MXPA02009428A - Hilo de monofilamento y proceso para su produccion. - Google Patents

Abstract

La presente invencion proporciona un hilo de monofilamento de tereftalato de politrimetileno excelente en suavidad, recuperacion al doblado o durabilidad, contra el uso a largo plazo. El hilo de monofilamento de tereftalato de politrimetileno de la invencion esta constituido por tereftalato de trimetileno compuesto de 90 moles % o mas de unidades repetidas de tereftalato de trimetileno y 10 moles % o menos de otras unidades repetidas de ester, en donde el hilo tiene un tama+- o de fibra unico de 50 dtex o mayor, una viscosidad intrinseca en un intervalo de 0.8 a 1.3 dl/g y un encogimiento en agua en ebullicion de 2% o menos.

Description

HILO DE MONOFILAMENTO Y PROCESO PARA SU PRODUCCIÓN CAMPO TÉCNICO La presente invención se relaciona con un hilo de monofilamento de tereftalato de politrimetileno (a continuación denominado como PTT) , un método para su producción y cepillos que utilizan el hilo de monofilamento.

ANTECEDENTES DE LA TÉCNICA En la técnica anterior se han utilizado monofilamentos preparados de resinas termoplásticas tales como nylon y otras, como materia prima para cerdas de cepillos dentífricos, cepillos cosméticos, cepillos para el pelo y otros cepillos industriales. Por ejemplo el nylon 612 con frecuencia se ha a utilizado como cerdas de cepillos dentífricos debido a que es suave el tacto durante su uso y difícilmente daña los dientes o las encías y tiene una recuperación elástica relativamente favorable. Sin embargo, el nylon presenta una alta absorción de humedad y si absorbe humedad, las propiedades físicas y la recuperación elástica del mismo disminuyen y la dimensión del mismo cambia en gran medida, por lo que existe el problema de que si los cepillos se utilizan continuamente durante un período prolongado, las cerdas se abren entre si y disminuye la durabilidad. Además, existe otro problema en el aspecto en el que el costo del material es caro . Durante mucho tiempo se ha conocido una fibra de PTT, y se describe un hilo de filamentos múltiples para prendas de vestir en la publicación de patente no examinada japonesa número 52-5320 o 58-104216. Además, se ha descrito hilos de monofilamento de PTT en (A) la publicación de patente no examinada japonesa número 5-262862, (B) número 8-120521 o (C) número 11-48631, y se han descrito cepillos dentífricos utilizando el hilo de monofilamento de PTT en (D) la publicación no examinada japonesa número 8-173244 o (E) un documento publicado WO99/05936. En el documento (A) se describe un hilo de monofilamento PTT adecuado para el enrejado de una raqueta de tenis, y en el ejemplo 5 del mismo, se describe un hilo de monofilamento de PTT para la pala de una raqueta de tenis que tiene una viscosidad intrínseca de 1.05 dl/g y un tamaño de fibra de denier 657 (730 dtex) . En el documento (B) se describe un hilo de monofilamento de PTT adecuado para toldos elaborados de papel. Se describe en el documento (B) que el hilo de monofilamento de PTT descrito en el documento (B) se caracteriza por una baja concentración de grupos carboxilo terminales por lo que presenta una alta resistencia a hidrólisis (resistencia a calor húmedo) . En el ejemplo 1 se describe un hilo de monofilamento que tiene una viscosidad intrínseca de 0.95 dl/g y un diámetro de 0.4 mm (un tamaño de fibra de 1716 dtex) . En el documento (C) se describe una gasa para un estarcido de impresión utilizando hilos de monofilamento de PTT. En el documento (C) se describe que el hilo de monofilamento de PTT de una gasa para un estarcido de impresión preferiblemente tiene un tamaño de fibra en un intervalo de 8 a 55 dtex (denier de 7 a 50) . En el ejemplo 1 del mismo, se describe un hilo de monofilamento de PTT que tiene una viscosidad intrínseca de 0.89 dl/g, un tamaño de fibra de 17 dtex y una elongación a la ruptura de 45%. Sin embargo, no hay descripción ni sugerencia en ninguno de los documentos (A) , (B) y (C) respecto a lo adecuado del hilo de monofilamento de PTT para cerdas para cepillo. Los documentos (D) y (E) describen un cepillo utilizando hilo de monofilamento PTT. En un ejemplo del documento (E) , se describe un hilo de monofilamento de PTT adecuado para cepillo dentífrico que tiene un diámetro de 0.175 mm (un tamaño de fibra de aproximadamente 325 dtex) y un diámetro de 0.208 mm (un tamaño de fibra de aproximadamente 460 dtex) . Sin embargo, de acuerdo con los presentes inventores, se ha encontrado que no se puede obtener un cepillo dentífrico satisfactorio en su recuperación de doblado y estabilidad dimensional únicamente por la aplicación de un hilo de monofilamento de PTT.

En el documento (D) existe una descripción de que es preferible una viscosidad intrínseca del hilo de monofilamento de PTT de 0.5 dl/g o mayor, y en el ejemplo 1 del mismo, se describe un cepillo dentífrico el cual se obtiene al llenar un hilo de monofilamento de PTT que tiene un diámetro de 0.22 mm (un tamaño de fibra de aproximadamente 515 dtex) producido a partir de resina de PTT que tiene una viscosidad intrínseca de 0.70 dl/g el cual es hilado, enfriado y estirado por calor, y posteriormente se somete a fraguado por calor a longitud constante, a 140 °C durante 10 minutos. Dado que el hilo de monofilamento de PTT que se obtiene bajo tales condiciones presenta una baja viscosidad intrínseca (en otras palabras, poco grado de polimerización) , también es bajo en tenacidad y en su recuperación elástica. Por lo tanto, cuando se utiliza como cerda para cepillo se divide, se desgasta o se abre debido a la fatiga de la cerda que se puede presentar dentro de un período corto. Además, de acuerdo con el ejemplo que se describe en el documento (D) , el encogimiento al calor residual es alto debido a las condiciones no adecuadas del endurecimiento por calor después del proceso de estirado. Por lo tanto, durante el proceso de llenado para los cepillos dentífricos, la colocación vertical (el enderezado) de las cerdas del cepillo empeora al calor generado cuando las cerdas se recortan (para alinear las puntas de las mismas) o bien se forma un extremo redondeado (para redondear las puntas de las mismas) , el resultado en el doblado de las cerdas o la abertura de las cerdas. Además, debido al tratamiento por calor después de que se ha completado el cepillo, tal como tratamiento esterilizante a alta temperatura, se puede presentar deformación, alabeo o abertura de las cerdas, por lo que este hilo no es satisfactorio como cerdas para cepillo.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Un objetivo de la presente invención es proporcionar un hilo de monofilamento con excelente suavidad, recuperación de doblado o durabilidad cuando se utilizan a largo plazo, y un método para su elaboración. Esto es, la presente invención es como sigue: 1. Un hilo de monofilamento de PET constituido por PTT compuesto de 90 moles % o más de unidades repetidas de tereftalato de trimetileno y 10 moles % o menos de otras unidades repetidas de éster, en donde el hilo tiene un tamaño de fibra único de 50 dtex o más, una viscosidad intrínseca en un intervalo de 0.8 a 1.3 dl/g y un encogimiento en agua en ebullición de 2% o menos. 2. Un hilo de monofilamento de PTT, como se define en el inciso 1 anterior, en donde el encogimiento en agua en ebullición está en un intervalo de 0 a 1.5%. 3. Un hilo de monofilamento de PTT, como se define por el inciso 1 o 2 anteriores, en donde una temperatura máxima de una tangente de pérdida mecánica está en un intervalo de 100 a 120°C. 4. Un hilo de monofilamento de PTT, como se define por cualquiera de los incisos anteriores 1 a 3, en donde el hilo contiene partículas, en un intervalo de 0.01 a 5% en peso, las cuales tienen un diámetro promedio en un intervalo de 0.01 a 5 µm. 5. Un cepillo al que se le llena con cerdas del hilo de monofilamento de PTT definido por cualquiera de los incisos 1 a 4 anteriores. 6. Un método para producir un hilo de monofilamento de PTT, en donde, después de que el hilo de monofilamento de PTT de materia prima que tiene un tamaño de fibra de 50 dtex o mayor es hilado y estirado, el hilo de monofilamento de PTT de materia prima se somete a tratamiento de calor de relajamiento bajo las condiciones de una relación de relajamiento en un intervalo de -10 a +15% y una temperatura de tratamiento de calor en un intervalo de 100 a 180°C. 7. Un método para producir un hilo de monofilamento de PTT, como se define en el inciso 6 anterior, en donde la relación de relajamiento está en un intervalo de 1 a 15%.

- - DESCRIPCIÓN BREVE DE LOS DIBUJOS La figura 1 es una vista esquemática que ilustra un método para producir un hilo de monofilamento de PTT, de acuerdo con la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Los presentes inventores han estudiado con diligencia la obtención de un objetivo mencionado antes, y encontraron un hilo de monofilamento de PTT excelente en cuanto a suavidad, recuperación al doblado así como durabilidad que se obtiene al seleccionar apropiadamente una viscosidad intrínseca de resina de PTT y al llevar a cabo tratamiento por calor, después de estirado y no estirado del hilo, bajo una condición especificada, para tener un encogimiento al calor dentro de cierto intervalo. De esta manera se ha realizado la presente invención. El hilo de monofilamento de la presente invención es aplicable a diversos usos. Entre estos es adecuado como cerdas para un cepillo debido a que presenta por lo menos una característica de capacidad de procesamiento y la colocación vertical es favorable cuando el cepillo se elabora del mismo, la sensación de uso suave, no se producen aberturas durante la fatiga de la cerda incluso después de uso a largo plazo, y la estabilidad de forma es excelente cuando se trata con calor. La presente invención se describirá a continuación con mayor detalle. El hilo de monofilamento de PTT de acuerdo con la presente invención tiene un tamaño de una sola fibra de 50 dtex o mayor. El hilo de monofilamento de PTT está caracterizado porque es muy suave debido al bajo módulo de Young del mismo y excelente recuperación elástica. Si el tamaño de la fibra sola es de 50 dtex o mayor, tanto la resistencia como la recuperación al doblado son lo suficientemente grande para satisfacer el funcionamiento necesario en el uso deseado. El tamaño de una sola fibra preferiblemente es de 56 dtex o mayor, de manera más preferible en un intervalo de 100 a 80,000 dtex, y se puede seleccionar adecuadamente, de acuerdo con el uso. En la presente invención, PTT se refiere a un poliéster constituido principalmente de 90 moles % o más de unidades repetidas de tereftalato de trimetileno. En consecuencia, incluye PTT que contiene, como un tercer componente, 10 moles % o menos de otro componente ácido o un componente de glicol. PTT se sintetiza por la policondensación de ácido tereftálico o un derivado funcional de ácido tereftálico tal como tereftalato de dimetilo con trimetilenglicol o un derivado funcional del mismo en presencia de un catalizador bajo una condición reactiva adecuada. En este proceso de síntesis, se pueden agregar al mismo uno o más componentes adicionales que resultan en un poliéster copolimerizado. Un poliéster diferente de PTT, tal como tereftalato de polietileno (a continuación denominado como PET) o nylon, se puede combinar con PTT o se puede hilar junto con PTT como una fibra compuesta (que tiene una forma en sección transversal de tipo de cubierta/núcleo o de tipo lado a lado) . Respecto al hilado compuesto, como se describe en las publicaciones de patente no examinadas japonesas (Kokai) números 43-19108, 11-189923, 2000-239927 y 2000-256918, se conoce un tipo lado a lado o bien un tipo excéntrico de cubierta/núcleo en el cual el PTT se utiliza como el primer componente y PTT, poliéster tal como PET o tereftalato de polibutileno o nylon, se utiliza como un segundo componente y se distribuyen de una manera lado a lado, o de una manera excéntrica. Particularmente, son favorables la combinación de PTT y un copolímero de PTT o la combinación de dos clases de PTT que tengan valores de viscosidad intrínseca diferentes. De estos, como se describe en la publicación de patente no examinada japonesa número 2000-239927, un hilo compuesto del tipo lado a lado, constituido de dos clases de PTT que tengan valores de viscosidad intrínseca diferentes distribuidos de manera que la viscosidad inferior de una abarca la viscosidad superior de una que tiene una superficie de límite curvada, lo cual es particularmente preferible debido a que ambas tienen una capacidad de estirado elevada y un volumen alto. A este respecto, dado que el hilo compuesto en el cual las dos clases de polímeros diferentes se colocan de una manera lado a lado o de una manera excéntrica espontáneamente pueden desarrollar rizos helicoidales, tal hilo compuesto se utiliza adecuadamente en aplicaciones o campos en los cuales no se requiere un hilo recto de monofilamento. Como un tercer componente, para agregar en PTT se incluyen ácido dicarboxílico alifático (ácido oxálico, ácido adípico u otros) , ácido dicarboxílico alicíclico (ácido ciciohexano dicarboxílico u otros) , ácido dicarboxílico aromático (ácido isoftálico, ácido sulfoisoftálico de sodio u otros), glicol alifáticos (etilenglicol, 1, 2 -propilenglicol, tetrametilenglicol u otros) , glicol alicíclico (ciciohexano de dimetanol u otros) , glicol alifático que contiene grupos aromáticos (1, 4-bis (ß-hidroxietoxi) benceno u otros), poliéterglicol (polietilenglicol, polipropilenglicol u otros) , un ácido oxicarboxílico alifático (ácido ?-oxicaprónico u otros) y ácido oxicarboxílico aromático (ácido p-oxibenzoico u otros) . Además, se pueden utilizar compuestos que tengan 1 o 3 o más grupos funcionales formadores de éster (tales como ácido benzoico o glicerina) , con la condición de que el polímero resultante sea sustancialmente lineal. El hilo de monofilamento de PTT se puede agregar con aditivos de modificación, por ejemplo, un deslustrante tal como óxido de titanio, un estabilizante tal como ácido fosfórico, una sustancia que absorbe radiación ultravioleta tal como un derivado de hidroxibenzofenona, un núcleo cristalizante tal como talco, un lubricante tal como aerozil, un antioxidante tal como un derivado de fenol impedido, un agente antimicótico, un pirorretardante, un agente antiestático, un pigmento, un blanqueador fluorescente, una sustancia que absorbe radiación infrarroja o un desespumantes. Se requiere una lisura, durante el proceso para producir el hilo de monofilamento, el hilo de monofilamento de PTT de la presente invención contiene partículas que tienen un diámetro promedio en un intervalo de 0.01 a 5 µm, de manera preferible de 0.01 a 2 µm en una relación en un intervalo de 0.01 a 5 % en peso. Si hay partículas que tengan un diámetro promedio en un intervalo de 0.01 a 5 µm contenidas en una relación en un intervalo de 0.01 a 5% en peso, se puede obtener un hilo de monofilamento de PTT rico en lisura, excelente en capacidad de hilado y también con alta resistencia. Las partículas contenidas preferiblemente son de óxido de titanio o pigmento. Por ejemplo, en la aplicación en la cual se requiere una blancura de la cerda de cepillo como un cepillo dentífrico, el óxido de titanio preferiblemente se encuentra en una proporción en un intervalo de 0.50 a 5% en peso. Dado que el hilo de monofilamento de PTT tiene un grado mayor de transferencia en comparación con el hilo de monofilamento de PET, se agrega preferiblemente un poco más de óxido de titanio al hilo de monofilamento de PTT para obtener el mismo grado de blancura que el de un hilo de monofilamento de PET. Aunque se pueden obtener hilos de monofilamento con color mediante el hilo de monofilamento después de que se hila, en la aplicación a un cepillo dentífrico u otros, preferiblemente se hila un polímero con color que contenga pigmento para que sea el hilo de monofilamento. Una viscosidad intrínseca del hilo de monofilamento de PTT está en el intervalo de 0.8 a 1.3 dl/g, de manera preferible de 0.8 a 1.1 dl/g. Si la viscosidad intrínseca es de 0.8 dl/g o mayor, el hilo de monofilamento de PTT resultante tiene alta tenacidad y recuperación elástica, por lo que si se utiliza como una cerda para cepillo, no se produce las divisiones, desgaste o abertura de las cerdas del cepillo incluso después de que es utilizado durante un tiempo prolongado. Además, si la viscosidad intrínseca es dl/g o menor, no hay doblado del hilo de monofilamento durante el proceso de tratamiento por calor, por lo que, cuando se utiliza como una cerda para cepillo, se puede mantener la condición recta del mismo de manera que se facilita la producción del cepillo. Esto es, al mantener la viscosidad intrínseca en un intervalo de 0.8 a 1.3 dl/g, es posible obtener un hilo de monofilamento de PTT excelente en su condición recta, tenacidad y recuperación al doblado.

A este respecto, se calcula la viscosidad intrínseca [?] por la siguiente ecuación, en base en una relación (?sp/C) de una viscosidad específica ?sp en relación a la concentración C (g/100 ml) medida durante la utilización de o-clorofenol a 35°C vía un tubo de viscosidad de Ostwaid, cuya relación se extrapola a la concentración cero : [?] = lim (?sp/C) c -> 0 El hilo de monofilamento de PTT de acuerdo con la presente invención tiene un encogimiento en agua en ebullición de 2% o menos, preferiblemente menor de 2%, de manera más preferible en un intervalo de 0 a 1.5%. Aunque el hilo de monofilamento de PTT es superior al hilo de monofilamento de nylon o el hilo de monofilamento de PET en la recuperación elástica de elongación, se caracteriza por tener un encogimiento al calor elevado. Si el encogimiento en agua en ebullición es 2% o menor, el encogimiento en calor del hilo es pequeño durante el procesamiento o uso de un producto tal como cepillo, por lo que difícilmente se produce un cambio de dimensiones, de formación o alabeo del hilo de monofilamento. Por ejemplo, durante el proceso para producir un cepillo dentífrico, en general, después de que el grupo de los hilos de monofilamento se corta para tener una longitud determinada previamente y se empuja en un orificio abierto en el mango de un cepillo dentífrico, se puede llevar a cabo un recorte (al sujetar uniformemente los extremos de las puntas de las cerdas) y el redondeo de los extremos (redondeo de los extremos de la punta de las cerdas) . En este momento, se genera calor debido a que los extremos de la punta de la cerda son sometidas a abrasión con una piedra de amolar giratoria a alta velocidad. Incluso en tal caso, si el encogimiento en agua en ebullición es de 2% o menos, no se producirá deformación, alabeo o abertura de las cerdas de cepillo debido al calor generado de esta manera y no se daña la colocación vertical (lo derecho) de las cerdas del cepillo. Además, en los campos en los cuales se utiliza un hilo de monofilamento (tal como una cerda de cepillo o un hilo de conexión para una tela tridimensional) , con frecuencia se requiere una elevada recuperación de doblado. De acuerdo con el estudio realizado por los presentes inventores, se ha encontrado que cuanto menor sea el encogimiento por calor, mayor será la recuperación por doblado. Al controlar el encogimiento en agua en ebullición a 2% o menos, se puede obtener un hilo de monofilamento de PTT que tenga una elevada recuperación al doblado y, si se aplica a cerdas de cepillo, es extremadamente excelente en resistencia a la abertura incluso después de un uso durante un período prolongado. Para controlar el encogimiento en agua en ebullición dentro del intervalo apropiado, el hilo de monofilamento de PTT se trata con calor bajo la condición adecuada después de que es hilado y estirado. Aunque el tratamiento con calor se puede llevar a cabo consecutivamente al hilado y estirado, el hilo de monofilamento de PTT preferiblemente se trata con calor después de que es enrollado en una bobina. En la medida en que el encogimiento en agua en ebullición esté dentro de un intervalo definido por la presente invención, el tratamiento con calor puede ser de un sistema de relajamiento, un sistema de longitud constante o un sistema de estirado. Preferiblemente, se lleva a cabo a una relación de relajamiento calculada por la siguiente ecuación en un intervalo de -10 a +15%.

Relación de relajamiento (%) = {(LO y Ll) / L?}xlOO cuando LO es una longitud de un hilo de monofilamento antes de que sea tratado por calor y Ll es una longitud del hilo de monofilamento restringida durante el tratamiento por calor. El tratamiento por calor y relajamiento es uno que se lleva a cabo a una relación de relajamiento mayor de 0% bajo la condición de manera que el hilo de monofilamento se puede encoger libremente o se puede restringir para que pueda encogerse en la relación determinada de antemano en relación a la longitud del hilo antes del tratamiento por calor. El hilo de monofilamento de PTT preferiblemente se somete al tratamiento de calor por relajamiento a una relación de relajamiento igual a o un poco menor que el encogimiento por calor a la temperatura de tratamiento por calor debido a que el hilo de monofilamento es recto después del tratamiento por calor. De manera concreta, la relación de relajamiento preferiblemente está en un intervalo de 1 a 15%, de manera más preferible de 5 a 12%. Si la relación de relajamiento excede de 15%, esto es, el hilo de monofilamento está en un estado holgado, incluso después del tratamiento con calor, la condición recta del hilo de monofilamento es susceptible de deterioro. Un tratamiento por calor de longitud constante es uno que se lleva a cabo a una relación de relajamiento de 0% mientras se evita que cambie la longitud del hilo de monofilamento entre los procesos antes y después del tratamiento con calor. El tratamiento con calor y estirado es aquel que se lleva a cabo a una relación de relajamiento menor de 0%; esto es, el hilo de monofilamento se trata con calor en un estado estirado a una relación determinada previamente en relación a la longitud anterior al tratamiento por calor. Cuando el hilo de monofilamento de PTT se somete a un tratamiento por calor de longitud constante o un tratamiento de calor con estirado, la relación de relajamiento preferiblemente está en un intervalo de -10 a 0%. A este respecto, es necesaria una alta temperatura para obtener un encogimiento en agua en ebullición de 2% o menos en el tratamiento por calor con longitud constante o en el tratamiento por calor con estirado. Sin embargo, una temperatura excesivamente alta puede provocar la ruptura del hilo o la disminución de la tenacidad del hilo durante el tratamiento por calor. La temperatura de tratamiento con calor del hilo de monofilamento de PTT preferiblemente está en un intervalo de 100 a 180°C, de manera más preferible de 120 a 160°C. Dado que es posible disminuir el encogimiento en agua en ebullición a 2% o menos sin el tratamiento térmico en un estado de latitud excesiva si la temperatura de tratamiento con calor es de 100 °C o mayor, no sé perjudica la condición recta del hilo de monofilamento. Por otra parte, si la temperatura de tratamiento por calor es de 180°C o menor, no se produce ruptura del hilo durante el tratamiento con calor y la resistencia del hilo no disminuye . Se puede seleccionar adecuadamente un tiempo de tratamiento por calor de acuerdo con el estado del grupo de hilo de monofilamento que va a ser tratado por calor. Por ejemplo, cuando el grupo que conforma el manojo es de aproximadamente 200 a 400 hilos de monofilamento de PTT, cada uno tiene un diámetro de 0.2 mm (un tamaño de fibra de aproximadamente 430 dtex) , y es tratado con calor, el tiempo de tratamiento con calor preferiblemente es de 20 minutos o mayor, de manera más preferible 30 minutos o mayor, con el propósito de tratar con calor lo suficiente a la parte interior del monofilamento del manojo. Si el tiempo de tratamiento con calor es muy breve, es difícil' disminuir el encogimiento en agua en ebullición a 2% o menos, y se produce irregularidad por termofraguado entre los hilos de monofilamento respectivos o en la dirección longitudinal de los mismos, lo que resulta en irregularidad de encogimiento por calor. En consecuencia, cuando se utiliza el hilo para cerdas de cepillo, el calor aplicado al mismo durante la producción de un cepillo o el tratamiento de esterilización a alta temperatura del cepillo pueden provocar la deformación o alabeo de las cerdas o aberturas de las cerdas. Por otra parte, cuando los hilos estirados de monofilamento de PTT se tratan por calor continuamente en un estado suelto mientras no forman un grupo en el cual estén en contacto estrecho entre si, el tiempo de tratamiento por calor se acorta con la condición de que se satisfaga el requerimiento de la presente invención, por ejemplo, a un minuto o menos, debido a que el calor se transfiere fácilmente a los hilos de monofilamento individuales. El hilo de monofilamento de PTT de acuerdo con la presente invención tiene una temperatura máxima de una tangente de pérdida mecánica (a continuación denominada como Tmax) que se obtiene por la medición de la viscoelasticidad dinámica preferiblemente en un intervalo de 100 a 120°C, de manera más preferible de 105 a 114°C. Para controlar la Tmax dentro de este intervalo, el hilo de monofilamento de PTT se trata con calor bajo una condición adecuada después de que es hilado y estirado, por ejemplo. Si la Tmax está dentro de este intervalo, el encogimiento en agua en ebullición es de 2% o menos, por lo que se puede obtener un hilo de monofilamento con excelente recuperación de doblado y con una adecuada condición recta. El hilo de monofilamento de PTT de acuerdo con la presente invención preferiblemente tiene un grado de orientación cristalina en in intervalo de 90 a 95%. El grado de orientación cristalina de 95% es el valor máximo obtenible por el hilo de monofilamento de PTT, y un intervalo de 90 a 95% es adecuado para obtener un hilo de monofilamento de PTT con excelente tenacidad o recuperación de unión. El hilo de monofilamento de PTT de acuerdo con la presente invención preferiblemente tiene una elongación a la ruptura en in intervalo de 35 a 65%, y de manera más preferible de 35 a 55%. Si la elongación a la ruptura está dentro de este intervalo, el hilo de monofilamento es tenaz y está libre de divisiones de las cerdas de cepillo cuando se utiliza durante un tiempo prolongado, e igualmente no existen irregularidades en el espesor en la dirección longitudinal del hilo de monofilamento, lo que mejora el valor del producto.

- El hilo de monofilamento de PTT de acuerdo con la presente invención preferiblemente tiene una resistencia a la ruptura de 2.2 cN/dtex o mayor. Si la resistencia a la ruptura es de 2.2 cN/dtex o mayor, la tenacidad es suficientemente grande para evitar que las cerdas del cepillo se dividan o se desgasten incluso después de que se utiliza durante un período prolongado. Se puede seleccionar adecuadamente un tamaño de fibra del hilo de monofilamento de PTT de acuerdo con la presente invención, de acuerdo con los usos del hilo de monofilamento. Por ejemplo, cuando se utiliza como un cepillo dentífrico, preferiblemente está en el intervalo de 200 a 600 dtex, de manera más preferible de 250 a 500 dtex. Si el tamaño de la fibra está dentro de este intervalo, la contaminación en los dientes se puede remover lo suficiente sin dañar las encías debido a que la dureza del cepillo dentífrico es adecuada y no quedan atrapadas cerdas en la separación entre los dientes . Cuando el hilo de monofilamento de PTT de acuerdo con la presente invención se utiliza como un hilo de conexión para acoplar telas tricotadas frontal y trasera de una tela tricotada tridimensional, entre si, el tamaño de fibra preferiblemente está en un intervalo de 50 a 1200 dtex, de manera más preferible de 560 dtex, o menos, de manera adicional preferiblemente de 280 dtex o menos. Cuando el hilo de monofilamento de PTT de acuerdo con la presente invención se utiliza como el trenzado de una raqueta de tenis o badminton, el tamaño de fibra preferiblemente está en un intervalo de 7000 a 22000 dtex. Cuando se utiliza como un instrumento musical tal como una cuerda para guitarra, el tamaño de fibra preferiblemente está en un intervalo de 2000 a 14000 dtex, y como una silla tejida, preferiblemente es de 50 a 2500 dtex. Además, hilo de monofilamento de PTT de acuerdo con la presente invención puede ser un hilo plegado o un hilo torcido, o una pluralidad de hilos solos. El hilo de monofilamento de PTT de acuerdo con la presente invención puede tener un espesor uniforme o irregular en su dirección longitudinal o puede presentarse con rizos. Una sección transversal del hilo puede tener diversas formas tales como un círculo, un triángulo, en una forma de L, una forma de T, una forma de Y, una forma de W, una forma octalobular, una forma plana o una forma de tibia, en la cual la forma de polígono, la forma multilobular, la forma hueca o incluso una forma indefinida se pueden incluir. Además, cuando se utiliza como un cepillo u otro artículo, el extremo libre del hilo de monofilamento de PTT puede estar redondeado o ahusado, o un extremo libre o una superficie del hilo se le puede impartir cráteres o microestrías . Se puede utilizar cualquier método para obtener tal modificación del extremo libre o la superficie del hilo de - monofilamento de PTT. Por ejemplo, se puede adoptar una reducción de peso alcalina. El hilo de monofilamento de PTT de acuerdo con la presente invención se utiliza hilar y estirar por un método convencional y, por ejemplo, puede ser como sigue: En la figura 1, granulos de PTT se secan en un secador 1 y se alimentan a un extrusor 2 para que se vuelva PTT fundido. El PTT fundido se suministra a una cabeza 4 de hilado a través de un codo 3, dosificado por una bomba 5 de engranaje que se monta en la misma, y que hila desde una hilera 6. El PTT fundido de esta manera se hila en forma 7 de un filamento que se enfría rápidamente en un baño 8 de agua de enfriamiento rápido y se estira hasta un tamaño de fibra determinado de antemano por medio de un primer grupo 9 de rodillos que giran a una velocidad constante para constituir un hilo de filamento no estirado. Después, el hilo de monofilamento no estirado se estira en un baño 10 de agua tibia a una temperatura determinada de antemano por un segundo grupo 11 de rodillos que se someten a un primer estirado. Posteriormente, el hilo de monofilamento se somete a una longitud constante o tratamiento de calor de relajamiento en un baño 12 de vapor, a una temperatura determinada de antemano, y se capta por un ventilador 14 después de que pasa el tercer grupo 13 de rodillos . El estirado en el baño de agua tibia no se limita a - - un estirado de una sola etapa sino que puede ser un estirado de etapas múltiples. El encogimiento del agua en ebullición del hilo de monofilamento de PTT puede ser ajustable de acuerdo con una temperatura, un tiempo, una relación de relajamiento o una relación de estirado durante el tratamiento con calor. El hilo de monofilamento de PTT de acuerdo con la presente invención preferiblemente se imparte con un agente de terminado para reducir la resistencia por rozamiento o facilitar la propiedad antiestática para mejorar la propiedad de paso por proceso en un procedimiento subsecuente. Además, se puede aplicar una sustancia repelente al agua o que absorba la humedad de acuerdo con las funciones requeridas . El agente determinado preferiblemente se aplica entre el baño 12 de vapor y el tercer grupo 13 de rodillos. Aunque np se limitan las clases de agentes de terminado, se utiliza de manera preferible una mezcla de agentes determinado en los cuales se mezclan en una proporción adecuada un éster alifático, aceite mineral, poliéter, tensioactivo no iónico o tensioactivo iónico. La captación del agente de terminado preferiblemente está en un intervalo de 0.01 a 0.3% en peso. La presente invención se describirá con más detalle a continuación con referencia a los ejemplos y ejemplos comparativos. Sin embargo, la presente invención no debe limitarse a estos ejemplos.

A este respecto, las mediciones y los métodos de evaluación son como sigue: (1) Resistencia a la ruptura, elongación a la ruptura y encogimiento en agua en ebullición La resistencia a la ruptura, la elongación a la ruptura y el encogimiento en agua en ebullición se miden de acuerdo con JIS-L-1013; un método B de encogimiento en agua caliente (encogimiento del filamento) ; y se calcula un valor promedio de diez mediciones en cada uno de los incisos respectivos. (2) Temperatura máxima de tangente de pérdida mecánica Se utiliza el dispositivo de medición de viscoelastícidad dinámica de el equipo Rheovibron DDV-EIIA fabricado, por Toyo Baldwin K.K. para presentar una curva de una tangente de pérdida mecánica (tan d) versus temperatura de una pieza de prueba de aproximadamente 0.1 mg a la temperatura respectiva en aire seco bajo la condición en donde la frecuencia de medición es de 100 Hz y la velocidad de aumento de temperatura es de 5°C/min. A partir de esta curva, se determina una temperatura a la cual tan d muestra un máximo (Tmax) . (3) Grado de cristalinidad Al utilizar un dispositivo de difracción de rayos X, se puede presentar una curva de intensidad de difracción de una pieza de prueba de aproximadamente 0.5 µm de espesor entre los ángulos de difracción de 7 y 35 grados. La condición de medición es la siguiente; 30 kV, 80A, una velocidad de exploración de 1 grado/min, una velocidad de gráfico de 10 mm/min, una constante de tiempo de 1 segundo y una ranura receptora de 0.3 mm. La reflexión que se muestra a 2T= 16 grados y 22 grados son las caras (010) y (110), respectivamente. Además, se gráfica una curva de intensidad de difracción mientras que se orienta la cara (010) en la dirección de ángulo de orientación de -180 a +180 grados, Se obtiene un valor promedio de curva de intensidad de difracción que se obtiene a +180 grados y se dibuja una línea horizontal que es la línea de base. Se dibuja una línea vertical desde el máximo hasta la línea de base, y se determina el punto medio de la altura de la línea vertical. Se dibuja una línea horizontal que pasa por el punto medio para cruzar la curva de intensidad de difracción, y se mide la distancia entre los dos puntos de cruce. La distancia que se obtiene de esta manera se convierte a un ángulo H de orientación. El grado de cristalinidad está dado por la siguiente ecuación: Grado de cristalinidad (%) = {(180 - H) / 180 } x 100 (4) Recuperación de doblado (resistencia a abertura de las cerdas) Se mide la recuperación del doblado, de acuerdo con JIS-S-3016 que define una prueba de recuperación de cerdas y se calcula un valor promedio de diez mediciones. A este respecto se utilizan dos temperaturas de agua caliente 60 +• 2°C y 35 + 2°C para el tratamiento con calor, mientras se aplica una carga . (5) Verticalidad de las cerdas Se fabrica un cepillo dentífrico al cortar cerdas hasta una longitud de 7.00 +_ 0.15 mm a lo largo de un plano horizontal y se observa la condición vertical (recta) de las cerdas a simple vista. Los resultados se evalúan de acuerdo con los siguientes tres criterios: 0: No se observa deformación o alabeo de las cerdas ?: Se observa ligera deformación y alabeo de las cerdas X: Se observa deformación significativa y alabeo de las cerdas (6) Durabilidad contra la abertura Los cepillos dentífricos preparados se utilizan por diez jueces durante una semana, y se determina la abertura promediada de la cerda de los diez cepillos dentífricos, de acuerdo con los siguientes criterios : 0: Difícilmente se observa abertura ?: La abertura es discernible X : Se observa abertura importante (7) Daño a las cerdas Los cepillos dentífricos preparados se utilizan por diez jueces durante una semana, y se determina el daño promediado de las cerdas de los diez cepillos dentífricos, de acuerdo con los siguientes criterios: 0: No se observa división o desgaste de las puntas a las cerdas ?: Se observa división o desgaste ligero de las cerdas X: Se observa división o desgaste importante de las cerdas (8) Prueba de abrasión de placa de cobre (posibilidad de dañar dientes y encías) Las cerdas de un cepillo dentífrico preparado se ponen en contacto en un ángulo recto, con una placa de cobre que tiene una superficie lisa, bajo una carga de 70 N por unidad de área (cm2) , en el estado anterior, la superficie de la placa de cobre se frota con el cepillo durante 10 segundos a una longitud de carrera de 1 cm y una velocidad de carrera de 120 st/min. Posteriormente se observa la superficie de la placa de cobre a simple vista y se determina, de acuerdo con los siguientes cinco criterios. Se calcula un valor promedio de diez mediciones: 5. No es visible daño alguno 4: Es visible un daño ligero en cierto ángulo de visión 3 : Es visible daño en cualquier ángulo de visión 2 : El daño grande es visible claramente 1 : La superficie está dañada de manera importante (9) Sensación de uso Los cepillos dentífricos preparados se utilizan por diez jueces durante una semana, y se determina la sensación de uso por una prueba sensorial con los siguientes criterios. Se promedian los valores de evaluación de los diez jueces 5 : Muy suave 4 : Ligeramente suave 3 : Común 2 : Duro 1 : Muy duro (Ejemplo 1) Se produce un hilo de monofilamento de PTT de materia prima bajo las siguientes condiciones a partir del polímero de PTT que tiene una viscosidad intrínseca [?] de 0.92 dl/g y que contiene óxido de titanio a 0.1% en peso: Velocidad de extrusión del polímero: 2.52 g/min temperatura de hilado: 260 °C Temperatura de agua en el baño de enfriamiento rápido: 40 °C Velocidad periférica del rodillo de captación (primer rodillo): 15.8 m/min Temperatura del agua del baño de estirado: 55°C Velocidad periférica del rodillo de estirado (segundo rodillo): 79.2 m/min Temperatura de vapor del baño de tratamiento con vapor: 120 °C Velocidad periférica del tercer rodillo: 72 m/min Velocidad de captación: 72 m/min El hilo de monofilamento de PTT que se obtiene de acuerdo con las condiciones anteriores tiene las siguientes propiedades físicas: Viscosidad intrínseca: 0.90 dl/g Diámetro de hilo: 0.18 mm Tamaño de fibra: 355 dtex Resistencia a la ruptura: 3.0 cN/dtex Elongación a la ruptura: 48.1% Encogimiento en agua en ebullición: 6.4% El hilo de monofilamento de PTT producido de esta manera se enrolla para formar un manojo de 400 extremos, el cual después se trata con calor bajo la siguiente condición: Temperatura de tratamiento por calor: 120°C Tiempo de tratamiento con calor: 60 min Relación de relajamiento: 5% El hilo de monofilamento de PTT resultante se suministra a un proceso habitual para producir cepillos dentífricos . En la tabla 1 se muestran las propiedades físicas y la recuperación de doblado del hilo de monofilamento así como la evaluación del cepillo dentífrico que se obtiene de esta manera.

(Ejemplo 2 a 6) Se obtienen hilo de monofilamento de PTT y cepillos dentífricos de la misma manera que en el ejemplo 1, excepto que el tratamiento por calor se lleva a cabo bajo las condiciones de calor que se muestran en la tabla 1. Las propiedades físicas y la recuperación de doblado de los hilos de monofilamento así como la evaluación de los cepillos dentífricos utilizados de esta manera se muestran en la tabla 1.

(Ejemplo 7) Se produce un hilo de monofilamento de PTT de la misma manera que en el ejemplo 1 a partir de polímero de PTT que tiene una viscosidad intrínseca [?] de 1.13 dl/g que contiene óxido de titanio de 0.1% en peso, el cual después se trata con calor bajo la condición en el ejemplo 3 para resultar en el hilo de monofilamento de PTT de la invención. Los cepillos dentífricos se producen a partir del hilo de monofilamento resultante de la misma manera que en el ejemplo 1. En la tabla 1 se muestran las propiedades físicas y la recuperación de doblado del hilo de monofilamento así como la evaluación del cepillo dentífrico que se obtiene de este modo.

(Ejemplos 8 a 10) Se producen hilos de monofilamento de PTT de materia prima de la misma manera que en el ejemplo 1, excepto que se cambia el contenido de óxido de titanio a 0% en peso (ejemplo 8) , 3% en peso (ejemplo 9) y 6% en peso (ejemplo 10) , respectivamente, y después se trata con calor bajo la misma condición que en el ejemplo 3 lo que resulta en hilos de monofilamento de PTT de la invención. Los hilos de monofilamento de PTT resultantes se suministran a un proceso habitual para producir cepillos dentífricos. Las propiedades físicas y la recuperación de doblado de los hilos de monofilamento así como la evaluación de los cepillos dentífricos que se obtienen de esta manera se muestran en la tabla 1.

(Ejemplos comparativos 1 a 3) Se obtienen hilos de monofilamento de PTT y cepillos dentífricos de la misma manera que en el ejemplo 1, excepto que el tratamiento por calor se lleva a cabo bajo la condición que se define en la tabla 2. En la tabla 2 se muestran las propiedades físicas y la recuperación de doblado de los hilos de monofilamento así como la evaluación de los cepillos dentífricos que se obtienen de esta manera.

(Ejemplo comparativo 4) Se produce hilo de monofilamento de PTT de materia prima a partir de polímeros de PTT que tiene una viscosidad intrínseca [?] de 0.70 dl/g que contiene óxido de titanio de 0.1% en peso bajo la misma condición que en el ejemplo 1, el cual después se trata con calor bajo las mismas condiciones que en el ejemplo 3, lo que resulta en un hilo de monofilamento de PTT final. Los cepillos dentífricos se preparan mediante la utilización del hilo de monofilamento resultante de la misma manera que en el ej emplo 1. En la tabla 2 se muestran las propiedades físicas y recuperación de doblado de los hilos de monofilamento así como la evaluación de los cepillos dentífricos que se obtienen de esta manera. (Ejemplo comparativo 5) Se obtiene un hilo de monofilamento de PTT final bajo la misma condición para la producción que en el ejemplo 1 y la misma condición para el tratamiento por calor que en el ejemplo 3 , excepto que el tamaño de fibras medido después del tratamiento por calor es de 44 dtex. Los cepillos dentífricos se preparan a partir del hilo de monofilamento resultante de la misma manera que en el ejemplo 1. En la tabla 2 se muestran las propiedades físicas y recuperación de doblado de los hilos de monofilamento así como la evaluación de los cepillos dentífricos que se obtienen de esta manera.

(Ejemplo comparativo 6) Se preparan cepillos dentífricos de la misma manera que en el ejemplo 1 a partir de hilo de monofilamento de nylon 612 (a continuación mencionado como N612) y se trata con calor bajo la condición que se muestra en la tabla 2. En la tabla 2 se muestran las propiedades físicas y la recuperación de doblado de los hilos de monofilamento así como la evaluación de los cepillos dentífricos obtenidos de esta manera. t t H cp o L? o L? ? to to I-1 H L? o L? o si ? si to t H L? o O L? to H H L? o L? o L? -J De lo anterior, se ha encontrado lo siguiente: De acuerdo con los ejemplos 1 a 10, cualquiera de los hilos de monofilamento de PTT de la invención tienen un encogimiento en agua en ebullición adecuado, por lo que los cepillos dentífricos resultantes están libres de deformaciones o alabeo de cerdas y son excelentes en su verticalidad. Además, la recuperación de doblado de los mismos es lo suficientemente alta para mostrar una resistencia elevada a la abertura en una prueba real. El daño a las cerdas se observa difícilmente, lo que indica una alta durabilidad. En la prueba de abrasión de placa de cobre, la superficie de la placa de cobre se muestra ligeramente dañada, y la sensación e uso es muy suave. De esta manera, el hilo de monofilamento de PTT es adecuado para un cepillo dentífrico. En el ejemplo comparativo 1, dado que el encogimiento en agua en ebullición del hilo de monofilamento es excesivamente alta, se observa deformación o alabeo de las cerdas en el cepillo dentífrico resultante, y la verticalidad de las cerdas es poco favorable. Además, el hilo de monofilamento tiene poca recuperación al doblado y, por lo tanto, las cerdas se abren en gran medida en la prueba de uso real del cepillo dentífrico. En el ejemplo comparativo 2, dado que el tratamiento con calor del hilo no es apropiado, el hilo de monofilamento tiene y un encogimiento grande en agua en ebullición, por lo que el cepillo dentífrico resultante tiene parcialmente una deformación o un alabeo de las cerdas y la posición vertical de las mismas es pobre. Además, cuando se lleva a cabo el tratamiento de esterilización en agua en ebullición durante la prueba de uso real del cepillo dentífrico, la deformación y el alabeo de las cerdas se vuelve más importante . En la prueba de uso real del cepillo dentífrico, la abertura de las cerdas es algo grande . En el ejemplo comparativo 3, se produce ruptura del hilo durante el tratamiento con calor debido a que la temperatura de tratamiento con calor es muy alta. Dado que el hilo de monofilamento resultante es de poco encogimiento en agua en ebullición y resistencia, existe un salpicado o desgaste de las cerdas del cepillo dentífrico en la prueba de uso real. Además, la sensación de uso es un poco dura. En el ejemplo comparativo 4, dado que la viscosidad intrínseca del hilo de monofilamento es demasiado baja, tanto la resistencia a la ruptura como la recuperación de doblado también son bajas, por lo que se generan divisiones o desgastes de las pruebas de uso real. Además, la resistencia a la abertura de las cerdas es pobre . En el ejemplo comparativo 5, dado que el tamaño de la fibra del hilo de monofilamento es demasiado pequeño, una resistencia absoluta del hilo de monofilamento único es insuficiente y la recuperación de doblado es pobre, por lo que se observa cierta división o desgaste en la prueba de uso real del cepillo dentífrico. Además, las aberturas de las cerdas son un poco grandes . En el ejemplo comparativo 6, el hilo de monofilamento N612 es pobre en la recuperación de doblado. En la prueba de uso real del cepillo dentífrico, se observa división o desgaste de las cerdas. El grado de daño a la superficie de placa de cobre es ligeramente grande y la sensación de uso es dura.

CAPACIDAD DE APROVECHAMIENTO EN LA INDUSTRIA El hilo de monofilamento de PTT de la invención tiene un módulo de Young bajo y por lo tanto es suave. Cuando se aplica a un cepillo dentífrico, por ejemplo, la capacidad de procesamiento durante la producción es excelente. El cepillo resultante tiene una sensación de uso suave. Los dientes o encías no se dañan por un cepillo dentífrico que utilice el hilo de monofilamento de la invención. El hilo de monofilamento es de poco encogimiento térmico y, por lo tanto, un cepillo dentífrico elaborado a partir del hilo de monofilamento tiene una calidad tal que las cerdas son excelentes en cuanto a su condición de verticalidad (son rectas) y están libres de deformación o alabeo de las cerdas causadas por tratamiento por calor tal como esterilización en agua caliente. Además, dado que el hilo de monofilamento de la invención tiene una - tenacidad, recuperación al estirado o recuperación al doblado favorables, un cepillo elaborado del mismo está libre de daño, desgaste o abertura de las cerdas y por lo tanto tiene una durabilidad excelente. El hilo de monofilamento de PTT de la invención es útil para cerdas de un cepillo que incluye un cepillo dentífrico, un cepillo cosmético, un cepillo para el pelo y diversos cepillos industriales. Además, es útil para una red para pescar, un carrete para caña de pescar, pasto artificial, un sujetador de cremallera, un sujetador mágico, el encordado de una raqueta de tenis, las cuerdas de instrumentos musicales, un hilo de conexión para una tela tridimensional, una tela tricotada o tejida para la cubierta de una silla, toldos elaborados de papel, una red elaborada de papel o un estarcido, un filtro, una banda, un trenzado o una cuerda para costura industrial.

Claims (7)

- - REIVINDICACIONES

1. Un hilo de monofilamento de tereftalato de politrimetileno constituido por PTT compuesto de 90 moles % o más de unidades repetidas de teréftalato de trimetileno y 10 moles % o menos de otras unidades repetidas de ester, en donde el hilo tiene un tamaño de fibra único de 50 dtex o mayor, una viscosidad intrínseca en un intervalo de 0.8 a 1.3 dl/g y un encogimiento en agua en ebullición de 2% o menos.

2. El hilo de monofilamento de tereftalato de politrimetileno, como se describe en la reivindicación 1, en donde el encogimiento de agua en ebullición está en un intervalo de 0 a 1.5.

3. El hilo de monofilamento de tereftalato de politrimetileno, como se describe en la reivindicación 1 o 2, en donde la temperatura máxima de la tangente de pérdida mecánica está en un intervalo de 100 a 120°C.

4. El hilo de monofilamento de tereftalato de politrimetileno, como se describe por cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde los hilos contienen partículas, en un intervalo de 0.01 a 5% en peso, los cuales tienen un diámetro promedio en un intervalo de 0.01 a 5 µm.

5. Un cepillo, llenado con cerdas de hilo de monofilamento de tereftalato de politrimetileno, como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.

6. Un método para producir un hilo de monofilamento de tereftalato de politrimetileno, en donde, después de que el hilo de monofilamento de tereftalato de politrimetileno de materia prima que tiene un tamaño de fibra de 50 dtex o mayor se hila y estira, el hilo de monofilamento de tereftalato de politrimetileno de materia prima se somete a tratamiento por calor de relajamiento bajo la condición--- de una relación de relajamiento en un intervalo de -10 a +15% y una temperatura de tratamiento por calor en el intervalo de 100 a 180 °C.

7. Un método para producir un hilo de monofilamento de tereftalato de politrimetileno como se describe por la reivindicación 6, en donde la relación de relajamiento está en un intervalo de 1 a 15%.