MX2014004568A - Cepillo que contiene monofilamentos que contienen poliamida-410. - Google Patents

Abstract

Esta invención se refiere a un cepillo que contiene monofilamentos que contienen una poliamida que comprende poiiamida-410. Preferentemente, el cepillo es un cepillo de dientes.

Description

CEPILLO QUE CONTIENE MONOFILAMENTOS QUE CONTIENEN POLIAMIDA- 410 CAMPO DE LA INVENCION Esta invención se refiere a un cepillo que contiene monofilamentos que contienen poliamida, en particular a un cepillo de dientes que contiene estos monofilamentos .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Un cepillo que contiene monofilamentos que contienen poliamida, también conocido coma nailon, es conocido y se describe, por ejemplo, en el documento GB800610A. El documento GB800610A describe un cepillo que contiene monofilamentos de nailon y menciona monofilamentos de nailon-66 y nailon-610 para esta aplicación. Para la aplicación en un cepillo y en particular en un cepillo de dientes, la denominada "recuperación del combado en estado húmedo" es una característica esencial para un monofilamento . La "recuperación del combado en estado húmedo" es la capacidad de un material para volver a su forma original después de la deformación mientras se encuentra en estado húmedo. Si la recuperación del combado en estado húmedo es elevada, esto significa que los monofilamentos vuelven fácilmente a su forma original, lo que permite, por ejemplo, un uso más prolongado de un cepillo que contenga estos monofilamentos .

Un objeto de la presente invención es por tanto proporcionar un cepillo que contenga monofilamentos de poliamida, cuyos monofilamentos presenten una alta recuperación del combado en estado húmedo.

Este objeto se ha conseguido de forma sorprendente al suministrar un cepillo que contiene monofilamentos que contienen una poliamida que comprende poliamida-410. Los monofilamentos que contienen una poliamida que comprende PA-410 son conocidos del documento O 00/09586. No obstante, en el documento WO 00/09586 no se dice nada acerca de las propiedades de los filamentos en condiciones húmedas, ni tampoco acerca de su uso en cepillos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un cepillo que contiene monofilamentos que contienen una poliamida que comprende poliamida-410, para mejorar la "recuperación del combado en estado húmedo", es decir, prolongar el uso de un cepillo que contenga estos monofilamentos .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Poliamida 410 En el presente documento se entiende que la poliamida-410 es una poliamida que contiene unidades monoméricas derivadas de un ácido dicarboxilico con 10 átomos de carbono y una diamina con 4 átomos de carbono. Preferentemente, como ácido dicarboxílico se usa ácido 1 , 10-decanodioico . Como diamina, preferentemente se usa 1 , 4 -butanodiamina . La PA-41Ü puede comprender hasta el 30 % en peso de unidades monoméricas adicionales, por ejemplo, ácidos dicarboxílieos con menos de 10 átomos de carbono o diaminas con más de 4 átomos de carbono, con respecto a la cantidad total de poliamida. Preferentemente, la PA-410 usada en el monofilamento utilizado en el cepillo según la invención comprende al menos el 80 % en peso con respecto a la cantidad total de poliamida del ácido dicarboxilico con una cadena de 10 átomos de carbono entre los grupos ácido carboxílico y la diamina con 4 átomos de carbono, más preferentemente al menos el 90 % en peso con respecto a la cantidad total de poliamida, incluso más preferentemente al menos el 95 % en peso con respecto a la cantidad total de poliamida, incluso más preferentemente al menos el 99 % en peso, lo más preferentemente al menos el 99, % en peso, con respecto a la cantidad total de poliamida.

El monofilamento usado en el cepillo según la invención preferentemente se produce a partir de una poliamida que comprende al menos el 40 % en peso de poliamida-410 con respecto a la cantidad total de poliamida, más preferentemente al menos el 50 % en peso de poliamida-410, y aún más preferentemente al menos el 60 % en peso de poliamida-410. Más preferentemente la poliamida consta esencialmente de PA-410. En una realización preferida, el monofilamento que contiene la poliamida no contiene polímeros adicionales .

Otra mejora importante es que el monofilamento según la invención ya no es completamente a base de compuestos de carbono de origen fósil, puesto que la poliamida-410 puede ser al menos parcialmente a base de fuentes renovables. Esto especialmente supone una ventaja, incluso si la poliamida del monofilamento únicamente contiene una fracción de poliamida-410 y además un polímero adicional. El empleo de PA-410 en monofilamentos que son al menos parcialmente a base de monómeros que tienen su origen en fuentes naturales ya proporciona una reducción importante en la producción de gases de efecto invernadero y C02 en particular para la industria de monofilamentos y sus aplicaciones.

Una ventaja adicional del monofilamento usado en el cepillo según la invención es que la retención de la rigidez en mojado es buena. La "retención de la rigidez en mojado" en el presente documento se entiende como la capacidad para retener la rigidez, normalmente medida como módulo de tensión en MPa en condiciones húmedas, es decir, con una humedad relativa del 50 %, en comparación con condiciones secas, tales como por e emplo una humedad relativa del 0 % según la norma IS05271A. Una alta retención de la rigidez en mo ado permite una experiencia de cepillado agradable cuando se aplica en un cepillo de dientes, puesto que normalmente esto se realiza en condiciones húmedas. Asi, el monofilamento se puede emplear de forma ventajosa en cerdas para cepillos de dientes, puesto que combina una muy buena recuperación del combado en estado húmedo con una buena retención de la rigidez en mojado.

La poliamida-410 se puede preparar como se describe, por ejemplo, en los ejemplos. Para los monofilamentos , preferentemente el Índice de viscosidad (IV) de la poliamida-410 es de al menos 100 ml/g, más preferentemente de al menos 110 ml/g, incluso más preferentemente de ¾1 menos 120 ml/g y lo más preferentemente de al menos 140 ml/g. Viscosidades superiores darán lugar a una mejora de las propiedades mecánicas de los monofilamentos . Preferentemente, el Indice de viscosidad es como máximo de 200 ml/g. Si el índice de viscosidad es demasiado elevado, el rendimiento de la máquina de hilado queda limitado. El índice de viscosidad se mide según la norma ISO 307, versión 2007 en ácido fórmico (90 % en peso) a una concentración de 0,005 g/ml a 25 °C.

Monofilamentos Los monofilamentos usados en el cepillo según la invención preferentemente tienen un diámetro medio de entre 1 µt y 1,5 mm. Preferentemente, los monofilamentos tienen un diámetro medio de entre 15 ym y 1,2 mm. Los monofilamentos se pueden preparar fundiendo la poliamida y a continuación extruyéndola a través de un troquel. Después de abandonar el troquel, el monofilamento se enfría, preferentemente en un baño de enfriamiento rápido. Con el fin de producir monofilamentos de alta calidad, es deseable mantener las hebras separadas entre sí. Esto se puede realizar mediante una guía de separación o un peine. La longitud del entrehierro, es decir, la distancia entre la placa de hilado y la superficie del agua, puede influir en la superficie de los monofilamentos y las propiedades mecánicas. Dependiendo de las propiedades necesarias para el monofilamento, se puede realizar una etapa de estiramiento en al menos una sola fase o en al menos dos fases en, por ejemplo, un baño de agua caliente o en un horno de aire caliente o de infrarrojos. La segunda fase de un proceso de estiramiento en dos fases normalmente tiene lugar en un horno de aire caliente y requiere temperaturas que son superiores a la temperatura de la primera fase. Si son necesarias tolerancias muy estrechas es preferible usar un baño de agua para la primera fase.

La relación de estiramiento y las temperaturas aplicadas influyen en la estructura física de las moléculas de un monofilamento . Puesto que una serie de propiedades tales como la resistencia a la tracción, elongación, módulo de elasticidad, resistencia térmica y capacidad de tinción con colorantes no reactivos dependen de la estructura física, el proceso de estiramiento tiene una influencia amplia y variable sobre las propiedades del monofilamento .

Como tercera etapa opcional, propiedades del monofilamento tales como la estabilidad térmica, la resistencia a la tracción, la elongación hasta rotura y la capacidad de tinción se pueden reducir hasta el nivel deseado mediante fijación o relajación. El porcentaje de relajación permitido y las temperaturas aplicadas dependen enormemente de los requerimientos de las propiedades finales. Para conseguir una fi ación/ eíaj ación adecuada, la temperatura del monofilamento durante la tercera etapa debe ser al menos igual, pero más habitualmente superior, a la temperatura alcanzada durante el estiramiento. Los ajustes de temperatura para el horno dependen en gran medida de la velocidad lineal, el diámetro del monofilamento, la longitud del horno, y la velocidad del aire.

El monofilamento usado en el cepillo según la invención preferentemente comprende pigmentos, tales como óxido de titanio, para dotar al monofilamento de un aspecto blanco. El monofilamento según la invención también puede comprender lubricantes, tales como etilen bis estearilamina (EBA), para una mayor transparencia.

El monofilamento se puede emplear de forma ventajosa para cerdas, preferentemente cerdas para cepillos de dientes. Asi, la invención también se refiere a un cepillo de dientes que comprende los monofilamentos . El cepillo de dientes combina una buena recuperación de combado en estado húmedo y una retención de la rigidez en mojado. Esto permite un uso más prolongado del cepillo de dientes antes de que se deba sustituir. Además, también es ventajoso en la reducción del C02, tanto por un uso más prolongado como porque al menos parte del cepillo de dientes está fabricado de fuentes renovabl es .

Ej emplos Preparación de PA-410 En un reactor autoclave inerte de 2 1 se preparó una solución salina al 45 % de 410. Se añadieron 230 mi de una solución de 1 , 4 -diaminobutano al 67,5 % a 530 mi de agua a 65 °C antes de añadir 348,2 g de ácido 1 , 10-decanodioico sólido. La presión máxima del reactor se ajustó a 2 bar absolutos. La solución salina se calentó hasta 153 °C en 60 minutos. Durante este proceso, el exceso de agua se retiró por destilación hasta que se alcanzó una concentración de agua del 10 % a 153 °C. La presión del reactor se ajustó a 12 bar absolutos. La solución salina de 410 se calentó en 15 minutos hasta alcanzar una presión de 12 bar absolutos, polimerizando asi la solución salina. Mientras se mantienen 12 bar absolutos, se retiró más agua por destilación hasta que se obtuvo un fundido polimérico y la temperatura hubo alcanzado 250 °C. A 250 °C, el reactor se despresurizó a 1,02 bar absolutos al tiempo que se calentaba hasta 265 °C en 60 minutos, mientras se polimerizaba adicionalmente el fundido polimérico. El fundido polimérico se calentó adicionalmente hasta 290 °C y se mantuvo a esa temperatura y a 1,02 bar absolutos durante 16 horas. El agua del fundido polimérico se retiró por arrastre con una pequeña corriente de nitrógeno. Después de la fase de policondensación el reactor se vacio en un baño de agua para obtener una hebra polimérica, que se cortó fuera de línea en gránulos . El polímero de PA-410 tenía una viscosidad en solución de 179 ml/g en ácido fórmico al 90 % .

Se obtuvieron monofi lamentos con un diámetro de 0,2 mm mediante la fusión de la PA-410 a una temperatura de 270 °C y a continuación extruyéndola a través de un troquel.

Mediciones índice de viscosidad (IV) El índice de viscosidad se determinó según la norma ISO 307, versión 2007, disolviendo las muestras de PA-410 en ácido fórmico (90 % en peso) en una concentración de 0,005 g/ml y determinando el índice de viscosidad mediante un viscosímetro Ubelohde midiendo a 25 °C los tiempos de flujo del disolvente (tO) y de la solución (ti) y calculando el índice de viscosidad mediante la fórmula IV = [(tl/tO) - 1] x 200 ml/gramo.

Ensayos de recuperación del combado por pinzamiento Se realizaron ensayos de recuperación del combado sobre diversos monofilamentos con el denominado método de recuperación del combado en orificio de pinzamiento. Este método usa placas metálicas con orificios de diversos tamaños (placas A, B y C con orificios de 1,5 mm, 2,5 mm y 3,5 mm, respectivamente). Se aplicó el siguiente procedimiento: Los monofilamentos se sumergieron en agua a una temperatura de 20 ± 1 °C durante 18 horas. El monofilamento se extendió en el centro a lo largo del orificio y se presionó con suavidad dentro del orificio usando un instrumento romo, con el fin de no deformar el monofilamento . El monofilamento se colocó de tal forma que no sobresalía más del radio del orificio.

La placa metálica que incluye el monofilamento se sumergió en agua a 50 ± 2 °C durante 2 minutos, y a continuación en agua a 20 ± 2 °C durante 30 segundos. La placa se sacó del agua y el monofilamento del orificio. El monofilamento se colocó en una placa Petri llena de agua a 20 ± 2 °C. Después de 15 minutos de inmersión, el monofilamento se extrajo y se midió el ángulo incluido, cerciorándose de que el monofi lamento se extendía plano sobre una superficie lisa .

El porcentaje de recuperación se calculó usando la fórmula [ 1 ] : Recuperación = Ángulo incluido x 100/180 % [fórmula 1] Los resultados se muestran en la Tabla 1.

Tabla 1. Ensayos de recuperación del combado por pinzamiento La Tabla 1 muestra sorprendentemente que la PA-410 presenta un mayor porcentaje de recuperación para los tres diámetros, en particular en comparación con la PA-610 y la PA-612, que normalmente se emplean en filamentos para cepillos de dientes.

Ensayos de recuperación del combado en mandril También se realizaron ensayos de recuperación del combado en mandril, en los que un filamento se adhirió y se enrolló 10 veces en torno a un mandril con un diámetro de 2,5 mm. Después de esto, el filamento en torno al mandril se dejó en esta posición durante 1 hora a temperatura ambiente, tras lo cual el filamento se cortó del mandril y se dejó recuperar en una placa de agua durante una hora. La recuperación del combado en mandril, expresada en %, es el número de vueltas enrolladas sobre el mandril frente al número de vueltas en la fibra al final del período de recuperación. Los resultados se muestran en la Tabla 2.

Tabla 2. Ensayos de recuperación del combado en mandril Estos ensayos también muestran que los monofilamentos de PA-410 presentan una recuperación muy alta, en particular comparados con la poliamida-610 y la poliamida-612, que se utilizan normalmente en los filamentos de cepillos de dientes .

Se midió el módulo de tensión según la norma ISO 527 1A para placas de PA-410 y se comparó con otras poliamidas. Los resultados se muestran en la Tabla 3.

Tabla 3. Módulo de tensión y retención de la rigidez * a una humedad relativa del 50 % a 23 °C; la retención de la rigidez se calcula dividiendo el módulo de tensión condicionado y el módulo de tensión seco ? 100 %.

Se demuestra que la retención de la rigidez para la PA-410 es superior que para la PA-6 y para la PA-66. No obstante, debido a la rigidez intrínsecamente superior de la PA-410, la rigidez en condiciones húmedas de la PA-410 también es superior a la rigidez de la PA-610 y la PA-612. Estos datos, combinados con los resultados de la recuperación del combado en estado húmedo muestran que los monofilamentos según la invención presentan una mejor combinación de estas propiedades, necesarias para aplicaciones en, por ejemplo, cerdas para cepillos de dientes.

Claims (9)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiéndose descrito la invención como antecedente, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1.- Cepillo que contiene monofilamentos que contienen una poliamida que comprende poliamida-410.

2. - Cepillo según la reivindicación 1, caracterizado por que la poliamida comprende poliamida-410 en una cantidad de al menos el 40 % en peso en base a la cantidad total de poliamida.

3. - Cepillo según la reivindicación 1, caracterizado por que la cantidad de poliamida-410 es de al menos el 50 % en peso en base a la cantidad total de poliamida.

4. - Cepillo según la reivindicación 1, caracterizado por que la poliamida consta esencialmente de poliamida-410.

5. - Cepillo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el índice de viscosidad de la poliamida-410 es de al menos 100 ml/g.

6. - Cepillo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el índice de viscosidad de la poliamida-410 es de al menos 120 ml/g.

7. - Cepillo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el índice de viscosidad de la poliamida-410 es de al menos 140 ml/g.

8. - Cepillo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los monofilamentos además comprenden óxido de titanio.

9. - Cepillo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el cepillo es un cepillo de dientes .