Procedimiento de impregnación de fibras naturales y sus mezclas.

La invención se refiere a un procedimiento de impregnación o recubrimiento en continuo de fibras naturales y sus mezclas en forma de hilos,

que comprende al menos una etapa de impregnación del hilo en un baño y otra etapa de polimerización, donde el baño comprende al menos resinas, pigmentos, fijadores, humectantes, antiestáticos, dispersantes y suavizantes, y donde el hilo se hace pasar de manera continua por el baño a una velocidad de entre 90 a 300 m/min. El procedimiento comprende adicionalmente una fase previa de preparación del hilo a tratar y una fase posterior de acabado final del hilo las cuales dependerán de las aplicaciones finales del hilo. El procedimiento permite obtener hilos adecuados para la confección de hilados, tejidos y estructuras textiles o sus partes empleados en ropas y tejidos sanitarios, ropa inteligente, tejidos anti-radiación, hidro-repelentes, luminiscentes y con propiedades ignífugas entre otras aplicaciones.

Procedimiento de impregnación de fibras naturales y sus mezclas Objeto de la invención

La presente invención, según se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un procedimiento de impregnación o recubrimiento de fibras naturales y sus mezclas en forma de hilos, en continuo, en el cual a través de unos tratamientos físico-químicos que se aplican a dichos hilos se mejoran o cambian las propiedades intrínsecas de estas fibras, permitiendo adaptar el hilo a diversas aplicaciones finales tales como: aplicaciones en luminiscencia, en tejidos reflectantes, para uso antibacteriano, repelente de mosquitos, hidra u olio impermeables, etc.

Campo de aplicación de la invención

El campo de aplicación de la invención se enmarca dentro del sector técnico de la adaptación o modificación de hilos de fibras naturales para diversas aplicaciones independientemente de las características físico-químicas intrínsecas de la propia fibra.

Antecedentes de la invención

Uno de los condicionantes principales para hacer un tratamiento de recubrimiento en una fibra de esta naturaleza, es su composición, su calidad y el acabado de la misma. En un proceso convencional de este tipo se emplea la tintura, en estos casos se tendrá que tintar con procesos determinados, con productos químicos específicos y temperaturas varias, dependiendo si es una tintura de directos, reactivos, ácidos, indantrenos, todo ello dependiendo de la calidad y el tipo específico de la fibra, y de las aplicaciones que se deseen obtener.

También condicionará el tipo de maquinaria a utilizar, la cantidad de vertido final y en consecuencia la contaminación que genera el propio proceso.

Otro elemento importante a tener en cuenta, es que estos métodos causan una pérdida importante de peso en la fibra tratada (de 2 al 4% según proceso utilizado).

Esto se debe principalmente a que hay un descrudado de la fibra, lo cual, debido a la exigencia del proceso de tintura, los oxidantes y reductores se incorporan en el baño de tintura (como la sosa caustica, el agua oxigenada, etc.) provocando una disminución de la resistencia de la fibra y en consecuencia de su peso.

En el propio proceso de tintura, la fibra recibe unas tensiones y rozamientos durante todo el recorrido en la máquina de tintura.

En cuanto al acabado final que se le puede dar a la fibra en forma de hilo por medio de este

procedimiento, este solo se limita a acabados siliconados, resinados y elastómeros.

En referencia al control de calidad, en los sistemas tradicionales de tintura, por ejemplo, no se puede conseguir un control rápido de sus parámetros hasta una vez finalizado todo el proceso de la tintura y el acabado, los que se realizan en procesos en batch o discontinuo, lo cual provoca que en muchas ocasiones ante un fallo no se tiene la posibilidad de poder reparar la pieza o modificar el proceso, dando así una cantidad de metros tarados.

Igualmente, en estos procesos tradicionales en discontinuo no es posible rectificar o modificar algunos parámetros en los baños con tanta rapidez, como por ejemplo el pH, temperatura, y la composición, todo lo cual evidencia un inadecuado control de los parámetros en estos procesos.

Todo lo anterior supone un encarecimiento final del producto y unas normas importantes de elevado coste.

Por lo tanto, se hace necesario un procedimiento de impregnación o recubrimiento de fibras en forma de hilos, que permita un control más adecuado y rápido de los parámetros del proceso, el empleo de pequeños volúmenes en los baños, así como que permita con gran versatilidad modificar las características físico-químicas de las fibras para adecuarla a diversos usos.

Estos y otros inconvenientes quedan superados con el procedimiento de impregnación de fibras naturales en forma de hilos de la presente invención.

Descripción de la invención

La invención preconizada consiste en un procedimiento de impregnación o recubrimiento en continuo de fibras naturales y sus mezclas en forma de hilo que comprende al menos dos etapas o fases:

- impregnación del hilo en un baño, y

- polimerización,

donde el baño comprende al menos resinas, pigmentos, fijadores, humectantes, antiestáticos, dispersantes y suavizantes, y donde el hilo se hace pasar de manera continua por el baño a una velocidad de entre 90 a 300 m/min.

Adicionalmente, el procedimiento puede comprender una fase previa de preparación del hilo a tratar, y una fase posterior de acabado final del hilo, las cuales dependerán de las aplicaciones finales del hilo.

En esencia, cada etapa comprenderá las siguientes características:

FASE PREVIA: PREPARACIÓN DEL HILO A TRATAR

Esta fase es opcional dependiendo del acabado final que se quiera en el hilo, y se realiza un tratamiento previo al hilo para mejorar si es necesario sus características intrínsecas para adaptarlo a dicha aplicación final.

Por ejemplo, en el caso de querer aumentar la hidrofilidad de la fibra, se realiza un tratamiento enzimático que consistirá en un baño cerrado con una temperatura constante, y gracias a una enzima de tipo amilasa se podrá conseguir mayor hidrofilidad y como consecuencia mejor solidez para los procesos posteriores que se realizarán.

En otros casos, se requerirá pre-tratar la fibra con productos antiestáticos para evitar problemas de roturas y redepositaciones de producto en el baño, aportando así la mejor calidad en el producto final.

En el caso en que el proceso se realice partiendo de un hilo ya tintado con el procedimiento tradicional, es preferible hacer un pre-tratamiento del hilo llamado tratamiento enzimático que consiste en tratar la fibra con una enzima celulástica, la cual puede ser ácida o tamponada ácida, en un baño cerrado. Es decir, se realiza un suave esmerilado de la fibra, acompañado de un tratamiento antiestático si la fibra lo requiriese.

FASE de IMPREGNACIÓN DEL HILO EN UN BAÑO.

En esta fase el hilo es sometido a unas condiciones tanto físicas como químicas para su completo recubrimiento. En esencia, en esta etapa el hilo se somete de manera continua a un baño que comprende al menos: resinas, pigmentos, fijadores, humectantes, antiestáticos, dispersantes y suavizantes.

Las resinas empleadas dependerán de la aplicación final del hilo. Así, tenemos que las resinas se escogen del grupo formado por: acrílica poliuretánica, látex, estirénica, vinílica, y sus mezclas.

El fijador se escoge de entre los que están exentos de contenido en formaldehído.

Los pigmentos empleados serán dispersiones acuosas completamente precipitables y fáciles de eliminar, lo cual es adecuado en el caso de que hubiese residuo industrial. Dichos pigmentos se escogen dentro del grupo formado por: cargas de poliéster, o bien dispersiones de cargas sólidas orgánicas e inorgánicas.

Los pigmentos orgánicos empleados son muy variados en cuanto a sus características físico-químicas tales como solidez a la luz, a la sublimación, al PVC, por esto su selección está muy condicionada según el destino final del hilo.

En cuanto a los pigmentos inorgánicos, es de suma importancia su elección, ya que gracias a ellos podrá aumentar o disminuir el efecto final que se pretende conseguir en el hilo. Así los pigmentos inorgánicos podrán escogerse de entre el grupo formado por pigmentos luminiscentes, pigmentos fotocrómicos, y pigmentos termocrómicos. Por ejemplo, un pigmento luminiscente dependiendo de la cantidad utilizada, dará una luminiscencia más o menos duradera o permanente. Un pigmento fotocrómico cambia de color a unas determinadas longitudes de ondas ultra-violetas, y un pigmento termocrómico tendrá unos cambios de color determinados,

dependiendo del valor acotado de temperatura establecida, pudiendo cambiar de amarillo a rojo, de rojo a azul, en dependencia de la temperatura.

Adicionalmente, el baño comprenderá productos biocidas micro-encapsulados, amonios cuaternarios, productos fungicidas, y antiestéticos.

Los productos encapsulados-químicos son productos que no pueden ser manipulados o agitados en baño con turbulencias fuertes y pH extremos. La razón principal es que en estas condiciones las microcápsulas con estos compuestos se romperán, y el producto se liberaría con gran velocidad dejando a la fibra sin su protección.

Sin embargo, con el procedimiento de la presente invención, las micro-cápsulas no se rompen, garantizándose un 90% de la redepositación del producto en la fibra.

En un proceso normal tradicional no se obtiene este alto rendimiento ya que el proceso en sí dificulta la permanencia del producto y su efectividad.

1. Procedimiento de impregnación o recubrimiento de fibras naturales y sus mezclas en forma de hilo, caracterizado porque dicho procedimiento se realiza en continuo y comprende las etapas de:

- impregnación del hilo en un baño, y

- polimerización,

donde el baño comprende al menos resinas, pigmentos, fijadores, humectantes, antiestáticos, dispersantes y suavizantes, y donde el hilo se hace pasar de manera continua por el baño a una velocidad de entre 90 a 300 m/min.

2. Procedimiento de impregnación de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizado porque comprende una fase previa de preparación del hilo a tratar.

3. Procedimiento de impregnación de acuerdo a las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque comprende una fase posterior de acabado final.

4. Procedimiento de impregnación de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizado porque las resinas empleadas dependerán de la aplicación final del hilo, y las mismas se escogen del grupo formado por: acrílica poliuretánica, látex, estirénica, vinílica, y sus mezclas.

5. Procedimiento de impregnación de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizado porque el fijador se escoge de entre los fijadores que están exentos de contenido en formaldehído.

6. Procedimiento de impregnación de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizado porque los pigmentos empleados serán dispersiones acuosas completamente precipitables, dichos pigmentos se escogen dentro del grupo formado por: pigmentos orgánicos, pigmentos inorgánicos, cargas de poliéster, fotocrómicos, termocrómicos, ultra violetas, luminisctentes.

7. Procedimiento de impregnación de acuerdo a la reivindicación 1, donde el baño además comprende productos biocidas micro-encapsulados, amonios cuaternarios, productos fungicidas, y antiestáticos.

8. Procedimiento de impregnación de acuerdo a la reivindicación 2, donde la fase de preparación del hilo a tratar depende del acabado final que se quiera del hilo, y donde dicha preparación del hilo puede comprender los tratamientos de hidrofilidad de la fibra, o un tratamiento enzimático.

9. Procedimiento de impregnación de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizado porque en la fase de polimerización el hilo recubierto procedente del baño se polimeriza de manera continua, aplicando a dicho hilo un valor de temperatura entre 140oC a 160°C, por un tiempo de entre 3 y 5 minutos, de manera que todos los productos volátiles procedentes del baño sean eliminados y se realiza la solidificación de las resinas.

10. Procedimiento de impregnación de acuerdo a la reivindicación 3, donde la etapa de acabado final consiste en un tratamiento de apresto, resinado final de fluoruro de carbono, suavizado, o anti manchas.

11. Procedimiento de impregnación de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizado porque el hilo puede someterse de manera continua a varias etapas sucesivas de baño y polimerización, donde los baños pueden ser de composición variada para aplicar diferentes recubrimientos al hilo dependiendo de la aplicación final deseada para el mismo.

12. Procedimiento de impregnación de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizado porque el baño es un baño cerrado y de dimensiones entre 1 y 5 litros, y porque la etapa de impregnación se realiza a temperaturas entre los 20 y 25 °C.

13. Procedimiento de impregnación de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizado porque el baño presenta sistema de recirculación para evitar el depósito de los componentes del baño.

14. Procedimiento de impregnación de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizado porque el baño presenta una bomba regulable de flujo tanto de entrada como de salida, adaptado para formar corrientes de convección para facilitar la dispersión, evitando así el depósito de productos en dicho baño.

15. Procedimiento de impregnación de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizado porque el baño presenta aletas laterales en su interior adaptadas para provocar un cizallamiento y la mejorará de las mezclas de productos.

16. Procedimiento de impregnación de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizado porque el baño permite la dosificación en cualquier momento de solución tampón para el control del pH.

17. Procedimiento de impregnación de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizado porque la calidad final del hilo impregnado se determina a través de un control de calidad rápido sobre el hilo, realizando controles descogidos de entre controles de luminiscencia, de columna de agua, test de ignifugación, y control bacteriológico, determinando la cantidad de producto absorbido sobre la fibra, elasticidad, peso alcanzado, resistencia, color obtenido, y espesor,

de manera que en caso de que dichos parámetros no sean los deseados , se vuelve a aplicar el hilo, uno o varios baños con componentes en cantidades adecuadas para lograr dicha mejora en el producto final.

18. Procedimiento de impregnación de acuerdo a la reivindicación 17, caracterizado porque cuando se realiza el hilo impregnado con compuestos antibacterianos, el método de control consiste en los siguientes pasos:

- tratar el hilo con sal de metanol para eliminar los productos o iones que podrían interferir.

- pesar un gramo de muestra, y

- añadir sucesivamente: 200 mi de metanol, y 42 mi de solución NaCI.

- Agitar por 2 minutos

- Secado a100°C

- Se tiñe con un reactivo de Bromo fenol,

donde según el color obtenido se calcula la cantidad de producto redepositado, de manera que mientras más intensidad exista, indicará una mayor cantidad de producto depositado.

19. Uso de un hilo de fibra natural y sus mezclas impregnado según el procedimiento de impregnación o recubrimiento definido en las reivindicaciones 1 a 19, para la confección de hilados, tejidos, estructuras textiles o sus partes.

20. Uso de un hilo de fibra natural y sus mezclas impregnado según el procedimiento de impregnación o recubrimiento definido en las reivindicaciones 1 a 19, caracterizado porque se emplea para la fabricación de:

ropas, y tejidos sanitarios, etc.,

ropa inteligente indicando variaciones de temperaturas,

en tejidos que eviten la entrada de luz,

tejidos antirradiación,

tejidos hidro-repelentes,

tejidos de seguridad,

tejidos con propiedades ignífugas.

OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

ESPAÑA

N.° solicitud:

Fecha de presentación de la solicitud: 23.12.2014 Fecha de prioridad:

INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA

© Intel.: D06M14/00 (2006.01)

D06M15/00 (2006.01)

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WO 0128951 A2 (ART TRADING SERVICES S A et al.) 26.04.2001, resumen; páginas 3-9; reivindicaciones 1,4,5,6.

US 2008199606 A1 (KARL ULRICH et al.) 21.08.2008, resumen; párrafos 307-376.

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