MXPA04010869A - Fibra sintetica que contiene polvos con forma de esfera hueca. - Google Patents

Abstract

Se describe una fibra sintetica, que incluye particulas de forma esferica hueca cada una formada de cualquiera de uno seleccionado entre un material inorganico, un material organico, o combinaciones de los mismos, lo cual es ventajoso en terminos de una gravedad especifica baja, resolviendo por lo tanto, de manera efectiva, problemas de uso convencionales.

Description

FIBRA SINTETICA QUE CON IENE POLVOS CON FORMA DE ESFERA HUECA Campo Técnico La presente invención se relaciona, con fibras sintéticas que incluyen partículas de forma esférica hueca. De manera más específica, la presente invención está dirigida a una fibra sintética, caracterizada por tener peso ligero debido a las partículas huecas en ella, y varias funciones de acuerdo al material que constituye las esferas huecas.

Técnica Anterior Con los avances en la tecnología de las fibras, han sido desarrolladas fibras sintéticas funcionales que tienen varias propiedades, por ejemplo, emisión de rayos infrarrojos lejanos, actividad antibacteriana, función antiestática, protección ultravioleta, propiedades magnéticas, funciones desodorantes y propiedades de bloqueo de ondas electromagnéticas, las cuales sori benéficas para los humanos. En particular, las fibras sintéticas que tienen algunas de las propiedades anteriores son producidas exitosamente y actualmente se encuentran comercialmente disponibles. Para obtener fibras que tienen las propiedades anteriormente, se describen métodos para producir un material de partículas inorgánicas capaz de proporcionar las propiedades deseadas a la fibra. Sin embargo, en casos donde las fibras son' preparadas por medio del método anterior, los procesos de preparación de fibras tienen muchos problemas. También, las fibras preparadas pueden tener propiedades inferiores. Además, el material de partículas inorgánicas que tiene una gravedad específica alta es introducido en la fibra, por lo que las fibras tienen una gravedad específica mayor. En consecuencia, las prendas de vestir hechas de esas fibras tienen una sensación pesada con el uso de las mismas.

Descripción de la Invención Por lo tanto, un aspecto de la presente invención es aliviar los problemas encontrados en la técnica relacionada y proporcionar una fibra que tiene una gravedad específica baja con varias funciones. Otro aspecto de la presente invención es proporcionar una fibra funcional que tiene varias aplicaciones, siendo fácilmente usada para aplicaciones de fibras usadas convencionalmente .

Breve Descripción de los Dibujos Los anteriores y otros aspectos, características y otras ventajas de la presente invención serán comprendidas de manera más clara tras la siguiente descripción detallada tomada en conjunto con los dibujos acompañantes, en los cuales: La Figura 1 es una fotografía amplificada de microes eras de poliestireno cada una de las cuales tiene un tamaño uniforme; La Figura 2 es una fotografía alargada de esferas de sílice huecas; y La Figura 3 es una fotografía amplificada que ilustra una cavidad interna de las esferas de sílice huecas respectivas.

Mejor Modo Para Llevar a Cabo la Invención Sobre la base de la presente invención, una fibra sintética incluye esferas huecas cada una formada de un material inorgánico o un material orgánico. En casos donde es usado un material de partículas inorgánicas para la preparación de la fibra sintética, puesto que el material de partículas inorgánicas tiene una gravedad específica mucho mayor que la de la resina para usarse en la fibra sintética, la gravedad específica de la fibra · se incrementa proporcionalmente con la cantidad usada del material inorgánico. Por lo tanto, con el propósito de resolver el ' problema relacionado con la gravedad específica alta de la fibra, son. usadas partículas de forma esférica hueca en la presente invención. Por lo tanto, las esferas huecas usadas deberán tener una gravedad específica aparente de 0.5 o menor, de modo que la gravedad específica de la fibra sea reducida efectivamente. Si la gravedad específica aparente fue de 0.5, las esferas huecas son usadas en cantidades elevadas, lo cual tiene una influencia negativa sobre las propiedades físicas de la fibra. Además, las esferas huecas tienen una variedad de aplicaciones, de las cuales ellas la mayor parte sirven principalmente para reducir el peso de los productos finales e impregnar ingredientes efectivos, atribuibles a las cavidades internas de las mismas. Además, las esferas huecas han sido empleadas para pinturas, plásticos, cauchos, maderas ¦ sintéticas, cosméticos, materiales resistentes al fuego, agente de impregnación química agrícola, etc. Las esferas huecas inorgánicas representativas comercialmente disponibles son ejemplificadas por la sílicie, alumina y cenizas volantes, en las cuales los tamaños de partícula, formas y distribuciones de tamaño de partícula de las esferas huecas dependen de los propósitos de uso o precios de las mismas. En términos de un tamaño de partícula, cuando es usado un material que tiene un tamaño de partícula más grande para un proceso de hilado, un paquete de hilado puede obturarse o la fibra puede cortarse, por lo que normalmente no son producidos los hilos deseados. También, la fibra sintética producida es rugosa sobre una superficie de la misma, y tiene baja resistencia. De este modo, las propiedades físicas de la fibra se vuelven pobres.

En consecuencia, cuando el tamaño de las esferas huecas disminuye, las propiedades de la fibra se vuelven mejores o el- proceso de preparación de las mismas de vuelve más fácil. A este respecto, las fibras usadas en prendas de vestir de denier de aproximadamente 1.5 o menos, que tienen un tamaño promedio de aproximadamente 0.5 µt o menos, un tamaño de partícula de 90% de aproximadamente 1 µ?? o menos y el tamaño máximo de 2 µ?? o menos, pueden ser producidas de manera confiable y ser adecuadas para las aplicaciones deseadas. Sin embargo, los intervalos numéricos anteriores de los tamaños de partícula no son aplicados de manera estricta. En particular, en casos de partículas esféricas, puesto que la cohesión entre las partículas es baja, las partículas no causan problemas aún cuando tengan tamaños ligeramente más grandes. Además, si las partículas tienen tamaños más pequeños, raramente surgen problemas de preparación. También, pueden obtenerse fibras con propiedades excelentes. Entre las esferas huecas actualmente disponibles comercialmente , existen muchas esferas huecas que no satisfacen los requerimientos anteriores del tamaño de partícula. Esto se debe a que originalmente no se pretendía que esos materiales particulados y disponibles sirvieran para aplicarse a fibras. El tamaño . de partícula, como se mencionó anteriormente, resultante de muchos estudios de los inventores de la presente, incluye además una distribución de forma y tamaño irregular de las partículas. Si las esferas huecas tienen prácticamente un tamaño de partícula uniforme y sean casi perfectamente esféricas, no existe cohesión entre las partículas. En consecuencia, aún cuando las esferas huecas^ tienen un tamaño de partícula promedio de aproximadamente 1 µt?, no ocurren problemas serios relacionados con la preparación de las fibras. De igual modo, actualmente se encuentran disponibles comercialmente esferas huecas orgánicas hechas de poliestireno . Además, un método para preparar esferas huecas orgánicas se describe en la Patente Estadounidense No. 4,427,836 y la Patente Coreana No. 80123. Las esferas huecas orgánicas son usadas para incrementar los efectos enmascarantes y blancura por la difracción de la luz entrante debido a los diferentes índices de refracción entre las cavidades internas y los revestimientos poliméricos que rodean esas cavidades . Para proporcionar otra función además de reducir el peso de las fibras, existen métodos propuestos que usan polvos de un segundo material "que exhibe las funciones deseadas en forma de esferas sólidas, así como un primer material que tiene esferas huecas. Sin embargo, el método anterior es desventajoso dado que las esferas huecas del primer material, que actúan para reducir la gravedad específica de las fibras,, y los polvos del segundo material que tienen otras funciones son agregados por separado, y de este modo una cantidad se vuelve alta, lo cual afecta de manera adversa el proceso de preparación de las fibras. También, las propiedades físicas de la fibra per se pueden degradarse. Por lo tanto, aunque es prácticamente útil, el método anterior es inadecuado. Además, existen métodos propuestos de preparar directamente esferas huecas mediante el uso de un material que tenga una función deseada. Por ejemplo, son usados polvos conductores para sintetizar esferas huecas. Si esto sucede, las fibras sintéticas que incluyen esferas huecas sintetizadas de este modo son ventajosas en términos del peso ligero, y funciones antiestáticas superiores. Además, las esferas huecas que tienen los tamaños deseados deben ser preparadas de manera variable . Por ejemplo, las microesferas de un polímero orgánico son usadas como un intermediario para preparar microparticulas como en la presente invención. Por medio de la síntesis orgánica, se producen partículas esféricas finas del polímero orgánico, sobre las cuales se recubre la película de material deseado, - después de lo cual solo son removidos los polímeros internos. Por lo tanto, el revestimiento recubierto externamente permanece, , obteniendo de este modo esferas huecas deseadas. En ese caso, el polímero orgánico interno es removido por un proceso de ignición o disolviendo este en un solvente orgánico . De manera alternativa, las esferas huecas recubiertas con un material funcional deseado pueden ser usadas como están. Como para los métodos de preparación de fibras, puede ser adoptado un método de extrusión con flujo de aire, además de los métodos de hilado comunmente usado de fibras sintéticas . Una mejor comprensión de la presente invención puede ser obtenida a la luz de los siguientes ejemplos los cuales se exponen para ilustrar, pero no constituyen un limite a la presente invención.

Ejemplo 1 A partir de esferas de sílice huecas comercialmente disponibles, que tienen una -gravedad específica aparente 'de 0.15g/cc, un tamaño de partícula promedio de 2 µ?? y 98% de Si02, se separó la sílice que tenía tamaños pequeños, los cuales tenían una gravedad específica aparente de 0.18g/cc, un tamaño de partícula promedio de 0.65 µ?? y un tamaño de partícula del 90% de 1.3 µt? y un tamaño máximo de 2.2 µ??. . Las esferas huecas así separadas fueron sometidas a un proceso de preparación de un lote maestro junto con una resina de polipropileno, para preparar una porción del lote maestro de polipropileno que tiene 10% en peso de esferas de sílice hueca, el cual fue entonces mezclado adicionalmente con una resina de polipropileno y sometido a un proceso de hilado de fibras sintéticas, preparando de este modo un hilado de polipropileno con un denier de 1.2 que contenía 1.5% en peso de esferas de sílice huecas. La fibra preparada tuvo una relación de densidad de 0.96, en la cual una relación de densidad significa un valor obtenido dividendo la gravedad · específica de un hilo que contiene esferas huecas con la gravedad específica de un hilo que contiene un peso equivalente al de las esferas huecas. A través de una polimerización en emulsión, se sintetizaron las microesferas de poliestireno qué tienen un tamaño uniforme y se .separaron de la emulsión (FIGURA 1) . Entonces, se hidrolizó TEOS (Orto Silicato de Tetra Etilo) y se recubrió sobre las microesferas, las cuales fueron secadas ¦entonces. El poliestireno interno fue disuelto en dicloruro de metileno para obtener esferas de sílice huecas (FIGURA 2) . Como para las esferas de sílice huecas, las partículas tuvieron el tamaño uniforme de un diámetro de 1.0 µ??. Para confirmar la forma de esas partículas de sílice, las partículas fueron destruidas y observadas. A partir de esto, puede observarse que la sílice está en forma de esferas huecas (FIGURA 3) . Las esferas huecas fueron sometidas a los . mismos procesos que en el ejemplo 1, para producir un hilo de polipropileno con un denier de 1.2 que contiene 1.5% en peso de esferas de sílice huecas. La relación de densidad fue de 0.94.

Ejemplo 3 A través de una adsorción LBL (Capa por Capa) , se adsorbieron partículas de Si02 ultrafinas con un tamaño de 20 nm tres veces a partículas de polilátex esféricas, para obtener las partículas finas de látex de poliestireno recubierto con partículas ultrafinas de Si02, las cuales, fueron entonces tratadas con calor para remover un material orgánico interno. Por lo tanto, se obtuvieron esferas huecas de Si02 cada una de las cuales tenía un diámetro de 0.6 µa? Las esferas huecas fueron sometidas al mismo proceso que el ejemplo 1, para producir un hilo de polipropileno con un denier de 1.2 que contiene el 1.5% en peso de esferas huecas de Si02. La relación de densidad fue de 0.96.

Ejemplo 4 Las esferas huecas de SI02 en el ejemplo 3 fueron sumergidas en una solución de nitrato de plata para incorporar -un componente de plata en las esferas huecas respectivas, las cuales fueron removidas entonces de la solución, secadas y quemadas para producir esferas huecas de S1O2 cada una de las cuales contiene 4% en peso de plata. Se efectuó un proceso de hilado- como en el ejemplo 1, obteniendo por lo tanto un hilo de polipropileno con un denier de 1.2 que contiene 1.5% en peso de esferas huecas de Si02 cada una teniendo 4% en peso de plata. La relación de densidad fue de 0.97. Para confirmar la actividad antibacter.iana del hilo, se llevó a cabo una prueba, antibacteriana sobre E, Coli . A partir de esto, se encontró que la actividad antibacteriana era de 99% o más. Sin embargo, el hilo preparado en el ejemplo 3 no tuvo actividad antibacteriana.

Ejemplo 5 Las esferas huecas de Si02 obtenidas en el ejemplo 3 fueron sumergidas en una solución de SnCl4, y separadas de un filtrado, y entonces sumergidas adicionalmente en una solución de SbCl3, neutralizadas con amoniaco, secadas, y entonces tratadas con calor a 600°C durante una hora, para obtener una mezcla conductora que tiene Sn:Sb de 8:8:1, una relación en peso y Si02 [óxido de (Sn+Sb) ] .de 3.2:1 como una relación en peso. La mezcla conductora obtenida fue sometida a un proceso de hilado como en el ejemplo 1, preparando por lo tanto un hilo de polipropileno con un denier de 1.2 que contiene 1.5% en peso de la mezcla conductora. La relación de densidad fue de 0.97. El hilo de polipropileno tuvo una resistividad específica de 1/10,000 menor que la del hilo preparado en el ejemplo 3, exhibiendo por lo tanto una función antiestática.

Ejemplo 6 Se mezcló material antibacteriano de zeolita (diámetro de partícula promedio de 0.5 µp?, 90% del tamaño de partícula de 1.0 µt?, tamaño máximo de 1.8 µm) que contenía 5% en peso de plata con las esferas de sílice huecas usadas en el ejemplo 2 a una relación en peso de 3:1. Mediante el uso de la mezcla así obtenida y trozos de poliéster en general, se produjo ún fragmento de lote maestro que contenía 10% de un material inorgánico y se mezcló con trozos de poliéster en general, y entonces se sometió a un proceso de hilado, para preparar un- hilo con un denier de 1.4 que tiene 2.0% "en peso del material inorgánico y una relación de densidad de 0.97. Por medio de una prueba antibacteriana efectuada para confirmar la actividad antibacteriana del hilo, se encontró que la actividad antibacteriana del mismo era del 99% o más.

Ejemplo 7 Las esferas de sílice huecas usadas en el ejemplo 3 fueron mezcladas con etilenglicol y transformadas en una suspensión, la cual fue entonces sometida a un proceso de polimerización en trozos de poliéster, para preparar un trozo de compuesto de poliéster que contenía 2% en peso de esferas de sílice huecas. Un fragmento de compuestos de poliéster fue sometido a un proceso de hilado,' dando de este modo un denier de 1.2 que contiene 2% en peso de esferas de sílice huecas. La relación de densidad fue de 0.97.

Aplicabilidad Industrial Como se describió anteriormente, la presente invención proporciona una fibra sintética, que incluye esferas huecas. Esa fibra sintética tiene propiedades físicas adecuadas para usarse en prendas de vestir y ropa de cama, y es de peso ligero, comparada con lás fibras generales. Por lo tanto, los problemas dé uso pesado, considerados como los peores para productos de fibra funcionales convencionales, pueden ser resueltos' fácilmente. De este modo, las fibras sintéticas funcionales pueden ser aplicadas de manera variables. Aunque han sido descritas modalidades preferidas de la presente invención para propósitos ilustrativos, aquellos expertos en la técnica apreciarán que son posibles varias modificaciones, adiciones y sustituciones, sin apartarse del alcance y espíritu de la invención como se describe en las reivindicaciones acompañantes.

Claims (7)

1. REIVINDICACIONES 1. Una fibra sintética, caracterizada porque comprende esferas huecas, cada una hecha de cualquiera seleccionado de entre un material inorgánico, un material orgánico, o combinaciones de los mismos.
2. 2. La fibra sintética de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque las esferas huecas tienen cada una una gravedad específica aparente de 0.5 o menos .
3. 3. La fibra sintética de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque las esferas huecas tienen un tamaño de partícula promedio de 0.5 µp? o menos, un tamaño de partícula del 90% de 1 µ?? o menos, y un tamaño máximo de 2 µta o menos .
4. 4. La fibra sintética de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque comprende además un material inorgánico funcional.
5. 5. " La fibra sintética de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque las - esferas huecas están cada una recubiertas con un material inorgánico funcional.
6. 6. La fibra sintética de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque las esferas huecas están hechas cada una de un material inorgánico funcional.
7. 7. La fibra sintética de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizada porque el material inorgánico funcional es seleccionado del grupo qué consiste de materiales que emiten infrarrojo lejano, materiales conductores, materiales antibacterianos, materiales que absorben ondas electromagnéticas, materiales protectores de ultravioleta, materiales que bloquean rayos X, materiales desodorantes, materiales magnéticos y materiales ópticos.