinua, todo esto antes del paso de hilar las fibras discontinuas como un sólo hilo. En ese aspecto, el método puede de igual manera comprender la formación de telas tejidas en plano y tejidas en punto a partir del hilo hilado, así como teñir ya sea el hilo hilado o la tela. Al igual que en las modalidades anteriores, las ventajas de la invención parecen ser más pronunciadas cuando la fibra en segmentos tiene un denier por filamento de entre aproximadamente 1.2 y 2.25. El hilo formado de conformidad con esta modalidad puede, de igual manera, ser incorporado en mezclas con algodón, como es sabido por aquellos familiarizados con tales procedimientos de combinación, el algodón típicamente se mezcla con fibra discontinua de poliéster antes de hilar la combinación como un sólo ?ilo. Como se indicó anteriormente, la mezcla de preferencia contiene entre aproximadamente 35 y 65% en peso de algodón siendo típicas las combinaciones 50/50. En otro aspecto, la invención comprende una fibra de poliéster con capacidades de absorción de colorante significativamente incrementadas en comparación con las fibras anteriores de composición similar. En este sentido, la invención comprende una fibra de poliéster de entre aproximadamente 1.2 y 2.25 dpf y que contiene entre aproximadamente 0.5 y 4% en peso de polietilenglicol con una tenacidad de fibra de 4.4 gramos por denier o menos. En este aspecto, la invención también puede comprender un hilo formado a partir de fibra de poliéster o un hilo mezclado de algodón y fibra discontinua proveniente de la fibra de poliéster. El hilo a su vez puede ser formado en telas que son típicamente teñidas, ya sea como hilo o como tela.

RESULTADOS La fibra y los hilos producidos de conformidad con la invención han demostrado ahorros en costos de colorante disperso de 20-38% con un incremento en las velocidades de enrollado para hilatura con turbina de 9-24 %. El reducir la tenacidad de la fibra en más de 1.3 g/d, agregar polietilenglicol en cantidad de 0.5-4%, incrementar el denier de la fibra en 0.7-1.25 denier por filamento (dpf) y utilizar los componentes de hilatura que reduzcan la tensión de hilatura, producen estos ahorros en colorante y estos incrementos en productividad. En una modalidad preferida, la invención utiliza los centros CeramTec en combinación con las características de fibra antes mencionadas a velocidades de hilatura con turbina en extremo abierto entre 110,000-120,000 rpm. Como es sabido por los expertos en la técnica, durante la hilatura con turbina (extremo abierto), la tenacidad y el módulo se traducen directamente en eficiencia de hilatura y la absorción de colorante tiene una relación inversa con la tenacidad y el módulo. Por lo tanto, las técnicas convencionales para producir poliéster con teñido obscuro típicamente sacrifican el rendimiento de hilatura. Se puede agregar un copolímero para mantener el nivel de tenacidad actual de la fibra mientras que al mismo tiempo se incrementa el nivel de absorción de colorante (por ejemplo Blaeser '233). Además, las temperaturas bajas de termofraguado de la fibra reducirán la cristalización de la fibra (módulo) con lo cual se incrementa también la velocidad de ataque del colorante. El incrementar el denier de la fibra también incrementará el nivel de colorante. Estos últimos dos métodos, sin embargo, sacrifican en forma inherente el rendimiento de hilatura con turbina. En contraste, la presente invención, incluyendo potencialmente el uso de componentes de hilatura con turbina que reduzcan la tensión de hilatura, permite que las fibras con teñido oscuro sean hiladas a velocidades que superan las velocidades de enrollado de hilatura comercialmente conocidas actuales para las mezclas de poliéster.

REPORTE SOBRE COLORANTES Las evaluaciones del colorante se realizaron en borlas de 100% de poliéster para definir la diferencia de colorante contra los controles comerciales. Las telas de 100% de poliéster se tejieron después en punto y fueron teñidas por un laboratorio de investigación independiente para confirmar los resultados y determinar la reducción de costo de colorante. El análisis de las borlas de colorante se realizó con un medidor de lavado Atlas LP-1. El procedimiento de tinción para el análisis de la borla incluyó una relación de solución 30:1 utilizando 2% en peso de AZUL 27 disperso para fibra. Se mantuvo un pH de 4.5-5.0 utilizando ácido acético. Se utilizó también 1.0 g/l de DS-12, un agente de nivelación provisto por Sybcon Chemicals, Wellford, SC. No se utilizó vehículo en el teñido. La temperatura se elevó a 130°C a una velocidad de 1.8°C por minuto y después se mantuvo durante 45 minutos. La temperatura se redujo después a 50°. Después las muestras se lavaron con agua caliente para eliminar cualquier exceso de colorante y se secaron. Para esta evaluación se midió la reflectancia de cada muestra utilizando un aparato UltraScan modelo XE de HunterLab. Los datos de capacidad de teñido típicamente indicados utilizan la ecuación de Kabelka-Monk la cual se define como la relación de absorción (K) a dispersión de la luz (S). La relación K/S se define como sigue: K (1 ~~ R)2 Coeficiente de absorción S 2R Coeficiente de dispersión Debe indicarse que los valores K S varían en forma razonablemente lineal con la concentración de colorante en el material. Los valores K/S para el control comercial de 100% de poliéster y las muestras de 1.7 y 2.25 dpf, elaboradas de conformidad con la invención, se proveen a continuación. Por cuestiones de simplicidad, a las K/S de las muestras de 1.7 y 2.25 dpf se les determinó su relación con respecto al control comercial y se presentó en términos de porcentajes Para la evaluación independiente de la tela, las telas de prueba se enviaron las telas de prueba de un control comercial con 100% de poliéster y las telas formadas a partir de los productos de 1.7 y 2.25 dpf, elaboradas de conformidad con la invención, al laboratorio de prueba como las muestras 001 , 002 y 003. Se solicitó al laboratorio que tiñera el control comercial (muestra 001) hasta un tono particular y después que igualara las muestras 002 y 003 con el tono de 001. Todos los teñidos independientes fueron realizados por BASF Corporation, 4330 Chesapeake Drive, Charlotte, NC. Las telas se tiñeron en tres tonos con diferente química de colorantes para representar un amplio intervalo de colorantes y costos de colorante. Los colorantes utilizados fueron DISPERSOL Crimson SF, DISPERSOL NAVY CVS 300 (terciario), y DISPERSOL Blue C-RN 200. Además, se realizó un análisis de velocidad de ataque utilizando el control de 1.0 dpf y la muestra de 1.7 dpf de conformidad con la invención para evaluar las diferencias en la absorción de colorante por la fibra. La figura 1 es una gráfica de los resultados de agotamiento en la cual la línea marcada como "EXPERIMENTAL" representa la muestra de 1.7 dpf. El análisis de velocidad de ataque se realizó utilizando el colorante Dispersol Navy CVS. Las muestras se retiraron del baño de tinción después de cierto tiempo y se registraron los valores K/S para determinar el ataque de colorante de cada muestra. Advierta que aunque las telas se tiñeron con el mismo tono final, la velocidad de ataque para la muestra 002 sigue siendo significativamente mayor.

AN LISIS DE COSTO DE COLORANTE Se tiñeron telas de control hasta un tono y se igualaron comercialmente con los productos de 1.7 y 2.25 dpf. La reducción en % de colorante en peso de la fibra (OWF) requerido para igualar el tono del control con la muestra de 1.7 y 2.25 dpf se utilizó para determinar los ahorros en costo de colorante para cada tono. El cálculo de los ahorros en costos para colorante se calcularon de conformidad con el siguiente ejemplo: La ecuación para la reducción en colorante necesario para una muestra contra el control comercial se da por: K/s control X % OWF muestra K/s muestra % OWF control (Advierta que aunque estos se tiñeron hasta un tono comercial igual, K/s se considera para explicar las diferencias en el tono de colorante final). Por ejemplo, utilizando DISPERSOL Crimson SF, la muestra de 1.7 dpf contra el control da la siguiente reducción en colorante necesario: (13.29/13.27) x (1.07/1.5)=0.71. es decir, la invención provee el mismo color mientras que utiliza únicamente 71% del colorante requerido utilizando una técnica convencional.

Para obtener la reducción en costo de colorante del ejemplo comparativo, el costo de colorante para fibra del control se puede multiplicar por la reducción en colorante requerido. El costo para teñir el control en $/453 gramos se obtiene multiplicando el costo de colorante por cada 453 gramos por los kilos de colorante utilizados tomando como base el % OWF: $35.5/453 g x 0.015 (453 g) = $0.53. por lo tanto, la reducción en costo de colorante para 1.7 dpf sería (0.71 ) x ($0.53)= $0.38. Los cuadros 1 , 2 y 3 muestran las comparaciones de costo de colorante para las tres evaluaciones realizadas.

CUADRO 1 Comparación de costos de colorante para DISPERSOL Crimson SF CUADRO 2 Comparación de costo de colorante para DISPERSOL Navy CVS 300 CUADRO 3 Comparación de costo para colorante para DISPERSOL Blue C-RN 200 La invención es particularmente efectiva, debido a que los ahorros en costo para colorante disperso no son sacrificados por la pérdida convencional en la productividad o eficiencia de entrada de hilatura con turbina. Como se indicó anteriormente en la presente invención, las técnicas anteriores pueden obtener la reducción de costos en colorante disperso logrado por la invención a 'través de un menor termofraguado de la fibra, deniers de fibra más altos, y la introducción de copolímeros en el poliéster. En tal técnica anterior, sin embargo, la reducción de costo de colorante es típicamente desplazada por la pérdida en la velocidad y eficiencia de enrollado para hilatura. Debido a que las características más bajas de resistencia a la tracción de la fibra dan como resultado una menor resistencia del hilo, las velocidades y eficiencias de hilatura se ven directamente afectadas. La presente invención permite una hilatura con turbina a alta velocidad a tensiones de hilatura comparables a velocidades de turbina más altas que las convencionalmente posibles para las mezclas de poliéster/algodón y de esta manera producen hilos de poliéster/algodón con un color más intenso a velocidades de hilatura incrementadas. Estas ventajas quedan ilustradas adicionalmente por los datos, los cuales están graficados en la figura 2, en los cuales se utilizó poliéster con teñido intenso de 1.7 dpf en hilo de poliéster/algodón 50/50 hilado a 18/1 en un aparato Schiafhorst Autocoro AC0-240 con una caja de hilatura SE-9. El estudio se condujo utilizando centros Schiafhorst KN4, conocidos desde hace tiempo como un estándar en la industria, y los centros de baja tensión previamente citados provenientes de Ceram Tec. A medida que las velocidades de turbina se incrementaron, la tensión se incrementó para el centro KN4 a una velocidad dada por la siguiente ecuación: Tensión, gramos=0.000061 RS (velocidad de turbina, rpm) -3.85 La tensión se incrementó para el centro experimental a una velocidad dada por la siguiente ecuación: Tensión, gramos=0.000052RS (velocidad de rotor, rpm) -3.09 Como puede observarse con las dos ecuaciones, la pendiente dada por el centro Ceram Tec indica una tensión menor que la del centro KN4 a medida que se incrementan las velocidades de turbina. Debe indicarse que por encima de una velocidad de turbina de 97,500 rpm, las posiciones que funcionan con los centros KN4 tienen rupturas de hilo repetidas de modo que fue difícil tomar mediciones de tensión, y los datos finales no se registraron debido a que las posiciones se rompieron dentro de 5 minutos en promedio.

Además, los datos STAFF, un indicador del desprendimiento de hilo, fueron de más de 14 mg por cada 10 g de hilo. Los datos STAFF para los centros experimentales fueron de 2.3 mg por cada 10 g de hilo. Los datos STAFF y la ausencia de capacidad para producir el material de 1.7 dpf a niveles de corte de hilo aceptables indican que los centros comerciales no pueden ser utilizados para producir un poliéster con teñido intenso a velocidades de hilatura comercialmente conocidas. Para validar adicionalmente las ventajas de la invención, se realizaron evaluaciones de hilatura de hilo en el aparato Schiafhorst Autocoro ACO-240 con una caja de hilatura SE-9 utilizando parámetros típicos para hilos poli-algodón. Tales parámetros son bien conocidos o pueden ser desarrollados fácilmente por los expertos en esta técnica. Las velocidades de enrollado para hilatura con turbina quedan definidas por: Velocidad de enrollado = velocidad de turbina = metros/minuto tpm En la cual la velocidad de turbina está en revoluciones por minuto (rpm) y las vueltas de hilo por cada metro (tpm) quedan definidas por la siguiente ecuación: (Ne) 1/2 * ¿ze * 1000 tpm = 25.4 en la cual Ne es el número de hilo en número de hilo de algodón inglés y Ae es el multiplicador de torsión. En el experimento se utilizó una mezcla típica de número de hilo para tejido en punto y fibra. Todas las hilaturas se evaluaron utilizando un número de hilo 18/1 , una mezcla 50/50 de poliéster y algodón con teñido intenso de 1.7 dpf en mezcla íntima. La fibra de control fue poliéster con número de hilo 18/1 , 50/50, 1.0 dpf mezclado con el mismo algodón utilizado para las evaluaciones de fibra con teñido oscuro. La mezcla 50/50 se cardó en un aparato Trützschler DK760 a una velocidad de 180 metros/minuto. La cinta cardada de 60 granos por cada 0.914 metros se volvió a estirar hasta 55 granos por cada 0.914 metros utilizando un bastidor de estiramiento Rieter RSB 851. Se utilizó la autonivelación para mantener la uniformidad de la cinta durante la segunda vez que se estiró. El hilo de control y el poliéster con teñido intenso de 1.7 dpf se hilaron a dos condiciones diseñadas para capturar el intervalo típico de condiciones industriales utilizadas para hilos tejidos en punto hilados con SE9. La velocidad de turbina, tipo de turbina, multiplicador de torsión y tipo de centro para las dos condiciones se dan a continuación: El rendimiento de hilatura tanto para el control como para la variante de teñido intenso bajo las condiciones comerciales normales se da a continuación. El tiempo total de hilado en el bastidor fue de 42 horas de agujas para cada variante. Utilizando los nuevos componentes de hilatura con turbina a alta velocidad, se analizaron varias instalaciones de prueba en un esfuerzo para mejorar la velocidad y eficiencia de enrollamiento durante la hilatura. Las instalaciones de prueba se resumen a continuación.

(Nota: las posiciones no se empalmarán, o el hilo experimentará una baja tensión rompiéndose poco después del empalme; por lo tanto, se juzgó que la tensión de hilado era muy baja para evaluar en forma exitosa la instalación). Los problemas con el empalmador de hilo se experimentaron en la instalación 6 y 7. Si una posición experimenta una ruptura de hilo, el empalmador no puede empalmar la ruptura de hilo a las altas velocidades de uso; por lo tanto, los datos de hilos cortados provenientes de las dos instalaciones de hilado finales no podrían ser relevantes y no se proveen. El rendimiento de hilado continuó siendo aceptable, a velocidades elevadas, y con modificaciones al empalmador, se podría esperar que el rendimiento de hilado se mejore a medida que las velocidades de hilado se incrementen. La investigación de las fallas de la formación de hilo también indicó que el 75 por ciento de los hilos cortados se debieron a salidas delgadas de hilo, lo cual podría indicar una carencia de tensión de hilado en la turbina. Por lo tanto se espera que una tensión de hilado más alta mediante una velocidad incrementada de turbina reduzca el número de rupturas en el hilado, y subsecuentemente provea incrementos adicionales en el rendimiento. En resumen, la invención provee un hilo de poliéster con teñido más intenso con color más uniforme y las telas de poliéster y telas mezcladas resultantes, a niveles de productividad más grandes que las que han sido posibles en forma convencional. En muchos casos la invención provee tonos de colorante a presión atmosférica que anteriormente eran solo disponibles bajo presión elevada. La capacidad de obtener tal color y uniformidad de color a presión atmosférica también ofrece el potencial para reducir los costos de inversión para teñir tales hilos y telas. Aunque la eficiencia de hilado y la resistencia del hilo es un poco menor que aquellas de poliéster convencional sin polietilenglicol, la ganancia en productividad para colores teñidos intensamente bien vale la pena el intercambio. En los dibujos y en la especificación, se han descrito modalidades típicas de la invención, y aunque se han utilizado términos específicos, estos han sido utilizados en un sentido genérico y descriptivo únicamente y no con el propósito de limitar, indicándose el alcance de la invención en las siguiente reivindicaciones.

Claims (22)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Un método para hilar fibra discontinua de poliéster para producir hilos con teñido obscuro en comparación con hilos que tienen una composición de alguna otra manera similar: comprendiendo el método: hilar un filamento de poliéster que contiene entre aproximadamente 0.5 y 4% en peso de polietileglicol; cortar el filamento en fibra discontinua; e hilar la fibra discontinua de poliéster como un sólo hilo, caracterizado porque: el filamento se termofragua a una temperatura entre aproximadamente 120°C y 160°C antes de cortar el filamento como fibras discontinuas, y se hila la fibra discontinua como un sólo hilo en una máquina de hilatura con turbina a una velocidad de turbina de entre aproximadamente 110,000 y 120,000 rpm y a una tensión entre aproximadamente 2.5 y 3.2 gramos por tex. 2.- Un método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el paso de hilar la fibra discontinua de poliéster como un sólo hilo comprende: hilar una mezcla de algodón y fibra discontinua de poliéster como un sólo hilo, en el cual el poliéster incluye entre aproximadamente 0.5 y 4% en peso de polietilenglicol, como un sólo hilo en una máquina de hilatura con turbina a una velocidad de turbina de entre aproximadamente 110,000 y 120,000 rpm y a una tensión entre aproximadamente

2.5 y 3.2 gramos por tex.

3.- Un método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque comprende hilar un filamento de poliéster hasta un denier de entre aproximadamente 1.2 y 2.25.

4.- Un método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque comprende hilar un filamento de poliéster que contiene aproximadamente 2% en peso de polietilenglicol.

5.- Un método de conformidad con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado además porque comprende formar una tela a partir del hilo hilado mezclado.

6.- Un método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque comprende también teñir la tela.

7.- Un método de conformidad con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado además porque comprende también teñir el hilo hilado.

8.- Un método de conformidad con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado además porque el paso de hilar la mezcla como un sólo hilo comprende hilar una mezcla en el cual la fibra discontinua de poliéster tiene un denier por filamento de entre 1.2 y 2.25.

9.- Un método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque el paso de hilar la mezcla comprende hilar una mezcla de entre aproximadamente 35 y 65% en peso de algodón.

10.- Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque: el paso de hilado se realiza en una máquina de hilatura con turbina a una velocidad de turbina (RS) entre aproximadamente 110,000 y 120,000 rpm; y a una tensión en g/tex (T) definida por la siguiente relación (y=mx+b): T=(m) RS-b; en la cual m es 6.1 x 10"5 y b es 3.85 para centros KN4; y m es 5.2 x 10"5 y b es 3.09 para centros CeramTec.

11.- Un método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque comprende también mezclar la fibra discontinua de poliéster con algodón antes del paso de hilar la fibra discontinua como un sólo hilo; y después de esto hilar la combinación como un sólo hilo.

12.- Un método de conformidad con la reivindicación 11 , caracterizado además porque el paso de mezclar el algodón y la fibra discontinua de poliéster comprende mezclar el algodón en una cantidad entre aproximadamente 40 y 60% en peso de la combinación total.

13.- Una fibra de poliéster formada de conformidad con el método de la reivindicación 1 , y que tiene un denier de entre aproximadamente 1.2 y 2.25 denier por filamento y que contiene entre aproximadamente 0.5 y 4% en peso de polietilenglicol, y con una tenacidad de fibra de 4.7 gramos por denier o menos.

14.- Un hilo formado a partir de fibra de poliéster de conformidad con la reivindicación 13.

15.- Una tela formada a partir del hilo de conformidad con la reivindicación 14.

16.- Una tela de conformidad con la reivindicación 15 que se selecciona del grupo que consiste de telas tejidas en plano y telas tejidas en punto.

17.- Una tela teñida de conformidad con la reivindicación 16.

18.- Un hilo formado a partir de una mezcla de algodón y fibra de poliéster de conformidad con la reivindicación 13.

19.- Un hilo de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado además porque el algodón está presente en una cantidad entre aproximadamente 35 y 65% en peso de la mezcla.

20.- Una tela formada a partir de hilo mezclado de conformidad con la reivindicación 18.

21.- Una tela de conformidad con la reivindicación 20, que se selecciona del grupo que consiste de telas tejidas en plano y telas tejidas en punto.

22.- una tela teñida de conformidad con la reivindicación 21.