Composición polimérica concentrada ("masterbatch"), su procedimiento de fabricación, y su uso para la aditivicación de fibras y filamentos de poliéster.
Composición polimérica concentrada ("masterbatch"), su procedimiento de fabricación,
y su uso para la aditivicación de fibras y filamentos de poliéster.
La invención pertenece al campo de la producción de fibras sintéticas para la industria textil y se refiere al diseño y utilización de una composición polimérica concentrada ("masterbatch") que comprende un polímero de la familia de los metacrilatos como polímero soporte, estando contenido en una cantidad de entre el 30% y el 99% en peso en la composición polimérica; y al menos un aditivo y/o un pigmento, estando contenido en una cantidad entre el 1% y el 70% en peso de dicha composición. La composición de la invención se incorpora durante el proceso de extrusión a los fundidos de polímeros de poliéster formadores de fibras y filamentos para conseguir la mejora de la velocidad en el proceso de hilatura (productividad).
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201230366.
Solicitante: IQAP MASTERBATCH GROUP, S.L.
Nacionalidad solicitante: España.
Inventor/es: CASTANYER COLLELL,Josep, ESPAÑA PLANS,Martín.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- C08J3/22 QUIMICA; METALURGIA. › C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES. › C08J PRODUCCION; PROCESOS GENERALES PARA FORMAR MEZCLAS; TRATAMIENTO POSTERIOR NO CUBIERTO POR LAS SUBCLASES C08B, C08C, C08F, C08G o C08H (trabajo, p. ej. conformado, de plásticos B29). › C08J 3/00 Procesos para el tratamiento de sustancias macromoleculares o la formación de mezclas. › utilizando técnicas de cargas principales.
- C08L33/10 C08 […] › C08L COMPOSICIONES DE COMPUESTOS MACROMOLECULARES (composiciones basadas en monómeros polimerizables C08F, C08G; pinturas, tintas, barnices, colorantes, pulimentos, adhesivos D01F; filamentos o fibras artificiales D06). › C08L 33/00 Composiciones de homopolímeros o copolímeros de compuestos que tienen uno o más radicales alifáticos insaturados, teniendo solamente cada uno un enlace doble carbono-carbono, y estando solamente uno terminado por un solo radical carboxilo, o sus sales, anhídridos, ésteres, amidas, imidas o nitrilos; Composiciones de los derivados de tales polímeros. › Homopolímeros o copolímeros de ésteres de ácido metacrílico.
- D01F1/02 TEXTILES; PAPEL. › D01 FIBRAS O HILOS NATURALES O FABRICADOS POR EL HOMBRE; HILATURA. › 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. › Adición de sustancias a la solución de hilatura o a la masa fundida (adición de sustancias a la viscosa D01F 2/08).
- D01F6/62 D01F […] › D01F 6/00 Filamentos o similares, fabricados por el hombre, con un solo componente, formados de polímeros sintéticos; Su fabricación. › a partir de poliésteres.
Fragmento de la descripción:
quot;COMPOSICIÓN POLIMÉRICA CONCENTRADA (quot;MASTERBATCHquot;) , SU PROCEDIMIENTO DE FABRICACIÓN, y SU USO PARA LA ADITIVICACIÓN DE FIBRAS Y FILAMENTOS DE POLIÉSTERquot;
Objeto de la invención:
La invención pertenece al campo de la producción de fibras sintéticas, principalmente para la industria textil, y en particular a la fabricación de hilos y fibras sintéticas de polímeros de poliéster por el procedimiento de hilatura por fusión.
Específicamente la invención se refiere al diseño y utilización de una composición polimérica concentrada (quot;masterbatchquot;) , para su incorporación durante el proceso de extrusión a los fundidos de polímeros de poliéster formadores de fibras y filamentos, cuya finalidad es conseguir la mejora de la velocidad en el proceso de hilatura (productividad) .
Específicamente, la composición polimérica de la presente invención se aplicará preferentemente a hilos preorientados con objeto de poderlos hilar a mayores
velocidades pero con un comportamiento reológico (curva
carga-alargamiento) similar a cuando se hilan a menor
velocidad sin quot;masterbatchquot; incorporado.
Estado de la técnica:
Un polímero soporte o también llamado en el sector de la técnica como quot;carrierquot; es el medio en el que se dispersa un concentrado de pigmentos de color u otros aditivos, conociéndose el conjunto como quot;masterbatchquot;, el cual se dosifica al polímero principal para modificar
las propiedades de las fibras y filamentos, resultando productos con un valor diferencial técnico y mejoras específicas para las aplicaciones a las que se destinan.
Existen en el mercado una gran variedad de quot;masterbatchquot; cuya composición depende de los fines para los cuales se emplean; sin embargo, no se conoce hasta la fecha el uso de polimetilmetacrilato (PMMA) como soporte o carrier de aditivos en un quot;masterbatchquot;, con el fin de incrementar la productividad en el proceso de hilatura por fusión.
En los procedimientos de hilatura por fusión el PMMA ha sido empleado como aditivo que reduce la orientación, tal es el caso de la patente española no. ES2210929, en la que se divulgan fibras y filamentos de poliéster que contienen PMMA añadido en cantidades entre el 0.1 y el 4% en peso en relación al polímero formador de los hilos. El PMMA se inyecta a la corriente de masa fundida principal de poliéster, se dispersa y se homogeneíza en el polímero fundido, con el resultado de poder incrementar el alargamiento a la rotura (elongación) a elevadas velocidades de hilatura.
Con el mismo fin es utilizado en las patentes USA no. US2004076823 y japonesa no. JP11350277. La patente US2004076823 se refiere a una composición coextruida de fibras de poliéster PTT (politrimetilentereftalato) con adición de una resina de PMMA, entre otras, consiguiéndose un aumento del alargamiento a la rotura
de la fibra de un 30%, lo que permite aumentar la
velocidad de hilatura. En la patente JP11350277 se
divulga el efecto del PMMA como limitador de la
orientación cristalina al ser utilizado como aditivo en
una composición de hilos o filamentos de poliéster,consiguiéndose aumentar el alargamiento a la rotura de
la fibra con vistas a la preparación de hilos
voluminosos (HB) por mezcla de hilos con diferente
capacidad de encogimiento (encogimiento diferencial) .
5 Es bien conocida la necesidad de la industria de
conseguir mejoras en la productividad sin perjuicio de
la calidad de los productos fabricados. En el caso de la
fabricación de fibras para la industria textil esta
necesidad es especialmente acuciante. La presente
10 invención aporta una solución a este problema mediante
el uso de un quot;masterbatchquot;.
Es conocido que la incorporación de un quot;masterbatchquot;
específico puede influir significativamente en el color,
prestaciones y costes en los procesos de hilatura. De su
15 correcta elección y diseño dependerá la efectividad de
un aditivo y su compatibilidad con el polímero
componente de la fibra.
Por lo tanto, se hace necesaria la preparación de un
quot;masterbatchquot; con un polímero soporte con el que se
2 O logre dispersar concentraciones importantes de a ditivos
sin que se modifiquen sus características durante y
después de su dispersión y que permita incrementar la productividad durante la hilatura de las fibras y
filamentos de poliéster. 25
Descripción de la invención:
El objetivo principal de la presente invención es la formulación y utilización de una composición polimérica (quot;masterbatchquot;) que comprende un polímero de la familia 30 de los metacrilatos como polímero soporte (quot;carrierquot;) de pigmentos y/o aditivos dispersados en el mismo, para su incorporación durante el proceso de extrusión a losfundidos de polímeros de poliéster formadores de fibras,
cuya finalidad es conseguir la mejora de la
productividad en el proceso de hilatura.
Este objetivo se logra gracias a las óptimas
cualidades que aporta el polímero de la familia de los
metacrilatos al emplearse como carrier en el
quot;masterbatchquot;, en el que se dispersan al menos un pigmento y/o un aditivo.
De manera preferente el miembro de dicha familia empleado como polímero soporte quot;carrierquot; en el quot;masterbatchquot; es el polimetilmetacrilato (PMMA) .
Dicho polímero polimetilmetacrilato, utilizado como polímero soporte en el quot;masterbatchquot;, y los resultactos obtenidos al emplear el mismo, serán usados de aquí en adelante para explicar adecuadamente la presente invención.
Sin embargo, dicha explicación no debe entenderse con carácter limitativo al empleo del PMMA como polímero soporte, puesto que se han obtenido resultados similares al utilizar como alternativa al PMMA otros polímeros que forman parte de la familia de los metacrilatos.
Por lo tanto, de aquí en adelante se utilizará el PMMA como polímero soporte, entendiéndose que cualquier referencia a este polímero podrá ser extensiva a otros miembros de la familia de los metacrilatos.
Ventajosamente, la utilización de un quot;masterbatchquot; con PMMA como carrier no provoca en el polímero en el que se dosifica problemas de procesado por degradación de este polímero durante la mezcla que se realiza en la extrusora.
El PMMA es un material inerte que no es compatible (miscible) con los polímeros termoplásticos formadores de fibras. Se trata de un plástico amorfo, y su influencia en estos polímeros se limita sólo a su comportamiento reológico, sin que produzca ninguna modificación estructural, por lo que es adecuado para su empleo como quot;carrierquot; en un quot;masterbatchquot;.En ocasiones este polímero soporte puede estar compuesto por mezclas de PMMA con uno o una combinación de cómo mínimo dos de los siguientes polímeros: polibutilentereftalato (PBT) , polietilentereftalato (PET) , politrimetilentereftalato (PTT) , o ácido poliláctico (PLA) , con el objeto de optimizar las propiedades finales del quot;masterbatchquot;.
Como ya se mencionó, la composición polimérica de la invención se adiciona o aditiva durante el proceso de extrusión a los fundidos de polímeros de poliéster formadores de fibras. La denominación quot;poliésterquot; agrupa todos los miembros de una familia de polímeros cuya cadena está formada por monómeros unidos por funciones éster, como por ejemplo, polietilentereftalato (PET) , polibutilentereftalato (PBT) , politrimetilentereftalato (PTT) , o ácido poliláctico (PLA) .
Tras sucesivas investigaciones y pruebas realizadas se ha definido que para alcanzar los fines deseados en la mejora de la productividad en el proceso de hilatura, la composición del quot;masterbatchquot; al que se refiere la presente invención comprenderá preferentemente polimetilmetacrilato (PMMA) con un peso molecular comprendido entre 10.000 y 500.000 g/mol, y estará contenido en una cantidad entre el 30% y el 99% en peso de dicha composición polimérica concentrada o quot;masterbatchquot;.Igualmente, se ha determinado que la concentración final de PMMA en el polímero formador de fibras a extruir alcanza preferentemente hasta el 10% en peso en la mezcla final o, lo que es igual, en el fundido de dicho polímero, con lo cual se obtienen aumentos muy importantes en la productividad del proceso de hilatura.
La composición polimérica de la presente invención contiene además del PMMA, entre el 1 % y el 70% en peso de pigmentos y/o aditivos y opcionalmente otros polímeros...
Reivindicaciones:
la. Composición polimérica concentrada (quot;masterbatchquot;) que se incorpora durante el proceso de extrusión a los fundidos de polímeros de poliéster formadores de fibras y filamentos caracterizada porque comprende:
un polímero soporte (quot;carrierquot;) en donde dicho polímero soporte comprende como mínimo un polímero de la familia de los metacrilatos con un peso molecular comprendido entre 10000 y 500000 g/mol, estando contenido dicho polímero soporte en una cantidad de entre el 30% y el 99% en peso en la composición polimérica; y
al menos un aditivo y/o un pigmento, estando contenido en una cantidad entre el 1% y el 70% en peso de dicha composición polimérica.
2a. Composición polimérica concentrada según la 1 a reivindicación, caracterizada porque el polímero soporte (quot;carrierquot;) es el polimetilmetacrilato (PMMA) .
Composición polimérica concentrada según las
reivindicaciones 1 a o 2 a, caracterizada porque el
pigmento se escoge de entre un pigmento orgánico, un
pigmento inorgánico, o sus mezclas.
4a. Composición polimérica concentrada según la reivindicación 3a, caracterizada porque el pigmento escogido es el Negro de Humo.
5a. Composición polimérica concentrada según la reivindicación 3a, caracterizada porque el pigmento escogido es el Dióxido de Titanio (Ti02) .
6a. Composición polimérica concentrada según las reivindicaciones la o 2a, caracterizada porque adicionalmente el polímero soporte contiene, además del polimetilmetacrilato, uno o una combinación de cómo mínimo dos de los siguientes polímeros: polibutilentereftalato (PBT) , polietilentereftalato ( PET) , politrimetilentereftalato ( PTT) , o ácido poliláctico (PLA) .
7a. Composición polimérica concentrada según las reivindicaciones la o 2a caracterizada porque el aditivo se escoge dentro del grupo formado por
lubricantes, antiestáticos, plastificantes,
estabilizantes, antioxidantes, compatibilizantes e
ignifugantes así como sus mezclas.
sa. Composición polimérica concentrada según cualquiera de las reivindicaciones 1a_4a, caracterizada porque comprende entre u.
6. 80% en peso de polimetilmetacrilato (PMMA) como polímero soporte y
entre u.
2. 40% en peso de Negro de Humo como pigmento.
ga__ Composición polimérica concentrada según cualquiera de las reivindicaciones 1 a -4 a, caracterizada
porque comprende entre un 50-95% en peso de
polimetilmetacrilato (PMMA) como polímero soporte y
entre un 5-50% en peso de Dióxido de Titanio (Ti02 ) como
pigmento.Composición polimérica concentrada según cualquiera de las reivindicaciones 1a_ga, caracterizada porque adicionalmente dicha composición comprende agentes dispersantes.
lla. Procedimiento de fabricación de una composición polimérica concentrada (quot;masterbatchquot;) , definida según cualquiera de las reivindicaciones la-loa, caracterizado porque comprende una fase de extrusión y opcionalmente una fase previa de pre-mezcla.
12a. Procedimiento de fabricación según la lla reivindicación, caracterizado porque la fase de extrusión comprende la obtención de una buena dispersión (mezcla dispersiva) y homogenización (mezcla distributiva) de los componentes del quot;masterbatchquot;, mediante una extrusora, preferentemente de tipo bi-husillo corrotante, que transfieren al material una gran cantidad de energía mecánica, y donde se dispersan altos contenidos de pigmentos y/o aditivos, y donde los husillos están formados por distintos elementos ensamblados que en función de su geometría y posición, distribuyen, dispersan, o transportan el material.
13a. Procedimiento de fabricación según la 11a reivindicación, caracterizado porque la fase opcional de pre-mezcla comprende la pre-dispersión de los pigmentos y/o aditivos mediante el uso de uno o más agentes dispersantes, compatibles con el polímero de la base y con el polímero componente de la fibra a fabricar, donde se disgregan los aglomerados mediante el esfuerzo mecánico aportado por las palas del turbo-mezclador y la posterior imbibición o impregnación de las partículas pigmentarias.14a. Uso de una composición polimérica concentrada, definida según cualquiera de las reivindicaciones la-lOa, caracterizado porque dicha composición se adiciona a los fundidos de polímeros de poliéster, donde el poliéster es seleccionado dentro del grupo formado por polietilentereftalato (PET) , polibutilentereftalato (PBT) , politrimetilentereftalato (PTT) o ácido
poliláctico (PLA) , y porque dicha composición polimérica
concentrada se adiciona a dicho fundido en una
proporción tal que el polimetilmetacrilato (PMMA)
presenta una concentración final de hasta el 10% en peso en dicho fundido.
15a. Uso de la composición polimérica concentrada (quot;masterbatchquot;) , de acuerdo a la reivindicación 14 a, caracterizado porque la adición de dicha composición polimérica concentrada permite en la hilatura un aumento del 40% +/-10% en el alargamiento a la rotura, y una disminución del índice de orientación I 100 de 10 cN/tex +/-5 cN/tex cuando se hila a velocidades de entre 2000-4000 m/min., aumentando la velocidad de recogida y el rendimiento del proceso de hilatura en más del 20%.
16a. Uso de una composición polimérica concentrada, definida según cualquiera de las reivindicaciones 1a a 10 a, para la producción de hilos preorientados que se
hilan a velocidades de entre 500 y 4500 m/min.17a. Uso de una composición polimérica concentrada, según la reivindicación 16a, para la producción de hilos preorientados que se hilan a velocidades de entre 2000 y 4000 m/min.
18a. Uso de una composición polimérica concentrada, según la reivindicación ga, caracterizado porque dicha composición polimérica se adiciona en una cantidad entre
el 2% y el 8% en peso al fundido del polímero de
poliéster formador de fibras y filam entos, y el
polimetilmetacrilato está contenido en una cantidad
entre el 1.4% y el 5.6% en peso en dicho fundido.
19a. Uso de una composición polimérica concentrada según la reivindicación 18a, caracterizado porque dicha composición disminuye el índice de orientación de los hilos de poliéster pre-orientados a valores entre 11.7
(CN/tex) y 8.1 (CN/tex) cuando son hilados a velocidades entre 2000 y 4000 m/min.
20a. Uso de una composición polimérica concentrada, según la reivindicación ga, caracterizado porque dicha composición polimérica se adiciona al fundido del polímero de poliéster formadores de fibras y filamentos en una cantidad entre el 2% y el 8% en peso, y el polimetilmetacrilato está contenido en una cantidad entre el 1.7% y el 6.8% en peso en dicho fundido.
21a. -Uso de una composición polimérica concentrada según la reivindicación 20a, caracterizado porque dicha composición disminuye el índice de orientación de los hilos de poliéster pre-orientados a valores entre 12. 1(CN/tex) y 7.9 (CN/tex) cuando son hilados a velocidades entre 2000 y 4000 m/min.
22a. Uso de una composición polimérica concentrada,
definida según cualquiera de las reivindicaciones 1a-lOa, caracterizado porque dicha composición se adiciona en forma de granza sólida mediante un sistema gravimétrico (con o sin mezclador) en la zona de extrusión del fundido del polímero formador de la fibra.
23a. Uso de una composición polimérica concentrada, definida según cualquiera de las reivindicaciones la-lOa, caracterizado porque dicha composición se adiciona en estado fundido mediante un extrusor lateral a la zona
15 de extrusión del fundido del polímero formador de la fibra.
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