ES2230684T3 - Estirado de filamentos de poliester. - Google Patents
Estirado de filamentos de poliester.Info
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Abstract
Un procedimiento para estirar simultáneamente una mezcla de filamentos de poliéster en el mismo haz de filamentos de poliéster, en el que dicha mezcla es una mezcla de filamentos de secciones transversales diferentes, teniendo la mezcla que incluye filamentos de poliéster secciones transversales seleccionadas entre al menos dos de los siguientes tipos de secciones transversales: oval dentada; trilobular; con forma de cinta; sólida; hueca; con múltiples oquedades; y redonda, y en el que dicho poliéster es de cadena ramificada con entre 0, 1 y 0, 8% molar de ramificador de cadena.
Description
Estirado de filamentos de poliéster.
Esta invención se refiere al estirado mejorado de
filamentos de poliéster y, más particularmente, a un procedimiento
para el estirado de filamentos de poliéster mezclados en el mismo
haz, especialmente el estirado de un haz de dichos filamentos
mezclados, y los haces y filamentos estirados resultantes y
procedimientos posteriores para éstos y productos de éstos.
Los poliésteres se han producido comercialmente a
gran escala para el procesamiento en artículos conformados como
fibras, principalmente a partir de poli(tereftalato de
etileno). Los hilos de poliéster sintético se han conocido y se han
usado comercialmente durante varias décadas, habiendo sido sugeridos
en primer lugar por W. H. Carothers, Patente de Estados Unidos núm.
2.071.251, y luego Whinfield y Dickson sugirieron poli (tereftalato
de etileno) en la Patente de Estados Unidos núm. 2.465.319.
Aunque se han sugerido muchos polímeros de
poliéster (incluyendo copolímeros), el poliéster más ampliamente
fabricado y usado hasta ahora para fibras textiles ha sido
poli(tereftalato de etileno), que se denomina a menudo
homopolímero PET. Generalmente se ha preferido homopolímero PET
sobre otros copolímeros debido a su menor coste, y también porque
sus propiedades han sido completamente adecuadas, o incluso
preferidas, para la mayoría de los usos finales. Se sabe, sin
embargo, que el homopolímero PET requiere unas condiciones de
tintura especiales (elevada temperatura que requiere presión
supraatmosférica) no requeridas para fibras de náilon, por ejemplo,
así que se han sugerido y han sido usados comercialmente
copoliésteres para varios fines. El homopolímero PET se denomina a
menudo 2G-T, mientras que poli(tereftalato de
trimetileno) se denomina 3G-T (aunque algunos han
comenzado a llamarlo PTT), y poli(tereftalato de
tetrametileno) se denomina 4G-T, y así
sucesivamente. Se ha mostrado algún interés hacia
3G-T, y también hacia 4G-T, pero
2G-T es el polímero de poliéster el más usado hasta
el momento, por lo que se trata principalmente a continuación en el
presente documento, pero se comprenderá que se espera que la
invención se aplique también a otros poliésteres, por ejemplo otros
tereftalatos de alquileno C_{2}-C_{4}, como
3G-T y 4G-T mencionados
anteriormente, y copoliésteres.
Las fibras de poliéster son (1) filamentos
continuos o (2) fibras que son discontinuas, denominándose éstas
últimas a menudo fibras cortadas, y se fabrican al formarse en
primer lugar mediante extrusión en filamentos de poliéster
continuos, que se procesan en forma de un haz de filamentos de
poliéster continuos antes de convertirse en fibras cortadas. Una
etapa importante en el procesamiento de tales filamentos de
poliéster continuos ha sido el "estirado" para aumentar la
orientación de las moléculas de poliéster de cadena larga, y
mejorando de este modo las propiedades de los filamentos. La
presente invención se refiere a mejoras en esta etapa de estirado y
a los productos mejorados que resultan a partir de ésta.
Principalmente, el objetivo de los productores de
fibra sintética ha sido repetir las propiedades ventajosas de las
fibras naturales, las más comunes de las cuales han sido las fibras
de algodón y de lana.
La mayoría de la fibra cortada de poliéster ha
sido de sección transversal redonda y se ha mezclado con algodón.
Recientemente, sin embargo, las Patentes de Estados Unidos Nº
5.591.523 (DP-6255) y 5.626.961
(DP-6365-A) y la solicitud pendiente
de tramitación Nº 08/662.804 (DP-6400) presentada el
12 de junio, 1996, y ahora permitida, que corresponden
respectivamente a los documentos WO 97/02372, WO 97/02373 y WO
97/02374, cuyas descripciones se incorporan en el presente documento
como referencia, han desvelado invenciones que se refieren a haces
de poliéster que son adecuados para la conversión en mechas en un
sistema peinado o de lana y el procesamiento posterior en tales
sistemas, finalmente en materiales textiles y prendas de vestir. La
presente invención se ha hecho en la dirección de ese trabajo, de
modo que se describe en referencia particular a su valor en el
estirado de filamentos de poliéster en haces para el procesamiento
adicional en tales sistemas, pero no está reducido al estirado de
tales haces y se cree que tiene potencial para usarse más
ampliamente cuando se estiran otros haces de filamentos de
poliéster.
Tal como se ha desvelado, por ejemplo, en la
Patente de Estados Unidos núm. 5.591.523 (DP-6255),
a veces se ha deseado obtener filamentos de diferente denier por
filamento (dpf), de modo que fue sorprendente lo expresado en el
ejemplo 1 de esa patente: fue posible hilar filamentos de poliéster
no estirados que habían sido hilados de denier significativamente
diferente en la misma máquina de hilar sin ajustar la tasa de
estiramiento natural y entonces posteriormente estirar una mezcla
interna de estos filamentos hilados simultáneamente en el mismo haz
a la misma tasa de estiramiento natural para proporcionar
filamentos con excelentes propiedades que fueron diferentes debido
a sus distintos dpfs (col. 6, líneas 15-29). La
presente invención amplía este sorprendente descubrimiento y lo
extiende al estirado de manera simultánea de otros haces de
filamentos mezclados más allá de los haces de filamentos mezclados
especificados en esa patente.
Según un aspecto de la invención, se proporciona
un procedimiento para estirar simultáneamente un mezcla de
filamentos de poliéster en el mismo haz de filamentos de poliéster,
en el que dicha mezcla es una mezcla de filamentos de secciones
transversales diferentes, incluyendo la mezcla filamentos de
poliéster que tienen secciones transversales seleccionadas de al
menos dos de los siguientes tipos de secciones transversales: oval
dentada; trilobular; con forma de lazo; sólida; hueca; con
múltiples oquedades; y redonda, y en la que dicho poliéster es de
cadena ramificada con entre 0,1 y 0,8% molar de ramificador de
cadena. El % molar se calcula convencionalmente como el peso
molecular de la unidad ramificadora de cadena dividido por el peso
molecular de la unidad de repetición del polímero por 100, siendo
la unidad de repetición para 2G-T tereftalato de
etileno a modo de ejemplo.
Según otro aspecto de la invención, se
proporciona una mezcla de filamentos de poliéster, en el que dicha
mezcla es una mezcla de filamentos de secciones transversales
diferentes, incluyendo la mezcla filamentos de poliéster que tienen
secciones transversales seleccionadas de al menos dos de los
siguientes tipos de secciones transversales: oval dentada;
trilobular; con forma de cinta; sólida; hueca; con múltiples
oquedades; y redonda, y en la que dicho poliéster es de cadena
ramificada con entre 0,1 y 0,8% molar de ramificador de cadena, y en
la que la contracción por descrudado es entre 0,5 y 3%. Tales
mezclas pueden estar en forma de hilos estirados y haces estirados
de filamentos continuos, y productos posteriores de mezclas de
filamentos de poliéster que resultan de éstos, incluyendo mezclas
de fibra cortada en varias formas, incluyendo hilos, y materiales
textiles y prendas de vestir así como los propios hilos, y se
comprenderá que las mezclas resultantes de fibras de poliéster
también se pueden mezclar con otras fibras, como otros polímeros
sintéticos, incluyendo poliamidas (náilon de varios tipos) y
poliolefinas, por ejemplo, y/o fibras naturales, como algodón y
lana.
Según otro aspecto de la invención, se
proporciona una mezcla de filamentos de poliéster, obtenible al
estirar simultáneamente una mezcla de filamentos de poliéster en el
mismo haz de filamentos de poliéster, en el que dicha mezcla es una
mezcla de filamentos de secciones transversales diferentes,
incluyendo la mezcla filamentos de poliéster que tienen secciones
transversales seleccionadas de al menos dos de los siguientes tipos
de secciones transversales: oval dentada; trilobular; con forma de
cinta; sólida; hueca; con múltiples oquedades; y redonda, y en la
que dicho poliéster es de cadena ramificada con entre 0,1 y 0,8%
molar de ramificador de cadena, y en la que la contracción por
descrudado es entre 0,5 y 3%.
Los términos "filamento" y "fibra" se
usan en el presente documento, y generalmente no pretenden ser
mutuamente exclusivos; a veces, sin embargo, estos términos
generales están modificados, como en términos como "filamento
continuo" y "fibra cortada".
Significativamente, como se explicará en relación
con las curvas de deformación por tensión en los Ejemplos, no se
encontró ninguna tasa de estiramiento natural cuando se estiran
simultáneamente según la invención. Además, no se experimentó
ningún estiramiento de cuello en comparación con nuestra
experiencia cuando se estiran filamentos de homopolímero
2G-T.
La Figura 1 es una fotografía ampliada de
secciones transversales de filamentos mezclados según la invención
como se explica a continuación en el presente documento en mayor
detalle.
Las Figuras 2 a 6 son curvas de deformación por
tensión medias de filamentos únicos para uso en mezclas según la
invención, tal como se describe más específicamente a continuación
en el presente documento.
Sería redundante repetir lo que ya se ha
desvelado en la técnica. Tal como se ha indicado, la preparación de
polímeros de poliéster y el hilado de filamentos a partir de éstos
se ha desvelado en la técnica. El estirado de filamentos de
poliéster también se ha desvelado en muchos antecedentes que tienen
origen en los de Marshall y Thompson en Nature, Vol. 171 (3 de
enero, 1953), páginas 38-39, "Drawing
Synthetic Fibers", en J. Applied Chem., 4 (Abril 1954),
páginas 145-153 "The Drawing of
Terylene", y en Proc. Roy. Soc. (Londres), Vol. A221,
páginas 541-557, "The Cold Drawing of High
Polymers". Como se indicó anteriormente en el presente
documento, la presente invención se realizó durante el trabajo en el
estirado de filamentos de poliéster en haces que estaban siendo
desarrollados para peinado y procesamiento de lana, de modo que
gran parte de la descripción detallada en el presente documento se
refiere a dichos filamentos y haces, pro el concepto inventivo
tiene una aplicación más amplia.
Tal como se indicó, la esencia de la invención es
el uso de polímero de poliéster de cadena ramificada para fabricar
los filamentos de poliéster que se estiran según el procedimiento
de la invención para proporcionar mezclas de filamentos según la
invención. El uso de ramificadores de cadena (es decir, intermedios
formadores de poliéster multifuncionales que tienen más de los dos
grupos funcionales requeridos que se requieren para la
polimerización, como un glicol y un ácido dibásico, siendo ambos
difuncionales) se ha desvelado en la técnica como MacLean y col.,
Patentes de Estados Unidos núms. 4.092.229 y 4.113.704, Mead y col.
en la Patente de Estados Unidos núm. 3.335.211, Oxford y col.,
documento WO 92/13.120, Duncan, documento U. S. SIR H1275, DuPont
(Broaddus y col.) documento EPA2 294.912, Reese, Patentes de Estados
Unidos núms. 4.833.032, 4.966.740 y 5.034.174, Goodley y col. en la
Patente de Estados Unidos núm. 4.945.151, y técnica referida y
citada en dicha memoria descriptiva, como Vaginay, Patente de
Estados Unidos núm. 3.576.773. Algunos de estos antecedentes usaron
diferente terminología, como aditivos de viscosidad, porque los
materiales se añadieron para mejorar la capacidad de hilado, o por
otras razones. Mucha de esta técnica anterior se refería al hilado
de alta velocidad de hilos de filamentos continuos como hilos de
alimentación para estirado-texturización, de modo
que esos filamentos continuos estaban orientados para el hilado, en
lugar de amorfos, como los que son más adecuados para el estirado
en forma de haz para conversión en fibra cortada, que es de
preferencia e interés especial según la presente invención. La baja
contracción de las mezclas de filamentos según la invención
distingue nuestros filamentos estirados de los filamentos de mayor
contracción fabricados mediante hilado de alta velocidad para hacer
filamentos orientados para el hilado para uso como hilos de
alimentación para estirado-texturización,
denominados a menudo como POY. La contracción es la contracción por
descrudado a la que se hace referencia en la parte inferior de la
col 6 de Knox Patente de Estados Unidos núm. 4.156.071, y se mide
del modo descrito allí por Knox.
Como se indicó, la Patente de Estados Unidos núm.
5.591.523 y el documento WO 97/02372 han desvelado ya en el Ejemplo
I el estirado simultáneo de un haz de filamentos de poliéster de dpf
mezclado y que fue sorprendente que esto pudiera lograrse para
proporcionar filamentos estirados que fueron satisfactorios y sin
defectos de colorante oscuro. Dicho procedimiento y los filamentos
estirados resultantes de dpf mezclado, todos de sección transversal
oval dentada, ya se han desvelado en dicha memoria descriptiva.
Además, la Patente de Estados Unidos núm. 5.629.961 y el documento
WO 97/02373 han desvelado filamentos de sección transversal oval
dentada mejorados con 6 ranuras, y han incorporado la divulgación
de la Patente de Estados Unidos núm. 5.591.523, como hizo el
documento WO 97/02374 y permitieron la solicitud de Estados Unidos
núm. 08/662.804. Se deduce que la presente solicitud tiene que ver
particularmente con aspectos adicionales del concepto de la
invención que no están cubiertos en estas previas patentes y
solicitudes de patente. Dichos aspectos adicionales se mencionan
ahora; particularmente, mezclas de filamentos de secciones
transversales distintas que no son completamente de sección
transversal oval dentada, como una sección transversal que es
redonda mientras que la otra sección transversal no es redonda, por
ejemplo trilobular, con forma de cinta o incluso oval dentada;
mezclas de más de una sección transversal diferente no redonda,
como cualquier mezcla de dichas secciones transversales no
redondas; mezclas de filamentos sólidos y de filamentos con uno o
más oquedades longitudinales, denominándose a menudo una oquedades
como un filamento hueco, pero también como filamentos con múltiples
oquedades con, por ejemplo, 3 ó 4 oquedades, o con 7 oquedades, como
se desvela, por ejemplo, en las Patentes de Estados Unidos núms.
3.745.061, 3.772.137 y 5.104.725, y técnica a la que se hace
referencia y se cita en dichas memorias descriptivas; en tanto se
hace referencia a la terminología en el presente documento, dichos
filamentos con oquedades longitudinales se incluyen en el presente
documento dentro del concepto de filamentos "no redondos" dado
que su comportamiento previo durante el estirado (cuando estaban
hechos de homopolímero 2G-T sin ramificador de
cadena) ha diferido del comportamiento de filamentos redondos
(sólidos) (hechos de manera similar sin ramificador de cadena);
también mezclas de filamentos de dpfs que difieren, incluso cuando
son de la misma sección transversal (no siendo todas de sección
transversal oval dentada como se menciona anteriormente en el
presente documento), pero también de sección transversal diferente y
de dpf diferente; dichas diferencias de dpf pueden ser tales que un
dpf mayor es al menos 1,1X un dpf menor, o diferencias mayores,
como al menos 1,2X, 1,3X o 1,5X o más.
Como se verá en los ejemplos más adelante en el
presente documento, es difícil predecir los dpfs y las propiedades
de los filamentos estirados que se obtienen al estirar mezclas de
filamentos según la invención.
La invención se ilustra más a fondo en los
siguientes ejemplos, que, por conveniencia, se refieren al
procesamiento en el sistema peinado, como se explicó anteriormente
en el presente documento. Todas las partes y porcentajes son en
peso a menos que se indique lo contrario. Las contracciones por
descrudado de los productos para todos los Ejemplos estuvieron en el
intervalo entre 1% y 1,5%.
La mayoría de los procedimientos de prueba son
muy conocidos y/o están descritos en la técnica. Para evitar dudas,
se proporciona la siguiente explicación de los procedimientos que
se usaron en los siguientes párrafos.
Instron. Las curvas de deformación por
tensión medias se obtuvieron de la manera siguiente como una media
de 10 filamentos individuales de cada tipo tomados del haz. Se
separaron diez muestras de cada tipo de filamento del haz usando una
lente de aumento (Amplificador Iluminado LUXO). Se midió el denier
por filamento (DPF) de cada filamento muestra en un VIBROSCOPIO
(Audio Oscilador modelo 210C HP). Los filamentos de muestra se
montaron uno por vez en un INSTRON (Modelo 1122 ó 1123) y se midió
el comportamiento de deformación por tensión. Se registraron diez
rupturas por cada tipo de filamento, y se registró la media de las
10 muestras para cada tipo de filamento de modo que, como se
comprenderá fácilmente, las lecturas de valores de una curva de
deformación por tensión de un filamento individual no se
correlacionan necesariamente con las propiedades de tracción
calculadas y presentadas como media en las Tablas.
Unidades. Las medidas se realizaron usando
unidades textiles convencionales de los Estados Unidos, incluyendo
denier, que es una unidad métrica. Para cumplir las prácticas
preceptivas en otro sitio, los equivalentes dtex y CPcm de las
medidas de DPF y CPI se dan entre paréntesis tras las medidas
actuales. Para las medidas de tracción (MOD, para módulos
iniciales, y TEN, para tenacidad), sin embargo, las medidas actuales
en gpd se han convertido en g/dtex y estas últimas se han dado en
las Tablas, mientras que las curvas de deformación por tensión en
las Figuras muestran los valores de tracción métricos originales en
el eje Y.
Frecuencia de rizado se midió como el
número de pliegues por pulgada (CPI) tras el rizado del haz. El
rizado se muestra mediante varios picos y valles en la fibra. Se
retiraron diez filamentos del haz al azar y se situaron (uno cada
vez) en un estado relajado en sistemas de sujeción de un dispositivo
que mide la longitud de la fibra. Los sistemas de sujeción se
operan manualmente y se movieron inicialmente juntos lo
suficientemente cerca para evitar el estiramiento de la fibra
mientras se sitúa en el sistema de sujeción. Se sitúa un extremo de
una fibra en el sistema de sujeción izquierdo y el otro extremo en
el sistema de sujeción derecho del dispositivo de medida. El sistema
de sujeción izquierdo se rota para eliminar cualquier giro en la
fibra. El soporte del sistema de sujeción derecho se mueve
lentamente y con cuidado a la derecha (extendiendo la fibra) hasta
que se ha eliminado la parte poco firme de la fibra pero sin
eliminar ningún pliegue. Usando un amplificador iluminado, se
cuenta el número de picos en el lado superior e inferior de la
fibra. El soporte del sistema de sujeción derecho se mueve entonces
lentamente y con cuidado hacia la derecha hasta que ha desaparecido
todo el rizado. Se tiene cuidado de no estirar la fibra. Se
registra esta longitud de la fibra. Se calcula la frecuencia de
rizado para cada filamento como:
\frac{\text{Número total de
picos}}{\text{2 x Longitud de filamento (sin
rizar)}}
La media de las 10 medidas de todas las 10 fibras
se registra para el CPI (pliegues por pulgada), siendo el
equivalente métrico CPcm.
CTU (Grado del rizado) también se midió en
el haz y es una medida de la longitud del haz extendido, para
eliminar el rizado, dividido por la longitud no extendida (es decir,
rizada), expresada como un porcentaje, como se describe en Anderson
y col., Patente de Estados Unidos núm. 5.219.582.
Los valores para secciones transversales de
fibra no redondas se obtuvieron al usar el siguiente
procedimiento. Se monta un especimen de fibra en un micrótomo Hardy
(Hardy, Departamento de Agricultura de Estados Unidos alrededor de
378, 1993) y se divide en finas secciones según procedimientos como
se desvela esencialmente en "Fiber Microscopy Its Technique and
Applications" por J. L. Sloves (van Nostrand Co., Inc., Nueva
York 1958, núm. 180-182). Las finas secciones se
montan entonces en una etapa de sistema de video microscopio super
FIBERQUANT (Vashaw Scientific Co., 3597 Parkway Lane, Suite 100,
Norcross, Georgia 30092) y se visualizan en el Super FIBERQUANT CRT
con aumentos según sea necesario. Se selecciona la imagen de una
fina sección individual de una fibra y se miden las dimensiones de
las fibras críticas. Se calculan entonces las relaciones. Se repite
este procedimiento para cada filamento en el campo de vista para
generar un conjunto de muestras estadísticamente significativas, y
se proporcionan las medias en el presente documento. Las relaciones
de aspecto y las relaciones de modificación para las secciones
transversales no redondas se proporcionan en las Tablas entre
paréntesis tras la indicación del tipo de sección transversal, por
ejemplo, "OD (1,37)" indica una sección transversal oval
dentada de relación de aspecto 1,37. Similarmente los contenidos
huecos se dan entre paréntesis tras la indicación de una sección
transversal hueca, por ejemplo, un contenido hueco de 7% se muestra
como "Hueco (7%)", midiéndose como se describe por Aneja y col
en la Patente de Estados Unidos núm. 5.532.060.
Viscosidad relativa (VRL) es la viscosidad
del polímero disuelto en disolvente HFIP
(hexafluoro-isopropanol) que contiene 100 ppm de
ácido sulfúrico de tipo reactivo al 98%. El aparato que mide la
viscosidad es un viscosímetro capilar obtenible de varios
vendedores comerciales (Design Scientific, Cannon, etc.). La
viscosidad relativa en metros cuadrados por segundo se mide en una
solución al 4,75% en peso de polímero en el disolvente a 25ºC. El
H_{2}SO_{4} usado para medir VRL destruye reticulados,
específicamente silicio en el caso de ramificador de cadena de orto
silicato de tetraetilo.
Viscosidad relativa no ácida (VRN) es la
viscosidad de polímero disuelto de manera similar, medida y
comparada en disolvente hexafluoro-isopropanol pero
sin nada de ácido sulfúrico. Dado que no hay ácido presente, los
reticulados se dejan intactos cuando se mide la VRN.
Delta VR (\DeltaVR) es la expresión que
hemos usado en el presente documento par definir la diferencia entre
la NRV y la LRV medidas tal como se define anteriormente, y expresa
la cantidad de reticulación destruida por el ácido cuando se mide
LRV.
Defectos del producto se clasifican en el
presente documento en tres categorías:
1) Defectos del material textil equivalente
(DMTE),
2) Defectos de colorante oscuro (DCO),
3) Astillas (AST).
Los dos primeros defectos (DMTE y DCO) son fibras
y aglomeraciones de fibras que se tiñen más oscuras que las fibras
normales. DCOs tienen un diámetro menor de 4X el diámetro de fibra
(estirada) normal. DMTEs tienen un diámetro 4X el diámetro de fibra
normal o superior. Ambos defectos deben ser mayores que 0,25
pulgadas (6,35 mm). Las muestras se procesaron a través de una carda
de tipo superior de rodillos. La mecha se tiñe de azul claro y se
examina visualmente en un cristal de aumento iluminado. Las fibras
que se tiñen más oscuras que el grueso de la muestra se retiran, se
clasifican como DMTEs o DCOs y se recuentan. Cada tipo de defecto se
presenta como un número de defectos por 0,1 libras (0,045 kg) de
mecha. Las astillas son aglomeraciones de fibras o fibras demasiado
grandes. Para clasificarse como una astilla, este defecto también
debe ser mayor de 0,25 pulgadas (6,35 mm) pero su diámetro total
debe ser mayor de 0,0025 pulgadas (0,0635 mm). Las astillas se
concentran en el residuo de tiras planas cuando una muestra cortada
se procesa a través de una carda plana. El residuo de tiras planas
se examina visualmente contra un fondo negro. Las astillas se
retiran, se clasifican por tamaño, se recuentan, y se expresan en
una base de peso de muestra.
Los filamentos mezclados se hilaron en fundido a
282ºC a partir de polímero de tereftalato de etileno de cadena
ramificada, estando dichos filamentos mezclados una mezcla de
filamentos ligeros (denier más fino) de sección transversal oval
dentada (OD) y de filamentos pesados (denier más pesado) de sección
transversal redonda. Los diferentes filamentos se hilaron en fundido
de manera simultánea a través de diferentes capilares en la misma
hilera, conteniendo cada una 1000 capilares, a partir de polímero
que contiene 0,24% (0,22% molar) de silicato de tetraetilo (STE,
esencialmente como se describe en Mead y col., Patente de Estados
Unidos núm. 3.335.211) y que tiene 10,2 \cdot 10^{-6} de VRL y
15,3 \cdot 10^{-6} de VNR (por lo tanto 5,1 \cdot 10^{-6}
\DeltaVR), a un total de 23,68 lbs/h (10,75 kg/h) de velocidad
para cada hilera, e hilado en bobinas a 1800 ypm (1650 m/min). Las
hileras tenían 516 capilares redondos, cada uno de un área de flujo
de 0,0003079 pulgadas cuadradas (0,199 mm^{2}) para hacer
filamentos pesados (sección transversal redonda), y 484 capilares
no redondos cada uno de un área de flujo de 0,0002224 pulgadas
cuadradas (0,143 mm^{2}), para hacer filamentos ligeros (sección
transversal oval dentada). Los capilares no redondos más pequeños
se situaron en los cinco anillos internos (de 9) mientras que los
capilares redondos más grandes se situaron en los cuatro anillos
exteriores de la hilera. La forma del orificio para los capilares
ovales dentados fue esencialmente como el descrito en la solicitud
de Estados Unidos núm. 08/662.804 (DP-6400) y
documento WO 97/02374 referidos anteriormente en el presente
documento. Las corrientes filamentosas fundidas se inactivaron
usando aire dirigido radialmente desde un sistema inactivador
perfilado, como se describe en Anderson, y col., Patente de Estados
Unidos núm. 5.219.582. El haz de filamentos hilados resultante
consistió en una mezcla de diferentes secciones transversales y de
filamentos de menor y mayor denier con propiedades indicadas en la
Tabla 1A. Las curvas de deformación por tensión de filamentos
únicos de los dos diferentes tipos de filamentos se muestran en la
Figura 2, siendo la curva continua para un filamento de menor
denier (ligero) de sección transversal oval dentada (OD), y siendo
la curva discontinua para un filamento redondo de mayor denier
(pesado).
| Filamento | |||||
| Tipo | Forma | DPF | Mod | Ten | % E_{B} |
| Ligero | OD (1,37) | 1,6 (1,8) | 12,2 | 0,7 | 170 |
| Pesado | Redonda | 2,7 (3,0) | 13,8 | 0,7 | 131 |
Se combinaron sesenta y ocho bobinas de los
filamentos mezclados acabados de hilar para formar un haz con una
relación de mezcla nominal de 40% de forma oval dentada, menor dpf,
y 60% filamentos redondos, de mayor dpf. Este haz se estiró a una
tasa de estiramiento de 2,22X mientras se pulverizaba con agua a
95ºC. El haz se pasó entonces a través de un ondulador de caja
rellenadora y se relajó posteriormente a 145ºC para proporcionar un
tamaño de haz final de aproximadamente 74.800 denier (83.100 dtex)
de una mezcla a fondo de filamentos rizados (10,6 CPI, 4,2 CPcm) de
ambos tipos de filamentos cuyas propiedades se presentan en la Tabla
IB.
| Forma | Mezcla | DPF | Mod | Ten | % E_{B} | |
| dpf ligero | OD (1,24) | 40 | 0,98 (1,1) | 28,7 | 1,1 | 9 |
| dpf pesado | Redonda | 60 | 1,19 (1,3) | 32,0 | 1,7 | 12 |
Se aplicó un acabado convencional para
proporcionar un nivel de acabado (en fibra) de 0,15%. El denier
nominal por filamento (es decir, el denier del haz total dividido
por el número de filamentos) fue 1,1 dpf (1,3 dtex), siendo
aproximadamente 40% de los filamentos de forma oval dentada (0,98
denier) y el resto 60% de forma redonda (1,19 denier).
El producto se procesó y entonces se escudriño
para ver Defectos de Producto, DMTE, DCO y AST, todos los cuales
registraron cero Defectos, de modo que es evidente que la calidad
del producto no resultó adversamente afectada por el estirado
simultáneo de una mezcla de diferentes formas y deniers de
filamentos acabados de hilar, que fue sorprendente y lo opuesto a la
experiencia previa en intentos de procesar filamentos de forma
mezclada y denier mezclado hechos esencialmente de manera similar a
partir de homopolímeros sin ramificador de cadena, como se
describirá ahora.
Por comparación, cuando cuatro mezclas de
diferentes filamentos de homopolímero 2G-T sin
ningún ramificador de cadena se estiraron de manera similar en los
mismos haces, se advirtieron Defectos del Producto significativos
cuando los haces estirados se procesaron y se escudriñaron, como se
indica en la Tabla C2. Las tasas de estiramiento se indican como
"TE" en la Tabla C2. Cada mezcla que se estiró conjuntamente
fue una mezcla de dos tipos de filamentos entre cuatro tipos CA,
CB, CC, y CD, cuyas propiedades se muestran en la Tabla C1. Los
filamentos se hilaron de manera separada a partir del homopolímero
2G-T sin ningún ramificador de cadena (VRL 20,4
\cdot 10^{-6}), pero por lo demás son esencialmente como se
describe para el Ejemplo 1.
Los números significativos de Defectos de
Producto que resultan al estirar dichos filamentos mezclados de
homopolímero (siendo CA/CB mezclas de filamentos de diferentes
deniers, pero ambos de sección transversal oval dentada de relación
de modificación 1,7, y siendo CC/CD mezclas de filamentos del mismo
denier, pero siendo uno redondo y el otro de sección transversal
oval dentada de relación de modificación 1,7) contrastan con el cero
de Defectos de Producto obtenidos a partir del Ejemplo 1 y a partir
de otros Ejemplos, según la invención. Las curvas de deformación
por tensión de filamentos únicos de estos cuatro tipos de
homopolímero, CA, CB, CC y CD, se muestran en la Figura 3, y se
pueden contrastar con las curvas en la Figura 2 y en las Figuras
4-6 para filamentos de polímero de cadena
ramificada. Las de la Figura 3 tienen todas partes planas
significativas que indican una tasa de estiramiento natural para
estos filamentos de homopolímero, como es bien sabido. Sus tasas de
estiramiento naturales se presentan como "TDEN" en la Tabla
C1. Como puede observarse, las tasas de estiramiento naturales para
CC y CD son ambas 1,9X, es decir, ambas son iguales, pero el
estiramiento simultáneo de mezclas de CC y CD dio números
significativos de Defectos de Colorante Oscuro. Las curvas en la
Figura 2 no muestran partes planas correspondientes; esto puede
explicar, con retrospectiva, por que dichos filamentos se pueden
estirar conjuntamente y proporcionar productos sin Defectos de
Producto, en contraposición con la insatisfactoria experiencia
anterior en el estirado simultáneo de la mayoría de secciones
transversales y/o deniers mezclados (porque los filamentos eran del
homopolímero).
Se fabricó una mezcla de tres tipos de
filamentos, que tienen diferentes secciones transversales pero todas
de 7,6 dpf (8,4 dtex), al hilar cada tipo de manera separada a
282ºC a partir de poliéster que contiene 0,27% de STE, 8,9 \cdot
10^{-6} VRL y 15,4 \cdot 10^{-6} VRN (6,5 \cdot 10^{-6}
\DeltaVR), a 1600 ypm (1460 m/min), pero siendo por lo demás como
se describió para el Ejemplo 1, para proporcionar filamentos
acabados de hilar cuyas propiedades se proporcionan en la Tabla 2A.
Los filamentos redondos se extruyeron a una velocidad de 85,2 lbs/h
(38,7 kg/h) a partir de una hilera de 520 capilares. Los filamentos
huecos se extruyeron a una velocidad de 80,4 lbs/h (36,5 kg/h) a
partir de una hilera de 490 capilares, usando una forma de orificio
esencialmente como se describe en la Figura 5B de la Patente de
Estados Unidos núm. 5.356.582. Los filamentos ovales dentados se
extruyeron a una velocidad de 73,8 lbs/h (33,5 kg/h) a partir de una
hilera de 450 capilares. Las curvas de deformación por tensión de
filamentos únicos de cada tipo se muestran en la Figura 4, junto
con una Curva 2C que es una curva de deformación por tensión para
un filamento de 6 ranuras que se describe en el Ejemplo 3 a
continuación en el presente documento.
Se combinaron once bobinas de los filamentos
redondos, 11 bobinas de los filamentos huecos y 12 bobinas de los
filamentos ovales dentados para formar un haz que tiene una
relación de mezcla nominal de 34% de filamentos redondos, 33%
huecos, y 33% ovales dentados con un total de denier de hilado en
haz total de 125.476 (139.418 dtex). Este haz se estiró, se rizó y
se relajó esencialmente como se describió para el Ejemplo 1, pero a
una tasa de estiramiento de 3,0X para proporcionar un haz estirado
de aproximadamente 47.000 denier (52.000 dtex) de una mezcla a fondo
que contiene estos tres filamentos rizados conformados de forma
diferente (8,4 CPI, 3,3 CPcm, 16,7 CTU) con un dpf nominal de
aproximadamente 2,85 (3,2 dtex) cuyas propiedades de filamento se
presentan en la Tala 2B.
Se aplicó un acabado convencional como en el
Ejemplo 1, y el haz se procesó y se escudriñó para ver Defectos de
Producto. Fue sorprendente, en vista de los intentos previos con
filamentos convencionales, que la mecha resultante de este Ejemplo
de una mezcla a fondo de tres secciones transversales diferentes
(redonda, hueca, y oval dentada), no mostró ningún Defecto de
Producto de DMTE, DCO, y AST, a pesar de haber sido estirada
simultáneamente.
La percepción de un material textil por parte de
un consumidor puede ser crítica para su viabilidad comercial. La
estética de un material textil puede estar significativamente
afectada por el uso de mezclas de fibras de diferentes secciones
transversales. Pero, previamente, no ha sido posible estirar
simultáneamente tales mezclas de filamentos a partir de
homopolímeros convencionales.
En las Tablas 3A y 3B, los datos se resumen para
filamentos acabados de hilar y en un haz estirado de tres filamentos
con forma diferente (mismo dpf) que se prepararon y se procesaron
esencialmente como se describe en el Ejemplo 2, pero en los que la
forma oval dentada 2C que tiene sólo 4 ranuras se sustituyó por
filamentos 3C que tienen una sección transversal de 6 ranuras, según
se describe en la Patente de Estados Unidos núm. 5.626.961
(DP-6365-A). Según se explica en el
Ejemplo 2, se ha incluido una curva de deformación por tensión para
dicho filamento de sección transversal de 6 ranuras en la Figura 4
como curva 3C, siendo los filamentos acabados de hilar redondos y
huecos esencialmente los mismos para ambos Ejemplos 2 y 3.
El haz estirado (8,3 CPI, 3,3 CPcm, 19,9 CTU) de
2,85 dpf nominal (3,2 dtex) se procesó y mostró cero Defectos de
Producto (DMTE, DCO, AST).
En las Tablas 4A y 4B, los datos se resumen
similarmente para filamentos de cuatro formas diferentes que se
prepararon esencialmente como se describe en el Ejemplo 2. Los
filamentos redondos se extruyeron a una velocidad de 70,4 lbs/h (32
kg/h) a partir de una hilera de 286 capilares; los filamentos
trilobulares se extruyeron a una velocidad de 44 lbs/h (20 kg/h) a
partir de una hilera de 160 capilares, usando una forma de orificio
esencialmente como se describe en la Figura XI de la Patente de
Estados Unidos núm. 2.945.739; los filamentos ovales dentados (4
ranuras) se extruyeron a una velocidad de 110 lbs/h (50 kg/h) a
partir de una hilera de 450 capilares y los filamentos huecos se
extruyeron a una velocidad de 89,4 lbs/h (40,6 kg/h) a partir de
una hilera de 363 capilares. Las curvas de deformación por tensión
de filamentos únicos de estas secciones transversales diferentes se
muestran en la Figura 5.
Se combinaron veinte bobinas de filamentos
redondos (66.924 denier, 74.360 dtex), treinta y cinco bobinas de
filamentos trilobulares (64.400 denier, 71.555 dtex), cuatro
bobinas de filamentos ovales dentados (20.520 denier, 22.800 dtex),
y cinco bobinas de filamentos huecos (21.054 denier, 23.393 dtex)
para formar un haz que tiene una relación de mezcla nominal de 39%
de filamentos redondos, 37% trilobulares, 12% ovales dentados y 12%
huecos con un denier total de 172.898 (192.108 dtex). El haz se
estiró, se rizó y se relajó esencialmente como se describe en el
Ejemplo 2 para proporcionar un haz estirado de aproximadamente
64.490 denier (71.655 dtex) de una mezcla a fondo que contiene estos
cuatro filamentos rizados de forma diferente (8,9 CPI, 3,5 CPcm, 20
CTU), redondo, trilobular, oval dentado, y hueco, con un dpf
nominal de 4,3 (4,8 dtex). Las propiedades de los filamentos se
presentan en la Tabla 4B. Los dpfs estirados fueron
significativamente diferentes aunque los dpfs hilados fueron muy
similares, lo que muestra la dificultad de predecir de antemano lo
que ocurrirá cuando los filamentos mezclados se estiran
conjuntamente.
Se aplicó un acabado convencional como en el
Ejemplo 1. El haz estirado se procesó para mostrar cero Defectos de
Producto (DMTE, DCO, AST).
Se muestra una fotografía ampliada de parte de
esta mezcla de filamentos en la Figura "1".
En la Tabla 5, las propiedades de los filamentos
estirados se resumen de manera similar para los filamentos de sólo
dos filamentos estirados de forma diferente a partir de un haz
estirado preparado esencialmente como se describe en el Ejemplo 4
excepto porque sólo dos secciones transversales diferentes, redonda
y trilobular, se combinaron de manera similar, en proporciones de
51% de fibras redondas y 49% de fibras lobulares.
El rizado se midió como 8,9 CPI, 3,5 CPcm y 22,5
CTU. El haz se procesó para mostrar cero Defectos de Producto (DMTE,
DCO, AST), a pesar de que los dpfs estirados y las propiedades de
los filamentos son significativamente diferentes de las de la Tabla
4B. Esto confirma la dificultad de predecir el comportamiento de los
filamentos durante el hilado.
Los filamentos de sección transversal redonda,
trilobular, y oval dentada de dos deniers diferentes (dpf superior
denominado "OD-S" y dpf inferior denominado
"OD-I"), se hilaron en fundido esencialmente
como se describe para el Ejemplo 4 (no se usaron filamentos huecos
en este Ejemplo); los filamentos OD-I se extruyeron
a una velocidad de 75 lbs/h (34 kg/h) a partir de una hilera de 450
capilares; los OD-S y los otros filamentos fueron
como los descritos para el Ejemplo 4. El denier hilado de los
filamentos redondos, trilobulares, y OD-S fue
aproximadamente el mismo mientras que el de SO-I fue
7,9 dpf (8,8 dtex). Las propiedades tras acabar de hilar se indican
en la Tabla 6A. Las curvas de deformación por tensión de filamentos
únicos de ambos tipos oval dentado se muestran en la Figura 6,
siendo la línea continua para un filamento de denier superior de
OD-S, y siendo la línea discontinua para un
filamento de OD-I de denier inferior.
Se combinaron veinte bobinas de filamentos
redondos, treinta y cinco bobinas de filamentos trilobulares y
cuatro bobinas de filamentos OD-S (como en el
Ejemplo 4) con cinco bobinas de filamentos OD-I
(17.775 denier, 19.750 dtex) para formar un haz que tiene una
relación de mezcla nominal de 40% redondos, 38% trilobulares, 12%
OD-S y 10% OD-I con un denier de haz
total de 169.619 (188.466 dtex). Parte de este haz se estiró, se
rizó y se relajó esencialmente como en el Ejemplo 2 para
proporcionar un haz estirado (8,7 CPI, 3,4 CPcm, 14,8 CTU) de
aproximadamente 57,018 denier (63.353 dtex) de una mezcla a fondo
que contiene redondos, trilobulares, ovales dentados de dpf
superior, todos de 3,9 dpf (4,3 dtex) y oval dentado de dpf
inferior de 2,6 dpf (2,9 dtex) cuyas propiedades de los filamentos
se enumeran en la parte superior de la Tabla 6B. Otra parte del
mismo haz se procesó a través de otra ruta, usando además un
recocedor a 145ºC, antes del ondulador de caja rellenadora, y se
relajó entonces a 145ºC para proporcionar un haz estirado (11,6 CPI,
3,0 CPcm, 10,7 CTU) de filamentos cuyas propiedades se presentan en
la parte inferior de la Tabla 6B.
Se aplicó un acabado convencional como en el
Ejemplo 1. Ambos haces estirados se procesaron y mostraron cero
Defectos de Producto (DMTE, DCO, AST), de nuevo a pesar de que los
filamentos tienen propiedades significativamente diferentes de los
estirados en otros Ejemplos.
(Comparativo)
Se hilaron filamentos mezclados, ambos de sección
transversal oval dentada a partir de la misma hilera esencialmente
como se describe en el Ejemplo 1, pero usando polímero según se
describe en el Ejemplo 2, teniendo los 516 capilares grandes
(situados en los cuatro anillos exteriores de la hilera) un área de
flujo de 0,0002717 pulgadas cuadradas (0,175 mm^{2}) para fabricar
los filamentos OD de dpf pesado. La Tabla 7A muestra propiedades al
acabar de hilar obtenidas para de los filamentos de dpf pesado y
ligero.
| Producción/lbs | Tipo | DPF | Mod | Ten | % E_{B} |
| 92 (42) | Ligero (1,3) | 3,5 (3,9) | 12 | 0,6 | 175 |
| Pesado (1,4) | 4,6 (5,2) | 11 | 0,7 | 291 |
Se combinaron treinta y cuatro bobinas para
formar un haz con una relación de mezcla nominal de 40/60 filamentos
ligeros/pesados. Este haz se estiró a una relación de 2,6X pero por
lo demás se estiró, se rizó y se relajó esencialmente como se
describió en el Ejemplo 1 para proporcionar un haz estirado de
aproximadamente 56.000 denier (62.000 dtex) de una mezcla a fondo
que contiene filamentos de denier inferior y superior, con un dpf
nominal de aproximadamente 1,85 (2,1 dtex), cuyas propiedades de
los filamentos se presentan en la Tabla 7B.
| % conc. en mezcla | DPF | MOD | Ten | E_{B} | |
| Pesado (1,4) | 60 | 2,2 (2,5) | 40 | 1,8 | 12 |
| Ligero (1,3) | 40 | 1,4 (1,6) | 42 | 2,3 | 15 |
El acabado convencional se aplicó como en el
Ejemplo 1. El haz (CPI 9,6, CPcm 3,8) se recogió en una caja para
haz convencional y se envió a una fábrica para procesamiento
posterior, mezclándolo con lana para conversión en hilos y luego en
material textil, y se procesaron muy satisfactoriamente, mostrando
cero Defectos de Producto (DMTE, DCO, AST). Este Ejemplo 7 es
similar al Ejemplo 1 de la Patente de Estados Unidos Núm. 5.591.523
en que los filamentos de sección transversal oval dentada de
diferentes deniers se estiraron simultáneamente en el mismo haz,
pero diferente en que en el presente Ejemplo 7 ambos tipos de
filamentos se hicieron al hilar a través de diferentes capilares en
la misma hilera.
La ausencia de dichos Defectos de Producto en los
haces de filamentos mezclados estirados según la invención es muy
diferente de la experiencia cuando se estiran haces de filamentos
mezclados comparables de homopolímero de poliéster
(2G-T) sin ningún ramificador de cadena.
Claims (10)
1. Un procedimiento para estirar simultáneamente
una mezcla de filamentos de poliéster en el mismo haz de filamentos
de poliéster, en el que dicha mezcla es una mezcla de filamentos de
secciones transversales diferentes, teniendo la mezcla que incluye
filamentos de poliéster secciones transversales seleccionadas entre
al menos dos de los siguientes tipos de secciones transversales:
oval dentada; trilobular; con forma de cinta; sólida; hueca; con
múltiples oquedades; y redonda, y en el que dicho poliéster es de
cadena ramificada con entre 0,1 y 0,8% molar de ramificador de
cadena.
2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el
que la mezcla de filamentos comprende filamentos que tienen una de
las siguientes combinaciones de secciones transversales: oval
dentada y redonda; redonda, hueca y oval dentada; redonda, hueca y
oval dentada con ranuras; redonda, trilobular, oval dentada y hueca;
redonda y trilobular; y redonda, trilobular y oval dentada.
3. El procedimiento de la reivindicación 1, en el
que la mezcla de filamentos de poliéster incluye filamentos de
diferentes deniers por filamento.
4. El procedimiento de la reivindicación 3, en el
que un primer filamento en la mezcla tiene unos deniers por
filamento que son al menos 1,1 veces más grandes que los deniers
por filamento de un segundo filamento.
5. El procedimiento de la reivindicación 1, en el
que los filamentos se estiran a través de capilares de al menos dos
secciones transversales diferentes.
6. Una mezcla de filamentos de poliéster, en la
que dicha mezcla es una mezcla de filamentos de diferentes
secciones transversales, teniendo la mezcla que incluye filamentos
de poliéster secciones transversales seleccionadas entre al menos
dos de los siguientes tipos de secciones transversales; oval
dentada; trilobular; con forma de cinta; sólida; hueca; con
múltiples oquedades; y redonda, y en la que dicho poliéster es de
cadena ramificada con entre 0,1 y 0,8% molar de ramificador de
cadena, y en la que la contracción por descrudado está entre 0,5 y
3%.
7. La mezcla de la reivindicación 6, en la que la
mezcla de filamentos comprende filamentos que tienen una de las
siguientes combinaciones de secciones transversales: oval dentada y
redonda; redonda, hueca y oval dentada; redonda, hueca y oval
dentada con ranuras; redonda, trilobular, oval dentada y hueca;
redonda y trilobular; y redonda, trilobular y oval dentada.
8. La mezcla de la reivindicación 6, en la que
dicha mezcla es una mezcla de diferentes deniers por filamento.
9. La mezcla de la reivindicación 8, en la que un
primer filamento en la mezcla tiene unos deniers por filamento que
son al menos 1,1 veces más grandes que los deniers por filamento de
un segundo filamento.
10. Una mezcla de filamentos de poliéster,
obtenible al estirar simultáneamente una mezcla de filamentos de
poliéster en el mismo haz de filamentos de poliéster, en la que
dicha mezcla es una mezcla de filamentos de diferentes secciones
transversales, teniendo la mezcla que incluye filamentos de
poliéster secciones transversales seleccionadas entre al menos dos
de los siguientes tipos de secciones transversales; oval dentada;
trilobular; con forma de cinta; sólida; hueca; con múltiples
oquedades; y redonda, y en la que dicho poliéster es de cadena
ramificada con entre 0,1 y 0,8% molar de ramificador de cadena, y en
la que la contracción por descrudado está entre 0,5 y 3%.
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|---|---|---|---|
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