Terpolímero para medios hechos de fibras sopladas en caliente para la filtración de aire.

Fibra soplada en caliente que comprende al menos un 85% en peso de un terpolímero de propileno

(C3), etileno (C2) y una α-olefina (αO) de C4 a C10, en donde además

(a) dicha fibra 5 soplada en caliente y/o dicho terpolímero tiene(n) un índice de fusión MFR2 (a 230ºC) medido según la norma ISO 1133 de al menos 300 g/10 min.,

(b) la cantidad de propileno (C3) en dicho terpolímero es de al menos un 90,0% en peso,

(c) la relación en peso de etileno a α-olefina de C4 a C10 [C2/αO] dentro de dicho terpolímero es de 1/100 a menos de 1/1, y

(d) el terpolímero tiene regiodefectos en una cantidad de menos de un 0,4% molar según determinación efectuada mediante espectroscopia de 13C.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2012/050206.

Solicitante: BOREALIS AG.

Nacionalidad solicitante: Austria.

Dirección: IZD Tower Wagramerstrasse 17-19 1220 Vienna AUSTRIA.

Inventor/es: FIEBIG,JOACHIM, TYNYS,ANTTI, VAN PARIDON,HENK, PARKINSON,MATTHEW.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION D — TEXTILES; PAPEL > FIBRAS O HILOS NATURALES O FABRICADOS POR EL HOMBRE;... > PARTE QUIMICA DE LA FABRICACION DE FILAMENTOS, HILOS,... > Filamentos o similares, fabricados por el hombre,... > D01F8/06 (con al menos una poliolefina como constituyente)
  • SECCION D — TEXTILES; PAPEL > FIBRAS O HILOS NATURALES O FABRICADOS POR EL HOMBRE;... > PARTE QUIMICA DE LA FABRICACION DE FILAMENTOS, HILOS,... > Filamentos o similares, fabricados por el hombre,... > D01F6/06 (a partir de polipropileno)

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Fragmento de la descripción:

EP 2668321

Terpolímero para medios hechos de fibras sopladas en caliente para la filtración de aire.

La presente invención está dirigida a una nueva tela de fibras sopladas en caliente basada en fibras sopladas en caliente que comprenden un terpolímero, y a artículos, en particular medios de filtración, hechos a base de la misma.

Una tela de fibras sopladas en caliente, al ser una estructura no tejida que consta de fibras sopladas en caliente, se hace típicamente en un proceso de un solo paso en el cual aire a alta velocidad sopla una resina termoplástica fundida que pasa de una punta de matriz de extrusionadora a un transportador o tamiz receptor para formar una tela autoligada de fibras finas. A pesar de que pueden emplearse muchos tipos de polímeros para fibras y géneros de fibras sopladas en caliente, el polipropileno es uno de los polímeros más comúnmente usados. Normalmente para la fabricación de fibras sopladas en caliente y de telas de fibras sopladas en caliente se usan homopolímeros de polipropileno de muy baja viscosidad. Sin embargo tales polímeros adolecen de una limitada resistencia mecánica. Para superar este problema se producen géneros de fibras ligadas en desorientación. Las fibras de polipropileno de los géneros de fibras ligadas en desorientación son mucho más gruesas en comparación con las fibras sopladas en caliente, y por consiguiente el peso total de un género de fibras ligadas en desorientación es mucho mayor en comparación con una tela de fibras sopladas en caliente. Otra peculiaridad caracterizante y distintiva de las telas de fibras sopladas en caliente es la de sus excelentes propiedades de filtración y barrera para el agua que no son alcanzables con los géneros de fibras ligadas en desorientación.

Sin embargo, a pesar de que la tela de fibras sopladas en caliente convencional es el material preferible para medios de filtración, sigue habiendo necesidad de mejorar su rendimiento de filtración. El coste principal de los filtros de aire a lo largo de su tiempo de vida es el coste energético, que está relacionado con la caída de presión. Un medio de filtración óptimo tiene un alto rendimiento de captación con una mínima caída de presión. Por consiguiente se ha introducido un factor de calidad (QF) . El factor de calidad (QF) tiene en cuenta la caída de presión así como el rendimiento de captación de un determinado tamaño de partículas. Es del dominio público que a fin de mejorar el rendimiento de filtración son necesarias fibras más delgadas en los medios de filtración. Durante la producción de la tela de fibras sopladas en caliente, los filamentos pueden ser adelgazados por medio de la corriente de aire mientras no se han cristalizado. Por consiguiente, a fin de facilitar la formación de fibras más delgadas se necesita una resina polímera con un optimizado comportamiento reológico y de cristalización. La caída de presión de los medios hechos de fibras sopladas en caliente viene determinada por el diámetro medio de fibra y la distribución del diámetro, así como por la estructura de la tela (voluminosidad, porosidad) . Además de las propiedades del polímero, los parámetros del proceso de producción de las fibras sopladas en caliente son cruciales en la producción de medios hechos de fibras sopladas en caliente con baja caída de presión. La atención ha venido centrándose en desarrollar nuevas resinas polímeras que puedan ser usadas en procesos de producción de fibras sopladas en caliente para producir medios de filtración con alto rendimiento de captación de partículas en combinación con una baja caída de presión, lo cual redundaría en más altos valores del factor de calidad (QF) . Durante la producción de telas de fibras sopladas en caliente, es generado un coste importante por el aire caliente que se usa para adelgazar las fibras. Por consiguiente, desde el punto de vista del proceso de producción de fibras sopladas en caliente es económico contar con una resina polímera que pueda ser usada para lograr iguales o mejores propiedades de la tela de fibras sopladas caliente final con menores volúmenes de aire.

Así, el objeto de la presente invención es el de aportar una resina polímera que le permita al experto en la materia producir una tela de fibras sopladas en caliente con un mejorado rendimiento de filtración. Otro objeto es el de que se logre una económica fabricación de dicha tela de fibras sopladas en caliente, es decir, que la tela de fibras sopladas en caliente con mejorado rendimiento de filtración sea obtenida con volúmenes de aire bastante bajos.

El descubrimiento de la presente invención es el de que se aporta una fibra soplada en caliente y/o una tela de fibras sopladas en caliente basada en un terpolímero con una cantidad bastante baja de regiodefectos <2, 1>. Preferiblemente el terpolímero está caracterizado por una específica relación en peso entre el etileno y una -olefina de C4 a C20 presente dentro del terpolímero, es decir por una relación en peso de etileno y una -olefina de C4 a C20 dentro del terpolímero de al menos 1/100 a 1/1.

Así, la presente invención está dirigida a una fibra soplada en caliente que comprende un terpolímero de propileno (C3) , etileno (C2) y una -olefina (O) de C4 a C10, en donde además

(a) dicha fibra soplada en caliente y/o dicho terpolímero tiene (n) un índice de fusión MFR2 (a 230ºC) medido según la norma ISO 1133 de al menos 300 g/10 min.,

(b) la cantidad de propileno (C3) en dicho terpolímero es de al menos un 90, 0% en peso,

(c) la relación en peso de etileno (C2) y -olefina (O) de C4 a C10 [C2/ O] dentro de dicho terpolímero es de 1/100 a menos de 1/1, y

(d) el terpolímero tiene regiodefectos <2, 1> en una cantidad de menos de un 0, 4% molar según determinación efectuada mediante espectroscopia de 13C.

EP 2668321

Sorprendentemente se ha descubierto que una tela de fibras sopladas en caliente hecha a base de las fibras sopladas en caliente inventivas tiene un factor de calidad (QF) mucho mejor en comparación con las telas de fibras sopladas en caliente producidas a base de fibras sopladas en caliente conocidas. Además también el volumen de aire necesario durante el proceso puede ser considerablemente reducido sin perder las propiedades requeridas de la tela de fibras sopladas en caliente (véase la parte de los ejemplos) .

A continuación se definen más en detalle las fibras sopladas en caliente según la presente invención.

Un requisito esencial es el de que la fibra inventiva sea una fibra soplada en caliente. Las fibras sopladas en caliente se diferencian esencialmente de otras fibras, y en particular de las producidas mediante la técnica de fabricación de géneros de fibras ligadas en desorientación. En el proceso de soplado en caliente una corriente de gas a alta velocidad incide en la corriente de polímero fundido al salir el polímero extrusionado de un pequeño capilar en la matriz de soplado en caliente y rápidamente adelgaza el filamento de polímero llevándolo de un diámetro de aproximadamente 500 µm junto al capilar hasta diámetros de menos de 5, 0 µm, tal como hasta diámetros de menos de 3, 0 µm. Esto corresponde a una reducción de 500 veces del diámetro de la fibra y de 2.500.000 veces del área de la sección transversal. El proceso tiene lugar en aproximadamente 200 microsegundos a lo largo de una distancia de unos pocos centímetros. Esto corresponde a 6 veces más superficie específica y 36 veces más fibra en una tela de fibras sopladas en caliente de 1 a 3 µm en comparación con una equivalente tela de fibras producida mediante la técnica de producción de fibras cardadas o ligadas en desorientación. Así, la principal ventaja del proceso de producción de fibras sopladas... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

EP 2668321

1. Fibra soplada en caliente que comprende al menos un 85% en peso de un terpolímero de propileno (C3) , etileno (C2) y una -olefina (O) de C4 a C10, en donde además (a) dicha fibra soplada en caliente y/o dicho terpolímero tiene (n) un índice de fusión MFR2 (a 230ºC) medido según la norma ISO 1133 de al menos 300 g/10 min.,

(b) la cantidad de propileno (C3) en dicho terpolímero es de al menos un 90, 0% en peso,

(c) la relación en peso de etileno a -olefina de C4 a C10 [C2/O] dentro de dicho terpolímero es de 1/100 a menos de 1/1, y

(d) el terpolímero tiene regiodefectos <2, 1> en una cantidad de menos de un 0, 4% molar según determinación efectuada mediante espectroscopia de 13C.

2. Fibra soplada en caliente según la reivindicación 1, en donde la fibra soplada en caliente tiene un diámetro medio igual o inferior a 5, 0 µm. 15

3. Fibra soplada en caliente según la reivindicación 1 o 2, en donde (a) la cantidad de etileno (C2) de dicho terpolímero está situada dentro de la gama de valores que va desde un 0, 1 hasta un 3, 0% en peso, y/o (b) la cantidad de -olefina (O) de dicho terpolímero está situada dentro de la gama de valores que va desde un 1, 5 hasta un 6, 0% en peso.

4. Fibra soplada en caliente según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicha fibra soplada en caliente y/o dicho terpolímero cumple (n) con la ecuación (1) 25

** (Ver fórmula) **

en donde Tm [ºC] es la temperatura de fusión [indicada en ºC] de dicha fibra soplada en caliente y/o de dicho terpolímero medida según la ISO 11357-3, [% en peso] es la cantidad [indicada en porcentaje en peso] de comonómeros, es decir, de etileno (C2) y olefina (O) juntamente, dentro de dicha fibra soplada en caliente y/o dentro de dicho terpolímero según determinación efectuada mediante espectroscopia de resonancia magnética nuclear de 13C (13C-NMR) .

5. Fibra soplada en caliente según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la fibra soplada en caliente y/o el terpolímero tiene (n)

(a) un peso molecular medio en peso (Mw) igual o inferior a 95.000 g/mol, 40 y/o (b) una distribución del peso molecular (Mw/Mn) de 2, 0 a 6, 0 según medición efectuada mediante cromatografía de exclusión por tamaño (SEC) según la norma ISO 16014.

6. Fibra soplada en caliente según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la fibra soplada en 45 caliente y/o el terpolímero tiene (n) una fracción soluble en frío en xileno (XCS) medida según la norma ISO 16152 (a 25ºC) situada dentro de la gama de valores que va desde un 1, 0 hasta un 12, 0% en peso.

7. Fibra soplada en caliente según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la fibra soplada en caliente y/o el terpolímero tiene (n)

(a) una temperatura de fusión Tm situada dentro de la gama de temperaturas que va desde 125 hasta 155ºC, y/o (b) una temperatura de cristalización Tc igual o inferior a 115ºC según medición efectuada de acuerdo con la norma ISO 11357-3.

8. Fibra soplada en caliente según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el terpolímero es sometido a reducción de la viscosidad.

9. Fibra soplada en caliente según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde

(a) el terpolímero es el único polímero dentro de la fibra soplada en caliente, 60 y/o

(b) la fibra soplada en caliente comprende al menos un 85% en peso del terpolímero.

10. Tela de fibras sopladas en caliente que comprende fibras sopladas en caliente según cualquiera de las reivindicaciones precedentes.

EP 2668321

11. Tela de fibras sopladas en caliente según la reivindicación 10, que tiene un peso por unidad de superficie de al menos 15 g/m2.

12. Artículo que comprende una fibra soplada en caliente según cualquiera de las anteriores reivindicaciones 1 a 9 y/o una tela de fibras sopladas en caliente según la reivindicación 10 u 11, siendo dicho artículo seleccionado de entre los miembros del grupo que consta de medios de filtración, pañales, paños higiénicos, forros de bragas, productos para la incontinencia de los adultos, vestimenta protectora, tallas quirúrgicas, batas quirúrgicas y vestimenta quirúrgica.

13. Proceso de preparación de una fibra soplada en caliente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde un terpolímero como el definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 ha sido usado para la producción de fibras sopladas en caliente usando una instalación de producción de fibras sopladas en caliente que tiene una matriz con agujeros de 0, 3 a 0, 5 mm de diámetro y 10 a 16 agujeros por cm.

14. Uso de un terpolímero como el definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 para la preparación de una fibra soplada en caliente como la definida en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, una tela de fibras sopladas en caliente como la definida en la reivindicación 10 u 11 o un artículo como el definido en la reivindicación 12.

15. Uso de un terpolímero como el definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 para incrementar el factor de calidad (QF) de una tela de fibras sopladas en caliente en al menos un 10%, en donde el incremento viene definido por la fórmula (III)

en donde QF (T) es el factor de calidad (QF) del terpolímero, y (QF) (H) es el factor de calidad (QF) de un homopolímero que tiene un índice de fusión MFR2 (a 230ºC) medido

** (Ver fórmula) **

según la norma ISO 1133 de 1.000 a 1.300 g/10 min. y una temperatura de fusión (Tm) medida según la norma ISO 11357-3 de 155 a 160ºC.