Procesos de formación de hilo multifilamento de polipropileno mediante hilado en estado fundido e hilos formados a partir de ellos.

Un método que comprende:

- formar una composición polimérica fundida que comprende al menos un polipropileno y un agente de nucleación:



- extrudir la composición polimérica fundida a través de múltiples orificios para formar múltiples filamentos (9) de lacomposición polimérica, describiendo cada uno de los filamentos extrudidos (9) un hinchamiento a la salida (31)adyacente al orificio;

- enfriar los filamentos (9) en un baño líquido (16), calentándose el baño líquido a una temperatura que se encuentraentre 50 °C y 130 °C y cerca de la temperatura de cristalización (Tc) máxima de la composición polimérica y estandola superficie del baño líquido (16) dentro de la distancia del hinchamiento a la salida (31);

- recoger los filamentos (9) para formar un haz de fibras multifilamento (28); y

- estirar el haz de fibras multifilamento (28) con una relación de estirado superior a aproximadamente 6 para formarun hilo multifilamento estirado (30), en el que el haz de fibras multifilamento (28) se estira mientras se calienta,estando la fuente de calor a una temperatura de entre aproximadamente 120 °C y aproximadamente 150 °C y siendoel tiempo de residencia de los filamentos (9) en el baño líquido (16) lo suficientemente largo como para asegurar lacristalización de los filamentos (9).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2005/039540.

Solicitante: INNEGRITY, LLC.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 2131 WOODRUFF ROAD, NO. 162, SUITE 2100 GREENVILLE, SC 29607 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: MORIN,BRIAN G.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • D01D5/088 SECCION D — TEXTILES; PAPEL.D01 FIBRAS O HILOS NATURALES O FABRICADOS POR EL HOMBRE; HILATURA.D01D PROCEDIMIENTOS O APARATOS MECANICOS PARA LA FABRICACION DE FILAMENTOS, HILOS, FIBRAS, SEDAS O CINTAS ARTIFICIALES (procesado o trabajado de cables metálicos B21F; fibras o filamentos de vidreo, minerales o escorias reblandecidas C03B 37/00). › D01D 5/00 Formación de filamentos, hilos o similares. › Enfriamiento de filamentos, hilos o similares, a la salida de las hileras.
  • D01D5/26 D01D 5/00 […] › Formación de fibras cortadas (por hilado rápido D01D 5/11).
  • D01F1/10 D01 […] › D01F PARTE QUIMICA DE LA FABRICACION DE FILAMENTOS, HILOS, FIBRAS, SEDAS O CINTAS FABRICADAS POR EL HOMBRE; APARATOS ESPECIALMENTE ADAPTADOS A LA FABRICACION DE FILAMENTOS DE CARBONO.D01F 1/00 Procedimientos generales de fabricación de filamentos o similares, fabricados por el hombre. › Otros agentes que modifican las propiedades de estos filamentos.
  • D01F6/04 D01F […] › D01F 6/00 Filamentos o similares, fabricados por el hombre, con un solo componente, formados de polímeros sintéticos; Su fabricación. › a partir de poliolefinas.
  • D02G3/02 D […] › D02 HILOS; ACABADO MECANICO DE HILOS O CUERDAS; URDIDO O PLEGADO.D02G RIZADO U ONDULADO DE LAS FIBRAS, FILAMENTOS, HILOS O HILADOS; HILADOS O HILOS.D02G 3/00 Hilados o hilos, p. ej. hilos de fantasía; Procedimientos o aparatos para su producción no previstos en otro lugar (para producir hilos rizados u ondulados D02G 1/00). › Hilados o hilos caracterizados por la materia o por las materias de que están compuestos.
  • D02J1/22 D02 […] › D02J ACABADO O APRESTO DE LOS FILAMENTOS, HILADOS, HILOS CABLEADOS, CUERDAS O SIMILARES (ondulación o rizado D02G; por tratamiento con la ayuda de líquidos, gases o vapores D06B; acabado de forma distinta al tratamiento por líquido de hilos en forma de cadena o de lámina D06C; para la parte química, ver D06L, D06M, D06P, D06Q; tratamiento durante la fabricación de cuerdas, aparatos para el tratamiento auxiliar de cuerdas en su fabricación D07B). › D02J 1/00 Modificación de la estructura o de las propiedades resultantes de una estructura particular; Modificación, conservación o restauración de la forma física o de la sección transversal, p. ej. por utilización de matrices o de rodillos de presión (modificación de la superficie solamente D02J 3/00). › Estirado o tensión, reducción o relajamiento, p. ej. por utilización de aparatos sobre o sub-alimentados o que impiden el estirado (hilado por estirado D01D 5/12).

PDF original: ES-2433931_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procesos de formación de hilo multifilamento de polipropileno mediante hilado en estado fundido e hilos formados a partir de ellos 5

Antecedentes de la invención Los hilos y fibras formados a partir de poliolefinas pueden ofrecer muchas características deseables. Por ejemplo, pueden poseer buenas cualidades táctiles tales como una buena sensación al tacto, pueden ser resistentes a la degradación y a la erosión y los materiales brutos pueden obtenerse fácilmente y son bastante económicos. Así, se han formado fibras monofilamento, así como hilos multifilamento, a partir de diversas poliolefinas tales como polipropileno. Aunque se ha logrado el desarrollo de fibras de poliolefina monofilamento que tienen un módulo alto y una tenacidad alta, la capacidad para producir hilos multifilamento con un módulo alto y una tenacidad alta de materiales similares no ha tenido éxito. Así, existe aún espacio para mejoras y variaciones dentro de la técnica.

Sumario de la invención En una realización, la presente invención se refiere a un método de formación de un hilo multifilamento de poliolefina según la reivindicación 1.

Según la invención, la poliolefina comprende un polipropileno. Opcionalmente, el hilo puede estar formado por una mezcla de dos o más poliolefinas. En una realización, la poliolefina puede tener un índice de fluidez de entre aproximadamente 0, 2 a aproximadamente 50.

Según la invención, el polipropileno contiene un agente de nucleación. Por ejemplo, el agente de nucleación puede ser un agente de nucleación de dibencilidensorbitol tal como se conoce, en general, en la técnica. En general, el agente de nucleación puede estar presente en el material fundido en una cantidad inferior al 1 % en peso de la composición extrudida, aunque esto no es un requerimiento de la invención.

La extrusora puede ser generalmente cualquier extrusora estándar con varios orificios. Por ejemplo, la extrusora puede definir múltiples orificios y cada orificio puede tener una dimensión de sección transversal máxima de entre aproximadamente 0, 0254 y aproximadamente 1, 27 mm (aproximadamente 0, 001 y aproximadamente 0, 050 pulgadas) .

El material fundido puede extrudirse bastante lentamente, por ejemplo entre aproximadamente 1 m/min y aproximadamente 25 m/min, al baño de enfriamiento líquido. El baño se calienta a una temperatura de entre aproximadamente 50 °C y aproximadamente 130 °C. Además, la superficie del baño de enfriamiento debería estar bastante cerca de los orificios de la extrusora, dentro de la distancia del hinchamiento a la salida de los filamentos. En una realización, la zona inmediatamente posterior al orificio puede protegerse mediante un envoltorio gaseoso calentado o no calentado.

La etapa de estirado con calentamiento puede llevarse a cabo en un horno, usando rodillos de estirado calentados, o según cualquier otro método de calentamiento adecuado. La etapa de estirado con calentamiento se lleva a cabo a una temperatura de entre aproximadamente 120 °C y aproximadamente 150 °C. Por ejemplo, el horno o los rodillos 45 de estirado pueden calentarse a la temperatura deseada.

También pueden llevarse a cabo otros procesos en la formación del hilo multifilamento divulgado tales como uno o más de los siguientes: aplicación de un lubricante, un segundo estirado o termofijado del hilo.

En otra realización, la invención se refiere a un hilo que puede formarse según el proceso divulgado. Por ejemplo, el hilo puede incluir múltiples filamentos que pueden describir cada uno un denier inferior a aproximadamente 300; en una realización cada filamento puede tener un denier de entre aproximadamente 0, 5 y aproximadamente 100. El hilo puede tener un módulo alto, por ejemplo, el hilo puede tener un módulo superior a 88, 3 cN/dtex (100 g/d) , o superior a 132, 5 cN/dtex (150 g/d) en algunas realizaciones. El hilo también puede tener una tenacidad alta, por ejemplo 55 superior a aproximadamente 4, 4 cN/dtex (5 g/d) en algunas realizaciones y superior a aproximadamente 6, 2 cN/dtex (7 g/d) en otras realizaciones. Los hilos divulgados pueden ser también bastante resistentes al estiramiento, por ejemplo, el hilo puede mostrar un alargamiento inferior a aproximadamente el 10 %.

Se cree que el hilo divulgado también posee una estructura cristalina que es única para hilos de poliolefina 60 multifilamento. Por ejemplo, al menos uno de los filamentos del hilo puede poseer una cristalinidad superior al 80 %, según técnicas de medición conocidas de dispersión de rayos x de ángulo ancho (WAXS) . En una realización, al menos uno de los filamentos del hilo tiene una relación de intensidad ecuatorial con respecto a la intensidad meridional superior a aproximadamente 1, 0, que puede obtenerse por técnicas de medición conocidas de dispersión de rayos x de ángulo pequeño (SAXS) . En otra realización, la relación de intensidad ecuatorial con respecto a la 65 intensidad meridional puede ser superior a aproximadamente 3, 0.

En una realización, la invención se refiere a productos secundarios que pueden formarse y que pueden incluir los hilos divulgados. Por ejemplo, el hilo divulgado puede usarse de forma provechosa en la formación de cuerdas, materiales tejidos y materiales no tejidos.

En una realización, el hilo divulgado puede usarse en materiales de refuerzo, por ejemplo materiales de refuerzo para usar en el refuerzo de una composición cementosa hidratable. Por ejemplo, un hilo formado según los procesos divulgados pueden cortarse en trozos pequeños, en general inferiores a aproximadamente 12, 7 mm (5 pulgadas) , para formar un material de refuerzo. En una realización, el hilo puede cortarse en trozos inferiores a aproximadamente 76, 2 mm (3 pulgadas) de longitud. En otra realización, puede cortarse en trozos inferiores a aproximadamente 25, 4 mm (1 pulgada) de longitud. Opcionalmente, los materiales de refuerzo pueden degradarse y/o deformarse, además de cortarse en trozos pequeños.

Breve descripción de las figuras Una divulgación total y habilitante de la presente invención, incluido el mejor modo de la misma, para un experto en la técnica, se establece más particularmente en el resto de la descripción, incluida la referencia a las figuras adjuntas en las que:

la figura 1 ilustra una realización de un proceso según la presente invención;

la figura 2 ilustra el hinchamiento a la salida de un único filamento formado según una realización de la presente invención;

la figura 3 es el patrón de dispersión WAXS de un filamento de polipropileno extraído de un hilo multifilamento 25 formado según una realización de los procesos divulgados en el presente documento; y

la figura 4 es el patrón de dispersión SAXS del filamento de polipropileno de la figura 3.

Se pretende que el uso repetido de caracteres de referencia en la presente descripción y en los dibujos represente las mismas o análogas características o elementos de la presente invención.

Descripción detallada de la invención Ahora se hará referencia en detalle a diversas realizaciones de la invención, estableciendo a continuación uno o más ejemplos de las mismas. Cada realización se proporciona a modo de explicación de la invención, no de limitación de la invención. De hecho, será patente para los expertos en la técnica que se pueden realizar diversas modificaciones y variaciones en la presente invención sin apartarse del alcance de la misma. Por ejemplo, pueden usarse características ilustradas o descritas como parte de una realización en otra realización para proporcionar otra realización más. Por lo tanto, se pretende que la presente invención abarque dichas modificaciones y variaciones de modo que entren dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas y sus equivalentes.

En general, la presente invención se refiere a hilos de poliolefina multifilamento y a métodos adecuados para formar los hilos de poliolefina multilamento. De forma provechosa, los métodos divulgados pueden usarse para formar hilos de poliolefina multifilamento que puedan mostrar al menos uno de entre un módulo más alto y una tenacidad más 45 alta en comparación con hilos de poliolefina multifilamento conocidos previamente.

Los métodos de la invención divulgada se refieren generalmente a un proceso de formación de un hilo mediante hilado en estado fundido. Más particularmente, el proceso usado en la formación de los hilos divulgados puede incluir formar una composición fundida que incluya una poliolefina, extrudir múltiples (al menos tres) filamentos individuales de la composición a una velocidad de hilado relativamente baja, enfriar los filamentos en un líquido, formar una estructura de hilo de los múltiples... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un método que comprende:

- formar una composición polimérica fundida que comprende al menos un polipropileno y un agente de nucleación:

- extrudir la composición polimérica fundida a través de múltiples orificios para formar múltiples filamentos (9) de la composición polimérica, describiendo cada uno de los filamentos extrudidos (9) un hinchamiento a la salida (31) adyacente al orificio;

- enfriar los filamentos (9) en un baño líquido (16) , calentándose el baño líquido a una temperatura que se encuentra entre 50 °C y 130 °C y cerca de la temperatura de cristalización (Tc) máxima de la composición polimérica y estando la superficie del baño líquido (16) dentro de la distancia del hinchamiento a la salida (31) ;

- recoger los filamentos (9) para formar un haz de fibras multifilamento (28) ; y

- estirar el haz de fibras multifilamento (28) con una relación de estirado superior a aproximadamente 6 para formar un hilo multifilamento estirado (30) , en el que el haz de fibras multifilamento (28) se estira mientras se calienta, estando la fuente de calor a una temperatura de entre aproximadamente 120 °C y aproximadamente 150 °C y siendo

el tiempo de residencia de los filamentos (9) en el baño líquido (16) lo suficientemente largo como para asegurar la cristalización de los filamentos (9) .

2. El método de la reivindicación 1, en el que el polipropileno es un copolímero.

3. El método de la reivindicación 1, en el que la composición polimérica comprende al menos dos polipropilenos.

4. El método de la reivindicación 1, en el que el polipropileno tiene un índice de fluidez de entre aproximadamente 0, 2 y aproximadamente 50.

5. El método de la reivindicación 1, en el que el agente de nucleación es un agente de nucleación de dibencilidensorbitol.

6. El método de la reivindicación 1, en el que el agente de nucleación está presente en la composición polimérica en una cantidad inferior a aproximadamente el 1 % en peso de la composición. 35

7. El método de la reivindicación 1, en el que cada orificio define una sección transversal máxima de entre aproximadamente 0, 051 mm (0, 002 pulgadas) y aproximadamente 1, 27 mm (0, 050 pulgadas) .

8. El método de la reivindicación 1, en el que los filamentos (9) se extruden a una velocidad de entre 40 aproximadamente 1 metro por minuto y aproximadamente 25 metros por minuto.

9. El método de la reivindicación 1, que además comprende hacer pasar los filamentos (9) a través de una envoltura de gas antes de enfriar los filamentos (9) en el baño líquido (16) .

10. El método de la reivindicación 1, que además comprende aplicar un lubricante al haz de fibras (28) .

11. El método de la reivindicación 1, en el que el haz de fibras (28) se estira en un horno (43) calentado a una temperatura de entre aproximadamente 120 °C y aproximadamente 150 °C.

12. El método de la reivindicación 1, en el que el haz de fibras (28) se estira usando rodillos de estirado (32, 34) calentados, calentados a una temperatura de entre aproximadamente 120 °C y aproximadamente 150 °C.

13. El método de la reivindicación 1, en el que la relación de estirado se encuentra entre aproximadamente 6 y

aproximadamente 25. 55

14. El método de la reivindicación 1, en el que la relación de estirado es superior a aproximadamente 10.

15. El método de la reivindicación 1, que además comprende estirar el hilo multifilamento estirado (30) una segunda

vez, siendo la segunda relación de estirado inferior a la primera relación de estirado. 60

16. El método de la reivindicación 1, que además comprende el termofijado del hilo multifilamento estirado (30) .

17. El método de la reivindicación 1, en el que la relación de la dimensión de la sección transversal máxima de un

orificio individual con respecto a la dimensión de la sección transversal máxima del filamento estirado (9) individual 65 extrudido por ese orificio se encuentra entre aproximadamente 1 y aproximadamente 10.

18. El método de la reivindicación 1, en el que la relación de la dimensión de la sección transversal máxima de un orificio individual con respecto a la dimensión de la sección transversal máxima del filamento estirado (9) individual extrudido por ese orificio se encuentra entre aproximadamente 3 y aproximadamente 8.

19. El método de la reivindicación 1, que además comprende cortar el hilo multifilamento estirado (30) en longitudes inferiores a aproximadamente 127 mm (5 pulgadas) para formar un material de refuerzo para un material de matriz.

20. El método de la reivindicación 19, que además comprende deformar, someter a abrasión o triturar el hilo multifilamento estirado (30) . 10

21. El método de la reivindicación 19, en el que el material de matriz se selecciona del grupo que consiste en adhesivos, asfalto, plásticos, goma y composiciones cementosas hidratables.

22. El método de la reivindicación 1, que además comprende formar un producto secundario que comprende el hilo

multifilamento estirado (30) , seleccionándose el producto secundario del grupo que consiste en una cuerda, un tela tejida y una tela no tejida.

23. El método de la reivindicación 1, en el que el polipropileno tiene un índice de fluidez de entre aproximadamente 2

y aproximadamente 50. 20

24. Un hilo multifilamento estirado que puede obtenerse mediante el método descrito en cualquiera de las reivindicaciones 1 - 23 que comprende al menos tres filamentos (9) , comprendiendo cada filamento (9) un polipropileno y teniendo cada filamento un denier inferior a 300 gramos/9000 metros, habiéndose estirado el hilo multifilamento estirado (30) con una relación de estirado superior a aproximadamente 6 y teniendo el hilo multifilamento estirado un módulo superior a aproximadamente 88, 3 cN/dtex (100 gramos/denier) , caracterizado porque al menos uno de los filamentos (9) posee una cristalinidad superior a aproximadamente el 80 % según las técnicas de medición WAXS o al menos uno de los filamentos (9) tiene una relación de intensidad ecuatorial con respecto a la intensidad meridional superior a aproximadamente 1, 0 según las técnicas de medición SAXS y en el que el hilo (30) presenta un alargamiento inferior a aproximadamente el 10 % .

25. El hilo multifilamento de la reivindicación 24, en el que el hilo (30) tiene una tenacidad superior a aproximadamente 4, 4 cN/dtex (5 gramos/denier) .

26. El hilo multifilamento de la reivindicación 24, en el que cada filamento (9) tiene un denier de entre 35 aproximadamente 0, 5 gramos/9000 metros y aproximadamente 100 gramos/9000 metros.

27. El hilo multifilamento de la reivindicación 24, en el que el hilo (30) tiene un módulo superior a aproximadamente 132, 5 cN/dtex (150 gramos/denier) .

28. El hilo multifilamento de la reivindicación 24, en el que el hilo (30) tiene una tenacidad superior a aproximadamente 6, 2 cN/dtex (7 gramos/denier) .

29. El hilo multifilamento de la reivindicación 24, en el que al menos uno de los filamentos (9) tiene una relación de intensidad ecuatorial con respecto a la intensidad meridional superior a aproximadamente 3, 0 según técnicas de 45 medición SAXS.

30. El hilo multifilamento de la reivindicación 24, comprendiendo además el hilo (30) un agente de nucleación.

31. El hilo multifilamento de la reivindicación 30, en el que el agente de nucleación es un agente de nucleación de 50 dibencilidensorbitol.

32. El hilo multifilamento de la reivindicación 24, en el que el hilo (30) está contenido dentro de un producto secundario seleccionado del grupo que consiste en una cuerda, una tela tejida y una tela no tejida.

33. El hilo multifilamento de la reivindicación 24, teniendo el hilo (30) una longitud inferior a aproximadamente 127 mm (5 pulgadas) y siendo el hilo (30) para refuerzo de un material de matriz.

34. El hilo multifilamento de la reivindicación 33, teniendo el hilo (30) una longitud inferior a aproximadamente 76, 2

mm (3 pulgadas) . 60

35. El hilo multifilamento de la reivindicación 33, teniendo el hilo (30) una longitud inferior a aproximadamente 25, 4 mm (1 pulgada) .

36. El hilo multifilamento de la reivindicación 33, en el que el material de refuerzo es para reforzar una composición 65 cementosa hidratable.

37. El hilo multifilamento de la reivindicación 33, teniendo el hilo (30) una tenacidad superior a aproximadamente 4, 4 cN/dtex (5 gramos/denier) .


 

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