Un procedimiento estable de recocido-devanado para producir un hilo de poliéster que comprende:

(a) someter a extrusión través de una hilera poli (tereftalato de trimetileno) fundido;

(b) enfriar el poli (tereftalato de trimetileno) obtenido en la extrusión para formar una hebra de filamentos sólidos en la que los filamentos poseen una tensión a 130º C mayor que 0, 018 cN/dtex (0, 02 g/d), aproximadamente;

(c) hacer pasar los filamentos a una polea guía calentada hecha funcionar a una velocidad y una temperatura para calentar la hebra, en la que la velocidad y la temperatura a la que la hebra es calentada son suficientes para proporcionar un hilo con un valor de la retracción en calor seco de, aproximadamente, 4% o menos; en el que la velocidad de la polea guía calentada es al menos 3000 m/m aproximadamente, y la temperatura de la polea guía calentada es 90º C, aproximadamente, a 165º C, aproximadamente; y

(d) (hacer pasar el hilo a una polea guía de enfriamiento en la que el hilo es enfriado a una temperatura de, aproximadamente, 35º C o menos, en la que la velocidad de la polea guía de enfriamiento proporciona una razón de estirado entre la polea guía calentada y la polea guía de enfriamiento de, aproximadamente, 1, 04 o menos; en el que la tensión de la hebra se aumenta antes de hacerla pasar a la polea guía de enfriamiento , en el que la tensión de la hebra se aumenta en al menos 0, 0044 cN/dtex (0, 005 g/d), aproximadamente; y (e) en el que la hebra procedente de la polea guía de enfriamiento es devanada en una bobina.

Hilo de poli (tereftalato de trimetileno) recocido al devanar

Referencia cruzada a solicitud relacionada

Esta solicitud de patente se refiere a y reivindica beneficios de prioridad procedente del documento U.S. Serie No. 10/663295, presentado el 16 de Septiembre de 2003, y de la solicitud de patente provisional de EE.UU., serie No. 60/445.158, presentada el 5 de Febrero de 1003, incorporados en su totalidad por referencia en esta memoria.

Campo de la invención La presente invención se refiere a un hilo de poliéster y a su fabricación. Más particularmente, la invención es un procedimiento para proporcionar hilos de poli (tereftalato de trimetileno) que resisten el envejecimiento por almacenamiento, que son adecuados para usar como hilos alimentados para su tratamiento posterior tal como estirado y/o estirado-texturación, así como también para uso directo en tejidos sin tratamiento adicional..

Antecedentes de la invención

El poli (tereftalato de etileno) ("2GT") y el poli (tereftalato de butileno) ("4GT") , a los que se alude en general como "poli (tereftalatos de alquileno) ", son poliésteres comerciales comunes. Los poli (tereftalatos de alquileno) poseen excelentes propiedades físicas y químicas, en particular. estabilidad frente a compuestos químicos, el calor y la luz, puntos de fusión altos y alta resistencia. Como resultado han sido utilizados ampliamente para la fabricación de resinas, películas y fibras.

El poli (tereftalato de trimetileno) ("3GT") ha adquirido un interés comercial creciente como fibra debido a los desarrollos recientes de procedimientos de obtención de menor costo del 1, 3-propanodiol (PDO) , uno de los componentes de la estructura fundamental del polímero. El 3GT en forma de fibra ha sido deseable desde hace largo tiempo por su aptitud para la tinción a presión atmosférica por colorantes de dispersión, bajo módulo de curvatura, recuperación elástica y resiliencia.

Los hilos procedentes del alimentador (a los que también se hace referencia en esta memoria como "hilos alimentados", tales como hilos parcialmente orientados, "POY") se preparan, típicamente, por hilado en estado de fusión del polímero de partida. Los hilos del alimentador no poseen las propiedades requeridas para obtener productos textiles sin un proceso posterior de estirado o de estirado-texturación, y, por consiguiente, son sometidos con frecuencia a almacenamiento. Durante el almacenamiento, antes del tratamiento subsiguiente, los hilos del alimentador envejecen frecuentemente, lo que da por resultado pérdida de propiedades. Como hilo alimentado para estirado-texturación o estirado, el POY es transportado con frecuencia desde la instalación productora de la fibra hasta instalaciones en las que el POY es sometido al proceso de estirado-texturación o de estirado.

Un problema importante de envejecimiento de los hilos POY de 3GT ocurre generalmente durante el tiempo que transcurre desde que el hilo ha sido producido en una máquina de hilar hasta antes de tratar el hilo en una máquina de estirar o texturizar. (Por el contrario, los hilos de 2GT no envejecen, típicamente, con mucha rapidez durante el transcurso del almacenamiento del hilo y, por tanto, pueden permanecer adecuados para operaciones realizadas aguas debajo, de estirado o de estirado-texturación después de períodos de almacenamiento tan largos como, por ejemplo, 3 meses) . Los problemas de envejecimiento de los hilos de 3GT son especialmente evidentes a temperaturas elevadas durante el almacenamiento y el transporte. Por ejemplo, temperaturas de 38º C y superiores pueden ser experimentadas por los hilos durante el almacenamiento durante los meses de verano en una instalación sin aire acondicionado. Los hilos POY de 3GT almacenados a temperaturas de 38º C o más, pueden llegar a ser inadecuados en menos de 24 horas para el tratamiento subsiguiente.

El documento EP 1 172 467 A1 describe un procedimiento de fabricación de un hilo de 3GT en el que los procesos de hilado y almacenamiento se realizan bajo condiciones rigurosas de temperatura y humedad, 10 - 25º C, en una humedad relativa de 75 - 90%. Este proceso no es práctico para los fabricantes que carecen de instalaciones de almacenamiento con aire acondicionado en climas cálidos, o que transportan el hilo en camiones u otros medios de transporte sin aire acondicionado. El documento EP 1 172 467 A1 describe, además, que existe un impacto importante de la temperatura sobre el almacenamiento del hilo, lo que da como resultado bobinas de hilo deformadas, inadecuadas para los procesos subsiguientes de estirado y texturación.

Igualmente, el documento EP 1 209 262 describe también un hilo de 3GT, declarando que era capaz de ser almacenado y texturizado seguidamente. La patente afirma que el hilo posee una propiedad mejorada de arrollamiento en bobina si la fibra tiene una orientación de 0, 030 - 0, 070 determinada mediante birrefringencia, y una cristalinidad de 1, 320 - 1, 340 g/cm3 determinada por la densidad de la fibra/cm3. Se proporciona un procedimiento de producción de tales fibras mediante tratamiento por calor (50 -170º C) y cristalización de las fibras durante el proceso de hilado, y devanando inmediatamente con una "tensión extremadamente baja" (0, 02-0, 20 cN/dtex) . Sin embargo, la tecnología descrita en la patente implica que la primera polea guía esté fría, que la segunda polea guía esté caliente y que la bobina sea devanada inmediatamente después de la polea guía caliente.

El documento JP02129427 revisa la tecnología de recocido-devanado que arrolla la bobina inmediatamente después de la polea guía caliente. Según el documento JP02129427, el devanado directo de la bobina después de una polea guía caliente proporciona una hebra blanda originada por la alta temperatura de la hebra existente entre la polea guía calentada y el devanador. La hebra blanda da lugar a una hebra con agitación, lo que ocasiona un aumento de las roturas durante el proceso de hilado o un aumento del número fallos en los cambios de bobinas en procesos automáticos. Además, con objeto de mejorar la uniformidad del hilo, disminuir las roturas durante el proceso de hilado o reducir los fallos al realizar el cambio de bobinas en procesos automáticos causados por las hebras blandas en la tecnología, ha de aumentarse la tensión de arrollamiento entre la polea guía caliente y el devanador. Este aumento de la tensión de arrollamiento hace imposible evitar un arrollamiento hermético de la bobina. Por consiguiente, la tecnología de devanar una bobina inmediatamente después de una polea guía caliente, no es el avance que permita fabricar PTT-POY sin arrollamiento hermético de la bobina, sin roturas durante el proceso de hilado, o sin fallos al realizar los cambios bobinas.

Tanto la patente de EE.UU. No. 6.399.194 como el documento JP 01214372 describen procesos en los que los hilos de 3GT son sometidos a una etapa de tratamiento por calor después de enfriar y de la aplicación de un acabado a la fibras hiladas antes de ser devanadas. En estos procesos, los hilos calientes son devanados directamente en bobinas para evitar que la hebra pase por otra polea guía bajo tensión baja antes de arrollamiento..

El documento WO 01/85590 describe el tratamiento por calor de un hilo no cristalino durante el proceso de hilado. Debido a que el hilo es amorfo, se aplica estirado permitiendo que la hebra pase la segunda polea guía (fría) .

El documento JP02129427 reconoce varios de los problemas encontrados en las patente anteriores, y coloca una polea guía fría después de la polea guía caliente antes del arrollamiento.

El documento EP-A-1 285 876 describe un procedimiento de producción de un hilo de poliéster parcialmente orientado, que comprende:

- someter a extrusión a través de una hilera poli (tereftalato de trimetileno) en estado fundido;

- enfriar el poli (tereftalato de trimetileno) obtenido en la extrusión formando una hebra de filamentos sólidos en la que los filamentos tienen una tensión a 130º C mayor que 0, 018 cN/dtex (0, 02 g/d) , aproximadamente:

- hacer pasar los filamentos sobre una o dos poleas guía calentadas a una temperatura desde 70 a 120º C, a una velocidad de al menos 3000 m/m, aproximadamente;

- devanar el hilo formando una bobina, en cuyo proceso la bobina se mantiene en 30º C o menos.

El documento US 6.335.093 describe un procedimiento de producción de un hilo rizado compuesto que comprende 50-90% en peso de filamentos de celulosa y filamentos de fibras sintéticas, tales como PTT. Los filamentos de celulosa están entrelazados... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento estable de recocido-devanado para producir un hilo de poliéster que comprende:

(a) someter a extrusión través de una hilera poli (tereftalato de trimetileno) fundido;

(b) enfriar el poli (tereftalato de trimetileno) obtenido en la extrusión para formar una hebra de filamentos sólidos en la que los filamentos poseen una tensión a 130º C mayor que 0, 018 cN/dtex (0, 02 g/d) , aproximadamente;

(c) hacer pasar los filamentos a una polea guía calentada hecha funcionar a una velocidad y una temperatura para calentar la hebra, en la que la velocidad y la temperatura a la que la hebra es calentada son suficientes para proporcionar un hilo con un valor de la retracción en calor seco de, aproximadamente, 4% o menos; en el que la velocidad de la polea guía calentada es al menos 3000 m/m aproximadamente, y la temperatura de la polea guía calentada es 90º C, aproximadamente, a 165º C, aproximadamente; y

(d) (hacer pasar el hilo a una polea guía de enfriamiento en la que el hilo es enfriado a una temperatura de, aproximadamente, 35º C o menos, en la que la velocidad de la polea guía de enfriamiento proporciona una razón de estirado entre la polea guía calentada y la polea guía de enfriamiento de, aproximadamente, 1, 04 o menos; en el que la tensión de la hebra se aumenta antes de hacerla pasar a la polea guía de enfriamiento , en el que la tensión de la hebra se aumenta en al menos 0, 0044 cN/dtex (0, 005 g/d) , aproximadamente; y

(e) en el que la hebra procedente de la polea guía de enfriamiento es devanada en una bobina.

2. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que se aplica un acabado a los filamentos sólidos después de enfriar.

3. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la temperatura de la polea guía calentada es 115º C, aproximadamente, a 165º C, aproximadamente.

4. El procedimiento según la reivindicación 3, en el que la hebra procedente de la polea guía de enfriamiento es devanada en una bobina, en el que los filamentos son devanados en una bobina en una tensión mayor que 0, 035 cN/dtex (0, 04 g/d) , aproximadamente, y en el que el arrollamiento es tal que la velocidad verdadera del hilo es menor que la velocidad de la polea guía de enfriamiento.

5. Hilo de poli (tereftalato de trimetileno) hilado en fusión, que puede obtenerse por el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-4.

6. El hilo según la reivindicación 5, que tiene un alargamiento menor o igual que 105%, aproximadamente, que posee una tenacidad igual o mayor que 2, 2 cN/dtex (2, 5 g/d) , aproximadamente, que tiene in módulo menor o igual que 20 cN/dtex (23 g/d) , aproximadamente, que posee un Uster menor o igual que 2%, aproximadamente, que tiene una retracción en ebullición menor o igual que 14% , aproximadamente, que posee una Tensión a 130º C igual o mayor que 0, 018 cN/dtex (0, 02 g/d) , aproximadamente, que posee una temperatura del primer pico de tensión térmica d.

6. 90º C, aproximadamente, y/o que posee una tensión del primer pico de 0, 026-0, 13 cN/dtex (0, 03-0, 15 g/d) , aproximadamente.

7. El hilo según la reivindicación 5 ó 6, que posee una temperatura de comienzo de la retracción de 45º C a 70º C, aproximadamente.

8. Una bobina devanada de poli (tereftalato de trimetileno) hilado en fusión, según la reivindicación 5, 6 ó 7, que posee un grosor de la capa de hilo de al menos 50 mm, aproximadamente, y un peso de bobina de al menos 6 kg, aproximadamente.

9. Una bobina producida a partir del hilo según la reivindicación 5, que posee un grosor de las capas de hilo de al menos 16 mm, aproximadamente, que pesa al menos 1, 5 kg, aproximadamente, y que posee un diámetro de bobina de al menos 142 mm, aproximadamente, que por exposición a temperaturas de al menos 41º C durante al menos 3, 2 horas, tiene una razón de hoyos de, aproximadamente, 0, 82% o menos.

10. Una bobina producida a partir del hilo según la reivindicación 5, que posee un grosor de las capas de hilo d.

2. 30 mm, aproximadamente, que pesa 2-3 kg, aproximadamente, y que posee un diámetro de bobina de.

15. 169 mm, aproximadamente, que por exposición a temperaturas de al menos 41º C durante al menos 3, 2 horas, tiene una diferencia entre los diámetros de los extremos y de la parte media de la bobina de, aproximadamente, 2 mm o menos.

11. La bobina según la reivindicación 10, que por exposición a temperaturas de 41º C durante al menos 3, 2 horas, . tiene una razón de protuberancias de, aproximadamente, 5% o menos.

12. La bobina según la reivindicación 5, que tiene una razón de hoyos de, aproximadamente, 2% o menos.

13. La bobina según la reivindicación 5, devanada en torno a un tubo, que está sustancialmente libre de aplastamiento.