MXPA06006949A - Procesos rotativos de hilatura para formar fibras que contienen polimeros de hidroxilo. - Google Patents

Abstract

Se proporcionan procesos rotativos de hilatura, mas especificamente procesos para elaborar fibras que contienen polimeros de hidroxilo utilizando una tobera rotativa de altura, fibras que contienen polimeros de hidroxilo elaboradas por los procesos y tramas elaboradas con las fibras que contienen polimeros de hidroxilo.

Description

PROCESOS ROTATIVOS DE HILATURA PARA FORMAR FIBRAS QUE CONTIENEN POLÍMEROS DE HIDROXILO CAMPO PE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a procesos rotativos de hilatura para formar fibras que contienen polímeros de hidroxilo, más específicamente a procesos para elaborar fibras que contienen polímeros de hidroxilo utilizando una tobera rotativa de hilatura, fibras que contienen polímeros de hidroxilo elaboradas por medio de e sos p rocesos, y tramas elaboradas con ellas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los procesos no rotativos de hilatura para elaborar fibras tales como aquellos que utilizan toberas cortantes, toberas para hilado por unión o toberas para soplado por fusión son conocidos en la industria. Los procesos rotativos de hilatura para elaborar fibras que no contienen polímeros de hidroxilo también son conocidos en la industria. Por ejemplo se sabe que las fibras de material de fibra de vidrio pueden elaborarse por procesos rotativos de hilatura. Sin embargo, la industria anterior no enseña ni propone estos procesos rotativos de hilatura para elaborar fibras que contienen polímeros de hidroxilo, en especial fibras que contienen polímeros de hidroxilo con propiedades de resistencia en húmedo o de solubilidad adecuadas para productos de consumo. Por lo tanto, existe la necesidad de contar con procesos rotativos de hilatura para elaborar fibras que contienen polímeros de hidroxilo.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La p resente i nvención s atisface l a n ecesidad d escrita con anterioridad al proporcionar procesos rotativos de hilatura para elaborar fibras que contienen polímeros de hidroxilo. En u n ejemplo d é l a presente invención se proporciona un proceso para elaborar fibras que contienen polímeros de hidroxilo; el proceso comprende el paso de someter una composición que contiene polímeros de hidroxilo a un proceso rotativo de hilatura para formar una fibra que contiene polímeros de hidroxilo. En otro ejemplo de la presente invención se proporciona un proceso para elaborar fibras que contienen polímeros de hidroxilo; el proceso comprende los pasos de: a. Proporcionar una composición que contiene polímeros de hidroxilo; b. suministrar la composición que contiene polímeros de hidroxilo a una tobera rotativa de hilatura; y c. hacer funcionar la tobera rotativa de hilatura de modo que la composición salga de ella como una o más fibras que contienen polímeros de hidroxilo. En otro ejemplo de la presente invención se proporciona una fibra que contiene polímeros de hidroxilo elaborada por un proceso de la presente invención. En otro ejemplo de la presente invención s e p roporciona u na trama q ue comprende una fibra que contiene polímeros de hidroxilo elaborada de conformidad con la presente invención. En otro ejemplo de la presente invención se proporciona un proceso para elaborar una o más fibras que contienen polímeros de hidroxilo; el proceso comprende el paso de someter una composición que contiene polímeros de hidroxilo a un proceso rotativo de hilatura para producir una o más fibras que contienen polímeros de hidroxilo. En otro ejemplo de la presente invención se proporciona un proceso para elaborar una o más fibras que contienen polímeros de hidroxilo; el proceso comprende los pasos de: a. Proporcionar una primera composición que comprende un primer material; b. proporcionar una segunda composición que comprende un segundo material; c. suministrar la primera y la segunda composición a una tobera rotativa de hilatura; y d. hacer funcionar la tobera rotativa de hilatura de modo que la primera y la segunda composición salgan de la tobera rotativa de hilatura como una o más fibras multicomponentes; en donde al menos el primer material o el segundo material comprende un polímero de hidroxilo. Por consiguiente, la presente invención proporciona procesos para elaborar fibras que contienen polímeros de hidroxilo, fibras que contienen polímeros de hidroxilo elaboradas por esos procesos y tramas que las comprenden.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Figura 1 es una representación esquemática de un proceso no rotativo de hilatura para elaborar fibras que contienen polímeros de hidroxilo. La Figura 2A es una representación esquemática de un ejemplo de un proceso rotativo de hilatura para elaborar fibras que contienen polímeros de hidroxilo de conformidad con la presente invención. La Figura 2B es una representación esquemática de un ejemplo de una tobera rotativa de hilatura, parte de la Figura 2A, para elaborar fibras que contienen polímeros de hidroxilo de conformidad con la presente invención. La Figura 3A es una vista esquemática lateral de un barril de un extrusor de doble tornillo adecuado para preparar la composición que contiene polímeros de hidroxilo descrita en la presente invención. La Figura 3B es una vista esquemática lateral de la configuración de un tornillo y elemento de mezclado adecuado para utilizarse en el barril de la Figura 1A.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Definiciones Como se utiliza aquí, "proceso no rotativo de hilatura" se refiere a un proceso por el cual se forma una fibra que contiene polímeros de hidroxilo a partir de una composición que contiene este tipo de polímeros a medida que dicha composición sale de una tobera no rotativa de hilatura. La composición que contiene polímeros de hidroxilo se forma en una fibra que contiene esos polímeros cuando la composición se atenúa por una corriente fluida de atenuación, fuerzas gravitacionales, fuerzas mecánicas o fuerzas eléctricas a medida que la composición sale de la tobera. La Figura 1 es una representación esquemática de un proceso no rotativo de hilatura para elaborar fibras que contienen polímeros de hidroxilo. Como se muestra en la Figura 1 , la tobera no rotativa de hilatura 10 contiene una abertura para la corriente fluida de atenuación 12 a través de la cual una corriente fluida de atenuación 14 sale de la tobera 10, y una abertura para la composición que contiene polímeros de hidroxilo 16 a través de la cual una composición que contiene polímeros de hidroxilo 18 sale de la tobera 10 y se atenúa en forma de una fibra que contiene polímeros de hidroxilo 20 solamente por la acción de la corriente de atenuación 14. Como se utiliza aquí "proceso rotativo de hilatura" se refiere a un proceso por el cual se forma una fibra que contiene polímeros de hidroxilo a partir de una composición que contiene este tipo de polímeros a medida que dicha composición sale de una tobera rotativa de hilatura. La composición que contiene polímeros de hidroxilo se forma en una fibra que contiene esos polímeros cuando la composición se atenúa por una fuerza de atenuación además de una corriente fluida de atenuación, fuerzas gravitacionales, mecánicas o eléctricas a medida que la composición sale de la tobera. Las Figuras 2A y 2B son representaciones esquemáticas de un ejemplo de un proceso rotativo de hilatura para elaborar fibras que contienen polímeros de hidroxilo. Como se utiliza aquí, "corriente fluida de atenuación" se refiere a una corriente fluida distinta que imparte aceleración a la composición que contiene polímeros de hidroxilo, preferentemente para obtener una fibra que contiene polímeros de hidroxilo a partir de esa composición. Como se utiliza aquí, "corriente fluida distinta" se refiere a uno o más gases, por ejemplo aire, cuya velocidad y proximidad a la composición q ue contiene polímeros de hidroxilo es suficiente para que los gases aceleren dicha composición. Como se utiliza aquí, "fibra" o "filamento" se refiere a un objeto fino, delgado y muy flexible que tiene un eje principal bastante largo comparado con los dos ejes de la fibra ortogonales entre sí y perpendiculares al eje principal. De preferencia, una relación de aspecto de la longitud del eje principal a un diámetro equivalente de la sección transversal de la fibra perpendicular al eje principal es mayor a 100/1 , de preferencia mayor a 500/1 , con m ás p referencia m ayor a 1 000/1 y c on I a m áxima p referencia m ayor a 5000/1. L as fibras pueden ser continuas o prácticamente continuas o incluso, discontinuas. El diámetro aproximado de las fibras de la presente invención puede ser menor que aproximadamente 50 µm, y/o menor que aproximadamente 20 µm, y/o menor que a proximadamente 1 0 µm, y/o menor que aproximadamente 8 µm, y/o menor que aproximadamente 6 µm, y/o menor que aproximadamente 4 µm, medido a través d el Método de prueba del diámetro de fibra descrito en la presente. Como se utiliza aquí "temperatura del proceso de hilatura" se refiere a la temperatura en la cual las fibras que contienen polímeros de hidroxilo se atenúan en la superficie externa de la tobera rotativa de hilatura a medida que se forman dichas fibras. Como se utiliza aquí, "composición que contiene polímeros de hidroxilo" se refiere a una composición que contiene como mínimo un polímero d e h idroxilo. E n u n ejemplo, esta composición contiene como mínimo un material que no se funde antes de descomponerse. Por ejemplo un polímero de hidroxilo puede disolverse en agua en lugar de fundirse y luego secarse (eliminación de agua) durante un proceso de formación de fibra.

Composición que contiene polímeros de hidroxilo La composición que contiene polímeros de hidroxilo comprende un polímero de este tipo. Como se utiliza aquí, "polímero de hidroxilo" se refiere a un polímero que contiene más de 10 %, 20 % o 25 % de grupos hidroxilo en peso. La composición que contiene polímeros de hidroxilo puede ser un compuesto que contiene una mezcla de polímeros en la cual al menos uno de ellos es un polímero de hidroxilo, cargas inorgánicas y orgánicas, fibras o agentes de espuma. La composición que contiene polímeros de hidroxilo puede estar previamente formada. En un ejemplo, el polímero de hidroxilo puede solubilizarse por el contacto con un líquido tal como agua para formar esa composición. Se puede considerar tal líquido a los fines de la presente invención para desempeñar la función de un plastificante externo. De manera alternativa, puede utilizarse cualquier otro proceso adecuado conocido por las personas de habilidad en la industria para producir la composición que contiene polímeros de hidroxilo, de modo que las propiedades de ésta sean adecuadas para hilar la composición en una fibra. La composición que contiene polímeros de hidroxilo puede tener o soportar una temperatura aproximada que varía de aproximadamente 23 °C a aproximadamente 100 °C, de aproximadamente 65 °C a aproximadamente 95 °C y de aproximadamente 70 °C a aproximadamente 90 °C cuando se elaboran fibras a partir de ella. El pH aproximado de la composición que contiene polímeros de hidroxilo puede variar de aproximadamente 2.5 a aproximadamente 9 y/o de aproximadamente 3 a aproximadamente 8.5 y/o de aproximadamente 3.2 a aproximadamente 8 y/o de aproximadamente 3.2 a aproximadamente 7.5. Este tipo de composiciones puede tener una viscosidad de rozamiento medida de conformidad con el método de prueba de viscosidad de rozamiento de las composiciones que contienen polímeros de hidroxilo descrito en la presente menor que 300 Pa.s, y/o de aproximadamente 0.1 Pa.s a aproximadamente 300 Pa.s, y/o de aproximadamente 1 Pa.s a aproximadamente 250 Pa.s y/o de aproximadamente 3 Pa.s a aproximadamente 200 Pa.s a una velocidad de rozamiento de 3000 s"1 y a la temperatura del proceso de hilatura. En un ejemplo, una composición que contiene polímeros de hidroxilo de la presente invención puede comprender al menos aproximadamente 5 % y/o al menos aproximadamente 15 % y/o al menos aproximadamente 20 % y/o 30 % y/o 40 % y/o 45 % y/o 50 % a aproximadamente 75 % y/o 80 % y/o 85 % y/o 90 % y/o 95 % y/o 99.5 % de un polímero de hidroxilo en peso de una composición que contiene polímeros de hidroxilo. El peso molecular promedio ponderado aproximado del polímero de hidroxilo puede ser mayor que 100,000 g/mol antes de la reticulación. Puede estar presente un sistema de reticulación en la composición que contiene polímero de hidroxilo o se puede agregar a dicha composición que contiene polímero de hidroxilo antes del procesamiento del polímero de tal composición que contiene polímero de hidroxilo. La composición que contiene polímeros de hidroxilo puede incluir a) como mínimo aproximadamente 5 % y/o 15 % y/o de al menos aproximadamente 20 % y/o 30 % y/o 40 % y/o 45 % y/o 50 % a a proximadamente 75 % y /o 80 % y /o 85 % d e u n p olímero d e hidroxilo en peso de la composición; b) un sistema de reticulación que comprende aproximadamente entre 0.1 % y 10 % de un agente de reticulación en peso de la composición; y c) aproximadamente entre 10 %, 15 % y 20 % y aproximadamente 50 %, 55 %, 60 % y 70 % de un plastificante externo, por ejemplo agua, en peso de la composición.

Síntesis de la composición que contiene polímeros de hidroxilo La composición que contiene polímero de hidroxilo de la presente invención se puede preparar utilizando un extrusor de tornillo, tal como un extrusor de doble tornillo con cilindro ranurado. En la Figura 3 A se ilustra esquemáticamente un barril 60 de un extrusor de doble tornillo APV Baker (Peterborough, Inglaterra). El barril 60 está dividido en ocho zonas identificadas como zonas 1-8. El barril 60 contiene el tornillo de extrusión y los elementos de mezclado mostrados esquemáticamente en la Figura 3B y sirve como un recipiente de contención durante el proceso de extrusión. La zona 1 incluye un puerto de alimentación de sólidos 62 y un puerto de alimentación de líquidos 64. La zona 7 incluye una ranura 66 para enfriar y reducir el contenido de líquido tal como agua de la mezcla antes de salir del extrusor. Un rellenador de ranura opcional distribuido por APV Baker puede utilizarse para evitar el escape de la composición que contiene polímeros de hidroxilo a través de la ranura 66. El flujo de la composición a través del barril 60 pasa desde la zona 1 para salir del barril 60 en la zona 8. En la Figura 3B se ilustra esquemáticamente una configuración de tornillo y elemento de mezclado para el extrusor de doble tornillo. Este extrusor contiene una pluralidad de husillos dobles (TLS, por sus siglas en inglés) (identificados como A y B) y husillos simples (SLS, por sus siglas en inglés) (identificados como C y D) instalados en serie. Los elementos de tornillo (A - D) se caracterizan por la cantidad de husillos continuos y el paso de éstos. Un husillo es un aspa (a un ángulo de hélice determinado) que envuelve el núcleo d el tornillo. La cantidad d e h usillos i ndica la cantidad de aspas que envuelven el núcleo en un punto determinado de la longitud del tornillo. Al aumentar la cantidad de husillos se reduce la capacidad volumétrica del tornillo y se i ncrementa la capacidad d e generación de presión del tornillo. El paso del tornillo es la distancia necesaria para que un aspa complete una revolución del núcleo. Se expresa como la cantidad de diámetros de un tornillo por una revolución completa de un aspa. Al disminuir el paso del tornillo se incrementa la presión generada por éste y se reduce su capacidad volumétrica. La longitud de un tornillo se informa como la relación de longitud del elemento dividido entre el diámetro del mismo. En este ejemplo se utilizan TLS y SLS. El tornillo A es un TLS con un paso de 1.0 y una relación de longitud de 1.5. El tornillo B es un TLS con un paso de 1.0 y una relación L/D de 1.0. El tornillo C es un SLS con un paso de % y una relación de longitud de 1.0. El tornillo D es un SLS con un paso de % y una relación de longitud de 14. Las paletas de orejeta doble E, que sirven como elementos de mezclado, también se incluyen en serie con los elementos de tornillo SLS y TLS para mejorar el mezclado. Para controlar el flujo y el tiempo correspondiente de mezclado se utilizan diversas configuraciones de paletas de orejeta doble y elementos de inversión F, husillos simples y dobles roscados en la dirección opuesta. En la zona 1, el polímero de hidroxilo se alimenta en el puerto de alimentación de sólidos a una velocidad de 230 gramos/minuto utilizando un alimentador dosificador por pérdida de peso K-Tron (Pitman, NJ). Este polímero de hidroxilo se combina dentro del extrusor (zona 1) con agua, un plastificante externo, agregado en el líquido alimentado a una velocidad de 146 gramos/minuto utilizando una bomba de diafragma Milton Roy (Ivyland, PA) (cabezal de bomba de 7.2 L/h (1.9 galones por hora)) para formar una lechada de polímero de hidroxilo/agua. Esta lechada luego desciende por el barril del extrusor y se cuece. El Cuadro 1 describe la temperatura, presión y la función correspondiente de cada zona del extrusor.

Cuadro I Cuando la lechada de polímero de hidroxilo/agua sale del extrusor, una parte se desecha y otra parte (100 g) se suministra a un dispositivo Zenith®, tipo PEP II (Sanford NC) y se bombea a un mezclador estático estilo S X (Koch-Glitsch, Woodridge, Illinois). Los aditivos adicionales tales como agentes de reticulación, facilitadores de reticulación y plastificantes externos adicionales como agua adicional u otros plastificantes externos se combinan con la lechada de polímero de hidroxilo/agua utilizando el mezclador estático para formar una composición que contiene polímeros de hidroxilo. Los aditivos se bombean al mezclador estático por medio de bombas PREP 100 HPLC (Chrom Tech, Apple Valley MN). Estas bombas proporcionan una capacidad de adición de bajo volumen y alta presión. La composición que contiene polímeros de hidroxilo de la presente invención está lista para hilarse como una fibra que contiene polímeros de hidroxilo.

Hilado de una fibra utilizando un proceso rotativo de hilatura A continuación se incluye un ejemplo no restrictivo de un proceso rotativo de hilatura para elaborar una fibra que comprende un polímero de hidroxilo de conformidad con la presente invención. Una composición que contiene polímeros de hidroxilo se prepara de conformidad con la síntesis de una composición que contiene polímeros de hidroxilo descrita con anterioridad. Como se muestra en la Figura 4, la composición que contiene polímeros de hidroxilo puede hilarse en una fibra que contiene dichos polímeros por medio de un proceso rotativo de hilatura (o una operación de procesamiento rotativo de polímeros). Como se utiliza aquí, "procesamiento de polímeros" se refiere a cualquier operación o proceso por el cual se forma una fibra que comprende un polímero de hidroxilo a partir de una composición que contiene dicho polímero.

Tal como se ilustra en las Figuras 2A y 2B, en un ejemplo de un sistema rotativo de hilatura 22 de conformidad con la presente invención, dicho sistema puede comprender una tobera rotativa de hilatura 24 que comprende una pared inferior 26 y una pared anular externa 28. La relación entre la pared inferior 26 y la pared anular externa 28 define un compartimento receptor 30. El sistema rotativo de hilatura 22 también incluye una fuente de composición que contiene polímeros de hidroxilo 32 en comunicación de fluidos con el compartimento receptor 30. Esta fuente 32 puede suministrar una composición que contiene polímeros de hidroxilo 34 al compartimento receptor 30. La pared anular externa 28 contiene como mínimo un orificio 36 a través del cual la composición que contiene polímeros de hidroxilo 34 puede salir de la tobera rotativa de hilatura 24 durante la operación. La tobera también puede incluir una pared superior 38 relacionada con la pared anular externa 28 para definir además el compartimento receptor 30. El sistema rotativo de hilatura 22 también puede además comprender una fuente de aire húmedo 40 capaz de suministrar aire húmedo como representa la flecha A hacia el interior o alrededor de la tobera rotativa de hilatura 24. La pared inferior 26 puede incluir canales o ranuras (no se muestran) que ayudan o facilitan el desplazamiento de la composición que contiene polímeros de hidroxilo 34 dentro del compartimento receptor 30. El sistema rotativo de hilatura 22 puede incluir un deflector de aire 42 que guía el aire húmedo A. En un ejemplo, este deflector 42 está acoplado a la tobera 24. En otro ejemplo, el deflector de aire está separado de la tobera rotativa de hiladura 24 y es distinto a ella. En otro ejemplo, el deflector de aire incluye una cubierta superior 42' y una cubierta inferior 42", en donde una de ellas está acoplada a la tobera rotativa de hilatura24 y la otra está separada de la tobera rotativa de hilatura 24 y es distinta a ella. El d eflector d e a iré 42 p uede g uiar e I a ¡re h úmedo A p ara q ue e ntre en contacto con las fibras 44 que salen de los orificios 36 de la pared anular externa 28. El aire húmedo A puede humedecer la composición que contiene polímeros de hidroxilo 34 o las fibras que contienen polímeros de hidroxilo 44. La humedad relativa del aire A puede ser mayor que 50 %, y/o mayor que 60 % y/o mayor que 70 %. En un ejemplo, dicho aire húmedo A se suministra a un área adyacente a la pared anular externa 28 de la tobera rotativa de hilatura 24. En otro ejemplo, se suministra a través de aberturas (no se muestran) de la pared anular externa 28 adyacentes a los orificios 36. Los ejemplos no restrictivos de esas aberturas incluyen poros o ranuras capaces de proporcionar aire húmedo adyacente a una o más fibras 44 que salen de la tobera rotativa de hilatura 24. Además de guiar el aire húmedo A, los deflectores de aire 42 pueden minimizar la cantidad de aire sin humedecer que entra en contacto con la tobera rotativa de hilatura 24 o las fibras 44. La adición de aire húmedo A en el interior de la tobera puede reducir la tendencia de la composición que contiene polímeros de hidroxilo 34 a secarse prematuramente hasta un punto en que no fluye fácilmente a través de los orificios 36 de la tobera rotativa de hilatura 24. El aire húmedo A puede mantener la composición que contiene polímeros de hidroxilo 34 en estado líquido para que fluya libremente a través de los orificios 36 de la tobera rotativa de hilatura 24. El sistema rotativo de hilatura 22 también puede incluir un sistema de montaje 46 capaz de soportar la tobera rotativa de hilatura 24 en forma temporal o permanente. El sistema de montaje 46 puede incluir un motor de impulsión u otro dispositivo capaz de hacer rotar radialmente al sistema 46 y por consiguiente, a la tobera rotativa de hilatura 24 respecto del eje R durante la operación. Durante el funcionamiento del sistema rotativo de hilatura 22, a medida que rota alrededor del eje R, la tobera rotativa de hilatura 24 imparte inercia a la composición que contiene polímeros de hidroxilo 34 presente en el compartimento receptor 30 y en contacto con una pared de la tobera 24. La composición que contiene polímeros de hidroxilo 34 entra en contacto con la pared anular externa 28 y se acumula temporalmente antes de salir de la tobera rotativa de hilatura 24 a través de al menos un orificio 36 de la pared anular externa 28. Como resultado de la inercia impartida a la composición que contiene polímeros de hidroxilo 28 y de la salida de la composición 34 de la tobera rotativa de hilatura 24 a través de al menos un orificio 36, la composición 34 se atenúa en una o más fibras 44. La inercia impartida a la composición que contiene polímeros de hidroxilo 34 requiere una corriente fluida de atenuación para atenuar la composición 34 en fibras 44. Sin embargo, en otro ejemplo, también puede aplicarse una corriente fluida de atenuación a la composición que contiene polímeros de hidroxilo 34 para ayudar a atenuar la composición 34 en fibras que contienen polímeros de hidroxilo 44. La alimentación o el suministro de una composición que contiene polímeros de hidroxilo 34 a la tobera rotativa de hilatura 24 puede ser un proceso continuo o en lote. En un ejemplo, la composición que contiene polímeros de hidroxilo 34 se suministra a la tobera rotativa de hilatura 24 por un proceso continuo o semicontinuo. Durante el suministro de la composición que contiene polímeros de hidroxilo 34 a la tobera 24, ésta puede girar. Las fibras que contienen polímeros de hidroxilo 44 pueden recolectarse en un dispositivo de recolección (no se muestra) para formar una trama. En un ejemplo, puede utilizarse vacío para facilitar la recolección de las fibras 44 en el dispositivo. Además, las fibras 44 pueden recolectarse de manera uniforme. El diámetro de la tobera rotativa de hilatura 24 puede permitir que la velocidad punta de la superficie exterior 48 de su pared anular externa sea de aproximadamente 1 m/s a aproximadamente 300 m/s, y/o de aproximadamente 10 m/s a aproximadamente 200 m/s, y/o o de aproximadamente 10 m/s a aproximadamente 100 m/s durante la operación. El orificio 36 de la pared anular externa 28 puede configurarse para que la capacidad de producción de la composición que contiene polímeros de hidroxilo 34 sea de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 10 gramos/orificio/minuto (ghm, por sus siglas en inglés) y/o de aproximadamente 0.2 a aproximadamente 10 ghm, y/o de aproximadamente 0.3 a aproximadamente 8 ghm. Los gramos/orificio/minuto pueden considerarse como la corriente/minuto que genera gramos/fibra en los ejemplos de la tobera rotativa de hilatura, tales como un disco sin pared anular externa y con orificios a través de los cuales sale la composición que contiene polímeros de hidroxilo, ejemplos que se describen a continuación. La tobera rotativa de hilatura puede ser un disco cuya superficie puede estar en contacto con la composición que contiene polímeros de hidroxilo antes de salir en forma de fibras. El disco puede ser relativamente uniforme o puede diseñarse o modificarse de modo que incluya ranuras o cavidades para controlar el trazado producido por el desplazamiento de la composición que contiene polímeros de hidroxilo a medida que ésta se desplaza para salir del disco. En otro ejemplo, la tobera rotativa de hilatura puede ser un tambor o barril cuya superficie puede estar en contacto con la composición que contiene polímeros de hidroxilo antes de salir en forma de fibras. Al igual que el disco, el tambor o barril puede ser relativamente u niforme o p uede d ¡señarse o m odificarse de modo que incluya ranuras o cavidades para controlar el trazado producido por el desplazamiento de la composición que contiene polímeros de hidroxilo a medida que ésta se desplaza para salir de él. En general, la tobera rotativa de hilatura puede ser cualquier superficie capaz de moverse, por ejemplo rotar, para formar una fibra que contiene polímeros de hidroxilo a medida que la composición que contiene polímeros de hidroxilo entra en contacto con la superficie y posteriormente sale de dicha superficie. A pesar de que las Figuras 2A y 2B representan un ejemplo de un sistema rotativo de hilatura 22 con una tobera rotativa de hilatura 24 para producir fibras que contienen polímeros de hidroxilo 44 en dirección perpendicular al eje R alrededor del cual rota la tobera 24, las fibras que contienen polímeros de hidroxilo 44 pueden elaborarse desde la tobera 24 en forma paralela al eje R o en cualquier otra dirección relativa a éste. En otro ejemplo, junto con la tobera rotativa de hilatura 24 puede utilizarse un sistema de secado por aire (no se muestra) para proporcionar aire de secado a una temperatura mayor que aproximadamente 100 °C y una humedad relativa menor que aproximadamente 50 %, y/o menor que aproximadamente 40 %, y/o menor que aproximadamente 30 %, y/o menor que aproximadamente 20 % con el objeto de secar las fibras que contienen polímeros de hidroxilo 44. El aire de secado a la temperatura indicada puede entrar en contacto con la fibra que contiene polímeros de hidroxilo 44 a al menos aproximadamente 5 mm, y/o al menos aproximadamente 7 mm, y/o al menos aproximadamente 10 mm de distancia radial desde la superficie exterior de la pared anular externa 48. El aire de secado puede dirigirse alrededor de la tobera rotativa de hilatura 24 a través de ranuras, poros u otros medios. La p osición d el a ire d e secado respecto de la tobera rotativa de hilatura puede permitir el mezclado de éste con las fibras que contienen polímeros de hidroxilo durante la atenuación de las fibras o con posterioridad, a una distancia radial controlada desde la superficie exterior de la pared anular externa 48. La elección adecuada del lugar de suministro del aire de secado permite mantener una región de secado reducida cerca de la superficie exterior de la pared anular externa 48, y una región de secado amplia a distancias radiales mayores desde la superficie exterior de la pared anular externa 48. Si es conveniente, el sistema de secado por aire puede facilitar la atenuación de las fibras que contienen polímeros de hidroxilo 44. La temperatura aproximada del aire de secado puede ser menor que aproximadamente 100 °C en función de su humedad relativa. Además, junto con la tobera rotativa de hilatura 24 puede utilizarse un sistema de calentamiento (no se muestra) para calentar la composición que contiene polímeros de hidroxilo 36. La temperatura aproximada de la composición 36 puede ser de mayor que o igual a aproximadamente 23 °C a menor que o igual a aproximadamente 100 °C. En otro ejemplo, puede colocarse un cono invertido 50 sobre la pared inferior 26 de la tobera rotativa de hilatura 24 para minimizar la posibilidad de atracción de las fibras que contienen polímeros de hidroxilo 44 hacia el centro de la pared inferior 26 de la tobera 24. En otro ejemplo, junto con la tobera rotativa de hilatura 24 puede utilizarse un sistema de carga eléctrica (no se muestra) como el usado en los procesos de electro-hilado. En otro ejemplo, el diseño de la tobera rotativa de hilatura puede permitir el procesamiento simultáneo de dos o más tipos diferentes de materiales o composiciones, de los cuales al menos uno es un polímero de hidroxilo o una composición que contiene polímeros de hidroxilo. Los materiales múltiples pueden estar en contacto entre sí para producir fibras compuestas o pueden mantenerse como fibras separadas. Cuando los materiales están en contacto entre sí pueden producirse fibras de variadas estructuras. Un material puede encerrar a otro completamente a lo largo de la fibra, muchas veces mencionado como fibras funda/núcleo. De manera alternativa, los materiales pueden estar simplemente adyacentes entre sí produciendo fibras paralelas. Esas fibras paralelas pueden no ser continuas en todas las corrientes de material produciendo fibras multicomponentes discontinuas. En otro ejemplo, junto con la tobera rotativa de hilatura 24 puede utilizarse un sistema de aire de atenuación (no se muestra) para ayudar a atenuar las fibras que contienen polímeros de hidroxilo 44 por medio de una corriente fluida de atenuación. En un ejemplo, el proceso rotativo de hilatura puede funcionar con un número capilar mayor que 1 o mayor que 4. Este número se describe con más detalle a continuación. En un ejemplo, la fibra que contiene polímeros de hidroxilo de la presente invención puede curarse a una temperatura aproximada que varía de aproximadamente 70 °C a aproximadamente 200 °C, y/o de aproximadamente 110 °C a aproximadamente 195 °C, y/o de aproximadamente 130 °C a aproximadamente 185 °C por un tiempo de aproximadamente 0.01 , y/o 1 , y/o 5, y/o 15 segundos a aproximadamente 60 minutos, y/o de aproximadamente 20 segundos a aproximadamente 45 minutos, y/o de aproximadamente 30 segundos a aproximadamente 30 minutos. Los métodos alternativos de curado pueden incluir métodos de radiación tales como UV, haz electrónico, IR, calentamiento por convección y otros métodos para elevar la temperatura y combinaciones de éstos. Además, la fibra también puede curarse a temperatura ambiente durante días, después o en lugar del curado a una temperatura mayor a la temperatura ambiente. En otro ejemplo, las fibras de la presente invención pueden incluir una fibra de constituyentes múltiples tal como una fibra multicomponente. Como se utiliza aquí, una fibra multicomponente se refiere a una fibra que tiene más de una parte separada de otra en una relación espacial entre sí. Las fibras multicomponentes incluyen fibras bicomponentes, que se definen como fibras que tienen dos partes separadas en una relación espacial entre sí. Los distintos componentes de las fibras multicomponentes pueden disponerse en regiones prácticamente distintas a través de la sección transversal de la fibra y extenderse en forma continua a lo largo de ella. Los componentes diferentes de la fibra multicomponente pueden ser de una composición similar, como un primer almidón modificado y un segundo almidón modificado de manera distinta. De manera alternativa, los componentes diferentes pueden por ejemplo exhibir propiedades diferentes tal como un material que contiene polímeros de hidroxilo y un material termoplástico o un material hidrófobo y un material hidrófilo. Las fibras multicomponentes pueden formarse con orientaciones diferentes tales como una orientación núcleo/funda, una orientación paralela o como una fibra continua de un primer componente con regiones discontinuas de un componente distinto dispersado en el primer componente. Un ejemplo no restrictivo de esa fibra multicomponente, en especial bicomponente, es aquella en la cual el polímero de hidroxilo de la presente invención representa el núcleo de la fibra y otro polímero representa la funda que rodea o prácticamente rodea ese núcleo. La composición que contiene polímeros de hidroxilo a partir de la cual se deriva una fibra puede incluir el polímero de hidroxilo y el otro polímero. En otro ejemplo de fibra multicomponente, en especial bicomponente tanto la funda como el núcleo pueden constar de un polímero de hidroxilo y un sistema de reticulación que contiene un agente de reticulación. En ambos casos pueden utilizarse los mismos polímeros de hidroxilo y los mismos agentes de reticulación o pueden ser diferentes. Además, la concentración de los polímeros de hidroxilo y de los agentes de reticulación puede ser igual o diferente.

Una o más fibras de la presente invención pueden incorporarse en una estructura o trama fibrosa. Por último, esa estructura fibrosa puede incorporarse en un producto comercial como un producto higiénico de papel tisú de una hoja o de múltiples hojas, por ejemplo un pañuelo desechable, papel higiénico, paños o toallas de papel, productos para la protección femenina, pañales, papeles para escritura, núcleos como núcleos de papel tisú y otros tipos de productos de papel.

Polímeros de hidroxilo Los polímeros de hidroxilo de conformidad con la presente invención incluyen cualquier polímero que contiene hidroxilo y que puede incorporarse en una fibra de la presente invención. En un ejemplo, el polímero que contiene hidroxilo no incluye los polímeros de celulosa no sustituidos sin modificar, tal como Lyocell. En un ejemplo, el polímero de hidroxilo de la presente i nvención i ncluye más de 10 %, y/o más de 20 %, y/o más de 25 % de entidades de hidroxilo en peso. Los ejemplos no restrictivos de polímeros de hidroxilo de conformidad con la presente ¡nvención incluyen polioles tales como almidón y derivados de éste, derivados de celulosa tales como derivados éter y éster de celulosa, quitosana y derivados de ésta, alcoholes polivinílicos y otros polisacáridos como gomas, arabinas y galactanas, y proteínas. El peso molecular promedio numérico aproximado del polímero de hidroxilo preferentemente es mayor que aproximadamente 10,000 g/mol y/o mayor que aproximadamente 40,000 y/o de aproximadamente 10,000 a aproximadamente 80,000,000 g/mol y/o de aproximadamente 10,000 a aproximadamente 40,000,000 y/o de aproximadamente 10,000 a aproximadamente 10,000,000 g/mol. Los polímeros de hidroxilo con peso molecular superior e inferior se pueden usar en combinación con polímeros de hidroxilo que tengan el peso molecular promedio ponderado preferido. "Peso molecular promedio ponderado", como se utiliza en la presente, significa el peso molecular promedio ponderado como se determina utilizando la cromatografía de permeación en gel según el protocolo encontrado en "Colloids y Surfaces A. (Coloides y superficies A.) Physico Chemical & Engineering Aspects (Aspectos físico-químicos y de ingeniería), Vol. 162, 2000, páginas 107-121. Como se conoce en la industria, el almidón natural puede modificarse en forma química o enzimática. Por ejemplo puede ser diluido con ácido, hidroxietilado, hidroxipropilado u oxidado. Como se utiliza aquí, "polisacáridos" se refiere a los polisacáridos naturales y a los derivados de polisacáridos o polisacáridos modificados. Los polisacáridos adecuados incluyen, pero no se limitan a, gomas, arabinas, galactanas y mezclas de éstos. Los alcoholes polivinílicos adecuados para utilizarse como los polímeros de hidroxilo (solos o combinados) de la presente ¡nvención pueden caracterizarse por la siguiente fórmula general: Estructura IV cada R se selecciona del grupo que comprende alquilo de C C ; acilo de C C4; y x/x + y + z = 0.5-1.0.

Sistema de reticulación Además del agente de reticulación, el sistema de reticulación de la presente invención puede contener un facilitador de reticulación. Como se utiliza aquí, "facilitador de reticulación" se refiere a cualquier material capaz de activar un agente de reticulación transformando así al agente de reticulación desde su estado inactivo a su estado activo de modo que el polímero de hidroxilo se retícula por medio de dicho agente. Los ejemplos no limitantes de facilitadores de reticulación adecuados incluyen los ácidos con un pKa de 2 a 6 o las sales de éstos. Los facilitados de reticulación pueden ser ácidos de Bronsted o sales de éstos, preferentemente, sus sales de amonio. Además, las sales metálicas como sales de magnesio y zinc pueden utilizarse como facilitadores de reticulación, individualmente o combinadas con ácidos de Bronsted o las sales de éstos. Los ejemplos no restrictivos de facilitadores de reticulación adecuados incluyen ácido acético, ácido benzoico, ácido cítrico, ácido fórmico, ácido glicólico, ácido láctico, ácido maleico, ácido itálico, ácido fosfórico, ácido succínico y mezclas de éstos o sus sales; de preferencia sus sales de amonio como glicolato de amonio, citrato de amonio y sulfato de amonio. Los ejemplos no limitantes de agentes de reticulación adecuados incluyen los compuestos obtenidos de aductos cíclicos no sustituidos o sustituidos con alquilo de glioxal con ureas (estructura V, X = O), tioureas (estructura V, X = S), guanidinas (estructura V, X = NH, N-alquilo), metilendiamidas (estructura VI) y dicarbamatos de metileno (estructura Vil) y derivados y mezclas de éstos. En un ejemplo, el agente de reticulación tiene la estructura siguiente: Estructura V en donde X es O, S, NH o N-alquilo y R-, y R2 son independientemente: en donde R3 y R8 se seleccionan independientemente del grupo que comprende: H, alquilo de d-C4 lineal o ramificado, CH2OH y mezclas de éstos, R4 se selecciona independientemente del grupo que comprende: H, alquilo de C-?-C4 lineal o ramificado y mezclas de éstos; x es 0-100; y q es 0-10, RH se selecciona independientemente del grupo que comprende: H, alquilo de C C4 lineal o ramificado y mezclas de éstos. En un ejemplo, R3, R8 y R4 no son todos alquilo de d-C4 en una sola unidad. En otro ejemplo, solamente uno de R3, R8 y R4 es alquilo de C C4 en una sola unidad. En otro ejemplo, el agente de reticulación tiene la estructura siguiente: Estructura VI en donde R2 es independientemente en donde R3 y R8 se seleccionan independientemente del grupo que comprende: H, alquilo de CrC4 lineal o ramificado, CH2OH y mezclas de éstos, R4 se selecciona independientemente del grupo que comprende: H, alquilo de C C4 lineal o ramificado y mezclas de éstos; x es 0-100; y q es 0-10, RH se selecciona independientemente del grupo que comprende: H, alquilo de C C4 lineal o ramificado y mezclas de éstos. En un ejemplo, R3, R8 y R4 de una unidad no son todos alquilo de C-?-C4. En otro ejemplo, solamente uno de R3, R8 y R es alquilo de C C en una unidad. En otro ejemplo, el agente de reticulación tiene la estructura siguiente: Estructura Vil en donde R2 es independientemente en donde R3 y R8 se seleccionan independientemente del grupo que comprende: H, alquilo de C1-C4 lineal o ramificado, CH2OH y mezclas de éstos, R4 se selecciona independientemente del grupo que comprende: H, alquilo de C C4 lineal o ramificado y mezclas de éstos; x es 0-100; y q es 0-10, RH se selecciona independientemente del grupo que comprende: H, alquilo de C C4 lineal o ramificado y mezclas de éstos. En un ejemplo, R3, R8 y R4 de una unidad no son todos alquilo de C C4. En otro ejemplo, solamente uno de R3, R8 y R4 es alquilo de C C4 en una sola unidad. En otros ejemplos, el agente de reticulación tiene una de las estructuras siguientes (estructura VIII, IX y X): Estructura VIII en donde X es O, S, NH o N-alquilo y Ri y R2 son independientemente en donde R3 y R8 se seleccionan independientemente del grupo que comprende: H, alquilo de C1-C4 lineal o ramificado, CH2OH y mezclas de éstos, R4 se selecciona independientemente del grupo que comprende: H, alquilo de d-C4 lineal o ramificado y mezclas de éstos; x es 0-100; y q es 0-10, RH se selecciona independientemente del grupo que comprende: H, alquilo de C C4 lineal o ramificado y mezclas de éstos; x es 0-100; y es 1-50; R5 se selecciona independientemente del grupo que comprende: -(CH2)n-en donde n es 1-12, -(CH2CH(OH)CH2)-, en donde R6 y R7 se seleccionan independientemente del grupo que comprende: H, alquilo de d-C4 lineal o ramificado y mezclas de éstos, en donde tanto R6 como R7 no pueden ser alquilo de C C4 dentro de una sola unidad; y z es 1-100. En un ejemplo, R3, R8 y R4de una unidad no son todos alquilo de C-?-C4. En otro ejemplo, solamente uno de R3, R8 y R4 es alquilo de C C4 en una sola unidad. El agente de reticulación puede tener la estructura siguiente: Estructura IX en donde R^ y R2 son independientemente en donde R3 y R8 se seleccionan independientemente del grupo que comprende: H, alquilo de d-C4 lineal o ramificado, CH2OH y mezclas de éstos, R4 se selecciona independientemente del grupo que comprende: H, alquilo de C C4 lineal o ramificado y mezclas de éstos; x es 0-100; y q es 0-10, RH se selecciona independientemente del grupo que comprende: H, alquilo de d-C4 lineal o ramificado y mezclas de éstos; x es 1-100; y es 1-50; R5 es independientemente -(CH2)n- en donde n es 1-12. En un ejemplo, R3, R8 y R4de una unidad no son todos alquilo de d-C . En otro ejemplo, solamente uno de R3, R8 y R4 es alquilo de C C en una sola unidad. En otro ejemplo, el agente de reticulación tiene la estructura siguiente: Estructura X en donde R y R2 son independientemente en donde R3 y R8 se seleccionan independientemente del grupo que comprende: H, alquilo de C C4 lineal o ramificado, CH2OH y mezclas de éstos, R4 se selecciona independientemente del grupo que comprende: H, alquilo de d-C lineal o ramificado y mezclas de éstos; x es 0-100; y q es 0-10, RH se selecciona independientemente del grupo que comprende: H, alquilo de d-C4 lineal o ramificado y mezclas de éstos; x es 1-100; y es 1-50; R5 se selecciona independientemente del grupo que comprende: -(CH2)n- en donde n es 1-12, -(CH2CH(OH)CH2)-, en donde R6y R7 se seleccionan independientemente del grupo que comprende: H, alquilo de d-C4 lineal o ramificado y mezclas de éstos, en donde tanto R6 como R7 no pueden ser alquilo de d-d dentro de una unidad; y z es 1-100. En un ejemplo, R3, R8 y R4 no son todos alquilo de d-C4en una sola unidad. En otro ejemplo, solamente uno de R3, R8 y R4 es alquilo de d- en una sola unidad. En un ejemplo, el agente de reticulación contiene una imidazolidinona (estructura V, X=O) en donde R2 = H, Me, Et, Pr, Bu, (CH2CH2O)pH, (CH2CH(CH3)O)pH, (CH(CH3)CH2O)pH en donde p es 0-100 y R-i = metilo. Uno de los agentes de reticulación distribuidos comercialmente y considerado con anterioridad, Fixapret NF de BASF, tiene Ri = metilo, R2 = H. En otro ejemplo, el agente de reticulación contiene una imidazolidinona (estructura V, X=O) en donde R2= H, Me, Et, Pr, Bu y R-?= H. La dihidroxietilenurea (DHEU) comprende u na i midazolidinona ( estructura V , X=O) e n d onde R-i y R2 s on H .

DHEU puede sintetizarse de conformidad con el procedimiento descrito en la patente EP 0 294 007 A1. Una persona de habilidad en la industria entiende que en todas las fórmulas anteriores, los carbonos a los que se une la entidad OR 2 también están unidos a un H que para simplificar no se muestra en las estructuras. Además de los agentes de reticulación anteriores, los agentes de reticulación no restrictivos adicionales adecuados para utilizarse en las composiciones que contienen polímeros de hidroxilo de la presente invención i ncluyen e píclorhidrinas, poliacrilamidas y otras resinas de resistencia temporal o permanente en húmedo conocidas.

Polímeros altos Como se utiliza aquí, "polímeros altos" se refiere a polímeros de peso molecular promedio numérico alto prácticamente compatibles con el polímero de hidroxilo que pueden incorporarse en la composición que contiene polímeros de hidroxilo. El peso molecular de un polímero adecuado debe ser lo suficientemente alto como para producir enmarañados o asociaciones con el polímero de hidroxilo. De preferencia, el polímero alto tiene una estructura de cadena prácticamente lineal, aunque en la presente también es adecuada una cadena lineal con ramificaciones cortas (C1-C3) o una cadena ramificada con una a tres ramificaciones largas. Como se utiliza aquí, el término "prácticamente compatible" se refiere a la capacidad del polímero alto para formar una mezcla prácticamente homogénea con el polímero de hidroxilo (es decir la composición aparentemente es transparente o translúcida a simple vista) cuando se calienta a u na temperatura mayor que la temperatura de reblandecimiento o fusión de la composición. El parámetro de solubilidad de Hildebrand (d) puede utilizarse para evaluar la compatibilidad entre el polímero de hidroxilo y el polímero alto. Por lo general, puede esperarse una compatibilidad considerable entre dos materiales cuando sus parámetros de solubilidad son similares. Se sabe que el agua tiene un valor dagua de 48.0 MPa1/2, el máximo entre los solventes comunes, probablemente debido a la gran capacidad del agua para formar uniones de hidrógeno. El almidón típicamente tiene un valor da?m¡dón similar al de la celulosa (aproximadamente 34 MPa1/2). Sin limitaciones teóricas de ninguna especie, se cree que los polímeros adecuados para utilizarse en la presente preferentemente interactúan con las moléculas de los polímeros de hidroxilo para formar una mezcla prácticamente compatible. Las interacciones pueden ser fuertes del tipo químico tales como uniones de hidrógeno entre el polímero alto y el polímero de hidroxilo hasta simplemente enmarañados físicos entre ellos. Los polímeros altos útiles en la presente preferentemente son moléculas de peso molecular promedio numérico alto y de cadena prácticamente lineal. La estructura muy ramificada de una molécula de amilopectina favorece la interacción intramolecular de las ramificaciones debido a la proximidad de éstas en una molécula. En consecuencia, se cree que los enmarañados o las interacciones con otros polímeros de hidroxilo, en particular moléculas de almidón en la molécula de amilopectina son escasos o ineficaces. La compatibilidad con el polímero de hidroxilo permite que los polímeros altos adecuados se mezclen a fondo e interactúen químicamente o se enmarañen físicamente con las moléculas ramificadas de amilopectina para producir la asociación de las moléculas de amilopectina entre sí a través de los polímeros. El peso molecular alto del polímero permite que interactúe/se enmarañe simultáneamente con varios polímeros de hidroxilo. Esto es, los polímeros altos funcionan como enlaces moleculares de los polímeros de hidroxilo. La función de enlace de los polímeros altos es especialmente importante en el caso de los almidones con un contenido alto de amilopectina. El enmarañado o las asociaciones entre el polímero de hidroxilo y el polímero alto mejoran la extensibilidad de fusión de la composición que contiene polímeros de hidroxilo de modo que la composición es adecuada para procesos de extensión. En un ejemplo se encontró que la composición puede atenuarse uniaxialmente por fusión hasta un índice de estiramiento muy alto (mayor de 1000). Para formar enmarañados o asociaciones eficaces con los polímeros de hidroxilo, el polímero alto adecuado para utilizarse en la presente debe tener un peso molecular promedio numérico mínimo de 500,000 g/mol. El peso molecular promedio numérico aproximado del polímero por lo general varía de aproximadamente 500,000 a aproximadameníe 25,000,000, de preferencia de aproximadamente 800,000 a aproximadamente 22,000,000, con más preferencia de aproximadamente 1,000,000 a aproximadamente 20,000,000 y con la máxima preferencia de 2,000,000 a aproximadamente 15,000,000. Se prefieren los polímeros de alto peso molecular por su capacidad para interactuar simultáneamente con varias moléculas de almidón, aumentando así la viscosidad de extensión de fusión y reduciendo la fractura de fusión. Los polímeros altos adecuados tienen un dp0jímero de tal manera que la diferencia entre da?midón y dp0iímero es menor que aproximadamente 10 MPa1/2, de preferencia menor que aproximadamente 5 MPa1/2 y con más preferencia menor que aproximadamente 3 MPa 2. Los ejemplos no restrictivos d e p olímeros a Itos a decuados incluyen poliacrilamida y derivados tales como poliacrilamida modificada con carboxilo; polímeros y copolímeros acrílicos incluyendo ácido poliacrílico, ácido polimetacrílico y sus esteres parciales; polímeros de vinilo incluyendo acetato de polivinilo, polivinilpirrolidona, acetato de polietilenvinilo, polietilenimina y lo similar; poliamidas; óxidos de polialquileno tales como óxido de polietileno, óxido de polipropileno, óxido de polietilenpropileno, y mezclas de éstos. En la presente también son adecuados los copolímeros preparados a partir de mezclas de monómeros seleccionados de los polímeros mencionados con anterioridad. Otros polímeros altos ilustrativos incluyen polisacáridos solubles en agua tales como alginatos, carrageninas, pectina y derivados, quitina y derivados, y lo similar; gomas tales como goma guar, goma xantana, agar, goma arábiga, goma karaya, goma tragacanto, goma de algarrobilla y gomas s imilares; d erivados de celulosa s olubles e n agua tales como alquilcelulosa, hidroxialquilcelulosa, carboxialquilcelulosa y lo similar; y mezclas de éstos. Algunos polímeros (por ejemplo ácido poliacrílico, ácido polimetacrílico) generalmente no se distribuyen con un peso molecular alto (es decir 500,000 o mayor). Para producir polímeros ramificados de peso molecular alto útiles en la presente puede agregarse una cantidad reducida de agentes de reticulación. El polímero alto puede adicionarse a la composición que contiene polímeros de hidroxilo de la presente invención en una cantidad eficaz para reducir visiblemente la fractura de fusión y la rotura capilar de fibras durante el proceso de hilatura e hilar las fibras con un diámetro relativamente constante puede ser hilado. El intervalo aproximado de estos polímeros altos por lo general varía de aproximadamente 0.001 a aproximadamente 10 % en peso, de preferencia de aproximadamente 0.005 a aproximadamente 5 % en peso, con más preferencia de aproximadamente 0.01 a aproximadamente 1 % en peso, y con la máxima preferencia de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 0.5 % en peso d e l a composición que contiene polímeros de hidroxilo. Sorprendentemente se encontró que una concentración relativamente baja de estos polímeros mejora significativamente la extensibilidad por fusión de la composición que contiene polímeros de hidroxilo.

Sistema hidrófilo/lipófilo El sistema hidrófilo/lipófilo de la presente invención comprende un componente hidrófilo y un componente lipófilo. La Tg aproximada de este sistema es menor que aproximadamente 40°, y/o menor que aproximadamente 25 °C a aproximadamente -30 °C, y/o a aproximadamente -15 °C. Los ejemplos no restrictivos de sistemas hidrófilos/lipófilos contienen un ingrediente seleccionado del grupo que comprende almidones injertados con látex, látex de estireno/butadieno, látex de vinil/acrílico, látex de acrílico, látex modificado con acrilato, fluoropolímeros dispersables en agua, siliconas dispersables en agua y mezclas de éstos. En un ejemplo, el tamaño promedio aproximado de partícula del sistema hidrófilo/lipófilo (medido con un LB 500, distribuido por Horiba International, Irving, CA) varía de aproximadamente 10 nm, y/o de aproximadamente 75 nm, y/o de aproximadamente 100 nm a a proximadamente 6 µm, y/o a aproximadamente 3 µm y/o a aproximadamente 1.5 m. En un ejemplo, el tamaño promedio aproximado de partícula del sistema hidrófilo/lipófilo varía de aproximadamente 10 nm a aproximadamente 6 µm. En un ejemplo, los componentes hidrófilo y lipófilo están unidos en forma covalente. En otro ejemplo, los componentes hidrófilo y lipófilo no están unidos en forma covalente. En un ejemplo, la relación por ciento en peso del componente hidrófilo al componente lipófilo del sistema hidrófilo/lipófilo varía de aproximadamente 30:70 a aproximadamente 1:99 y/o de aproximadamente 20:80 a aproximadamente 5:95.

En otro ejemplo, la concentración aproximada del sistema hidrófilo/lipófilo en la composición polimérica fundida de la presente invención varía de aproximadamente 0.5 %, y/o de aproximadamente 1 % a aproximadamente 3 %, y/o a aproximadamente 10 % en peso del almidón. En un ejemplo, el polímero de hidroxilo del sistema hidrófilo/lipófilo comprende una fase discontinua. Dicho de otro modo, el polímero de hidroxilo puede estar presente en una fase continua y el sistema hidrófilo/lipófilo en una fase discontinua dentro de la fase continua del polímero de hidroxilo. a. Componente hidrófilo Los ejemplos no restrictivos de componentes hidrófilos adecuados se seleccionan del grupo que comprende sulfonatos de alquilarilo, alcoholes etoxilados, alquilfenoles etoxilados, aminas etoxiladas, ácidos grasos etoxilados, esteres y aceites grasos etoxilados, esteres de glicerol, ácidos grasos propoxilados y etoxilados, alcoholes grasos propoxilados y etoxilados, alquilfenoles propoxilados y etoxilados, surfactantes cuaternarios, derivados de sorbitán, sulfatos de alcohol, sulfatos de alcohol etoxilado, sulfosuccinatos y mezclas de éstos. b. Componente lipófilo Los ejemplos no restrictivos de componentes lipófilos adecuados se seleccionan del grupo que comprende aceites de origen animal y vegetal saturados e insaturados, aceite mineral, petrolato, ceras naturales y sintéticas y mezclas de éstos. c. Componente surfactante El sistema hidrófilo/lipófilo de la presente invención puede contener un componente surfactante. Un ejemplo no restrictivo de un componente surfactante adecuado incluye los surfactantes a base de siloxano y los surfactantes de organosulfosuccinato. Una clase de materiales adecuados para el componente surfactante incluye los surfactantes a base de siloxano (materiales a base de siloxano). Los surfactantes a base de siloxanos en esta aplicación pueden ser polímeros de siloxanos para otras aplicaciones. El peso molecular promedio numérico de estos surfactantes típicamente varía de 500 a 20,000 g/mol. En el campo técnico son muy conocidos estos materiales que se derivan de poli(dimetilsiloxano). Los ejemplos no restrictivos de surfactantes a base de silicona adecuados distribuidos incluyen TSF 4446, Nu Wet 550 y 625 y XS69-B5476 (distribuidos por General Electric Silicones) y Jenamine HSX (distribuido por DelCon), Silwet L7087, L7200, L8620, L77 y Y12147 (distribuidos por OSi Specialties). Una segunda clase preferida de materiales adecuados para el componente surfactante es de naturaleza orgánica. Los materiales que se prefieren son los surfactantes organosulfosuccinatos con cadena de carbono de aproximadamente 6 a 20 átomos de carbono. Los organosulfosuccinatos que tienen mayor preferencia tienen dos cadenas de alquilos, cada una con de aproximadamente 6 a aproximadamente 20 átomos de carbono. También se prefieren las cadenas que contienen grupos arilo o alquilarilo, sustituidos o no substituidos, ramificados o lineales, saturados o insaturados. Ejemplos no restrictivos de surfactantes de organosulfosuccinatos adecuados disponibles en el mercado se distribuyen con los nombres de Aerosol OT y Aerosol TR-70 (de Cytec). En un ejemplo, la concentración aproximada del surfactante en la composición polimérica fundida de la presente invención varía de aproximadamente 0.01 % a aproximadamente 0.5 %, y/o de aproximadamente 0.025 % a aproximadamente 0.4 %, y/o de aproximadamente 0.05 % a aproximadamente 0.30 % en peso del almidón.

Otros ingredientes La composición o fibra que contiene polímeros de hidroxilo de la presente invención también puede además comprender un aditivo seleccionado del grupo que comprende plastificantes, diluyentes, agentes oxidantes, emulsionantes, agentes desenlazantes, lubricantes, auxiliares de procesamiento, abrillantadores ópticos, antioxidantes, retardadores de flama, tintes, pigmentos, cargas, otras proteínas y sales de éstos, otros polímeros como polímeros termoplásticos, resinas promotoras de pegajosidad, extensores, resinas para la resistencia en húmedo y mezclas de éstos.

MÉTODOS DE PRUEBA Método A. Método de prueba del diámetro de fibra Se corta una trama que comprende fibras del peso de base adecuado (de aproximadamente 5 a 20 gramos/metro cuadrado) en una forma rectangular de aproximadamente 20 mm por 35 mm. Recubrir la muestra con oro para que las fibras queden relativamente opacas utilizando un metalizador SEM (EMS Inc, PA, EE.UU.). El grosor típico del recubrimiento es de 50 a 250 nm. Colocar la muestra entre dos portaobjetos estándar y comprimirlas utilizando broches sujetadores pequeños. Tomar la imagen de la muestra con un objetivo de 10X de un microscopio Olympus BHS moviendo la lente colimadora del microscopio tan lejos de la lente del objetivo como sea posible. Capturar las imágenes con una cámara digital Nikon D1. Para calibrar las distancias espaciales de las imágenes utilizar el micrómetro de un microscopio de vidrio. La resolución aproximada de las imágenes es de 1 µm/pixel. Las imágenes típicamente mostrarán una distribución bimodal bien diferenciada en el histograma de intensidad que corresponde a las fibras y al fondo. Para obtener una distribución bimodal aceptable, utilizar los ajustes de la cámara o los distintos pesos bases. Por lo general, se toman 10 imágenes por muestra y los resultados del análisis de las imágenes se promedian. Analizar las imágenes de manera similar a la descrita por B. Pourdeyhimi, R. y R. Dent en Measuring fiber diameter distribution in nonwovens" (Medición del diámetro de fibras en fibras no tejidas) (Textile Res. J. 69(4) 233-236, 1999). Para las imágenes digitales, utilizar una computadora con MATLAB (versión 6.3) y la caja de herramientas de procesamiento de imágenes MATLAB (versión 3). La imagen primero se convierte en escala de grises. Luego, binarizar la imagen en pixeles blancos y negros con un valor de umbral que minimiza la variación intraclase de esos pixeles. Después de ello, esqueletizar la imagen para ubicar el centro de cada fibra en la imagen. Calcular también la distancia transformada de la imagen binarizada. El producto escalar de la imagen esqueletizada y del mapa de distancia proporciona una imagen con pixeles de intensidad cero o del radio de la fibra en esa ubicación. Los pixeles dentro de un radio de la unión entre dos fibras superpuestas no se cuentan cuando la distancia que representan es menor que el radio de la unión. Luego, utilizar los pixeles restantes para calcular un histograma ponderado en longitud para los diámetros de las fibras de la imagen.

Método B. Viscosidad de rozamiento de una composición que contiene polímeros de hidroxilo Medir la viscosidad de rozamiento de una composición que contiene polímeros de hidroxilo con un reómetro capilar, Goettfert Rheograph 6000, fabricado por Goettfert USA de Rock Hill SC, EE.UU. Realizar las mediciones con un tubo capilar de 1.0 mm de diámetro D y 30 mm de longitud L (es decir L/D = 30). Conectar el tubo al extremo inferior del barril de 20 mm del reómetro mantenido a una temperatura de prueba del tubo de 75 °C. En la sección del barril del reómetro cargar una muestra de 60 g de la composición de fusión polimérica precalentada a la temperatura de prueba del tubo. Eliminar el aire atrapado en la muestra. Pasar la muestra del barril a través del tubo capilar a velocidades de 1000-10,000 segundos"1. Calcular una viscosidad de rozamiento aparente con el software del reómetro a partir de la caída de presión que experimenta la muestra a medida que sale del barril a través del tubo capilar y el régimen de flujo de la muestra a través del tubo capilar. El log (viscosidad de rozamiento aparente) puede trazarse respecto del log (velocidad de rozamiento) y el trazado puede ajustarse por la ley de potencia de conformidad con la fórmula: ? = K?n"1, en donde K es la constante de viscosidad del material, n es el índice de dilución del material y ? es la velocidad de rozamiento. La viscosidad aparente de rozamiento reportada para la composición de la presente se calcula a partir de una interpolación a una velocidad de rozamiento de 3000 segundos"1 utilizando la relación de la ley de potencia.

O Método de prueba del número capilar Cuando una corriente fluida sale por la abertura de un tubo, las fuerzas superficiales (tensión superficial) entre el fluido y el aire (o gas) inducen la descomposición del fluido en gotitas. El agua que sale de un grifo o de una manguera tiende a descomponerse en gotitas en lugar de mantenerse en una corriente única. Esta tendencia de las gotitas se reduce al aumentar la velocidad (o régimen de flujo) del fluido, elevar la viscosidad del fluido o reducir la tensión superficial de éste. Cuando la velocidad del fluido es mayor, éste permanecerá como un chorro uniforme a lo largo de una distancia mayor. Cuando la viscosidad es mayor, el fluido también será más estable, tal como al verter miel en lugar de agua. El número capilar es un número infinito utilizado para caracterizar la probabilidad de desintegración de las gotitas. Un número capilar mayor indica una estabilidad mayor del fluido al salir del tubo. El número capilar se define de la siguiente manera: V Ca = V V es la velocidad del fluido en la salida del tubo (unidades de longitud por tiempo), ? es la viscosidad del fluido a las condiciones del tubo (unidades de masa por longitud*tiempo), s es la tensión superficial del fluido (unidades de masa por tiempo 2). Cuando la velocidad, viscosidad y tensión superficial se expresan en un conjunto de unidades constantes, el número capilar obtenido no incluirá unidades propias; las unidades individuales se compensarán. El número capilar se define para las condiciones existentes en la salida del tubo. La velocidad del fluido es la velocidad promedio del fluido que pasa a través de la abertura del tubo. La velocidad promedio se define de la siguiente manera: v= ' Área VoC = régimen de flujo volumétrico (unidades de longitud 3 por tiempo), Área = área en sección transversal de la salida del tubo (unidades de longitud 2). Cuando la abertura del tubo es un orificio circular, la velocidad del fluido puede definirse como: Vol V = p * R2 R es el radio del orificio circular (unidades de longitud). La viscosidad del fluido dependerá de la temperatura y puede depender de la velocidad de rozamiento. La definición de un fluido por rozamiento incluye la dependencia de la velocidad de rozamiento. La tensión superficial dependerá de la composición y temperatura del fluido. En un proceso de hilado de fibra, los filamentos deben tener una estabilidad inicial a medida que salen del tubo. El número capilar se utiliza para caracterizar este criterio de estabilidad inicial. El número capilar a las condiciones del tubo debe ser mayor que 1 y preferentemente mayor que 4.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Un proceso para elaborar una o más fibras que contienen polímeros de hidroxilo; el proceso está caracterizado por un paso de someter una composición que contiene polímeros de hidroxilo a un proceso rotativo de hilatura para formar una o más fibras que contienen polímeros de hidroxilo.

2. El proceso de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el paso de someter una composición que contiene polímeros de hidroxilo a un proceso rotativo de hilatura comprende los pasos de: a. Proporcionar una composición que contiene polímeros de hidroxilo que comprende un polímero de hidroxilo; b. suministrar la composición que contiene polímeros de hidroxilo a una tobera rotativa de hilatura; y c. hacer funcionar la tobera rotativa de hilatura de modo que la composición que contiene polímeros de hidroxilo salga de ella como una o más fibras que contienen polímeros de hidroxilo.

3. El proceso de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque comprende los pasos de: a. Proporcionar una segunda composición, diferente a la composición que contiene polímeros de hidroxilo del paso a; b. suministrar las dos composiciones a una tobera rotativa de hilatura; y c. hacer funcionar la tobera rotativa de hilatura de modo que las dos composiciones salgan de ella como una o más fibras multicomponentes; de preferencia en donde al menos una de las fibras multicomponentes está en una forma seleccionada del grupo que comprende: funda/núcleo, paralela, o regiones discontinuas de un material dispersado dentro de otro material.

4. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque la composición que contiene polímeros de hidroxilo incluye de 5 % a 100 % del polímero de hidroxilo; de preferencia en donde el polímero de hidroxilo se selecciona del grupo que comprende alcohol polivinílico, almidón, derivados de almidón, quitosana, derivados de quitosana, derivados de celulosa, gomas, arabinas, galactanas, proteínas y mezclas de éstos; con más preferencia en donde el polímero de hidroxilo contiene almidón, un derivado de almidón o alcohol polivinílico; aún con más preferencia en donde el peso molecular promedio numérico del polímero de hidroxilo es de aproximadamente 10,000 a 80,000,000 g/mol.

5. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque la composición que contiene polímeros de hidroxilo además comprende un solvente seleccionado del grupo que comprende sulfóxido de dimetilo, N-metilmorfolina-N-óxido, bromuro de litio, agua y mezclas de éstos.

6. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque la composición que contiene polímeros de hidroxilo además comprende un sistema de reticulación; de preferencia en donde el sistema de reticulación está compuesto de un agente de reticulación seleccionado del grupo que comprende ácidos policarboxílicos, imidazolidinonas, epiclorhidrinas, poliacrilamidas y mezclas de éstos; con más preferencia en donde el sistema de reticulación también incluye un facilitador de reticulación.

7. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque la composición que contiene polímeros de hidroxilo además comprende un sistema hidrófilo/lipófilo; de preferencia en donde este sistema contiene un surfactante de organosulfosuccinato.

8. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque la composición que contiene polímeros de hidroxilo además comprende un polímero alto con un peso molecular promedio numérico mínimo de 500,000; de preferencia en donde el polímero alto se selecciona del grupo que comprende poliacrilamida y sus derivados, ácido poliacrílico y sus derivados, ácido polimetacrílico y sus derivados, polietilenimina, copolímeros de éstos y mezclas de éstos.

9. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque la composición que contiene polímeros de hidroxilo además comprende un aditivo seleccionado del grupo que comprende: plastificantes, diluyentes, agentes oxidantes, emulsionantes, agentes desenlazantes, lubricantes, auxiliares de procesamiento, abrillantadores ópticos, antioxidantes, retardadores de flama, tintes, pigmentos, cargas, proteínas y sales de éstos, resinas promotoras de pegajosidad, extensores, resinas para la resistencia en húmedo y mezclas de éstos.

10. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque el diámetro de la fibra que contiene polímeros de hidroxilo es menor que 50 µm.

11. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque el proceso comprende además el paso de recolectar las fibras que contienen polímeros de hidroxilo en un dispositivo de recolección, preferentemente para formar una trama que comprende las fibras que contienen polímeros de hidroxilo.

12. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque el proceso comprende además el paso de humedecer la composición y/o la o las fibras que contienen polímeros de hídroxilo preferentemente de manera tal que se someta la composición y/o la o las fibras que contienen polímeros de hidroxilo a una humedad relativa mayor a 50 %.

13. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque el proceso comprende además el paso de secar las fibras que contienen polímeros de hidroxilo preferentemente de manera tal que se someta la o las fibras que contienen polímeros de hidroxilo a una temperatura mayor que 100 °C y una humedad relativa menor que 20 %. 14 El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque e l p roceso f unciona con u n número capilar mayor a l . 15 Una fibra que contiene polímeros de hidroxilo formada por el proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, preferentemente caracterizada además porque una trama que comprende una fibra que contiene polímeros de hidroxilo se elabora por cualquiera de las reivindicaciones precedentes.