ES2315225T3

ES2315225T3 - Fibra de poli(tereftalato de trimetileno).

Info

Publication number: ES2315225T3
Application number: ES00908073T
Authority: ES
Inventors: Takao Abe; Youichiro Azuma; Teruhiko Matsuo
Original assignee: Asahi Kasei Corp; Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Kasei Corp; Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1999-03-15
Filing date: 2000-03-14
Publication date: 2009-04-01
Anticipated expiration: 2020-03-14
Also published as: EP1172467B1; BR0008986A; HK1044807B; EP1172467A1; ATE417950T1; KR20010102510A; MXPA01008684A; WO2000055403A1; US6495254B1; ID29788A; EP1172467A4; JP3241359B2; AU2944800A; KR100419764B1; CN1343268A; CN1133763C; HK1044807A1; TW472091B; DE60041127D1; TR200102726T2

Abstract

Una fibra de poli(tereftalato de trimetileno) retorcida o no retorcida, de una alta uniformidad, que tiene una viscosidad intrínseca en el intervalo de 0,7 a 1,3, compuesta por 95% en moles o más de unidades repetidas de tereftalato de trimetileno y 5% en moles o menos de unidades repetidas de otro éster, caracterizada porque la tenacidad de la fibra es 19 (cN/dtex) % 1/2 o mayor y el valor de la variación del grosor de la fibra (U%), durante la medida continua del grosor de la fibra mediante un verificador de uniformidad, es 1,5 o menor, así como que la fibra presenta una cualquiera de las características definidas mediante los siguientes requisitos (1), (2) y (3): (1) en el gráfico de un verificador de uniformidad existe una variación periódica en el lado de grosor de la fibra más pequeño a un intervalo de 10 m o menos, y la magnitud de la variación es 2% o menos de la fineza media, (2) aunque en el gráfico del verificador de uniformidad no sea perceptible la existencia de una variación periódica en el lado de grosor de la fibra más pequeño a un intervalo de 10 m o menos, en el diagrama para el análisis del periodo de variación del grosor de la fibra existe una variación periódica a un intervalo de 10 m o menos, y (3) en el gráfico del verificador de uniformidad es perceptible una variación no periódica en el lado de grosor de la fibra más pequeño a un intervalo de 10 m o menos, y en el diagrama para el análisis del periodo de variación del grosor de la fibra existe una variación no periódica a un intervalo de 10 m o menos; y en la que la tenacidad se calcula a partir de la ecuación de resistencia a la rotura x alargamiento a la rotura 1/2 (cN/dtex) % 1/2 , y la longitud de la fibra a medir mediante el verificador de uniformidad es 250 m.

Description

Fibra de poli(tereftalato de trimetileno).

Campo técnico

La presente invención se refiere a una fibra de poli(tereftalato de trimetileno) (de aquí en adelante referida como fibra de PTT), que es una clase de fibra de poliéster, y a un método para producir la misma. Específicamente, se refiere a un método llamado de dos etapas para producir una fibra de PTT en el que el poli(tereftalato de trimetileno) se hila en masa fundida y se enrolla una vez como una fibra no estirada, después de lo cual se estira para formar la fibra de PTT, y la fibra de PTT obtenida de este modo tiene una uniformidad adecuada para uso en confección. Más específicamente, se refiere a unas condiciones atmosféricas y a un periodo de tiempo a los que se mantiene la fibra no estirada en el método antes mencionado para producir la misma.

Técnica anterior

Las fibras de poliéster compuestas principalmente de poli(tereftalato de etileno) se han producido ampliamente en todo el mundo como las fibras sintéticas más adecuadas para uso en confección, y la industria de fibras de poliéster ya se ha desarrollado como un campo industrial importante.

Por otra parte, la fibra de PTT se ha estudiado ampliamente pero todavía no se ha alcanzado una producción industrial a gran escala debido al alto precio del trimetilenglicol, que es una de sus materias primas en la técnica anterior. En relación con esto, recientemente se ha inventado un método para producir trimetilenglicol con un coste bajo, con lo que hay posibilidad de industrialización.

De la fibra de PTT se espera que sea una fibra notable, con las ventajas de la fibra de poliéster y de la fibra de nylon, y se ha estudiado su aplicación para uso en confección o para uso en alfombras, usos en los que sus ventajas son deseables.

La fibra de PTT se ha conocido ampliamente en la técnica anterior, por ejemplo, en las publicaciones de Patentes Japonesas no examinadas (Kokai) Nº 52-5320 (A), Nº 52-8123 (B), Nº 52.8124 (C), Nº 58-104216 (D), J. Polymer Science: Polymer Physics Edition, Vol. 14, 263 a 274 (1976) (E), y Chemical Fibers International, Vol. 45, Abril (1995) 110 a 111 (F).

En estas técnicas anteriores la fibra de PTT se produce mediante un método llamado de dos etapas, y en (D), que técnicamente es similar a la presente invención, hay la descripción siguiente:

"Puesto que la fibra no estirada de PTT producida mediante un método de producción ordinario, es decir, con una velocidad de hilado menor que 2.000 m/min, tiene grados sumamente bajos de orientación y cristalización y un punto de transición vítrea tan bajo como 35ºC, las propiedades de la misma cambian muy rápidamente con el tiempo con lo que es difícil obtener una fibra de PTT que tenga unas propiedades favorables debido a la generación de pelusa o botones durante el procedimiento de estirado".

En (D) se propone un método como técnica para evitar este problema, en el que la velocidad de hilado es 2.000 m/min o mayor, preferiblemente 2.500 m/min o mayor, para ampliar los grados de orientación y cristalización, y se mantiene la temperatura de estirado en el intervalo de 35 a 80ºC. Además, hay un ejemplo en (D) en el que una fibra no estirada obtenida con una velocidad de hilado de 3.500 m/min se estira después de ser dejada durante 24 horas bajo las condiciones de 20ºC y 60% de HR.

Aunque hay una descripción en (D) en que la estructura y las propiedades físicas de la fibra no estirada, hilada con una velocidad de hilado menor que 2.000 m/min, varían considerablemente con el tiempo a temperatura ambiente, lo que perturba directamente la estabilidad del estirado, no hay ni descripciones ni sugerencias de contramedidas para evitar los efectos adversos provocados por una variación con el tiempo tal de la fibra no estirada obtenida con una velocidad de hilado inferior a 2.000 m/min, tampoco se habla de medios concretos para evitar una variación con el tiempo tal, dentro de unos límites mínimos, para obtener así una fibra de alta calidad mientras que se mantiene una favorable estabilidad del estirado.

En la descripción de los ejemplos de (D), la fibra de PTT resultante del método de (D) tiene una tenacidad de 18 (cN/dtex) %^{1/2} o menor, a partir de lo cual es evidente que las propiedades mecánicas son peores.

En un ejemplo comparativo descrito en (D) se observa una descripción en que una fibra no estirada, que se hiló con una velocidad de hilado de 1.200 m/min, se dejó en una atmósfera a 20ºC y 60% de HR, y después de eso se estiró para formar una fibra estirada con una tenacidad tan baja como 18 (cN/dtex) %^{1/2}; sin embargo, no hay una descripción del valor de la variación del grosor de la fibra (U%) o de la fluctuación periódica del mismo.

A consecuencia de unos estudios según la presente invención, se encontró que cuando la fibra de PTT se produce mediante un método de dos etapas en el que la velocidad de hilado es 1.900 m/min o menor, el encogimiento de la fibra no estirada resultante varía con la temperatura atmosférica y con el tiempo, como se muestra en las Figuras 1 y 2.
También se encontró que si la variación del encogimiento con el tiempo es grande, la bobina de fibra no estirada se transforma de una forma normal, como se muestra en la Figura 3A, a una forma anormal, como se muestra en la Figura 3B, debido al encogimiento conforme transcurre el tiempo, y los largos de la fibra no estirada de la bobina se adhieren parcialmente entre sí perturbando el desenrollado suave de la fibra no estirada, lo que da lugar a una amplia fluctuación de la tensión de desenrollado y a la generación de muchas roturas de hilo o de filamento individual, empeorando la estabilidad del estirado. Hay que advertir que, en las Figuras 3A y 3B, el número de referencia 1 indica la fibra no estirada y el 2 indica un carrete para enrollar el hilo no estirado.

Además, era evidente que el hilo estirado, obtenido a partir de la fibra no estirada bobinada en la bobina, transformado debido a la variación por encogimiento con el tiempo, generalmente tenía un gran valor de variación del grosor de la fibra, es decir U%, y una fluctuación de la misma periódica, correspondiente a la anchura transversal de la bobinadora-enrolladora para la fibra no estirada (2 a 5 m convertidos en la fibra estirada), o a varias veces enteras de la misma (véanse las Figura 4A y 5A). Un tejido de punto o plano fabricado con una fibra estirada tal con una U% grande y una fluctuación periódica del grosor de la fibra, en general, se tiñe desigualmente presentando una veta o viso de tinte periódicos que al parecer son inadecuados para uso en confección, donde la propiedad más importante es la uniformidad.

En términos generales, en la producción industrial de fibra sintética mediante el método de dos etapas se requiere como máximo tres o cuatro días para completar el estirado, después de que la fibra no estirada se ha enrollado, con lo que la influencia de la variación del encogimiento con el tiempo es sustancialmente inevitable. Por consiguiente, la producción industrial de fibra de PTT adecuada para uso en confección es imposible bajo aquellas condiciones en las que la variación del encogimiento con el tiempo es importante, como en el modo anterior.

Descripción de la invención

Un objeto de la presente invención es proporcionar una fibra de PTT de una alta calidad adecuada para uso en confección, preferible para ropa de excelente calidad, obtenida mediante un método de dos etapas, que se pueda estirar de una manera estable (para dar lugar a un alto rendimiento), de una alta tenacidad y una baja variación del grosor de la fibra, particularmente de la fluctuación periódica del grosor de la fibra, y un método para producir industrialmente una fibra de PTT tal. Un problema a resolver mediante la presente invención es evitar, tanto como sea posible, el encogimiento con el tiempo de la fibra no estirada, para así reducir la fluctuación de la tensión de desbobinado de la fibra no estirada y eliminar el efecto adverso en la estabilidad del estirado de la fibra no estirada y en la calidad de la fibra estirada.

A consecuencia de un estudio concienzudo, se ha encontrado la relación entre las condiciones atmosféricas (temperatura y humedad relativa) a las que se mantiene la fibra de PTT no estirada y la variación con el tiempo del encogimiento de la fibra no estirada, así como la relación entre las condiciones atmosféricas y la estabilidad del estirado o la calidad de la fibra estirada. La presente invención se ha basado por entero en un conocimiento tal.

Es decir, un primer aspecto de la presente invención es una fibra de PTT retorcida o no retorcida de una alta uniformidad, que tiene una viscosidad intrínseca en el intervalo de 0,7 a 1,3, compuesta por 95% en moles o más de unidades repetidas de tereftalato de trimetileno y 5% en moles o menos de unidades repetidas de otro éster, caracterizada en que la tenacidad de la fibra es 19 (cN/dtex) %^{1/2} o mayor y el valor de la variación del grosor de la fibra (U%), durante la medida continua del grosor de la fibra mediante un verificador de uniformidad, es 1,5 o menor, así como que la fibra presenta una cualquiera de las características definidas mediante los siguientes requisitos (1), (2) y (3);

(1) en el gráfico de un verificador de uniformidad existe una variación periódica en el lado de grosor de la fibra más pequeño a un intervalo de 10 m o menos, y la magnitud de la variación es 2% o menos de la fineza media,

(2) aunque en el gráfico del verificador de uniformidad no sea perceptible la existencia de una variación periódica en el lado de grosor de la fibra más pequeño a un intervalo de 10 m o menos, en el diagrama para el análisis del periodo de variación del grosor de la fibra existe una variación periódica a un intervalo de 10 m o menos, y

(3) en el gráfico del verificador de uniformidad es perceptible una variación no periódica en el lado de grosor de la fibra más pequeño a un intervalo de 10 m o menos, y en el diagrama para el análisis del periodo de variación del grosor de la fibra existe una variación no periódica a un intervalo de 10 m o menos; y en la que

la tenacidad se calcula a partir de la ecuación de resistencia a la rotura x alargamiento a la rotura^{1/2} (cN/dtex) %^{1/2}, y la longitud de la fibra a medir mediante el verificador de uniformidad es 250 m.

Un segundo aspecto de la presente invención es un método para producir una fibra a partir de poli(tereftalato de trimetileno) con una viscosidad intrínseca en el intervalo de 0,7 a 1,3, compuesta por 95% en moles o más de unidades repetidas de tereftalato de trimetileno y 5% en moles o menos de unidades repetidas de otro éster, mediante un método de dos etapas en el que una fibra no estirada se enrolla una vez en forma de bobina en un procedimiento de hilado con una velocidad de enrollado de 1.900 m/min o menor, y luego se estira en un procedimiento de estirado caracterizado en que la fibra no estirada se enrolla con una tensión de enrollado en el intervalo de 0,04 a 0,12 cN/dtex, y se mantiene en una atmósfera ambiental que tiene una temperatura en el intervalo de 10 a 25ºC y una humedad relativa en el intervalo de 75 a 100%, durante el procedimiento de bobinado, el procedimiento de almacenamiento y el procedimiento de estirado, y en que el estirado de la fibra no estirada se completa dentro de las 100 horas después de que se ha enrollado la fibra no estirada.

La presente invención se describe con más detalle a continuación.

La presente invención es un método para producir una fibra a partir de PTT con una viscosidad intrínseca en el intervalo de 0,7 a 1,3, compuesta por 95% en moles o más de unidades repetidas de tereftalato de trimetileno y 5% en moles o menos de unidades repetidas de otro éster, mediante un método de dos etapas en el que una fibra no estirada se enrolla una vez en forma de bobina en un procedimiento de hilado con una velocidad de enrollado de 1.900 m/min o menos, y luego se estira en un procedimiento de estirado, y una fibra de filamento de PTT retorcida o no retorcida obtenida mediante el método anterior.

En general, en el método de dos etapas la operación de estirado se lleva a cabo mediante una máquina llamada estiradora-torcedora mostrada en la Figura 7 o en una bobinadora estiradora mostrada en la Figura 8, y la fibra estirada se bobina como una canilla (mostrada en la Figura 9), en el primer caso, o como una bobina plana (mostrada en la Figura 10), en el segundo caso. En términos generales, la fibra bobinada en la canilla es retorcida, mientras que la fibra bobinada en la bobina plana no es torcida. En las Figuras 7 y 8, el número de referencia 15 indica una bobina no estirada, el 16 un rodillo de suministro, el 17 una placa caliente, el 18 un rodillo de estirado, el 19 una canilla y el 20 una bobina plana. Además, en la Figura 9 los números de referencia 21 y 22 indican una bobina y una fibra estirada, respectivamente. En la Figura 10, los números de referencia 23 y 24 indican un tubo de papel y una fibra estirada, respectivamente.

En el primer aspecto de la presente invención, la tenacidad es 19 (cN/dtex) %^{1/2} o mayor. Si la tenacidad es menor que 19 (cN/dtex) %^{1/2}, las propiedades mecánicas, tales como la resistencia al desgarramiento de un tejido de punto o plano obtenido tratando la fibra de PTT, le hacen demasiado inferior para ser usado en confección. Un valor preferible de la tenacidad es 21 (cN/dtex) %^{1/2} o mayor. En este sentido, la tenacidad de la fibra de poli(tereftalato de etileno) para uso general en confección es aproximadamente 24 (cN/dtex) %^{1/2}.

En el primer aspecto de la presente invención, el valor de la variación del grosor de la fibra (U%) es 1,5% o menor durante la medición continua del grosor de la fibra mediante un verificador de uniformidad. Si la U% supera 1,5%, las propiedades físicas de la fibra se vuelven no uniformes dando lugar a un tejido de punto o plano teñido desigual o irregularmente. Preferiblemente, la U% es 1,2% o menor, más preferiblemente 1,0% o menor.

Se piensa que una fibra no estirada, obtenida bajo unas condiciones en las que la bobina de fibra no estirada se transforma considerablemente debido al encogimiento con el tiempo, tiene una gran variación del grosor, lo que empeora la U%.

Según el primer aspecto de la presente invención, hay una variación periódica en el lado de grosor de la fibra más pequeño a un intervalo de 10 m o menos, en el gráfico obtenido mediante la medida continua del grosor de la fibra mediante un verificador de uniformidad, y la magnitud de la variación es 2% o menor en comparación con el grosor medio de la fibra. Esto se corresponde con el requisito (1) antes mencionado.

La confirmación de si existe periodicidad o no en la variación del grosor de la fibra se puede realizar leyendo directamente en el gráfico de la medida continua del grosor de la fibra (diagrama de masas) o a través del análisis de la variación periódica del grosor de la fibra (espectrograma de masas), descritos más adelante. En el segundo caso, se dice que existe periodicidad en la variación del grosor de la fibra si hay un pico en el valor de CV, que representa la varianza del grosor de la fibra (mostrada en el eje vertical del diagrama de análisis), que supere aproximadamente 0,2%, entre 1 m y 10 m de la longitud del periodo (mostrada en el eje horizontal del diagrama de análisis).

La variación periódica en el lado de grosor de la fibra más pequeño es una variación que corresponde a unas señales similares a barbas descendentes que se generan a intervalos iguales en el diagrama de medida continua del grosor de la fibra, mostrado en la Figura 4A. El hecho de que las señales generadas a intervalos iguales se observen a intervalos iguales indica que la fluctuación del grosor de la fibra que provoca las señales se produce periódicamente, y la existencia de una señal descendente indica que el grosor de la fibra (la fineza de fibra) en ese punto, según se observa en la dirección longitudinal de la fibra, varía hacia el lado más pequeño. En el gráfico se puede leer directamente la relación de la variación periódica en el lado de grosor de la fibra más pequeño, en comparación con el grosor medio de la fibra Si esta relación supera 2%, con esta fibra no se puede obtener un tejido de punto o plano adecuado para uso en confección, aún cuando la U% sea 1,5% o menor, porque la veta de tinte y la desigualdad del viso se vuelven importantes debido a esta variación periódica del grosor de la fibra.

El intervalo de la variación periódica del grosor de la fibra corresponde sustancialmente al producto de una o dos carreras transversales entre cabos opuestos de una bobina de fibra no estirada, y a una relación de estirado. Se supone que el largo de fibra no estirada, que sale por cabos opuestos o por un cabo de la bobina, se estira debido a la resistencia al desbobinado para así provocar la variación periódica del grosor de la fibra en el lado de grosor de la fibra más pequeño. En el método de dos etapas, el intervalo de la variación periódica del grosor de la fibra se determina mediante la carrera transversal, el ángulo de bobinado y la relación de estirado para la fibra no estirada. y en general es 10 m o menor.

Cuando se vuelve pequeña la variación periódica del grosor de la fibra en el lado de grosor de la fibra más pequeño, en el gráfico de medida continua del grosor de la fibra no son perceptibles las señales descendentes generadas a espaciados iguales, como se muestra en la Figura 4B. Sin embargo, en el diagrama de análisis del periodo (mostrado en la Figura 5B) correspondiente a la Figura 4B, hay señales que representan la existencia de una variación periódica. El requisito (2) antes mencionado define un fenómeno tal, en que las señales no son perceptibles en el gráfico pero se representan en el diagrama de análisis del periodo. En el diagrama mostrado en la Figura 5B, en una zona del eje horizontal existen cuatro señales más cortas que 10 m, a saber, las que se proyectan como picos de sierra. Esta condición, en la que son visibles una o más señales similares a picos de sierra, es una condición en la que existe una variación periódica del grosor de la fibra en el diagrama de análisis del periodo, como se define en el requisito (2). En relación con esto, según el análisis del periodo no se puede determinar si las señales proceden o no del lado de grosor de la fibra más pequeño o del lado de grosor de la fibra más grande. El intervalo que satisface el requisito (2) es un intervalo favorable de la presente invención.

Si se vuelve aún más pequeña la variación periódica del grosor de la fibra, no es visible una señal similar a un pico de sierra incluso en el diagrama de análisis periódico. Esta condición es la que muestra las características del requisito (3). Es decir, el intervalo que satisface el requisito (3) es un intervalo más favorable de la presente invención.

En el segundo aspecto de la presente invención, la tensión de bobinado de la fibra no estirada es 0,04 a 0,12 cN/dtex en el procedimiento de hilado. Si la tensión de bobinado está dentro de este intervalo, no se produce una transformación importante de la bobina aún cuando la fibra no estirada se encoja ligeramente con el tiempo. Si la temperatura atmosférica se mantiene en un valor relativamente alto, dentro del intervalo definido por la presente invención, preferiblemente la tensión de bobinado se ajusta a un nivel relativamente bajo. Por otra parte, si la temperatura atmosférica se man-
tiene en un valor relativamente bajo, preferiblemente la tensión de bobinado se ajusta a un nivel relativamente alto.

Si la tensión de bobinado es menor que 0,04 cN/dtex, se vuelve difícil bobinar continuamente la fibra no estirada porque la fibra se desplaza inestablemente. Si la tensión de bobinado supera 0,12 cN/dtex, no se puede evitar la transformación de la bobina debido al encogimiento con el tiempo de la fibra no estirada, aún cuando la temperatura atmosférica ambiental se mantenga en el intervalo de 10 a 25ºC.

Según el segundo aspecto de la presente invención, los procedimientos de bobinado, almacenamiento y estirado de la fibra no estirada se mantienen en una atmósfera ambiental que tiene una temperatura en el intervalo de 10 a 25ºC y una humedad relativa en el intervalo de 75 a 100%.

Si la temperatura atmosférica es menor que 10ºC, el encogimiento con el tiempo de la fibra no estirada se vuelve sumamente pequeño, pero aumenta el coste necesario para el control de la temperatura así como disminuye la eficacia de trabajo debido al frío. Por el contrario, si la temperatura atmosférica supera 25ºC, el encogimiento con el tiempo de la fibra no estirada se vuelve tan grande que no se puede evitar la transformación de la bobina, aún cuando la tensión de bobinado disminuya a 0,04 cN/dtex.

Un intervalo favorable de la temperatura atmosférica es de 15 a 22ºC, en cuanto a la transformación de la bobina de la fibra no estirada, el coste necesario para el control de la temperatura y la eficacia de trabajo.

En el segundo aspecto de la presente invención, la humedad relativa de la atmósfera en la que se mantiene la fibra no estirada durante los respectivos procedimientos está en el intervalo de 75 a 100%. Si la humedad relativa es menor que 75%, el agua transmitida a la bobina de fibra no estirada, junto con el agente de acabado, se evapora rápidamente únicamente en los cabos opuestos de la bobina, reduciéndose en estas partes el contenido de humedad de la fibra no estirada, lo que da lugar a la generación de mucha pelusa en la fibra estirada, así como a la elevación de la U% de la fibra, superando 1,5% después de estirada, con lo que en un tejido teñido son importantes la falta de uniformidad o el defecto de veteado. El intervalo más favorable de la humedad relativa es de 80 a 95%.

Según el segundo aspecto de la presente invención, es necesario completar el estirado de la fibra no estirada dentro de las 100 horas después del bobinado. El tiempo desde la iniciación del procedimiento de bobinado a la finalización del procedimiento de estirado, es decir, el periodo de tiempo transcurrido desde el instante en el que el cabo guía de la fibra no estirada se bobina en la capa más interna de la bobina de fibra no estirada, hasta el instante en el que el cabo guía se estira, se refiere generalmente como tiempo de retardo. En la presente invención, el tiempo de retardo debe estar dentro de 100 horas.

Si el tiempo de retardo supera 100 horas, se evapora parcialmente el agua transmitida a la fibra no estirada, junto con el agente de acabado, haciendo que sea desigual el contenido de agua de las partes respectivas de la bobina, mientras que el encogimiento con el tiempo de la fibra no estirada es pequeño, minimizando la transformación de la bobina, con lo que la U% de la fibra estirada se vuelve mayor que 1,5% dando lugar a una veta de tinte (la calidad del tinte se reduce por debajo del nivel de rechazo). Preferiblemente el tiempo de retardo está dentro de 75 horas, más preferiblemente dentro de 50 horas.

A continuación, se proporciona una descripción detallada del polímero de PTT según la presente invención.

El PTT según la presente invención se compone de 95% en moles o más de unidades repetidas de tereftalato de trimetileno y 5% en moles o menos de unidades repetidas de otro éster.

Es decir, el PTT según la presente invención es un copolímero compuesto de un homopolímero de PTT y 5% en moles o menos de otras unidades éster. Algunos representantes del componente copolímero son los siguientes:

Un componente ácido que incluya un ácido dicarbónico que tiene un grupo sulfónico, representado por el ácido 5-sodiosulfoisoftálico y sus sales metálicas; un ácido dicarbónico aromático, representado por el ácido isoftálico; un ácido dicarbónico alifático, representado por el ácido adípico; mientras que el componente glicólico incluye etilenglicol, butilenglicol y polietilenglicol. Puede estar contenida una pluralidad de componentes copolímeros.

La viscosidad intrínseca del PTT según la presente invención está en el intervalo de 0,7 a 1,3. Para uso en confección, el intervalo preferido es de 0,8 a 1,1.

El PTT según la presente invención puede contener aditivos, tales como un catalizador residual del tipo metal, un estabilizante térmico, un antioxidante, un deslustrante, un regulador de tono, un retardante de llama, un inhibidor de ultravioleta u otros, que pueden estar contenidos como componentes copolimerizados.

Para producir el PTT según la presente invención se puede aplicar un método conocido. En general, después de polimerizar en estado fundido, se puede aumentar más la viscosidad intrínseca del polímero por medio de una polimerización en fase sólida.

En la producción de la fibra de PTT según la presente invención se puede adoptar, por ejemplo, el procedimiento mostrado en las Figuras 6 y 7.

En la Figura 6, unos nódulos de PTT, secados en el secador 3 para que tengan un contenido de humedad de 30 ppm o menor, se suministran a un extrusor 4 ajustado a una temperatura en el intervalo de 255 a 265ºC, y se funden allí dentro. El PTT fundido se alimenta por medio de un transportador de banda 5 a un cabezal de hilado 6 ajustado a una temperatura en el intervalo de 250 a 265ºC, y se dosifica mediante una bomba de engranajes. Después de eso, el PTT se extruye en una cámara de hilado como un multifilamento 9 a través de una tobera para hilar 8 que tiene una pluralidad de orificios y está montada en una bobina 7.

Para el extrusor o el cabezal de hilado se selecciona una temperatura óptima en el intervalo anterior, de acuerdo con la viscosidad intrínseca y la forma de los nódulos.

El multifilamento de PTT extrudido en la cámara de hilado se hace más delgado mediante los rodillos estiradores 12 y 13 que giran con unas velocidades predeterminadas, mientras que mediante el aire de enfriamiento 10 se enfría rápidamente hasta la temperatura ambiente y se solidifica para formar una fibra no estirada que tiene un grosor de fibra predeterminado. Antes de ponerse en contacto con el rodillo estirador 12, se transmite un agente de acabado a la fibra no estirada mediante el aplicador de agente de acabado 11. Después de salir del rodillo estirador 13, la fibra no estirada se enrolla mediante una bobinadora 14 para formar una bobina de fibra no estirada. Preferiblemente, la velocidad de bobinado de la fibra no estirada está en el intervalo de 1.000 a 1.900 m/min.

En este procedimiento, la atmósfera ambiental que envuelve a los rodillos estiradores 12 y 13 y a la bobinadora se mantiene a una temperatura en el intervalo de 10 a 25ºC y a una humedad relativa en el intervalo de 75 a 100%. Además, cuando es necesario almacenar temporalmente la bobina de fibra no estirada formada de este modo, antes de suministrarla al procedimiento de estirado, la bobina se almacena en una atmósfera con las condiciones antes mencionadas.

La tensión de bobinado de la fibra no estirada es ajustable cambiando la velocidad de bobinado, es decir, la relación de la velocidad periférica de la bobina de fibra no estirada a la del rodillo estirador 13, durante la operación de bobinado.

El agente de acabado es del tipo de una emulsión acuosa que sea segura para el entorno de trabajo. Preferiblemente, la concentración del agente de acabado está en el intervalo de 10 a 30% en peso. Cuando se transmite el agente de acabado del tipo de emulsión acuosa, la fibra no estirada después de ser bobinada contiene una cierta cantidad de agua de acuerdo a la concentración y el grado de adherencia del agente de acabado. Generalmente, el contenido de humedad está en el intervalo de 3 a 5% en peso.

Luego, la bobina de fibra no estirada se suministra a un procedimiento de estirado en el que se estira mediante una máquina estiradora-torcedora, como se muestra en la Figura 7. Mientras que se estira, la bobina de fibra no estirada 15 se mantiene en la atmósfera de la máquina estiradora-torcedora a una temperatura en el intervalo de 10 a 25ºC y a una humedad relativa en el intervalo de 75 a 100%. En la máquina estiradora-torcedora, la fibra no estirada 15 primero se calienta en el rodillo de suministro 16, que tiene una temperatura en el intervalo de 45 a 65ºC, y se estira usando una relación de la velocidad periférica del rodillo de estirado 18 a la del rodillo de suministro 16 adecuada para que la fibra tenga un grosor predeterminado. Mientras que la fibra se desplaza, durante o después del estirado, está en contacto con la placa caliente 17, ajustada a una temperatura en el intervalo de 100 a 150ºC, para someterla a un tratamiento térmico de elasticidad. La fibra que sale del rodillo de estirado, se retuerce mediante un huso y se bobina para formar la canilla 19.

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En los procedimientos anteriores, la relación de la velocidad periférica del rodillo de estirado 18 a la del rodillo de suministro 16, es decir la relación de estirado, y la temperatura de la placa caliente se ajustan preferiblemente de modo que la tensión de estirado sea aproximadamente 0,35 cN/dtex.

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Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es un gráfico que representa la relación entre las condiciones atmosféricas (temperatura) y el encogimiento con el tiempo de la fibra no estirada de PTT (cuando la humedad relativa es 90%);

la Figura 2 es un gráfico que representa la relación entre la temperatura atmosférica y el encogimiento de la fibra no estirada de PTT (cuando la humedad relativa es 90% y el tiempo de paso es 24 horas);

la Figura 3A es una ilustración esquemática de una bobina de fibra no estirada en una forma normal;

la Figura 3B es una ilustración esquemática de una bobina de fibra no estirada transformada debido al encogimiento con el tiempo de la fibra no estirada;

la Figura 4A es un gráfico de la U% de un verificador de uniformidad (diagrama de masas) en el que es importante la fluctuación periódica en el lado de grosor de la fibra más pequeño;

la Figura 4B es un gráfico de la U% de un verificador de uniformidad (diagrama de masas) en el que no es importante la fluctuación periódica en el lado de grosor de la fibra más pequeño;

la Figura 5A es un diagrama de análisis periódico de la variación del grosor de la fibra (espectrograma de masas) correspondiente a la Figura 4A;

la Figura 5B es un diagrama de análisis periódico de la variación del grosor de la fibra (espectrograma de masas) correspondiente a la Figura 4B;

la Figura 6 es una ilustración esquemática de una máquina de hilado;

la Figura 7 es una ilustración esquemática de una máquina estiradora-torcedora;

la Figura 8 es una ilustración esquemática de una bobinadora estiradora;

la Figura 9 es una ilustración esquemática de una canilla; y

la Figura 10 es una ilustración esquemática de una bobina plana.

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Los mejores modos para llevar a cabo la invención

La presente invención se describe con referencia a los Ejemplos.

En relación con esto, los métodos y las condiciones para medir las propiedades físicas son los siguientes:

(a) Viscosidad intrínseca

La viscosidad intrínseca [\eta] se define mediante la siguiente ecuación:

100

En la anterior ecuación, \eta_{r} es el valor obtenido al dividir la viscosidad, medida a 35ºC, de una solución de un polímero de PTT diluida con un solvente de o-clorofenol con una pureza de 98% o más, entre la viscosidad del solvente anterior a la misma temperatura, y se refiere como viscosidad relativa. C es la concentración de polímero, representada por g/100 ml.

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(b) Porcentaje de encogimiento con el tiempo de la fibra no estirada (%)

Directamente después de ser enrollada, la fibra no estirada se bobina 20 veces alrededor de un carrete contador, que tiene una longitud periférica de 1,125 m, para formar una madeja (un manojo de hilo similar a un anillo) que se deja sin carga en una atmósfera a una temperatura y humedad predeterminadas, durante un periodo de tiempo predeter-
minado.

Las longitudes de las madejas se miden directamente después de formar las madejas y después de que ha pasado un tiempo predeterminado (que se corresponde con el espacio de tiempo transcurrido desde que la fibra no estirada se ha bobinado), y el porcentaje de encogimiento con el tiempo de la fibra no estirada se calcula mediante la siguiente ecuación, en la que la carga aplicada a la madeja cuando se mide la longitud de la misma es 22,5 mg/dtex:

Porcentaje \ de \ encogimiento \ con \ el \ tiempo \ de \ la \ fibra \ no \ estirada = [(L_{1} - L_{2}) \ / \ L_{1}] \ x \ 100

en donde L_{1} es la longitud inicial de la madeja (cm) y L_{2} es la longitud de la madeja después de que ha pasado un periodo de tiempo predeterminado (cm).

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(c) Resistencia a la rotura, alargamiento a la rotura y tenacidad

Para representar la curva de esfuerzos y deformaciones se usó una máquina universal para pruebas de tracción, bajo las condiciones de ensayo de una longitud de agarre de la fibra de 50 cm y una velocidad de estiramiento de 50 cm/min. El ensayo se llevó a cabo cinco veces y se obtuvieron la resistencia media a la rotura (cN/dtex) y el alargamiento medio a la rotura (%). De allí, se calculó la tenacidad mediante la siguiente ecuación:

Tenacidad = resistencia a la rotura x alargamiento a la rotura^{1/2} (cN/dtex) %^{1/2}

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(d) Medida continua de la variación del grosor de la fibra (gráfica) y del valor de la fluctuación del grosor de la fibra (U%)

Se obtuvo un gráfico de la medida continua del grosor de la fibra (diagrama de masas) mediante el siguiente método y, simultáneamente con ello, se midió la U%.

Verificador: verificador de uniformidad (Uster tester 4, fabricado por Zellweger Uster).

Condiciones de medida:

\quad: Velocidad del hilo: 100 m/min.

\quad: Número de torsiones: 10.000 vueltas/min.

\quad: Longitud de la fibra medida: 250 m.

\quad: Escala: determinada de acuerdo con la fluctuación del grosor de la fibra.

Cuando en el gráfico se observa claramente una fluctuación periódica del grosor de la fibra, como se muestra en la Figura 4A, se lee en el gráfico el intervalo de la fluctuación periódica del grosor de la fibra y la relación entre la magnitud de la fluctuación y el grosor medio de la fibra.

Cuando en el gráfico no se observa claramente una fluctuación periódica del grosor de la fibra, como se muestra en la Figura 4B, se obtiene el diagrama de análisis del periodo como se muestra en las Figuras 5A o 5B, es decir el espectrograma de masas (diagrama que representa la periodicidad de la varianza CV de la fluctuación del grosor de la fibra), usando un sofware para el análisis del periodo del grosor de la fibra procedente del verificador de uniformidad, a partir del cual se determina si hay o no señales similares a picos de sierra o una fluctuación periódica del grosor de la fibra y el intervalo del suceso, si fuera preciso.

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(e) Calidad del tinte

La calidad del tinte se determina por los expertos de acuerdo con los siguientes criterios:

\quad: Calidad 5: la más excelente (aceptable)

\quad: Calidad 4: excelente (aceptable)

\quad: Calidad 3: buena (casi aceptable)

\quad: Calidad 2: inferior (inaceptable)

\quad: Calidad 1: sumamente inferior (inaceptable)

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Ejemplos 1 a 4 y Ejemplos Comparativos 1 y 2

En esta serie de ensayos se hizo una investigación de la influencia de la temperatura atmosférica, a la que se mantiene la fibra no estirada, sobre el encogimiento con el tiempo de la fibra no estirada.

A partir de unos nódulos de PTT que tenían una viscosidad intrínseca de 0,91 y que contenían 0,4% en peso de óxido de titanio, se produjo una fibra de PTT de 56 dtex/24f por medio de la máquina de hilado y la máquina estiradora-torcedora mostradas en las Figuras 6 y 7, respectivamente. Esta máquina de hilado era capaz de montar dieciséis toberas para hilar, y por lo tanto se prepararon simultáneamente dieciséis fibras no estiradas. Las dieciséis fibras no estiradas preparadas de este modo se estiraron, simultáneamente, en un procedimiento de estirado posterior a ello.

La preparación/estirado simultáneos de estas dieciséis fibras no estiradas se llevó a cabo mientras que se cambiaban las condiciones atmosféricas. Después de que las fibras no estiradas se hubieron bobinado (es decir, después de que se hubieron formado unas bobinas de 6 kg de peso) y posteriormente se almacenaran durante 24 horas, se llevó a cabo el procedimiento de estirado de modo que se mudaron secuencialmente cuatro bobinas de 1,5 kg de peso desde las respectivas bobinas de 6 kg de peso, haciendo transcurrir una hora entre las respectivas mudas.

La fibra no estirada se mantuvo en la atmósfera de condiciones predeterminadas durante los procedimientos de bobinado, almacenamiento y estirado. La temperatura atmosférica se cambió en el intervalo de 28 a 15ºC (como se muestra en la Tabla 1), mientras que la humedad relativa se mantuvo en 90%, condiciones bajo las cuales se llevó cuatro veces a cabo la preparación de la fibra no estirada.

Las condiciones de hilado y las condiciones de estirado fueron las siguientes:

Condiciones de hilado

Temperatura de secado de los nódulos y contenido de humedad deseado: 130ºC, 25 ppm.

Temperatura del extrusor: 260ºC.

Temperatura del cabezal de hilado: 265ºC.

Diámetro del orificio de la tobera para hilar: 0,24 mm.

Velocidad de descarga del polímero: 19 g/min/cabo.

Condiciones del aire de enfriamiento: 22ºC de temperatura, 90% de humedad relativa y 0,5 m/s de velocidad del aire.

Condiciones de acabado: emulsión acuosa al 10%, 0,8% en peso de grado de adherencia.

Velocidad de enrollado (velocidad periférica del rodillo estirador): 1.500 m/min.

Velocidad de bobinado: Se hicieron ajustes de modo que la tensión de bobinado fuera 0,07 cN/dtex.

Cuantía de la concentración y de la adherencia del agente de acabado: emulsión acuosa al 10%, 0,8% en peso.

Contenido de humedad de la fibra no estirada: 4,0% en peso.

Peso de la bobina de fibra no estirada: 6 kg.

Tiempo necesario para formar la bobina anterior: 5,3 horas.

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Condiciones de estirado

Temperatura del rodillo de suministro de la máquina estiradora-torcedora: 55ºC.

Temperatura de la placa caliente de la máquina estiradora-torcedora: 130ºC.

Temperatura del rodillo de estirado de la máquina estiradora-torcedora: no calentado (temperatura ambiente).

Relación de estirado: Se hicieron ajustes de modo que el alargamiento a la rotura de la fibra estirada resultante fuera aproximadamente 40%.

Velocidad de bobinado: 800 m/min.

Peso de la canilla de fibra estirada: 1,5 kg.

Tiempo necesario para formar la canilla de fibra: 5,8 horas.

En esta serie de ensayos, dieciséis bobinas de fibra no estirada se mudaron seis veces simultáneamente en correspondencia con las respectivas condiciones atmosféricas mostradas en la Tabla 1, y se llevó a cabo el experimento de estirado de 1,5 kg de canilla x cuatro veces en la muda respectiva. Como se muestra en la Tabla 1, se estimaron el grado de transformación de la bobina de fibra no estirada y el número de roturas de hilo debidas a un desbobinado desfavorable, y se estimaron las propiedades físicas y la calidad de la fibra estirada, como se muestra en la Tabla 2.

Como es evidente a partir de la Tabla 1, en los Ejemplos Comparativos 1 y 2, en los que la temperatura atmosférica está fuera de la definición de la presente invención, la transformación de las bobinas de fibra no estirada es grande dando lugar a muchas roturas de hilo debidas a un desbobinado desfavorable durante el procedimiento de estirado, mientras que en los Ejemplos 1 a 4, en los que la temperatura atmosférica está dentro de la definición de la presente invención, la transformación de las bobinas de fibra no estirada es pequeña dando lugar a pocas roturas de hilo provocadas por un desbobinado desfavorable.

Como es evidente a partir de la Tabla 2, las fibras estiradas de los Ejemplos Comparativos 1 y 2, en los que la temperatura atmosférica está fuera de la definición de la presente invención, tienen una gran U% y una gran fluctuación periódica del grosor de la fibra. Además la calidad del tinte es 1 y 2, que son inaceptables. Por otra parte, las fibras estiradas de los Ejemplos 1 a 4, que están dentro de la definición de la presente invención, presentan una alta uniformidad, es decir, tienen una favorable U% y una pequeña fluctuación periódica del grosor de la fibra, así como unas aceptables calidades del tinte de 3 a 5.

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TABLA 1

1

Nota 1:: O muy buena, O buena, X transformada ampliamente, XX transformada muy ampliamente.

Nota 2:: El número de roturas de hilo debidas a un desbobinado desfavorable es el número de roturas de hilo que se producen durante el procedimiento de estirado de dieciséis bobinas de fibra no estirada provocadas por un desbobinado desfavorable.

Nota 3:: En la Tabla, * representa el máximo lapso de tiempo de estirado de la fibra no estirada en esa muda, desde la iniciación del bobinado a la finalización del estirado de la misma (es decir, el tiempo en el que la fibra se halla como fibra no estirada).

2

Ejemplos 5 a 7 y Ejemplos Comparativos 3 y 4

En esta serie de ensayos se hizo una investigación de la influencia de la humedad relativa atmosférica sobre el encogimiento con el tiempo de la fibra no estirada y la calidad de la fibra estirada.

Los ensayos se llevaron a cabo de la misma manera que en el Ejemplo 2, excepto que la humedad relativa se cambió como se muestra en la Tabla 3.

En la Tabla 3 se muestran la transformación de las bobinas de fibra no estirada y el número de roturas de hilo, y en la Tabla 4 se muestran las propiedades físicas medias de las fibras estiradas, la uniformidad u otras.

A partir de la Tabla 4, es evidente que cuando la humedad relativa era menor que 75%, la U% de la fibra estirada, así como la uniformidad del tinte (calidad del tinte), se volvieron peores.

Además, mientras que hubo una considerablemente pequeña generación de pelusa en las fibras estiradas obtenidas mediante los Ejemplos 5 a 7, hubo mucha más generación de pelusa en las fibras estiradas obtenidas mediante los Ejemplos Comparativos 3 y 4.

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TABLA 3

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3

4

Ejemplos 8 a 10 y Ejemplos Comparativos 5 y 6

En esta serie de ensayos se hizo una investigación de la influencia de la tensión de bobinado sobre el encogimiento con el tiempo de la fibra no estirada y la calidad de la fibra estirada.

Los ensayos se llevaron a cabo de la misma manera que en el Ejemplo 2, excepto que la tensión de bobinado se cambió como se muestra en la Tabla 5.

En la Tabla 5 se muestran la transformación de las bobinas de fibra no estirada y el número de roturas de hilo, y en la Tabla 6 se muestran las propiedades físicas medias de las fibras estiradas, la uniformidad u otras.

A partir de las Tablas 5 y 6, es evidente que cuando la tensión de bobinado supera 0,12 cN/dtex, la transformación de la bobina de fibra no estirada es considerable incluso si las condiciones atmosféricas están dentro de la definición de la presente invención, y en consecuencia el procedimiento de estirado no se lleva a cabo suavemente y en la fibra estirada se observa una variación periódica en el lado de grosor de la fibra más pequeño.

En relación con esto, cuando la tensión de bobinado era menor que 0,04 cN/dtex fue imposible el bobinado de la fibra no estirada.

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TABLA 5

5

6

Ejemplo 11

Un polímero de PTT que contenía 0,05% en peso de óxido de titanio y que tenía una viscosidad intrínseca [\eta] de 0,90, se hiló y se estiró bajo las mismas condiciones del procedimiento del Ejemplo 2. Los resultados de ello fueron los siguientes:

Hilado y estirado

Forma de la bobina de fibra no estirada 24 horas después del bobinado: O (buena).

Número de roturas de hilo debidas a un desbobinado desfavorable (número total de cuatro mudas): cinco veces.

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Propiedades físicas y uniformidad del hilo en bruto (media de cinco hilos estirados)

101

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Capacidad de explotación en la industria

La fibra de PTT según la presente invención tiene una tenacidad mayor, una fluctuación más pequeña del grosor de la fibra, es decir, U%, y una variación del grosor de la fibra periódica, con lo que es posible obtener a partir de ella un tejido de punto o plano que tenga una alta tenacidad así como una favorable uniformidad del tinte en su totalidad.

Además, el método para producir una fibra de PTT según la presente invención es un método de dos etapas que consiste en un procedimiento de hilado/bobinado de una fibra no estirada y un procedimiento de estirado de la fibra no estirada posterior a él, que puede minimizar la transformación de la bobina de fibra no estirada, debida al encogimiento con el tiempo de la fibra no estirada, y el estirado desfavorable y la fluctuación del grosor de la fibra estirada provocados de ese modo. De esta manera, se puede obtener una fibra de PTT de una uniformidad excelente con un alto rendimiento.

Claims

1. Una fibra de poli(tereftalato de trimetileno) retorcida o no retorcida, de una alta uniformidad, que tiene una viscosidad intrínseca en el intervalo de 0,7 a 1,3, compuesta por 95% en moles o más de unidades repetidas de tereftalato de trimetileno y 5% en moles o menos de unidades repetidas de otro éster, caracterizada porque la tenacidad de la fibra es 19 (cN/dtex) %^{1/2} o mayor y el valor de la variación del grosor de la fibra (U%), durante la medida continua del grosor de la fibra mediante un verificador de uniformidad, es 1,5 o menor, así como que la fibra presenta una cualquiera de las características definidas mediante los siguientes requisitos (1), (2) y (3):

2. Una fibra de poli(tereftalato de trimetileno) de una alta uniformidad definida mediante la reivindicación 1, en la que el valor de la variación del grosor de la fibra (U%) es 1,2 o menor y la fibra presenta las características definidas mediante los requisitos (2) ó (3).

3. Un método para producir una fibra a partir de poli(tereftalato de trimetileno) con una viscosidad intrínseca en el intervalo de 0,7 a 1,3, compuesta por 95% en moles o más de unidades repetidas de tereftalato de trimetileno y 5% en moles o menos de unidades repetidas de otro éster, mediante un método de dos etapas en el que una fibra no estirada se enrolla una vez en forma de bobina en un procedimiento de hilado con una velocidad de enrollado de 1.900 m/min o menor, y luego se estira en un procedimiento de estirado, caracterizado porque la fibra no estirada se enrolla con una tensión de enrollado en el intervalo de 0,04 a 0,12 cN/dtex, y se mantiene en una atmósfera ambiental que tiene una temperatura en el intervalo de 10 a 25ºC y una humedad relativa en el intervalo de 75 a 100%, durante el procedimiento de bobinado, el procedimiento de almacenamiento y el procedimiento de estirado, y en que el estirado de la fibra no estirada se completa dentro de las 100 horas después de que se ha enrollado la fibra no estirada.