Fibras celulósicas que tienen propiedades térmicas reversibles mejoradas y métodos para su fabricación.

Fibra celulósica tipo lyocell que tiene unas propiedades térmicas reversibles mejoradas,

y que comprende:

un cuerpo de fibra (1,5, 12-14, 21-24, 26-29, 34, 59, 60, 70) formado por uno o más elementos alargados 2, 6, 15, 16, 35-58, 63, 64, 71-75), al menos un elemento alargado que incluye un material celulósico y un material regulador de la temperatura (4, 8, 61, 62, 80, 81) que incluye un material de cambio de fase en una estructura de contención, estando el material regulador de la temperatura disperso básicamente de forma uniforme por todo el material celulósico y teniendo el material de cambio de fase una temperatura de transición entre 22ºC y 40ºC.

Fibras celulósicas que tienen propiedades térmicas reversibles mejoradas y métodos para su fabricación Campo de la invención La presente invención se refiere a las fibras celulósicas tipo lyocell que tienen unas propiedades térmicas reversibles amplificadas y a los métodos de formación de dichas fibras celulósicas.

Fundamento de la invención Muchas fibras se forman a partir de polímeros de origen natural. Se necesitan varios procedimientos para transformar estos polímeros en fibras. En algunos casos, las fibras resultantes se conocen como fibras regeneradas.

Una clase importante de fibras regeneradas incluye fibras formadas a partir de celulosa. La celulosa es un componente significativo de la materia vegetal, como por ejemplo, de las hojas, madera, corteza de árbol y algodón. Convencionalmente, se utiliza un procedimiento de hilado de la solución para formar las fibras a partir de la celulosa. Se utiliza un proceso de hilado en húmedo de la solución para formar fibras de rayón y fibras de lyocell mientras que se utiliza un proceso de hilado en seco de la solución para formar fibras de acetato. Las fibras de rayón y las fibras de lyocell a menudo incluyen celulosa que tiene la misma estructura química que la celulosa de origen natural. Sin embargo, la celulosa incluida en estas fibras a menudo tiene una longitud de cadena molecular más corta respecto a la celulosa de origen natural. Las fibras de acetato a menudo incluyen una forma modificada químicamente de celulosa en la cual varios grupos hidroxilo son reemplazados por grupos acetilo.

Las fibras formadas a partir de celulosa encuentran numerosas aplicaciones. Por ejemplo, estas fibras se pueden utilizar para constituir la base de los géneros de punto, de los géneros hilados y no hilados, que se pueden incorporar a productos como ropa y calzado. Los géneros formados a base de estas fibras suelen ser tejidos cómodos debido a su capacidad para absorber la humedad y porque retienen mínimamente el calor del cuerpo. Estas propiedades hacen que estos tejidos sean deseables en climas cálidos ya que permiten que la persona no sienta calor y al contrario son poco deseable en climas fríos. En el caso de un tiempo frío y húmedo, este tipo de tejidos no es nada deseable debido a la rápida liberación del calor corporal cuando el tejido está húmedo.

Este es el motivo por el cual surge la necesidad de desarrollar las fibras celulósicas que aquí se describen.

La solicitud de patente inglesa GB 2 324 064 A hace referencia a una fibra de lyocell modificada que contiene dominios alargados de poliéster, teniendo estos dominios un cociente de al menos 1, 5 y estando alineados básicamente en paralelo al eje de la fibra. La fibra o película de lyocell modificada se prepara mediante la extrusión de una solución de celulosa en óxido de amina por medio de una tobera de hilar (para moldear fibras) o troquel (para formar películas) a una elevada temperatura a través de un orificio de aire donde la solución de celulosa contiene un 0, 160% (a base de celulosa) de un polímero termoplástico de punto de fusión bajo. La solución de celulosa que contiene el polímero de punto de fusión bajo puede formar también un componente de una fibra de dos componentes (por ejemplo, vaina/núcleo o lado a lado) , siendo el otro componente un lyocell no modificado o un poliéster.

En la patente americana 4.908.238 se dispone de fibras de tejidos adaptables a la temperatura en las cuales materiales cristalinos plásticos o de cambio de fase llenan las fibras huecas o bien impregnan por encima las fibras no huecas. Las fibras se fabricarán aplicando soluciones o fusiones de los materiales cristalinos plásticos o de cambio de fase a las fibras. El glicol de polietileno reticulado es especialmente eficaz como material de cambio de fase y, además de aportar adaptabilidad a la temperatura hacen que mejoren propiedades como la resistencia a la carga estática, la resistencia a la abrasión, la resistencia al apilamiento, la capacidad de absorción de agua.

La WO 2005/024102 A1 se refiere a los cuerpos moldeados a base de polímeros nativos reticulados de manera que se forma una red por medio de grupos funcionales acoplados químicamente, puentes de hidrogeno o estructuras de polímeros o bien oligómeros conectadas de forma helicoidal unas a otras y hasta el 200% en masa del material de la fase de transición micro-encapsulado se incluye en una matriz polimérica con respecto al polímero reticulado. Dichos polímeros reticulados pueden, por ejemplo, incorporarse en forma de polisacáridos y/o proteínas globulares. Las fibras así obtenidas se caracterizarán por que la termorregulación de las mismas mejora en comparación con las fibras conocidas en la actualidad.

La WO 03/027365AI se refiere a una fibra de múltiples componentes que tiene unas propiedades térmicas reversibles incrementadas y a los métodos para su fabricación. La fibra de múltiples componentes comprende un cuerpo de fibras formado por una pluralidad de miembros alargados, al menos uno de los miembros alargados comprende un material regulador de la temperatura disperso en el mismo. El material regulador de la temperatura comprende un material de cambio de fases. La fibra de múltiples componentes puede formarse a través de un proceso de hilatura de una masa fundida o bien por un proceso de hilatura de una solución y se puede utilizar o incorporar a varios productos donde se desea una propiedad reguladora térmica. Por ejemplo, la fibra de múltiples componentes se puede

emplear en tejidos, calzado, ropa, productos médicos, contenedores y embalajes, edificios, aparatos y demás productos.

Además se hace referencia a los siguientes dos documentos: XINGXIANG ZHANG: Heat storage and thermoregulated textiles and clothing". capítulo 3 (páginas 34-57) en "Smart Fibres, Fabrics and Clothing", XIAOMING TAO (EDITOR) , 2001, WOODHEAD PUBLISHING, XP002492889, ISBN 1 ---85573 -546-6 y JOHN W.S. HEARLE: "Physical structure and fibre properties", capítulo 8 (páginas 199-234) en "Regenerated cellulose fibres", CALVIN WOO-DINGS (EDITOR) , 2001, WOODHEAD PUBLISHING, XP007910215, ISBN 1-85573-459-1.

Resumen de la invención La invención se refiere a la fibra celulósica tipo lyocell que tiene unas propiedades térmicas elevadas según las reivindicaciones 1, 8 y 29. La invención se refiere además a un tejido o tela conforme a la reivindicación 21 y a un método para formar una fibra celulósica tipo lyocell que tenga unas propiedades térmicas reversibles elevadas conforme a las reivindicaciones 30 y 33.

Breve descripción de los dibujos Para una mejor comprensión de la naturaleza y de los objetos de diversas configuraciones de la invención, se debería hacer referencia a la siguiente descripción detallada adjunta a los dibujos: Figura 1 ilustra una visión tridimensional de una fibra celulósica conforme a una configuración de la invención. Figura 2 ilustra una visión tridimensional de otra fibra celulósica conforme a una configuración de la invención. Figura 3 ilustra visiones transversales de varias fibras celulósicas conforme a una configuración de la invención. Figura 4 ilustra una visión tridimensional de una fibra celulósica que tiene una configuración núcleo-vaina, conforme a una configuración de la invención. Figura 5 ilustra una visión tridimensional de otra fibra celulósica que tiene una configuración núcleo-vaina conforme a una configuración de la invención Figura 6 ilustra una visión tridimensional de una fibra celulósica que tiene una configuración isla en mar, que no es parte de la invención Descripción detallada Las configuraciones de la invención hacen referencia a las fibras que tienen unas propiedades térmicas reversibles amplificadas y a los métodos de formación de dichas fibras. En particular, diversas configuraciones de la invención se refieren a las fibras celulósicas lo que incluye a los materiales de cambio de fase. Las fibras celulósicas conforme a diversas configuraciones de la invención tienen la capacidad de absorber y liberar energía térmica en unas condiciones ambientales diferentes. Además, las fibras celulósicas pueden presentar una capacidad de procesamiento mejorada (por ejemplo, durante la formación de las fibras celulósicas o bien de un producto fabricado a partir de ellas) , unas propiedades mecánicas mejoradas, una mayor contención de los materiales para el cambio de fase dentro de las fibras celulósicas, y niveles de carga superiores del material del cambio de fase.

Las fibras celulósicas conforme a diversas configuraciones de la invención pueden aportar... [Seguir leyendo]

1. Fibra celulósica tipo lyocell que tiene unas propiedades térmicas reversibles mejoradas, y que comprende:

un cuerpo de fibra (1, 5, 12-14.

2. 24.

2. 29, 34, 59, 60, 70) formado por uno o más elementos alargados 2, 6, 15, 16.

3. 58, 63, 64.

7. 75) , al menos un elemento alargado que incluye un material celulósico y un material regulador de la temperatura (4, 8, 61, 62, 80, 81) que incluye un material de cambio de fase en una estructura de contención, estando el material regulador de la temperatura disperso básicamente de forma uniforme por todo el material celulósico y teniendo el material de cambio de fase una temperatura de transición entre 22º C y 40º C.

2. La fibra celulósica de la reivindicación 1, en la que el material de cambio de fase incluye un hidrocarburo parafínico que tiene de 16 a 22 átomos de carbono.

3. La fibra celulósica de la reivindicación 1, en la que el material de cambio de fase incluye un alcohol polihídrico.

4. La fibra celulósica de la reivindicación 1, en la que el material de cambio de fase incluye un material de cambio de fase polimérico, un polietilenglicol, un óxido de polietileno, un politetrametilenglicol y un poliéster.

5. La fibra celulósica de la reivindicación 1, en la que el elemento alargado incluye desde un 5% hasta un 70% en peso del material regulador de la temperatura.

6. La fibra celulósica de la reivindicación 1, en la que la pluralidad de los elementos alargados se dispone en una configuración isla en mar, una configuración de pastel a trozos, una configuración de núcleo-vaina, una configuración de lado a lado, y una configuración a rayas.

7. La fibra celulósica de la reivindicación 1, en la que el cuerpo de la fibra es de 0, 1 a 100 denier.

8. Una fibra celulósica tipo lyocell que tiene las propiedades térmicas reversibles mejoradas y que consta de:

una pluralidad de elementos isla (72-75) , al menos un elemento isla de la pluralidad de elementos isla que incluye un material de cambio de fase contenido en una estructura de contención, el material de cambio de fase que tiene una temperatura de transición en el intervalo de 15º C a 45º C; y un elemento mar (71) rodeando cada uno de los elementos isla (72-75) y formando una pared exterior de la fibra celulósica, de manera que el elemento mar (71) incluye un material celulósico mar (82) .

9. La fibra celulósica de la reivindicación 2, en la que la temperatura de transición del material de cambio de fase se sitúa entre 22º C y 40º C.

10. La fibra celulósica de la reivindicación 9, en la que la temperatura de transición del material de cambio de fase se encuentra en el intervalo de 22 a 28º C.

11. La fibra celulósica de la reivindicación 8, en la que el material de cambio de fase es un material de cambio de fase polimérico que tiene una temperatura de fusión en el intervalo de 22º C a 40º C.

12. La fibra celulósica de la reivindicación 8, en la que al menos un elemento isla (72-75) incluye además un material celulósico isla (76-79) , y el material de cambio de fase está dispersado en el material celulósico isla.

13. La fibra celulósica de la reivindicación 12, en la que al menos un elemento isla (72-75) está formado por una mezcla de material celulósico isla (76-79) y el material de cambio de fase.

14. La fibra celulósica de la reivindicación 12, en la que al menos uno de los materiales celulósicos isla (76-79) y el material celulósico mar (82) incluye celulosa.

15. La fibra celulósica de la reivindicación 12, en la que el material celulósico isla (76-79) y el material celulósico mar

(82) son diferentes.

16. La fibra celulósica de la reivindicación 12, en la que al menos un elemento isla (72-75) incluye entre un 5 y aproximadamente un 70% en peso del material de cambio de fase.

17. La fibra celulósica de la reivindicación 16, en la que al menos un elemento isla (72-75) incluye entre un 15 y aproximadamente un 25% en peso del material de cambio de fase.

18. La fibra celulósica de la reivindicación 8, en la que el material de cambio de fase es un material de cambio de fase isla, el elemento mar incluye además un material de cambio de fase mar dispersado en el material celulósico mar y el material de cambio de fase mar tiene una temperatura de transición entre 15º C y 45º C.

19. La fibra celulósica de la reivindicación 18, en la que el material de cambio de fase isla y el material de cambio de fase mar son diferentes.

20. La fibra celulósica de la reivindicación 8, en la que cada uno de los elementos isla (72-75) se extiende básicamente a lo largo de la fibra celulósica.

21. Un tejido que comprende:

una pluralidad de fibras celulósicas mezcladas, de manera que la pluralidad de las fibras celulósicas incluye una fibra celulósica tipo lyocel que tiene unas propiedades térmicas reversibles mejoradas y que incluye:

un cuerpo de fibra (1, 5, 12-14.

2. 24.

2. 29, 34, 59, 60, 70) formado por uno o más elementos alargados 2, 6, 15, 16.

3. 58, 63, 64.

7. 75) , al menos un elemento alargado que incluye un material celulósico y un material regulador de la temperatura (4, 8, 61, 62, 80, 81) que incluye un material de cambio de fase en una estructura de contención, estando el material regulador de la temperatura disperso básicamente de forma uniforme por todo el material celulósico y teniendo el material de cambio de fase una temperatura de transición entre 15º C y 45º C.

22. El tejido de la reivindicación 21, en el que la temperatura de transición de los materiales de cambio de fase se encuentra en el intervalo de 22º C a 40º C.

23. El tejido de la reivindicación 21, en el que el material de cambio de fase incluye un material de cambio de fase polimérico, un hidrocarburo parafínico, un alcohol polihídrico, un polietilenglicol, un óxido de polietileno, un politetrametilenglicol y un poliéster.

24. El tejido de la reivindicación 21, en el que el elemento alargado incluye entre un 5% y aproximadamente un 70% en peso del material regulador de la temperatura.

25. El tejido de la reivindicación 21, en el que la pluralidad de los elementos alargados se dispone en una configuración de isla en mar, una configuración de pastel a trozos, una configuración núcleo-vaina, una configuración lado a lado, y una configuración a rayas.

26. El tejido de la reivindicación 21, en el que la fibra celulósica es una primera fibra celulósica, el material regulador de la temperatura es un primer material regulador de la temperatura (4, 8, 61, 62, 80, 81) , y la pluralidad de las fibras celulósicas incluye una segunda fibra celulósica que tiene unas propiedades térmicas reversibles mejoradas e incluye un segundo material regulador de la temperatura (4, 8, 61, 62, 80, 81) .

27. El tejido de la reivindicación 26, en el que el primer material regulador de la temperatura y el segundo material regulador de la temperatura son diferentes.

28. El tejido de la reivindicación 21, en el que la pluralidad de fibras celulósicas se combinan por medio de un proceso de hilado, un proceso de no hilado y un proceso de tricotado.

29. Una fibra celulósica tipo lyocell que tiene unas propiedades térmicas reversibles mejoradas, y comprende:

un cuerpo de fibra (1, 5, 12-14.

2. 24.

2. 29, 34, 59, 60, 70) formado por un elemento alargado (2, 6, 15, 16.

3. 58, 63, 64.

7. 75) , el elemento alargado que incluye un material celulósico y un material regulador de la temperatura que incluye un material de cambio de fase contenido en una estructura de contención, el material regulador de la temperatura (4, 8, 61, 62, 80, 81) disperso básicamente de forma uniforme por todo el material celulósico, y el material de cambio de fase que tiene una temperatura de transición entre -5º C y 125º C, en el que el material de cambio de fase incluye un hidrocarburo parafínico que tiene de 16 a 22 átomos de carbono.

30. Un método para crear una fibra celulósica tipo lyocell que tenga unas propiedades térmicas reversibles mejoradas, que comprende:

la mezcla de un material celulósico con un material regulador de la temperatura para formar una mezcla, de manera que el material regulador de la temperatura incluye un material de cambio de fase contenido en una estructura de contención y que tiene una temperatura de transición entre 0º C y 50º C;

y la extrusión de la mezcla para formar la fibra celulósica que incluirá un cuerpo de fibra formado por la mezcla.

31. El método de la reivindicación 30, en el que la temperatura de transición del material de cambio de fase se sitúa en el intervalo entre 22º C y 40º C.

32. El método de la reivindicación 30, en el que el material de cambio de fase es un material de cambio de fase polimérico formado por varios tipos de unidades monoméricas.

33. Un método para crear una fibra celulósica tipo lyocell que tenga unas propiedades térmicas reversibles mejoradas, que comprende:

la mezcla de un primer material celulósico con un material regulador de la temperatura para formar una mezcla, de

manera que el material regulador de la temperatura incluye un material de cambio de fase contenido en una estructura de contención y que tiene una temperatura de transición entre 0º C y 50º C;

y la extrusión de la mezcla y un segundo material celulósico para formar la fibra celulósica, de manera que la fibra celulósica incluye un primer elemento alargado formado por la mezcla y un segundo elemento alargado que rodea el 5 primer elemento alargado y está formado por el segundo material celulósico.

34. El método de la reivindicación 33, en el que el material de cambio de fase es un material de cambio de fase polimérico que tiene una temperatura de fusión entre 22 y 40º C.

35. La fibra celulósica conforme a una de las reivindicaciones 1, 8 ó 29 o bien el tejido de la reivindicación 21, en el

que la estructura de contención incluye microcápsulas, partículas de zeolita, partículas de carbono, partículas de 10 sílice y materiales absorbentes.

36. El método de la reivindicación 30 ó 33, en el que la estructura de contención incluye microcápsulas, partículas de zeolita, partículas de carbono, partículas de sílice o materiales absorbentes.

37. La fibra celulósica o el tejido conforme a la reivindicación 35, en el que las partículas de sílice comprenden partículas de sílice precipitadas, partículas de vapor de sílice o mezclas de las mismas.

38. El método conforme a la reivindicación 36, en el que las partículas de sílice comprenden partículas de sílice precipitadas, partículas de vapor de sílice o mezclas de las mismas.