MONOFILA ENTO MULTICOMPONE E PARA UNA TELA FORMADORA PARA LA FABRICACIÓN DE PAPEL
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona con un monofilamento multicomponente extruido en estado fundido que tiene resistencia a la abrasión y tenacidad mejoradas, mientras que mantiene sus excelentes propiedades de estabilidad dimensional. Los monof lamentos son particularmente adecuados para utilizarse en la fabricación de telas formadoras para una máquina para la fabricación de papel . En una máquina para la fabricación de papel, una hoja continua de papel o un material similar al papel, se forma haciendo fluir una pulpa con base acuosa de fibras celulósicas en una banda tejida continua que se desplaza. Esta banda tejida se conoce en la técnica como una tela formadora. Conforme la pulpa se desplaza sobre la banda continua, se remueve mucha agua, creando una trama de papel húmedo. La remoción del agua se logra mediante el uso de hidroaletas, rodillos de mesa y cámaras de aspiración. Una pulpa típica puede contener originalmente tan poco como 0.5 por ciento en peso de fibras celulósicas, puede variar en temperatura de aproximadamente 30°C a aproximadamente 85°C, y puede tener un pH de aproximadamente 4 a 9. La trama de papel húmedo puede contener 80 por ciento en peso de agua
52/251/04 cuando deja la sección formadora y entra a la sección de prensa . Después de dejar la sección formadora sobre un rodillo para extender capas, la trama se transfiere a una sección de prensa, en donde una proporción mayor del agua restante se remueve pasándola a través de una serie de puntos de presión en secuencia. Tras dejar la sección de prensa, la trama pasa a una sección de un secador calentado, para el secado final. La trama seca puede entonces calandrarse para alisar la superficie, y a continuación, finalmente se recolecta sobre una bobina. Las telas formadoras convencionales utilizadas en la sección formadora de una máquina para la fabricación de papel, se basan en fibras plásticas sintéticas, llamadas comúnmente monofilamentos . Para que una tela formadora para una máquina para la fabricación de papel sea útil, debe tener buena resistencia a la abrasión, tenacidad y estabilidad dimensional. Debe ser resistente a la abrasión del contacto con las partes de la máquina y del contacto con los sólidos en la pulpa de fibras de celulosa-agua. Así, la resistencia a la abrasión se refiere tanto a la resistencia contra el desgaste de los monofilamentos , así como su resistencia a los cortes, fricción, etc. De la misma manera, los monofilamentos de las telas formadoras deben ser tenaces. Particularmente, el monofilamento debe
B2/251/04 tener un alto grado de tenacidad a la fatiga a la flexión. La tela formadora debe ser estructuralmente estable en el plano de la tela, con el fin de contener los esfuerzos impuestos sobre ésta durante el uso, pero también debe resistir el estiramiento bajo la tensión impuesta por los rodillos impulsados que conducen la tela en una máquina para la fabricación de papel. Debe ser dimensionalmente estable y resistir cualesquier cambios dimensionales en el plano de la tela, debido a la absorción de humedad sobre un amplio intervalo de contenidos de humedad, debido a que cuando la máquina está en funcionamiento, estará completamente húmeda, y cuando la máquina se detenga por cualquier periodo de tiempo, se secará. Finalmente, la tela formadora debe ser resistente a la degradación por varios materiales presentes en la pulpa de fibra de celulosa-agua, y los materiales utilizados para limpiar la tela formadora, a la temperatura de uso prevaleciente. Ninguna tela conocida exhibe perfectamente todas estas características. Los polímeros sintéticos que proporcionan los monofilamentos más aceptables actualmente, utilizados para hacer las telas formadoras son los poliésteres, particularmente tereftalato de polietileno, y poliamidas, particularmente nylon-6 (policaprolactama) y nylon-66 (poli-hexametilenadipamida) . Estos polímeros se han mezclado con otros, tales como polietileno y
52/251/04 tereftalato de polibutileno, pero incluso tales telas distan de ser perfectas. El tereftalato de polietileno muestra buena estabilidad química y dimensional, y también es susceptible de tejerse, tiene buena capacidad de lazada y exhibe buen comportamiento al termofraguado, pero su resistencia a la abrasión deja algo que desear, especialmente con las máquinas modernas de velocidad más alta. El nylon-6 y el nylon-66 muestran buena resistencia a la abrasión, pero tienen serias deficiencias para tejerse, debido a que tienen una capacidad de lazada muy deficiente y un comportamiento al termofraguado inadecuado, y no poseen ni estabilidad dimensional adecuada en el intervalo de humedad encontrado en el medio para la fabricación de papel, ni resistencia adecuada a algunos de los materiales utilizados en la limpieza de las telas formadoras . Se han hecho intentos en la técnica para combinar los monofilamentos de poliéster y los monofilamentos de nylon para obtener las ventajas de cada tipo de polímero. La inestabilidad dimensional inherente del nylon-6 y del nylon-66 en el intervalo de contenidos de humedad encontrados en el medio fabricación de papel, sin embargo, que va de completamente húmedo a seco, impone una restricción en la relación del número de monofilamentos de
52/251/04 nylon a monofilamentos de tereftalato de polietileno que pueden utilizarse exitosamente en telas formadoras . También se han preparado telas formadoras a partir de monofilamentos que comprenden mezclas de polímeros sintéticos. Dos o más polímeros se mezclan físicamente, y a continuación se extruyen en estado fundido para formar monofilamentos . Los monofilamentos se han descrito como que consisten de una mezcla de mas del 60% al 90% en peso de poliéster de tereftalato de polietileno, de menos del 40% en peso de un poliuretano termoplástico, y de cero a aproximadamente 5% en peso de un estabilizador de la hidrólisis. La desventaja de las mezclas es que las propiedades de los polímeros individuales se comprometen cuando se mezclan. Por ejemplo, una mezcla que contiene únicamente 60% en peso de tereftalato de polietileno, no tendrá la misma estabilidad dimensional del tereftalato de polietileno puro. Es deseable una tela formadora que comprenda monofilamentos que tengan buena resistencia a la abrasión, tenacidad y estabilidad dimensional.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN La presente invención proporciona un monofilamento muíticomponente extruido en estado fundido, que comprende (a) una región externa que comprende
52/251/04 tereftalato de polietileno o un copoliéster que comprende al menos aproximadamente 80 por ciento en mol de unidades de tereftalato de etileno; y (b) una región interna que comprende una mezcla de aproximadamente 1 a aproximadamente 20 por ciento en peso de un copolímero de bloque de polieteréster y de aproximadamente 80 a aproximadamente 99 por ciento en peso de tereftalato de polietileno o un copoliéster que comprende al menos aproximadamente 80 por ciento en mol de unidades de tereftalato de etileno. Utilizando el monofilamento descrito anteriormente, puede hacerse una tela formadora para una máquina para la fabricación de papel . Tal tela comprende una pluralidad de monofilamentos multicomponentes extruidos en estado fundido que comprenden: (a) un componente en la región externa que comprende tereftalato de polietileno o un copoliéster que comprende al menos aproximadamente 80 por ciento en mol de unidades de tereftalato de etileno; y (b) un componente en la región interna que comprende una mezcla de aproximadamente 1 a aproximadamente 20 por ciento en peso de un copolímero de bloque de polieteréster y de aproximadamente 80 a aproximadamente 99 por ciento en peso de tereftalato de polietileno o un copoliéster que comprende al menos aproximadamente 80 por ciento en mol de unidades de tereftalato de etileno. En una modalidad preferida, la presente invención
52/251/04 proporciona además una tela formadora para una máquina para la fabricación de papel, en donde la tela comprende filamentos tejidos en al menos dos direcciones. Las al menos dos direcciones incluyen al menos una capa de filamentos en la dirección de la máquina, y al menos una capa de filamentos en la dirección transversal a la máquina. De manera preferida, al menos los filamentos en la dirección transversal a la máquina comprenden monofilamentos multicomponentes extruidos en estado fundido que comprenden: (a) un componente en la región externa que comprende tereftalato de polietileno o un copoliéster que comprende al menos aproximadamente 80 por ciento en mol de unidades de tereftalato de etileno; y (b) un componente en la región interna que comprende una mezcla de aproximadamente 1 a aproximadamente 20 por ciento en peso de un copolímero de bloque de polieteréster y de aproximadamente 80 a aproximadamente 99 por ciento en peso de tereftalato de polietileno o un copoliéster que comprende al menos aproximadamente 80 por ciento en mol de unidades de tereftalato de etileno. De manera ventajosa, el monofilamento de la presente invención tiene propiedades de resistencia a la abrasión y de tenacidad mejoradas, cuando se compara con los monofilamentos convencionales hechos de mezclas de poliéster y copoliéster. Además, el monofilamento de la
52/251/04 presente invención exhibe propiedades de estabilidad dimensional al menos equivalentes a los monofilamentos convencionales hechos de mezclas de poliéster y copoliéster. Estas características vuelven al monofilamento de la presente invención particularmente adecuado para utilizarse en la tela formadora de una máquina para la fabricación de papel .
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS La FIGURA 1 es una vista en sección transversal parcialmente esquemática de una tela formadora de dos capas . La FIGURA 2 es una vista en sección transversal parcialmente esquemática de una tela formadora de tres capas.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención está dirigida a un monofilamento multicomponente extruido en estado fundido, que comprende (a) un componente en la región externa que comprende tereftalato de polietileno o un copolímero que comprende al menos aproximadamente 80 por ciento en mol de unidades de tereftalato de etileno; y (b) un componente en la región interna que comprende una mezcla de aproximadamente 1 a aproximadamente 20 por ciento en peso
52/251/04 de un copolímero de bloque de polieteréster y de aproximadamente 80 a aproximadamente 99 por ciento en peso de tereftalato de polietileno. Para la consistencia a través de la especificación, se proporcionan aquí varias definiciones para distinguir varios filamentos. Para este fin, un filamento es una fibra de una longitud indefinida o extrema. Como se utiliza en esta especificación, el término "monofilamento" , se refiere a cualquier filamento único de una fibra fabricada. En contraste, el término "multifilamento" , se refiere a un filamento que consiste de muchos filamentos o hebras continuos, tal como un hilo. Un "monofilamento multicomponente " , algunas veces llamado un filamento compósito, está compuesto de dos o más polímeros que son coextruidos de tal manera que cada polímero ocupa una región discreta que corre a lo largo del filamento. Una sección transversal de un filamento multicomponente pone en evidencia una apariencia heterogénea que consiste de dos o más regiones discretas. Cuando un monofilamento multicomponente consiste de dos o más regiones discretas, los monofilamentos son referidos algunas veces como bicomponentes . En contraste, un "monofilamento multiconstituyente" , se refiere a una fibra extruida a partir de una mezcla homogénea de dos o más polímeros diferentes, como en una mezcla de polímeros. Una sección
52/251/04 transversal de un filamento multiconstituyente pone en evidencia una apariencia homogénea sin regiones discretas de heterogeneidad. Un "monofilamento monoconstituyente" , el cual también pone en evidencia una sección transversal homogénea, comprende principalmente sólo un polímero, aunque puede comprender además aditivos y modificadores, los cuales no afectan sustancialmente la naturaleza del polímero . Los monofilamentos multicomponentes pueden caracterizarse de acuerdo con la manera en que las regiones discretas de los componentes polimericos están arregladas con relación unas con otras. Por ejemplo, los componentes poliméricos pueden tener un arreglo lado a lado, o un arreglo externo- interno . En el arreglo externo- interno, uno de los componentes poliméricos se localiza sustancialmente hacia la periferia del monofilamento, en lo que se llamará una región externa, mientras que los otros componentes poliméricos se localizan en la región interna del monofilamento . Los ejemplos de arreglos externo-interno en monofilamentos multicomponentes, incluyen un arreglo cubierta-núcleo, y un arreglo islas en la corriente, entre otros. Los ejemplos de los arreglos externo- interno de tres componentes poliméricos en un monofilamento multicomponente , incluyen un arreglo cubierta-manto-núcleo, y un arreglo islas en la corriente,
52/251/04 entre otros. El arreglo externo- interno del monofilamento puede ser simétrico o no simétrico. El monofilamento extruido en estado fundido de la presente invención, comprende un arreglo externo- interno de una región externa y al menos una región interna. De manera preferida, el monofilamento extruido en estado fundido de la presente invención, comprende un arreglo cubierta-núcleo o cubierta-manto-núcleo, en donde la cubierta corresponde a la región externa, el núcleo corresponde a la región interna, y el manto, si está presente, corresponde a la segunda región interna, distinta. El monofilamento puede tener una forma redonda o aplanada, con bordes lisos, aserrados o irregulares. Puede ser multilobal, como trilobal, tetralobal, pentalobal, hexalobal , y lo similar. No hay un requisito de que la región externa abarque o rodee completamente la región interna. Así, se entenderá que el monofilamento puede estar "listado" con el material de la región externa que se extiende a lo largo de los bordes de la región interna del monofilamento, paralelos al eje longitudinal. En una modalidad preferida, el monofilamento extruido en estado fundido, comprende un arreglo de cubierta-núcleo. El núcleo o la cubierta pueden tener cada uno, cualquier configuración de sección transversal conocida en la técnica. Por ejemplo, el núcleo puede tener una
52/251/04 configuración de la sección transversal redonda, rectangular o multilobal . El componente en la región externa del monofilamento muíticomponente de la presente invención comprende poliéster. De manera más específica, el componente en la región externa comprende tereftalato de polietileno o un copoliéster que contiene al menos 80 por ciento en mol de unidades de tereftalato de etileno. Las unidades de copolimerizacion adecuadas en el copoliéster, incluyen ácidos isoftálicos, ácidos isoftálicos con un grupo sulfonato metálico, bisfenoles, neopentilglicoles y 1 , 6-ciclohexandioles . Las unidades de copolimerizacion que contienen cianuro no se prefieren. Deberá entenderse que las mezclas de poliéster, copoliésteres , tereftalato de polietileno y tereftalato de polietileno, como se utilizan a través de esta especificación, no incluyen poliuretanos . El poliéster debe cumplir con los requisitos normales de pureza conocidos en la técnica, y de manera preferida, el poliéster debe contener aproximadamente 0.007 por ciento en peso de agua. El poliéster también debe tener un peso molecular similar a aquél de las resinas utilizadas comúnmente para proporcionar hilos de filamentos de urdimbre y de trama. De manera preferida, la materia prima del poliéster tiene una viscosidad intrínseca (IV, por sus siglas en inglés), de aproximadamente 0.80 a
52/251/04 aproximadamente 0.99. De manera más preferida, la materia prima del poliéster tiene una viscosidad intrínseca (IV) de aproximadamente 0.85 a aproximadamente 0.99. Aún de manera más preferida, la materia prima del poliéster tiene una viscosidad intrínseca (IV) de aproximadamente 0.90 a aproximadamente 0.95. Aunque el componente en la región externa pueda tener buena resistencia a la abrasión, no será tan buena como la resistencia a la abrasión del componente en la región interna. Los ejemplos de grados de tereftalato de polietileno (PET, por sus siglas en inglés) , disponibles comercialmente , adecuados, incluyen, de manera no exclusiva, Merge 1995 y 1993 (marcas comerciales de Du Pont) , PET el cual contiene un auxiliar del procesamiento y Ti02 como colorante, Arnite A06-300 (una marca comercial de Akzo) , Vituf 9504C (una marca comercial de Goodyear) , y Tenite 10388 (una marca comercial de Eastman) . El Merge 1995 es el más preferido. Los monofilamentos multicomponentes de la presente invención comprenden además, al menos un componente en la región interna. El componente en la región interna tiene una resistencia a la abrasión más alta, y se considera más tenaz que el componente en la región externa. Comprende una mezcla de poliéster y un copolímero de bloque de polieteréster . De manera
52/251/04 preferida, el poliéster comprende tereftalato de polietileno o un copoliéster que contiene al menos 80 por ciento en mol de unidades de tereftalato de etileno. Las unidades de copolimerización que contienen cianuro no se prefieren. Las unidades de copolimerización adecuadas en el copoliéster, incluyen ácidos isoftálicos, ácidos isoftálleos con un grupo sulfonato metálico, bisfenoles, neopentilglicoles y 1 , 6-ciclohexandioles . El tereftalato de polietileno adecuado es como se describió anteriormente para el componente en la región externa. Un copolímero de bloque de polieteréster preferido, tiene la marca comercial Hytrel® y está disponible de E.I. Du Pont de Nemours & Co., Inc. Como se describió anteriormente, el Hytrel® es un copolímero de bloque de poliéter-éster , que tiene segmentos "suaves" y "duros". Los segmentos "suaves" son bloques de multibutilenoxitereftalato, mientras que los segmentos "duros" contienen unidades de tereftalato de butileno o tereftalato de tetrametileno . Están disponibles grados de Hytrel®, que tienen un intervalo de dureza. De manera preferida, el copolímero de bloque de polieteréster utilizado en el componente en la región interna, tiene una dureza al durómetro de aproximadamente 40 a aproximadamente 90. Las cantidades de copolímero de bloque de polieteréster y poliéster utilizadas en el componente en la
52/251/04 región interna pueden variar, dependiendo de factores como si se utilizan cargas u otros aditivos. De manera preferida, el componente en la región interna comprende de aproximadamente 1 a aproximadamente 20 por ciento en peso de un copolímero de bloque de polieterester, y de aproximadamente 80 a aproximadamente 99 por ciento en peso de poliéster. De manera más preferida, el componente en la región interna comprende de aproximadamente 3 a aproximadamente 17 por ciento en peso del copolímero de bloque de polieteréster, y de aproximadamente 83 a aproximadamente 97 por ciento en peso de poliéster. Aún de manera más preferida, el componente en la región interna comprende de aproximadamente 5 a aproximadamente 15 por ciento en peso del copolímero de bloque de polieteréster, y de aproximadamente 85 a aproximadamente 95 por ciento en peso de poliéster. El copolímero de bloque de polieteréster puede mezclarse con el poliéster mediante técnicas convencionales. El componente en la región interna y el componente en la región externa pueden comprender cada uno además cargas, pigmentos, estabilizadores de la hidrólisis u otros aditivos que no afecten la naturaleza de los polímeros empleados. Los cargas pueden incluir cargas minerales, sales y arcilla. Los cargas ejemplares incluyen sílice, mica, negro de humo, talco y polvo de aluminio. En
52/251/04 una modalidad preferida, el componente en la región externa está desprovisto de Hytrel®. De manera preferida, el componente en la región interna y el componente en la región externa están desprovistos de cualesquier poliuretanos . La deslaminación es una preocupación común cuando se utilizan monofilamentos multicomponentes . La adhesión entre los materiales de la región externa e interna puede mejorarse mediante entrelazado mecánico o mejorando la interacción química entre las regiones. El entrelazado mecánico puede realizarse en la hilera del proceso de extrusión, en donde los componentes externo e interno pueden extruirse de manera separada de una manera tal que, tras la formación del monofilamento, los componentes son enlazados mecánicamente uno con otro. Por ejemplo, el componente en la región externa puede extruirse para incluir un reborde triangular que se extiende hacia el componente en la región interna, mientras que el componente en la región interna se extruye para incluir un rebajo triangular complementario para recibir el reborde. Se entenderá que pueden utilizarse muchas otras técnicas para entrelazar mecánicamente los componentes. La unión de los componentes de la región externa e interna vía interacción química, puede lograrse a través de varios métodos. Por ejemplo, pueden incorporarse
52/251/04 agentes de acoplamiento en la composición de ambos componentes extruidos . De manera alterna, pueden agregarse aditivos del tipo adhesivo, tales como terpolímeros de poliamida o poliimidas basadas en un ácido dimérico, a uno o ambos de los materiales componentes. Incluso, adicionalmente , pueden agregarse aditivos que tengan funcionalidades iónicas, tales como ionómeros de nylon, a uno o ambos componentes . En la presente invención, la deslaminación no es un problema sustancial, puesto que tanto las regiones interna como externa del monofilamento comprenden, al menos parcialmente, el mismo componente, es decir, poliéster. Se apreciará que ocurre una unión significativamente fuerte cuando las regiones interna y externa comprenden al menos alguna cantidad y de manera preferida, cantidades sustanciales del mismo material. Los monofilamentos multicomponentes extruidos en estado fundido de la presente invención son hilados utilizando equipo formador de fibras convencional. Los flujos en estado fundido separados de los componentes poliméricos de la región externa y la región interna pueden alimentarse a un juego de hileras multicomponentes convencionales, tales como aquéllas descritas en las Patentes de los Estados Unidos Nos. 4,406,850, 5,162,074, 5,445,884 y 5,533,883, la descripción total de cada patente
52/251/04 se incorpora aquí como referencia. Los flujos en estado fundido se combinan para formar monofilamentos extruidos que tienen distintas regiones del polímero externo e interno. En una modalidad preferida, el monofilamento mul icomponente tiene distintas regiones del polímero externo e interno combinadas en arreglos cubierta-núcleo. Se entenderá por aquellos con experiencia en la técnica que la cantidad del material del componente en la región externa con relación a la cantidad del material del componente en la región interna en el monofilamento, puede expresarse en términos de por ciento en volumen. Por ejemplo, el volumen total de un monofilamento multicomponente puede comprender 50 por ciento del componente en la región externa, incluyendo cualesquier cargas o aditivos que puedan haberse mezclado ,en el material del componente en la región externa, y 50 por ciento del componente en la región interna, incluyendo cualesquier cargas o aditivos que puedan haberse mezclado en el material del componente en la región interna. De manera preferida, el monofilamento de la presente invención comprende de aproximadamente 50 a aproximadamente 93 por ciento en volumen del material del componente en la región interna, y de aproximadamente 7 a aproximadamente 50 por ciento en volumen del material del componente en la región externa. De manera más preferida, el monofilamento de la
52/251/04 presente invención comprende de aproximadamente 70 a aproximadamente 93 por ciento en volumen del material del componente en la región interna, y de aproximadamente 7 a aproximadamente 30 por ciento en volumen del material del componente en la región externa. Aún de manera más preferida, el monofilamento de la presente invención comprende de aproximadamente 80 a aproximadamente 90 por ciento en volumen del material del componente en la región interna, y de aproximadamente 10 a aproximadamente 25 por ciento en volumen del material del componente en la región externa . Las fibras extruidas son enfriadas mediante métodos convencionales con el fin de solidificar las fibras. Se entenderá por aquellos con experiencia en la técnica que los monofilamentos multicomponentes de la presente invención pueden recubrirse con uno o más materiales, con el fin de facilitar el manejo y el tejido. Los materiales de recubrimiento adecuados incluyen agentes antiestática y lubricantes. Los monofilamentos pueden combinarse para formar un haz de hilos, el cual se enrolla en una bobina de hilo adecuada. La resistencia a la abrasión y la tenacidad del monofilamento extruido en estado fundido de la presente invención, expresados como el porcentaje de retención de la tensión después de pruebas en húmedo y en jaula de ardilla
52/2B1/04 a 10,000 revoluciones, de manera preferida es mayor de aproximadamente 25%, de manera más preferida, mayor de aproximadamente 30%, y de manera aún más preferida, mayor de aproximadamente 35%. Esto difiere de manera significativa de las resinas de PET anteriores, en donde el porcentaje es menor del 25% y usualmente menor del 20%. Las pruebas de fatiga con la jaula de ardilla se conducen utilizando un medidor de desgaste por frotamiento de jaula de ardilla, que consiste de doce barras de acero al carbón separadas igualmente, sobre un círculo de los agujeros de los pernos de aproximadamente 25.5 cm de diámetro, que gira alrededor de un eje común. Cada barra es de aproximadamente 3.1 mm de diámetro y de aproximadamente 60.5 cm de largo, con su eje paralelo a un eje central. Cada monofilamento de poliéster se ata a un microinterruptor por medio de un nudo corredizo, y a continuación se cuelga sobre las barras, y se vuelve a tensionar con un peso que cuelga libremente. El microinterruptor se pretensiona de manera que un máximo de aproximadamente 36 cm del monofilamento está en contacto con las barras en cualquier momento. Los pesos que cuelgan libremente pesan 500 gramos cada uno, y hasta doce hebras de monofilamento pueden probarse de una vez. Las barras giran alrededor del eje común a 160 rpm. Después de 10,000 revoluciones, la resistencia a la tensión del monofilamento
52/251/04 se prueba y se compara con su resistencia a la tensión inicial. El porcentaje de retención de la tensión del monofilamento se calcula de acuerdo con la siguiente fórmula :
. , , , . , resistencia a la tensión (libras) después de 10,000 revoluciones retención de la tensión = xlvv resistencia a la tensión (libras) antes de la prueba
Esta prueba puede realizarse con los monofilamentos y la jaula seca o húmeda. Cuando está húmeda, la jaula se coloca en un depósito de agua para mojar las barras conforme gira. Los monofilamentos también pueden empaparse en agua antes de colgarse. La viscosidad intrínseca de los monofilamentos muíticomponentes extruidos en estado fundido es de al menos aproximadamente 0.735 cuando se mide en un solvente que comprende 60:40 partes en peso de una mezcla de fenol y 1, 1,2,2 -tetracloroetano a 30°C. De manera más preferida, la viscosidad intrínseca del monofilamento extruido en estado fundido es de al menos aproximadamente 0.78. Aún de manera más preferida, la viscosidad intrínseca es de al menos aproximadamente 0.82. El monofilamento multicomponente extruido en estado fundido de la presente invención tiene propiedades de resistencia a la abrasión y de tenacidad mejoradas,
52/251/04 cuando se compara con los monofilamentos convencionales hechos de mezclas de poliéster y copoliéster, mientras que tienen propiedades de estabilidad dimensional equivalentes a los monofilamentos convencionales. Estas características vuelven al monofilamento muíticomponente de la presente invención particularmente adecuado para utilizarse en una tela formadora de una máquina para la fabricación de papel . En consecuencia, la presente invención también proporciona una tela formadora para una máquina para la fabricación de papel, la tela comprende monofilamentos multicomponentes extruidos en estado fundido que comprenden (a) un componente en la región externa que comprende tereftalato de polietileno o un copolímero que comprende al menos aproximadamente 80 por ciento en mol de unidades de tereftalato de etileno y (b) un componente en la región interna que comprende una mezcla de aproximadamente 1 a aproximadamente 20 por ciento en peso de un copolímero de bloque de polieteréster y de aproximadamente 80 a aproximadamente 99 por ciento en peso de tereftalato de polietileno o un copolímero que comprende al menos aproximadamente 80 por ciento en mol de unidades de tereftalato de etileno. El uso del monofilamento de la presente invención es independiente del tipo de tela formadora o la forma de tejido utilizada. La tela formadora tiene tres funciones distintas.
52/251/04 Primer, debe permitir que el agua pase a través de su estructura. Segundo, debe soportar, retener y formar la hoja. Tercero, debe actuar como una banda transportadora que transporta la hoja a la sección de prensa. Las telas formadoras tienen más efecto en las propiedades de la hoja final que las telas de prensa o de secado, y esto hace que su diseño sea muy crítico. Como resultado, el diseño y fabricación de las telas formadoras requieren consideraciones muy especiales y un diseño cuidadoso. Una descripción más profunda de las telas formadoras para una maquina para la fabricación de papel, se da por Sabit Adanur en PAPER MACHINE CLOTHING, Cap. 2, Technonic Pub. Co., Inc., Lancaster, PA (1997), incorporada aquí como referencia en su totalidad. Las telas formadoras comprenden de manera preferida filamentos tejidos en al menos dos direcciones. Una tela puede tejerse, ya sea mediante tejido plano o tejido sinfín. Las telas de tejido plano tienen que unirse para hacer una tela sinfín para utilizarse en la máquina para la fabricación de papel. La dirección de la urdimbre de la máquina tejedora se vuelve la dirección de la máquina (MD, por sus siglas en inglés) , sobre la máquina para la fabricación de papel y la dirección de la trama en la máquina tejedora se vuelve la dirección transversal a la máquina (CD, por sus siglas en inglés) en la máquina para
52/251/04 la fabricación de papel. En el tejido sinfín, la tela se teje como una banda sinfín. La dirección de la urdimbre en la máquina tejedora se vuelve la dirección transversal a la máquina (CD) de la máquina para la fabricación de papel y la dirección de la trama de la máquina tejedora se vuelve la dirección de la máquina (MD) de la máquina para la fabricación de papel . El término "dirección de la máquina", significa una dirección sustancialmente paralela a la dirección en la cual se mueve la tela formadora en la máquina para la fabricación de papel. De manera similar, el término "dirección transversal a la máquina", significa una dirección sustancialmente a un ángulo recto a la dirección de la máquina, y en el plano de la tela. Se conoce en la técnica el uso de filamentos en las direcciones MD y CD que tengan propiedades diferentes. El filamento en la dirección transversal debería tener buenas propiedades al desgaste y tenacidad, y el filamento MD debería tener buenas propiedades de soporte de carga. Hay básicamente tres tipos de diseños de telas formadoras utilizados en la industria para la fabricación de papel: una sola capa, dos capas y tres capas. Las telas de una sola capa, tienen una capa de filamentos MD y una capa de filamentos CD. Estos filamentos pueden ser iguales o diferentes. En las telas formadoras que tienen dos o más
52/251/04 capas, puede haber una capa de filamentos MD y dos capas de filamentos CD. Estas capas pueden ser las mismas o diferentes. Hay variaciones de los diseños conocidas en la técnica. En una variación de diseño, hay tres capas de filamentos CD y una capa de filamentos MD. Todas las telas formadoras, ya sean de una sola capa o de múltiples capas, tienen un lado superior, en el cual yace la pulpa para la fabricación de papel, y un lado del rodillo, algunas veces llamado el lado de la máquina que entra en contacto con los rodillos, aletas y otros elementos de la máquina. En consecuencia, la tela formadora puede comprender filamentos del lado superior y filamentos del lado del rodillo, los cuales pueden ser los mismos o diferentes. Puede ser ventajoso si los filamentos del lado superior comprenden monofilamentos extrafinos. De manera preferida, los filamentos del lado del rodillo tienen buenas propiedades al desgaste, incluyendo resistencia a la abrasión y tenacidad . Volviendo ahora a la FIGURA 1, se muestra una tela formadora de dos capas 10, que tiene filamentos MD 12 intercalados entre los filamentos CD de la capa del lado superior 14 y los filamentos CD de la capa del lado del rodillo 16. La FIGURA 2 muestra una tela formadora de tres capas 20, en la cual las puntadas 22 están intercaladas entre la capa del lado superior 24 y la capa del lado del
52/251/04 rodillo 26. La capa del lado superior 24 contiene filamentos MD de la capa del lado superior 28 y filamentos CD de la capa del lado superior 32. La capa del lado del rodillo 26 contiene filamentos MD de la capa del lado del rodillo 34 y filamentos CD de la capa del lado del rodillo 36. Como se indicó anteriormente, el uso del monofilamento muíticomponente de la presente invención en la tela formadora para la fabricación de papel, es independiente del tipo de tela formadora o la forma de tejido utilizado. Puede utilizarse como un filamento CD, filamento MD, filamento de la capa del lado superior, filamento de la capa del lado del rodillo, o cualquier combinación de los mismos. Como se muestra en un filamento CD de la FIGURA 1, un monofilamento bicomponente que tiene un núcleo 18 rodeado por una cubierta 17, puede producirse y utilizarse únicamente en la dirección CD (preferida) , o en ambas direcciones MD y CD. Esto es, puede utilizarse en combinación con otros monofilamentos conocidos en la técnica para las telas para la fabricación de papel. Los monofilamentos preferidos que pueden utilizarse en combinación con el monofilamento multicomponente de la presente invención, comprende tereftalato de polietileno o mezclas de tereftalato de polietileno. De manera preferida, estas mezclas no comprenden poliuretano. La
52/251/04 tela formadora para la fabricación de papel puede comprender una combinación de dos o más monofilamentos multicomponentes , todos los cuales están dentro del alcance de la presente invención, pero tienen diferentes propiedades. La cantidad ventajosa de monofilamentos que comprende el monofilamento multicomponente extruido en estado fundido de la presente invención, varía dependiendo de varios factores, incluyendo el tipo de tela formadora utilizada, el número de capas y la aplicación específica. En una modalidad preferida, la tela formadora de la presente invención comprende filamentos tejidos en al menos dos direcciones, en donde las al menos dos direcciones incluyen al menos una capa de filamentos en dirección a la máquina y al menos una capa de filamentos en la dirección transversal a la máquina. Los filamentos MD y los filamentos CD pueden ser los mismos o diferentes. De acuerdo con la presente invención, al menos una capa de los filamentos en la dirección transversal a la máquina comprende un monofilamento multicomponente extruido en estado fundido que comprende (a) una región externa que comprende tereftalato de polietileno o un copolímero que comprende al menos aproximadamente 80 por ciento en mol de unidades de tereftalato de etileno,- y (b) una región interna que comprende una mezcla de aproximadamente 1 a aproximadamente 20 por ciento en peso de un copolímero de
52/251/04 bloque de polieteréster y de aproximadamente 80 a aproximadamente 99 por ciento en peso de tereftalato de polietileno o un copolímero que comprende al menos aproximadamente 80 por ciento en mol de unidades de tereftalato de etileno. De manera preferida, el resto de los filamentos en la tela formadora para la fabricación de papel, comprende monofilamentos monoconstituyentes o multiconstituyentes , que comprenden tereftalato de polietileno o mezclas de tereftalato de polietileno. Los monofilamentos monoconstituyentes o multiconstituyentes de manera preferida, no comprenden poliuretano. En una tela formadora de dos capas, como se muestra en la FIGURA 1, de aproximadamente 50 a aproximadamente 100% de los filamentos CD del lado del rodillo 16 de esta modalidad preferida, comprenden un monofilamento multicomponente extruido en estado fundido que comprende (a) una región externa que comprende tereftalato de polietileno o un copolímero que comprende al menos aproximadamente 80 por ciento en mol de unidades de tereftalato de etileno; y (b) una región interna que comprende una mezcla de aproximadamente 1 a aproximadamente 20 por ciento en peso de un copolímero de bloque de polieteréster, y de aproximadamente 80 a aproximadamente 99 por ciento en peso de tereftalato de polietileno o un copolímero que comprende al menos aproximadamente 80 por
52/251/04 ciento en mol de unidades de tereftalato de etileno, y de 0 a aproximadamente 50% de los filamentos CD del lado del rodillo 16, comprenden monofilamentos monoconstituyentes o multiconstituyentes, que comprenden tereftalato de polietileno o mezclas de tereftalato de polietileno. En esta modalidad, el resto de los filamentos en la tela formadora para la fabricación de papel, comprende de manera preferida monofilamentos monoconstituyentes o multiconstituyentes que comprenden tereftalato de polietileno o mezclas de tereftalato de polietileno. En otra modalidad preferida, la tela formadora de la presente invención comprende tres capas, como se muestra en la FIGURA 2. De manera preferida, de aproximadamente 40 a aproximadamente 100% de los filamentos CD de la capa del lado del rodillo 36, comprenden un monofilamento multicomponente extruido en estado fundido que comprende (a) una región externa que comprende tereftalato de polietileno o un copolímero que comprende al menos aproximadamente 80 por ciento en mol de unidades de tereftalato de etileno; y (b) una región interna que comprende una mezcla de aproximadamente 1 a aproximadamente 20 por ciento en peso de un copolímero de bloque de polieteréster , y de aproximadamente 80 a aproximadamente 99 por ciento en peso de tereftalato de polietileno o un copolímero que comprende al menos aproximadamente 80 por
52/251/04 ciento en mol de unidades de tereftalato de etileno, y de 0 a aproximadamente 60% de los filamentos CD de la capa del lado del rodillo 36 comprenden monofilamentos monoconstituyentes o multiconstituyentes que comprenden tereftalato de polietileno o mezclas de tereftalato de polietileno. En esta modalidad, el resto de los filamentos en la tela formadora para la fabricación de papel, comprende de manera preferida, monofilamentos monoconstituyentes o multiconstituyentes, que comprenden tereftalato de polietileno o mezclas de tereftalato de polietileno . Con el fin de demostrar la práctica de la presente invención, se han preparado y probado los siguientes ejemplos, como se describe a continuación. Sin embargo, los ejemplos no deben considerarse como que limitan el alcance de la invención. Las reivindicaciones servirán para definir la invención.
EJEMPLOS En el Ejemplo, 1, se preparó una mezcla que contiene 90% en peso de tereftalato de polietileno y 10% en peso de un copolímero de bloque de polieteréster, a saber, Hytrel™ 5555HS. El copolímero de bloque tuvo una dureza en el durómetro de 55. A continuación, la mezcla se extruyó en estado fundido con tereftalato de polietileno para
52/251/04 formar un monofilamento cubierta-núcleo multicomponente, que tiene una cubierta que comprende tereftalato de polietileno y un núcleo que comprende la mezcla. La materia prima del tereftalato de polietileno utilizada en el componente de la cubierta y en la mezcla del núcleo, tiene una viscosidad intrínseca de 0.95. El monofilamento cubierta-núcleo mul icomponente del Ejemplo 1, comprende aproximadamente 10% en volumen del material componente de la cubierta y aproximadamente 90% en volumen del material componente del núcleo. En la Tabla 1, estas cantidades relativas se expresan como relación del volumen cubierta/núcleo. Por lo tanto, la relación del volumen cubierta/núcleo del monofilamento del Ejemplo 1 fue de 10/90. Las propiedades físicas del monofilamento multicomponente resultante se resumen en la Tabla 1. El Ejemplo 2 se preparó como el Ejemplo 1, excepto que la relación de volumen de cubierta/núcleo del monofilamento fue de 20/80. El Ejemplo 3 es un monofilamento monoconstituyente comparativo, que comprende tereftalato de polietileno que tiene una viscosidad intrínseca de 0.95. Los Ejemplos 1, 2 y 3 se procesaron en el intervalo de temperatura de aproximadamente 550 °F a aproximadamente 570°F (287°C a 299°C) . Las propiedades físicas comparativas se resumen en la Tabla 1.
52/251/04 Para determinar la resistencia a la abrasión y la tenacidad, se realizaron pruebas de fatiga en una jaula de ardilla, en un medidor de desgaste por frotamiento de jaula de ardilla que consiste de doce barras de acero al carbón separadas igualmente sobre un círculo de los agujeros de los pernos de aproximadamente 25.5 cm de diámetro, que gira alrededor de un eje común. Cada barra es de aproximadamente 3.1 mm de diámetro y de aproximadamente 60.5 cm de largo, con su eje paralelo a un eje central. Cada monofilamento de poliéster se ata a un microinterruptor por medio de un nudo corredizo, y a continuación se cuelga sobre las barras, y se vuelve a tensionar con un peso que cuelga libremente. El microinterruptor se pretensiona de manera que un máximo de aproximadamente 36 cm del monofilamento está en contacto con las barras en cualquier momento. Los pesos que cuelgan libremente pesan 500 gramos cada uno, y hasta doce hebras de monofilamento pueden probarse de una vez. Las barras giran alrededor del eje común a 160 rpm. Después de 10,000 revoluciones, la resistencia a la tensión del monofilamento se prueba, y se compara con su resistencia a la tensión inicial. El porcentaje de retención de la tensión del monofilamento se calcula de acuerdo con la siguiente fórmula:
. , , . . , resistencia a la tensión (libras) después de 10,000 revoluciones . . . retención de la tensión = i xlQO resistencia a la tensión (libras) antes de la prueba
52/251/04 Estas pruebas de fatiga se realizaron tanto en seco como en húmedo. Los resultados de estas pruebas anteriores, así como otras propiedades mecánicas probadas, se muestran en la Tabla 1, en donde el ejemplo No. 3 es el control.
TABLA 1 Propiedades Mecánicas de los Monofilamentos Basados en PET
Como se muestra en la Tabla 1, los monofilamentos muíticomponentes de los Ejemplos 1 y 2, que tienen una región
52/2B1/04 externa que comprende tereftalato de polietileno y una región interna que comprende una mezcla de tereftalato de polietileno y un copolimero de bloque de polieteréster, mantienen buenas propiedades físicas y estabilidad dimensional cuando se comparan con los monofilamentos monoconstituyentes convencionales que comprenden tereftalato de polietileno. La tenacidad a la fatiga a la flexión y la resistencia a la abrasión de los monofilamento multicomponentes de los Ejemplos 1 y 2, se mejoró en gran medida con respecto al monofilamento comparativo del Ejemplo 3. De manera más específica, la retención de la tensión de los monofilamentos multicomponentes de la presente invención, es significativamente superior a la retención de la tensión del monofilamento comparativo, después de las pruebas en la jaula de ardilla seca y húmeda. Aunque la presente invención se ha descrito en los ejemplos anteriores con referencia a medios, materiales y modalidades particulares, será obvio para las personas con experiencia en la técnica que pueden hacerse varios cambios y modificaciones, los cuales caen dentro del alcance reclamado para la invención, como se expone en las reivindicaciones anexas. Por lo tanto, la invención no está limitada a los particulares descritos, y se extiende a todos los equivalentes dentro del alcance de las reivindicaciones.
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