MXPA00012502A - Fibras de poliolefina termicamente unibles, que comprenden un copolimero aleatorio de propileno. - Google Patents

Abstract

Fibras de poliolefina unibles termicamente, incluyen 1% en peso o mas de un copolimero aleatorio A de propileno con uno o mas comonomeros de (-olefina de formula CH2=CHR, en donde R es un radical alquilo de C2-C8, siendo la cantidad de dicho comonomero o comonomeros de 3% a 20% en peso con respecto al peso total del copolimero aleatorio A.

Description

FIBRAS DE POLIOLEFINA TÉRMICAMENTE UNIBLES. QUE COMPRENDEN UN COPOLIMERO ALEATORIO DE PROPILENO MEMORIA DESCRIPTIVA La presente invención se refiere a fibras unibles térmicamente que comprenden un copolímero aleatorio de propileno, con uno o más comonómeros de olefina diferentes al etileno, al procedimiento para preparar estas fibras, y a los artículos unidos térmicamente obtenidos a partir de estas fibras. Fibras de ciertos materiales termoplásticos se usan ampliamente en la fabricación de productos unidos térmicamente, tales como artículos no tejidos, mediante varios procedimientos. Dichos procedimientos son principalmente cardado/calandrado de fibras cortas, a través de unido con aire, unido por hilatura, soplado de material fundido y cualquier combinación de los mismos, para estructuras compuestas de artículos no tejidos. Se han hecho varios intentos para mejorar la capacidad de unión térmica (es decir la solidez de unión) de fibras y/o la velocidad de calandrado, entre los cuales se ha contemplado el uso de copolímeros aleatorios de propileno. En particular, de acuerdo a EP-A-416 620, unidades laminares de tela que tienen capas hechas de fibras formadas a partir de copolímeros de olefina, terpolímeros y mezclas de polímeros que tienen una cristalinidad menor al 45%, proveen unión térmica mejorada, y por lo tanto características de tela mejoradas. Sin embargo, este documento sólo provee una descripción concreta de copolímeros de propileno-etileno, e indica que tales copolímeros producen fibras con tenacidad menor y módulo menor que los formados a partir de polipropileno. De acuerdo a US-A-4,211 ,819, fibras de fusión por calor se obtienen hilando un terpolímero de propileno cristalino que consta de cantidades específicas de propileno, buteno-1 y etileno. Sin embargo, tales fibras se usan únicamente como material de unión, siendo las propiedades mecánicas conferidas por otros materiales. De hecho, cuando se preparan telas no hiladas en los ejemplos, las fibras mencionadas se mezclan con fibras de rayón antes del calandrado. Por lo tanto, sería ventajoso proveer fibras que contengan copolímeros de olefina y que tengan una unión térmica mejorada asociada con propiedades mecánicas altas. En el procedimiento típico de hilado de material fundido, el polímero se calienta en un extrusor hasta el punto de fusión, y el polímero fundido se bombea a presión a través de una hilandera que contiene un número de orificios de diámetro deseado, produciendo así filamentos del polímero fundido. Los filamentos del polímero fundido se alimentan desde la cara de la hilandera a un chorro de enfriamiento de gas, generalmente aire, donde estos filamentos de polímero fundido se solidifican como resultado del enfriamiento para formar fibras.

En procedimientos de este tipo, sería ventajoso poder operar con la velocidad de hilado más alta posible, sin deteriorar las propiedades finales de las fibras así obtenidas. Ahora, se ha encontrado que todas las ventajas mencionadas se obtienen hilando copolímeros aleatorios específicos de propileno. Por consiguiente, la presente invención provee fibras de poleolefina unibles térmicamente, que incluyen 1 % en peso o más, en particular 20% en peso o más, de un copolímero aleatorio A) de propileno con uno o más comonómeros seleccionados de a-olefinas de fórmula CH2=CHR, en donde R es un radical alquilo de C2-Cß, preferentemente un radical alquilo de C2-C6, siendo la cantidad de este comonómero o comonómeros de 3% a 20% en peso con respecto al peso total del copolímero aleatorio A). De las definiciones anteriores, es evidente que el término "copolímero" incluye polímeros que contienen más de un tipo de comonómeros. Inesperadamente, se ha encontrado que estas fibras tienen valores de tenacidad comparables o superiores a la tenacidad obtenible por hilado de homopolímeros de propileno bajo condiciones sustancialmente iguales, mientras se logran valores particularmente altos de solidez de unión a temperaturas de unión térmica inusualmente bajas. En particular, las fibras unibles térmicamente de la presente invención se caracterizan preferentemente por valores de tenacidad iguales o superiores a 10 cN/Tex (medidos según se explicó en los ejemplos), especialmente iguales o superiores a 15 cN/Tex, por ejemplo de 10 a 60 cN/Tex o de 15 a 60 cN/Tex. Más aún, la retracción de la fibra tiende a aumentar con la cantidad de copolímero aleatorio A). Esto es muy importante para reforzar el efecto de autoplisado de la fibra. El alto nivel así obtenido de autoplisado induce volumen en los artículos no tejidos finales, con una sensación de suavidad superior. Además, la suavidad superior contribuye, con el toque de suavidad, a mejorar la calidad del artículo no tejido final, en particular para aplicaciones de higiene en donde el mercado aprecia artículos no tejidos muy suaves con apariencia de tela. Cantidades preferidas de a-olefinas de fórmula CH2=CHR (siendo R un alquilo de CrC2) en el copolímero aleatorio A) son de 5% a 16% en peso, en particular de 5.5% a 13% en peso. Ejemplos de a-olefinas de la fórmula reportada anteriormente, presentes como comonómeros en el copolímero aleatorio A), son 1 -butano, 1-hexano, 4-metil-1 -penteno, 1 -octeno. Los preferidos son 1 -buteno y 1 -hexeno; particularmente preferido es 1 -buteno. La presencia de cantidades efectivas de etileno (en forma indicativa, más de 0.5-1 % en peso) en el copolímero aleatorio A) se excluye; particularmente preferido es un copolímero aleatorio A), en donde el comonómero o comonómeros presentes se seleccionan exclusivamente de las a-olefinas de fórmula CH2=CHR, en donde R es un radical alquilo de C C8.

Preferentemente, la velocidad de flujo de material fundido (MFR por sus siglas en inglés, medida de acuerdo a ISO 1133 a 230°C con una carga de 2.16 Kg) del copolímero aleatorio A) usado para preparar las fibras de la presente invención, está dentro del intervalo de 5 a 2000 dg/ min., más preferible de 10 a 1000 dg/min. En la fibra, la MFR del copolímero aleatorio A) o de la composición de polímero que incluye el copolímero A) puede ser superior, dependiendo del grado de degradación térmica que ocurra durante el proceso de hilado. Tales valores de MFR pueden sufrir incluso variaciones significativas del centro a la superficie de la fibra, dependiendo de la formación de estructuras de película-núcleo en donde la película, es decir una capa más o menos gruesa de polímero sobre la superficie de la fibra, tiene altos valores de MFR causados por dicha degradación térmica. Sin embargo, se ha encontrado sorpresivamente que las fibras de la presente invención no requieren necesariamente la formación de estructuras de película-núcleo para alcanzar altos niveles de solidez de unión, incluso si la formación de una estructura de película-núcleo refuerza en forma adicional esta propiedad. Se ha encontrado que un balance particularmente bueno de solidez de unión y características mecánicas, se obtiene cuando las fibras de la presente invención se preparan a partir de copolímeros aleatorios A) que tienen valores de resistencia a la tensión al relajamiento (medida de acuerdo a ISO R 527) igual o superior a 24 MPa, en particular d 24 a 35 MPa, preferentemente igual o superior a 25 MPa, más preferible superior o igual a 26 MPa, en particular de 25 ó 26 a 35 MPa. Aún mejores propiedades se logran cuando las fibras de la presente invención se preparan a partir de un material polimérico, obtenido sometiendo a degradación (reducción de la viscosidad) un copolímero aleatorio A) que tiene los valores mencionados de resistencia a la tensión al relajamiento, o una composición de polímero que contenga los mismos. Otras características preferidas de copolímero aleatorio A) usado para preparar las fibras de la presente invención son: - una temperatura de fusión de 135 a 156°C, y una temperatura de cristalización de 85 a 120°C, ambas medidas por calorimetría de exploración diferencial (DSC por sus siglas en inglés), con una variación de temperatura de 20°C por minuto; - fracción insoluble en xileno a 25°C, superior o igual a 93% en peso, más preferible superior o igual a 95% en peso; - índice de polidispersidad (Pl por sus siglas en inglés, medido con el método descrito en los ejemplos) de 2 a 5; - módulo de flexión (medido de acuerdo a ISO 178) de 500 a 1500 MPa; - solidez al impacto de Izod (ranurado) a 23°C (medido de acuerdo a ISO 180/1 ) igual o superior a 20 KJ/m2; - alargamiento al relajamiento (medida de acuerdo a ISO R 527) de 8 a 14%; la relación del valor de resistencia a la tensión al relajamiento, al valor de alargamiento al relajamiento para el copolímero aleatorio A), ya sea antes o después de la degradación de dicho polímero (cuando ocurre), es preferentemente de 2 a 4, más preferible de 2.1 a 4. Valores particularmente preferidos de tenacidad para fibras de la presente invención son iguales o superiores a 20 cN/Tex, en particular de 20 a 60 cN Tex; valores más preferidos son iguales o superiores a 25 cN/Tex, en particular de 25 a 60 cN/Tex. Más aún, las fibras de la presente invención tienen alargamiento preferentemente a valores de rompimiento de 80% a 350%, más preferible de 100% a 250% (medidos como se explicó en los ejemplos). El título de las fibras es preferentemente igual o superior a 0.8 dTex, más preferible de 1 a 10 dTex (medido como se explicó en los ejemplos). La definición de fibras de acuerdo a la presente invención comprende filamentos continuos, fibras de corte (fibras cortas) y fibras cortas (obteniéndose las últimas, por ejemplo con el procedimiento de soplado de material fundido, y preferentemente con longitudes en el intervalo de 5 mm a 100 mm). El copolímero aleatorio A) pertenece a la bien conocida familia de copolímeros cristalinos o semicristalinos aleatorios, que pueden obtenerse mediante procedimientos de polimerización en presencia de catalizadores de coordinación. Dichos procedimientos y los copolímeros obtenidos de los mismos se describen ampliamente en la técnica. Por ejemplo, se pueden usar los catalizadores de alto rendimiento y altamente estereoespecíficos Ziegler-Natta, y los procedimientos de polimerización descritos en EP-A-45977. Los valores de MFR mencionados anteriormente, pueden obtenerse ajustando en forma adecuada el agente regulador de peso molecular (tal como hidrógeno) o, como se mencionó anteriormente, puede lograrse mediante un tratamiento de degradación química, al cual el material polimérico se somete antes o durante la preparación de las fibras. Una contribución adicional para la obtención de un valor de MFR final del material polimérico que constituye la fibra, puede darse por la degradación térmica mencionada previamente, que ocurre en la preparación de la fibra, particularmente cuando los filamentos fundidos salen de la hilandera a la zona de enfriamiento. La degradación química de las cadenas de polímero se lleva a cabo usando técnicas apropiadas y conocidas. Una de dichas técnicas se basa en el uso de peróxidos, los cuales se agregan al material polimérico en una cantidad que permite obtener el grado deseado de degradación química. Tal degradación se logra llevando el material polimérico a una temperatura al menos igual a la temperatura de descomposición de los peróxidos. Preferentemente, el grado de degradación química es de 0.9 a 0.01 , expresado en términos de la relación MFR (1 ) a MFR (2), donde MFR (1 ) es el valor de MFR antes de la degradación, mientras que MFR (2) es el valor de MFR después de la degradación. Los peróxidos que son utilizables en forma más conveniente para la degradación química, tienen una temperatura de descomposición que varía preferentemente de 150 a 250°C. Ejemplos de dichos peróxidos son el peróxido de di-ter-butilo, el peróxido de dicumilo, 2,5-dimetil-2,5-di(ter-butilperoxi)hexino, y el 2,5-dimetil-2,5-dimetil-2,5-di(peróxido de ter-butil)hexano, los cuales se comercializan bajo la marca Luperox 101. Una modalidad ventajosa de la presente invención la representan fibras térmicas unibles, que comprenden una composición de poliolefina C) que contiene de 1 % a 100% en peso, preferentemente de 20% a 100% en peso, más preferible de 40% a 100% en peso, en particular de 50% a 100% en peso, y aún más preferible de 70% a 100% en peso del copolímero aleatorio A), y de 0% a 99% en peso, preferentemente de 0% a 80%, más preferible de 0% a 60% en peso, en particular de 0% a 50% en peso, y aún más preferible de 0% a 30% en peso de una oleolefina B) (diferente del copolímero aleatorio A), en particular con respecto al contenido de comonómeros, es decir, que no cae dentro la definición dada previamente de copolímero aleatorio A). Generalmente, la poliolefina B) se selecciona de polímeros o copolímeros y sus mezclas, de olefinas de CH2=CHR, en donde R es un átomo de hidrógeno o un radical alquilo.de CrC8. Los siguientes polímeros son particularmente preferidos: 1 ) homopolímeros de propileno isotácticos o principalmente isotácticos, y homopolímeros o copolímeros de etileno, como HDPE, LDPE, LLDPE; 2) copolímeros cristalinos de propileno con etileno y/o a-olefinas de C4-C10, tal como 1 -buteno, 1 -hexeno, 4-metil-1 -penteno, 1 -octeno, en donde el contenido total de comonómero varía de 0.05% a 20% en peso con respecto al peso del copolímero (siendo dichos copolímeros diferentes del copolímero aleatorio A) con respecto al contenido de comonómeros, conteniendo en particular menos del 3%, preferentemente menos del 2.5% en peso de a-olefinas de C4-C?o y/o más de 1 %, preferentemente más de 2% en peso de etileno), o mezclas de dichos copolímeros con homopolímeros de propileno isotácticos o principalmente isotáticos; 3) copolímeros elastoméricos de etileno con propileno y/o una a-olefina de C4-C?o, que contiene opcionalmente cantidades menores (en particular, de 1% a 10% en peso) de un dieno, tal como butadieno, 1 ,4-hexadieno, 1 ,5-hexadieno, etilideno-1-norboneno; 4) copolímeros heterofásicos que comprenden (I) un homopolímero de propileno y/o uno de los copolímeros del punto 2), y una fracción elastomérica (II) que comprende uno o más de los copolímeros del punto 3), preparados típicamente de acuerdo a métodos conocidos, mezclando los componentes en estado fundido, o por polimerización secuencial, y que generalmente contienen la fracción elastomérica (II) en cantidades de 5% a 80% en peso; 5) homopolímeros o copolímeros de 1 -buteno con etileno y/u otras a-olefinas. Más aún, las fibras de la presente invención pueden ser fibras individuales (monocomponente) (es decir, hechas sustancialmente de dicho copolímero aleatorio A) o de una composición que comprende al copolímero aleatorio, como la composición mencionada C)) o fibras compuestas (es decir, que comprenden una o más porciones adicionales arregladas simétrica o asimétricamente, por ejemplo lado a lado o cubierta-núcleo, que comprenden varios y diferentes tipos de materiales poliméricos). Ejemplos preferidos de materiales poliméricos que pueden constituir o estar presentes en las porciones adicionales mencionadas son polietileno, poliisobutileno, poliamidas, poliésteres, poliestireno, cloruro de polivinilo, poliacrilatos y mezclas de los mismos. Las fibras de la presente invención pueden contener formulaciones de estabilizadores adecuados para la obtención de una estructura de película-núcleo (estabilización de película-núcleo), o una formulación altamente estabilizadora. En este último caso, puede lograrse una resistencia superior al envejecimiento, para artículos no tejidos durables. Ejemplos preferidos de estabilizaciones de película-núcleo son los que comprenden uno o más de los siguientes estabilizadores (por ciento en peso con respecto al peso total de polímero y estabilizadores): a) de 0.01 % a 0.5% de uno o más fosfitos orgánicos y/o fosfonitos; b) de 0.005% a 0.5% de uno o más estabilizadores de luz de amina obstruida (HALS por sus siglas en inglés); y opcionalmente uno o más antioxidantes fenólicos en cantidades no superiores a 0.02%. Ejemplos específicos de fosfitos son: Fosfito de tris (2,4-di-ter-butilfenilo), comercializado por CIBA GEIGY bajo la marca Irgafos 168; difosfito de distearilpentaeritrol comercializado por BORG-WARNER CHEMICAL bajo la marca Weston 618; fosfito de 4,4'-butilideno bis(3-metil-6-ter-butilfenil-di-tridecilo) comercializado por ADEKA ARGUS CHEMICAL bajo la marca Mark P; fosfito de tris(monononilfenilo); difosfito de bis(2,4-di-ter-butil)pentaeritritol, comercializado por BORG-WARNER CHEMICAL bajo la marca Ultranox 626. Un ejemplo preferido de fosfonitos es el difosfonito de tetrakis (2,4-di-ter-butilfenil) 4,4'-difenilileno en el cual se basa Sandostab P-EPQ, comercializado porSandoz. Los HALS son compuestos monoméricos u oligoméricos que contienen en la molécula uno o más grupos de amina sustituida, preferentemente grupos de piperidina. Ejemplos específicos de HALS que contienen grupos de piperidina sustituida son los compuestos vendidos por CIBA-GEIGY bajo las siguientes marcas: Chimassorb 944 Chimassorb 905 Tinuvin 770 Tinuvin 292 Tinuvin 622 Tinuvin 144 Spinuvex A36 y el producto vendido por CYANAMID bajo la marca Cyasorb UV 3346. Ejemplos de antioxidantes fenólicos son: tris(4-ter-butil-3-hidroxi-2,6-dimetilbencil)-s-triazina-2-4-6-(1 H, 3H, 5H)-trion, comercializado por American CYANAMID bajo la marca Cyanox 1790; fosfonato de calcio bi [monoetil(3,5-di-ter-butil-4-hidroxi-bencilo)]; 1 ,3,5-tris(3,5-di-ter-butil-4-hidroxibencil)-s-triazina-2,4,6-(1 H, 3H, 5H) trion; 1 ,3,5-trimetil-2,4,6-tris (3,5-di-ter-butil-4-hidroxibencil) benceno; propionato de pentaeritritil-tetrakis [3-(3,5-d¡-ter-butil-4-hidroxifenilo)]; propionato de octadecil-3-(3,5-di-ter-butil-4-hidroxifenilo), comercializados por CIBA GEIGY bajo las marcas Irganox 1425; Irganox 3114; Irganox 1330; Irganox 1010; Irganox 1076, respectivamente; abietato de 2,6-dimetil-3-hidroxi-4-ter-butilbencilo. Ejemplos ilustrativos de estabilizaciones de película-núcleo se dan enEP-A-391 438. Ejemplos preferidos de formulaciones altamente estabilizadoras son los que contienen más de 0.02%, en particular de 0.04 a 0.2% en peso (con respecto al peso total de polímero y estabilizadores) de uno o más antioxidantes, como por ejemplo, antioxidantes fenólicos.

Los estabilizadores anteriores pueden agregarse al polímero por medio de nodulización o recubrimiento superficial, o pueden mezclarse mecánicamente con el polímero. Más aún, las fibras de la presente invención pueden contener otros aditivos empleados comúnmente en la técnica, como agentes antideslizamiento, agentes antiestáticos, retardadores de llama, llenadores, agentes nucleantes, pigmentos, agentes anti-formadores de suciedad, fotosensibilizadores. Las fibras de la presente invención pueden prepararse por medio de cualquier procedimiento conocido. En particular, pueden prepararse en forma de fibras cortas, usando tanto aparatos de hilado largo como de hilado corto, o mediante un procedimiento de unión por hilatura, con el cual las fibras se extienden para formar directamente una cinta de fibra, y se calandran para obtener un artículo no tejido, o mediante un procedimiento de soplado de material fundido. Los aparatos de hilado largo, normalmente comprenden una primera sección de hilado en donde las fibras se extruyen y se enfrían por aire en una columna de enfriamiento, a una velocidad de hilado relativamente alta. Después, estas fibras pasan al paso de terminado, durante el cual se estiran, se les da volumen por plisado y se cortan. Generalmente, el paso de terminado antes mencionado, se lleva a cabo por separado con respecto al hilado, en una sección específica en donde las mechas de la fibra se recogen en una sola mecha grande. Después, esta mecha grande se envía a aparatos de estirado, volumen por plisado y corte, los cuales operan a una velocidad que varía de 100 a 200 m/min. En otros tipos de aparatos de hilado largo, los pasos de acabado mencionados anteriormente, se llevan a cabo en secuencia con el paso de hilado. En este caso, las fibras van directamente de los rodillos de enrollamiento a los rodillos de estiramiento, en donde se estiran a una relación de alguna forma contenida (no superior a 1.5) a una velocidad comparable con la del paso de hilado. Las condiciones de procedimiento generalmente adoptadas cuando se usan aparatos de hilado largo, son las siguientes: - salida por orificio: mayor a 0.2 g/min., preferentemente de 0.15 a 1 1 g/min., más preferible de 0.2 a 0.5 g/min.; - velocidad de enrollamiento: igual o superior a 500 m/min., preferentemente de 500 a 3500 m/min., más preferible de 600 a 2000 m/min.; - espacio en donde las fibras se enfrían y solidifican después de salir del dado: mayor a 0.50 m. Más aún, es preferible que la relación de estirado sea de 1.1 a 4. Para más detalles de los aparatos de hilado largo, se hace referencia a "Plastics Extrusión Technology", Hauser Publishers, 1988, capítulo 17. Los aparatos de hilado corto permiten una operación continua, debido a que la velocidad de hilado es compatible con las velocidades de estiramiento, plisado y corte.

Las condiciones de procedimiento que son más adecuadas para usarse de acuerdo a la presente invención, que usa aparatos de hilado corto, son las siguientes. La salida por orificio varía de 0.005 a 0.18 g/min., preferentemente de 0.008 a 0.07 g/min., más preferible de 0.01 a 0.03 g/min. La velocidad de enrollamiento varía de 30 a 500 m/min, preferentemente de 40 a 250 m/min, más preferible de 50 a 100 m/min. Las relaciones de estirado varían de 1.1 a 3.5, preferentemente de 1.2 a 2.5. Más aún, el enfriamiento de la fibra y el espacio de solidificación en la salida del dado (espacio de enfriamiento), es preferentemente mayor a 2 mm, más preferible mayor a 10 mm, en particular de 10 a 350 mm. Dicho enfriamiento se induce generalmente por un chorro o flujo de aire. Para más detalles sobre los aparatos de hilado corto, se hace referencia a M. Ahmed, "Polypropylene fibers science and technology", Elsevier Scientific Publishing Company (1982) páginas 344-346. La temperatura de hilado para los aparatos anteriores de hilado largo e hilado corto, generalmente varía de 220°C a 310°C, preferentemente de 250°C a 300°C. El equipo usado en el procedimiento de unión por hilatura, normalmente incluye un extrusor con un dado en su cabeza de hilado, una torre de enfriamiento, un dispositivo de enrollamiento por succión de aire, que usa tubos Venturi. Debajo de este dispositivo que usa velocidad del aire para controlar la velocidad de enrollamiento, los filamentos se recogen usualmente sobre una banda transportadora, en donde se distribuyen formando una cinta para unión térmica en una calandria. De acuerdo a la presente invención, cuando se usa maquinaria típica de unión por hilatura, es conveniente aplicar las siguientes condiciones de procedimiento. La salida por orificio varía de 0.1 a 2 g/min, preferentemente de 0.2 a 1 g/min. Las fibras generalmente se enfrían por medio de un flujo de aire. La temperatura de hilado generalmente está entre 210°C y 300°C, preferentemente entre 220°C y 280°C. El procedimiento de soplado de material fundido usa aire caliente a alta velocidad para producir fibras de hasta 10 micrones de diámetro y de varios centímetros de longitud. Bajo presión de aire muy alta, es posible producir fibras tan finas como 0.3 mieras. Esencialmente, un material polimérico se hace pasar a través de un extrusor, en donde calor y presión hacen que el polímero se funda. Luego, el polímero fundido entra al dado soplador de material fundido, y a los orificios de las puntas del dado, los cuales son de aproximadamente 400 mieras de diámetro. El polímero que sale del orificio se atenúa mediante un chorro de aire caliente a alta velocidad. Esto permite que el polímero mantenga su estado fundido y se atenúe hasta romperse. Conforme la fibra se rompe del chorro de material fundido, el aire de atenuación lo fuerza a un chorro de aire de enfriamiento, en donde la fibra regresa del estado fundido al estado sólido.

Finalmente, la fibra llega al alambre colector con las otras fibras y forma una esfera homogénea. El soplado de material fundido puede llevarse a cabo en forma vertical hacia abajo o en forma horizontal contra una superficie rotatoria, para producir pesos de base que varían entre 5 y 1000 g/m2. La temperatura de hilado usada en el procedimiento de flujo de material fundido típicamente es de 260°C a 350°C. Como se dijo anteriormente, se obtienen artículos no tejidos directamente del procedimiento de unión por hilatura. Otro método conocido para producir artículos unidos térmicamente, comprende la producción de la fibra corta en un primer paso, seguida por la formación de una cinta de fibra, haciendo pasar las fibras cortas a través de una máquina de cardado, y por unión térmica por calandrado (se usan rodillos de calandria). Se ha encontrado sorpresivamente, que las fibras de la presente invención muestran una cohesión inusualmente alta, durante el paso de cardado y la transportación de la cinta obtenida a los rodillos de calandria, de forma que pueden adoptarse altas velocidades de transportación sin problemas. Las fibras- también pueden unirse térmicamente mediante el procedimiento de unión a través de aire, en donde un flujo de aire caliente se usa para realizar la unión térmica.

Independientemente del método de unión térmica específico empleado, las temperaturas de unión están preferentemente dentro del intervalo de 120°C a 160°C, más preferible de 130°C a 145°C. Las fibras de la presente invención son particularmente adecuadas para preparar artículos unidos térmicamente, en particular artículos no tejidos, que tienen propiedades mecánicas óptimas y alta suavidad. Los artículos mencionados unidos térmicamente, también pueden obtenerse a partir de mezclas de las fibras de la presente invención con fibras convencionales de poliolefina, hechas en particular de homopolímeros de propileno. Más aún, los artículos unidos térmicamente (artículos no tejidos) pueden comprender dos o más capas no tejidas. Gracias al uso de las fibras de la presente invención, se obtiene una adhesión mejorada entre las capas. Otros artículos unidos térmicamente que caen dentro de la definición de la presente invención, son los que comprenden una tela no tejida unida con una película de poliolefina, en donde la tela no tejida está hecha de, o comprende las fibras de la presente invención, mientras que la película de poliolefina puede estar hecha o comprender las poliolefinas descritas anteriormente (por ejemplo el polímero aleatorio A) y/o la poliolefina B)). La unión entre la película y la tela no tejida, puede obtenerse, por ejemplo mediante tratamiento por calor, en una calandria, o usando adhesivos como pegamentos en caliente.

Los siguientes ejemplos se dan para ilustrar la presente invención, y no para limitarla. Los datos relacionados con los materiales poliméricos y las fibras de los ejemplos, se determinan mediante los métodos reportados más adelante. - MFR:ISO 1133, 230°C, 2.16 Kg; - temperatura de fusión y cristalización: por DSC con una variación de temperatura de 20°C por minuto; - contenido de 1 -buteno: por espectroscopia IR; - módulo de flexión: ISO 178; - resistencia a la tensión al relajamiento: ISO R 527; - alargamiento al relajamiento: ISO R 527; - solidez al impacto de Izod (ranurado) a 23°C: ISO 180/1 ; índice de polidispersidad (Pl por sus siglas en inglés): medición de distribución de peso molecular del polímero. Para determinar el valor de Pl, la separación del módulo a valor de módulo bajo, por ejemplo 500 Pa, se determina a una temperatura de 200°C usando un modelo de reómetro de placas paralelas RMS-800, comercializado por Rheometrics (EUA), que opera a una frecuencia de oscilación que aumenta de 0.01 rad/segundo a 100 rad/segundo. A partir del valor de separación del módulo, Pl puede obtenerse usando la siguiente ecuación: Pl=54.6 x (separación del módulo)'1 76.

En donde la separación del módulo (MS por sus siglas en inglés) se define como: MS=(frecuencia a G -500 Pa)/(f recuencia a G"=500 Pa) en donde G' es el módulo de almacenamiento y G" es el módulo bajo.

Fracciones solubles e insolubles en xileno a 25°C: 2.5 g de polímero se disuelven en 250 ml de xileno a 135°C bajo agitación. Después de 20 minutos, la solución se deja enfriar a 25°C, aún bajo agitación, y luego se deja sedimentar durante 30 minutos. El precipitado se filtra con papel filtro, la solución se evapora en flujo de nitrógeno, y el residuo se seca al vacío a 80°C hasta que se alcanza un peso constante. Así, se calcula el por ciento en peso de polímero soluble e insoluble a temperatura ambiente (25°C).

Título de fibras: de una mecha de 10 cm de largo, se eligen aleatoriamente 50 fibras, y se pesan. El peso total de las 50 fibras mencionadas, expresado en mg, se multiplica por 2, obteniendo así el título en dTex.

Tenacidad- y alargamiento (al rompimiento) de fibras: de una mecha 500 m, se corta un segmento de 100 mm de largo. De este segmento se eligen aleatoriamente las fibras individuales que se van a probar. Cada fibra individual que se va a probar, se fija a las abrazaderas de un dinamómetro Instron (modelo 1122) y se tensan hasta rompimiento con una velocidad de tracción de 20 mm/min para alargamientos menores a 100%, y 50 mm/min para alargamientos mayores a 100%, siendo la distancia inicial entre las abrazaderas de 20 mm. Se determinan la solidez final (carga y rompimiento) y el alargamiento al rompimiento. La tenacidad se obtiene usando la siguiente ecuación: Tenacidad=solidez final (cN) x 10/Título (dTex) Solidez de unión de fibras: los especímenes se preparan a partir de una mecha 400 Tex (método ASTM D 1577-7) de 0.4 metros de largo, formada de fibras continuas. Después de que la mecha se ha torcido 80 veces, se unen ambos extremos, obteniendo así un producto en el que las dos mitades de la mecha están entrecruzadas como en una cuerda. La unión térmica se lleva a cabo sobre dicho espécimen, usando una máquina de unión térmica Bruggel HSC-ETK, que opera a varias temperaturas de placa (véanse los cuadros) usando una presión de abrazadera de 0.28 MPa y 1 segundo de tiempo de unión. El dinamómetro mencionado anteriormente, operado a una velocidad de tracción de 2 cm/min, se usa para medir la fuerza promedio requerida para separar las dos mitades de la mecha, la cual constituye cada espécimen, en el punto de unión térmica. Las gráficas obtenidas muestran la fuerza que varía de valores mínimos a máximos (se obtienen picos). El valor que resulta de promediar todos los valores mínimos y máximos mostrados en la gráfica, representa la fuerza promedio mencionada. El resultado, expresado en cN, se obtiene promediando al menos ocho mediciones, y representa la solidez de unión de las fibras. Como alternativa, cuando se preparan muestras no tejidas, la solidez de unión se determina en especímenes de 20 cm de largo y 5 cm de ancho. Los extremos de 5 cm de ancho se fijan a las abrazaderas del dinamómetro y se tensan a una velocidad de abrazadera de 100 mm/min (siendo la distancia inicial entre las abrazaderas de 10 cm). La máxima fuerza medida en la dirección de máquina (MD por sus siglas en inglés) y en la dirección transversal (CD por sus siglas en inglés), con respecto al paso de calandrado, representa la solidez de las fibras.

Suavidad de las fibras: los especímenes se preparan a partir de una mecha 400 Tex de 0.6 metros de largo, formada por fibras continuas. Los extremos de la mecha se fijan a las abrazaderas de un dispositivo de medición de torsor (Torcimetro Negri e Bossi S.p.A., Milano), y se someten a un torsor de 120 vueltas. La mecha torcida se retira y ambos extremos se unen, obteniendo así un producto en donde las dos mitades de la mecha están entrelazadas como en una cuerda. Los especímenes así obtenidos se doblan en dos y los extremos se fijan entre los dos rodillos paralelos de un probador de suavidad Clark, dejando una distancia de 1 cm entre las dos mitades del espécimen.

Luego, los dos rodillos del probador se giran conjuntamente hacia la derecha y hacia a la izquierda, hasta que el espécimen invierte su dirección de doblado cada vez debido a la rotación del plano en el cual se encuentran ambos rodillos. La altura del espécimen sobre los dos rodillos, se ajusta de forma que la suma de los dos ángulos de rotación del plano sea igual a 90°. El espécimen se retira, se corta a dicha altura y se pesa. El valor de suavidad se obtiene de la siguiente ecuación: Suavidad=(1??/)x100 en donde W es el peso, en gramos, del espécimen cortado a la altura mencionada.

Polímeros sometidos a hilado Polímeros I y Ib Copolímeros aleatorios cristalinos de propileno/1 -buteno, obtenidos por copolimerización de los monómeros en presencia de un catalizador altamente estéreoespecífico Z-N de alto rendimiento, y que tiene las siguientes propiedades: Polímero I Polímero Ib -MFR (dg/min.): 10.6 1.8 -Xileno insoluble a 25°C (% en peso): 97.6 98.1 -Temperatura de fusión (°C): 141 146 -Temperatura de cristalización °(C): 91 93 } -Contenido de 1 -buteno (% en peso): 8.3 6.1 -Pl: 4 3.87 -Módulo de tensión (MPa): 950 1250 -Resistencia a la tensión al relajamiento (Mpa) 27 28 -Alargamiento al relajamiento 12 10 -Solidez al impacto de Izod (ranurado) a 23°C 4 4 8.1 (KJ/m2) A los polímeros I y Ib mencionados, se agrega 0.04% en peso de estearato de sodio y 0.15% en peso de Irganox B 215 por medio de nodulización. Un aceite parafínico (0.05% en peso con respecto al peso total de polímero y aditivos), también se agrega como un agente dispersante para los aditivos mencionados. Irganox B 215 es una mezcla de 1/3 en peso de Irganox 1010 y 2/3 e peso de Irgafos 168. El polímero Ib no se usa como tal para hilado.

Polímero ir Obtenido por degradación química del polímero I con 0.021% en peso de Luperox 101.

Los valores resultantes de MFR y Pl son 25.8 dg/min. y 3 respectivamente.

Polímeros lll y IV Obtenidos por degradación química del polímero Ib con 0.073% en peso (polímero lll) y 0.038% en peso (polímero IV) de Luperox 101. Los valores resultantes de MFR y Pl son respectivamente 26.8 dg/min. y 2.36 para el polímero lll, y 12.5 dg/min. y 2.79 para el polímero IV.

Homopolímeros de propileno Todos los ejemplos comparativos se llevan a cabo por hilado de homopolímeros de propileno que tienen los valores de MFR y Pl reportados en los cuadros. Todos los homopolímeros contienen aproximadamente 96% en peso de una fracción insoluble en xileno a 25°C.

Aparatos de hilado y calandrado En todos los ejemplos, excepto para los ejemplos 5, 5c, 6 y 6c, se usa una línea piloto de hilado Leonard 25 con relación longitud/diámetro del tornillo de 5 (construida y comercializada por Costruzioni Meccaniche Leonard-Sumirago (VA)). En los ejemplos 5 y 5c, se usa una línea de hilado corto semi-industrial, con una hilandera que tiene 65 000 orificios y un dispositivo de aire de enfriamiento central (temperatura de enfriamiento: aproximadamente 19°C). En los ejemplos 6 y 6c se usa una planta de cardado/calandrado de alta velocidad. Los valores de velocidad máxima reportados en los siguientes cuadros, son las velocidades más altas de enrollamiento a las cuales un número reducido de fibras se rompen después de 30 minutos (este número se da en los cuadros como "número de rompimientos a velocidad máxima/30'").

EJEMPLOS 1 Y 2 Y EJEMPLOS DE COMPARACIÓN 1C Y 2C Se opera bajo las condiciones de hilado largo reportadas en el cuadro 1. El espacio entre las salidas del dado y el punto en el que los filamentos entran en contacto con el aire de enfriamiento es de 10 cm. Las fibras de los ejemplos 1 y 2 se obtienen hilando el polímero I mencionado anteriormente, mientras las de los ejemplos de comparación 1c y 2c, se obtienen hilando homopolímeros que tienen una estabilización de película-núcleo, como lo demuestran los valores de MFR aumentados sensiblemente en las fibras de hilatura (MFR de fibra). Las características de las fibras así obtenidas, también se reportan en el cuadro 1.

CUADRO 1 Notas La temperatura de la cabeza y la presión de la cabeza son la temperatura y presión medidas en la cabeza de hilado; para las mediciones de solidez de unión, la temperatura a la cual ocurre la unión térmica, se da entre paréntesis.

EJEMPLOS 3 Y 4 Y EJEMPLOS DE COMPARACIÓN 3C Y 4C Se opera bajo las condiciones de hilado largo reportadas en el cuadro 2. El espacio entre la salida del dado y el punto en el cual los filamentos entran en contacto con el aire de enfriamiento es de 10 cm. Las fibras de los ejemplos 3 y 4, se obtienen hilando el polímero IV, mencionado anteriormente; las de los ejemplos de comparación 3c y 4c hilando homopolímeros de propileno que tienen una estabilización de película-núcleo y una estabilización más fuerte (para unión por hilatura) respectivamente. Las características de las fibras así obtenidas también se reportan en el cuadro 2.

CUADRO 2 7 rompimientos a 3000m/min en 10 minutos.

EJEMPLOS 5 Y DE COMPARACIÓN 5c En el ejemplo 5 mencionado anteriormente, el polímero I se hila en fibras operando con una primera velocidad de Godet de 108 m/min, una segunda velocidad de Godet de 134 m/min, una salida de 90 Kg/h, y una temperatura de la cabeza de 310°C. No ocurrió obstrucción de la hilandera, y no hubo evidencia de limitación de salida.

En el ejemplo de comparación 5c, el mismo homopolímero de propileno que en el ejemplo de comparación 2c, se hila en fibras operando con una primera velocidad de Godet de 103 m/min, una segunda velocidad de Godet de 134 m/min, una salida de 90 Kg/h y una temperatura de la cabeza de 320°C. Las relaciones de estiramiento y las características de las fibras así obtenidas, se reportan en el cuadro 3.

CUADRO 3 EJEMPLO 6 Y EJEMPLO DE COMPARACIÓN 6c Las fibras del ejemplo 5 y del ejemplo de comparación 5c se unen térmicamente en el ejemplo 6 y en el ejemplo de comparación 6c respectivamente, mediante cardado/calandrado, bajo las condiciones reportadas en el cuadro 4, obteniendo así artículos no tejidos de 20 g/m2. Los valores de tenacidad de los artículos no tejidos así obtenidos, también se reportan en el cuadro 4.

CUADRO 4 EJEMPLOS 7-14 Y EJEMPLOS DE COMPARACIÓN 7c-10c Se opera bajo las condiciones de unión por hilatura reportadas en los cuadros 5 a 7. Las fibras de los ejemplos 7-14, se obtienen hilando los siguientes polímeros: Ejemplo Polímero 7 8 9 lll 10 lll 11 II 12 IV 13 IV 14 IV En los ejemplos de comparación 7c-10c, se usan homopolímeros de propileno con una estabilización de unión por hilatura.

CUADRO 5 CUADRO 6 CUADRO 7 EJEMPLOS 15-22 Y EJEMPLO DE COMPARACIÓN 11C Pruebas de hilado adicionales se llevaron a cabo en la línea piloto de hilado Leonard 25 con relación longitud/diámetro del tornillo de 5 (construida y comercializada por Costruzioni Meccaniche Leonard-Sumirago (VA)), en las condiciones típicas para fibra de unión térmica. La orientación en línea adoptada es la relación de estiramiento típica para aplicaciones de higiene. Un homopolímero para fibra de unión térmica, que tenía Pl = 3.91 , MFR = 11.6 y soluble en xileno 4.1 % en peso, y un paquete de aditivos típico para inducir una estructura de película-núcleo en el filamento, se hiló en forma pura como referencia. Las condiciones principales se reportan en el cuadro 8. El copolímero aleatorio es el polímero I descrito previamente, y tiene un paquete de aditivos típico para fibra de unión térmica (para inducir estructura de película-núcleo en el filamento). Este se probó en mezcla seca con el homopolímero mencionado en porcentaje diferente (ejemplos de hilado 15-22) y en forma pura (Ejemplo 11c). En el cuadro 8 se reportan todos los resultados. Las mezclas se hilaron a temperatura inferior (270°C vs. 280°C), debido a la temperatura de fusión más baja del copolímero aleatorio. En particular, la suavidad, solidez de unión y tenacidad de la fibra aumentaron con la cantidad de copolímero aleatorio. Sorpresivamente, incluso a 2% en peso de copolímero aleatorio, la mezcla muestra un aumento repentino de las propiedades. El alargamiento era menor mientras mayor era la tenacidad, debido a la orientación de filamento superior inducida por el copolímero aleatorio. La capacidad de hilado es completamente adecuada para la aplicación en todos los casos. Un aparato de prueba interna Thermofil, se usa para medir la retracción del filamento a una temperatura seleccionada (generalmente 130°C).

El filamento se fija sin imponer tensión previa alguna, y se pone a 130°C durante 600 segundos. La variación de la longitud (usualmente contracción) en porcentaje con respecto a la longitud inicial, alcanza el valor de la retracción.

CUADRO 8 CUADRO 8 (CONTINUACIÓN) El polímero I se usó en forma pura y en mezcla en el procedimiento de hilado corto, para producir fibra para higiene. La fibra corta se unió térmicamente a temperaturas de calandrado diferentes (Temp. (C)-1 temperatura de rodillo plano), Temp.(C)-2=temperatura de rodillo de grabado) en comparación con fibras de homopolímeros producidas por procedimiento de hilado largo (mucho más efectivo para producir estructura de filamento de película-núcleo/mejorar la capacidad de unión térmica que por hilado corto). Velocidad de línea 80 m/min (velocidad de producción de cinta en dirección de máquina).

A. 100% del polímero I por fibra corta de hilado corto B. 70% de polímero 1+30% de homopolímero por fibra corta de hilado corto C. 50% de polímero 1+50% de homopolímero por fibra corta de hilado corto D. 100% de homopolímero por fibra corta de hilado corto referencia No. 1.

E. 100% de homopolímero por fibra corta de hilado largo referencia No. 2 Fibras cortas producidas por procedimiento de hilado corto usando el polímero I puro o en mezcla con homopolímero, pueden competir con fibras cortas de hilado largo (procedimiento más caro y delicado) durante la preparación de cinta por unión térmica por cardado.

Claims (6)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Fibras de poliolefina unibles térmicamente, que comprenden 1 % en peso o más de un copolímero aleatorio A) de propileno, con uno o más comonómeros seleccionados de a-oleofina de la fórmula CH2=CHR, en donde R es un radical alquilo de C2-Cß, siendo la cantidad de dicho comonómero o comonómeros de 3% a 20% en peso con respecto al peso total del copolímero aleatorio A).

2.- Las fibras de conformidad con la reivindicación 1 , que tienen valores de tenacidad ¡guales o superiores a 10 cN/Tex.

3.- Las fibras de conformidad con las reivindicaciones 1 y 2, que comprenden una composición de poliolefina C) que contiene de 20% a 100% en peso del copolímero aleatorio A) y de 0% a 80% en peso de una poliolefina B) seleccionada de polímeros o copolímeros, y sus mezclas, de olefinas de fórmula CH2=CHR, en donde R es hidrógeno o un radical alquilo de CrC8.

4.- Las fibras de conformidad con la reivindicación 1 , obtenidas a partir de un copolímero aleatorio A) que tiene un valor de resistencia a la tensión al relajamiento igual o superior a 24 Mpa, o a partir de una composición de poliolefina que incluye dicho copolímero A).

5.- Las fibras de conformidad con la reivindicación 1 , obtenidas a partir de un material polimérico que resulta de la degradación química de un copolímero aleatorio A), que tiene un valor de resistencia a la tensión al relajamiento igual a o superior a 24 Mpa, o partir de la degradación química de una composición de poliolefina que incluye dicho copoiímero A).

6.- Las fibras de conformidad con la reivindicación 1 , en forma de fibras individuales o compuestas. 7 '.- Un procedimiento para preparar las fibras de la reivindicación 1 , mediante hilado del copolímero aleatorio A), o mediante hilado de una composición de poliolefina que incluye 1 % en peso o más de dicho copolímero A). 8.- Artículos unidos térmicamente que comprenden las fibras de la reivindicación 1. 9.- Los artículos unidos térmicamente de conformidad con la reivindicación 8, en forma de artículos no tejidos. 10.- Los artículos no tejidos de conformidad con la reivindicación 9, que comprenden dos o más capas no tejidas. 11.- Los artículos unidos térmicamente de conformidad con la reivindicación 8, que comprenden un género no tejido unido con una película de poliolefina.