ES2373643T3 - Composición de acabado para tratar hilos. - Google Patents

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Abstract

Un método para tratar un hilo seleccionado de hilo de poliéster, hilo de poliamida, hilo de poliuretano, hilo de aramida, e hilo de poli(etileno) con una composición de acabado acuosa, que comprende una mezcla de emulsión de aceite de silicona y una emulsión cérea, donde la cantidad de aceite de silicona es 0,5 a 10% en peso, la cantidad de cera es 1,5 a 25% en peso, el total de aceite de silicona y cera es 2 a 35% en peso, y la relación aceite de silicona:cera es < 1.

Description

Composici6n de acabado para tratar hilos
La invenci6n se refiere a una composici6n de acabado para tratar hilos y a hilos que comprenden dicha composici6n de acabado.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
Para mejorar sus caracterfsticas, los hilos se tratan normalmente con un acabado o revestimiento. Tales hilos tratados, llamados tambien fibras o hebras, pueden mostrar mejores propiedades de resistencia a la rotura, coeficiente de rozamiento, desgaste, fatiga, propiedades antiestaticas, y similares.
La solicitud de patente europea No. 0 474 467 de Griffin ensefa una composici6n lfquida que comprende un aceite de silicona, una emulsi6n de cera, y un tensioactivo de silicona. Esta composici6n lfquida se puede aplicar a hilos. Esta composici6n se puede aplicar facilmente usando metodos de rodillos de contacto sin corrosi6n o en otro caso destrucci6n del equipo de aplicaci6n. Sin embargo, esta composici6n no conduce a mejores propiedades de desgaste y fatiga.
En el documento US 5.503.755 se describe que dispersiones acuosas, cereas y de polisiloxano que contienen dispersante son adecuadas como agentes de acabado, en particular como agentes reblandecedores muy permanentes y agentes mejoradores de la capacidad de coser, especialmente para artfculos coloreados. Con este fin se us6 una dispersi6n que tenfa un relaci6n polisiloxano:cera < 1 para tratar un solo tejido de punto de algod6n de jerseys.
Hay una necesidad de mejorar las propiedades de desgaste y fatiga de hilos, preferiblemente aplicando un acabado adecuado. Esta necesidad se siente especialmente cuando los hilos estan humedos, como normalmente es el caso de la industria submarina y marina.
BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION
La invenci6n se refiere a una composici6n de acabado para tratar hilos, que comprende una mezcla de emulsi6n de aceite de silicona y una emulsi6n cerea donde la cantidad de aceite de silicona es 0,5 a 10% en peso, la cantidad de cera es 1,5 a 25% en peso, el total de aceite de silicona y cera es 2 a 35% en peso, y la relaci6n de aceite de silicona:cera es < 1. Estos % en peso estan basados en los ingredientes totales, incluyendo agua, de la composici6n de acabado. Se descubri6 que estas composiciones de acabado, cuando se aplican sobre hilos, mejoran considerablemente sus propiedades de desgaste y fatiga. Por tanto esta invenci6n se refiere tambien a hilos que comprenden la composici6n mencionada anteriormente.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION
Hay algunas diferencies notables entre la composici6n de esta invenci6n y la composici6n descrita en la solicitud de patente europea No. 0 474 467. Esta solicitud de patente describe el uso de aceite de silicona, mientras que en la presente invenci6n tanto el aceite de silicona como la cera se usan en forma de una emulsi6n. Aun mas importante, las unicas cantidades de aceite de silicona y cera y, mas en particular, la relaci6n en la que estos se usan son de importancia para obtener los efectos beneficiosos de la composici6n actualmente reivindicada. Sorprendentemente, parece que la relaci6n aceite de silicona:cera debe ser < 1. Cuando la relaci6n es mayor que 1, como en el caso de la solicitud de patente europea No. 0 474 467, las propiedades de desgaste y fatiga del hilo acabado no mejoran.
Preferiblemente, la cantidad de aceite de silicona es 1 a 10% en peso, la cantidad de cera es 3 a 25% en peso, el total de aceite de silicona y cera es 4 a 35% en peso, y la relaci6n aceite de silicona:cera es < 1. Mas preferiblemente, la cantidad de aceite de silicona es 2 a 4% en peso, la cantidad de cera es 6 a 12% en peso, el total de aceite de silicona y cera es 8 a 16% en peso.
El aceite de silicona se emulsiona en agua. El aceite de silicona de la invenci6n puede ser cualquier aceite de silicona adecuado que se pueda emulsionar en agua. Preferiblemente, el aceite de silicona tiene una viscosidad de
1.000 a 1.000.000 centistokes a 25°C, mas preferiblemente 10.000 a 300.000 centistokes. Aceites preferidos de silicona son polialquilsiloxanos, polieteralquilsiloxanos, y sus mezclas. Estan disponibles comercialmente emulsiones de polialquilsiloxanos, por ejemplo la emulsi6n de polidimetilsiloxano Tego Emulsion HOTM (en Hansa Textil Chemie GMBH). Preferiblemente, la emulsi6n de aceite de silicona tiene una viscosidad de 10 a 500 centistokes a 25°C.
El componente cereo de la composici6n de acabado no es muy crftico, y en principio se puede usar cualquier cera adecuada tal como ceras de petr6leo, ceras de poli(etileno), ceras Fischer-Tropsch, y ceras naturales. Ceras preferidas se seleccionan de cera de parafina, cera de carnauba, cera montana, y cera de poli(etileno) oxidada. Las ceras se usan en una emulsi6n en agua que comprende 10 a 80% en peso de la cera, preferiblemente 30-60% en peso.
El acabado puede comprender compuestos auxiliares normalmente presentes en acabados, tales como tensioactivos. Tensioactivos adecuados son tensioactivos de silicona, por ejemplo copolfmeros de polidiorganosiloxano-polioxialqueno, que se conocen en la tecnica.
El acabado se aplica sobre el hilo en una cantidad de 4 a 50% en peso, preferiblemente entre 4 y 35% en peso, y mas preferiblemente entre 8 y 16% en peso. El acabado se puede usar para un hilo seleccionado de hilo poliester, hilo de poliamida, hilo de poliuretano, hilo de aramida, e hilo de poli(etileno). Lo mas preferiblemente, el acabado se aplica sobre hilo de aramida. El hilo de aramida mas comun se fabrica de polfmero PPTA y esta disponible como Twaron® (en Twaron Products), o menos preferiblemente, Kevlar® (en DuPont). El acabado se aplica sobre el hilo por metodos conocidos por una persona con experiencia ordinaria. Un metodo adecuado es, por ejemplo, la aplicaci6n por medio de un rodillo de contacto, un bafo de acabado, o un aplicador de lfquidos. El acabado se puede aplicar sobre el hilo como una emulsi6n combinada que comprende las emulsiones de cera y aceite de silicona, o en un procedimiento de dos etapas donde primero se aplica la emulsi6n de cera sobre el hilo y despues se seca, seguido por la aplicaci6n de la emulsi6n de aceite de silicona sobre el hilo, opcionalmente seguida por una etapa de secado.
Se presentan los ejemplos siguientes para proporcionar un conocimiento mas completo de la invenci6n. Las tecnicas especfficas, condiciones, materiales, proporciones, y datos presentados descritos para ilustrar los principios de la invenci6n son ejemplares y no deben interpretarse como limitaci6n del alcance de la invenci6n.
EJEMPLO 1
Se prepar6 un acabado de acuerdo con la invenci6n (F1), un acabado para comparaci6n (F2), y un acabado de acuerdo con el Ejemplo 2 del documento EP 0 474 467 (F3, referencia) usando como cera una emulsi6n al 40% en peso de Aquacer 533TM (en BYK-Cera bv; W1) o una emulsi6n al 48% en peso de Rayolan CPNTM (en B6hme; W2), y como aceite de silicona una emulsi6n al 40% en peso de Hansa Lub HOTM (en Hansa Textil Chemie GMBH; S1), Wacker AK50TM puro (en Wacker; S2), o Tensioactivo Silwet L7602TM puro (en Union Carbide; S3). Ademas, se us6 un acabado que comprendfa la emulsi6n de cera sin la emulsi6n de aceite de silicona (Fw) y un acabado que comprendfa la emulsi6n de aceite de silicona sin la emulsi6n de cera (Fs). Estos acabados se indican en la Tabla 1 (en partes de componentes distintos del agua)
Tabla 1
F1 Invenci6n
F2 comparaci6n F3 referencia Fw Fs
W1
75 20 100
W2
20
S1
25 80 100
S2
78
S3
2
Se trat6 hilo Twaron® 1010, 1680 detex (en Twaron Products) con acabados F1 y F2 antes de entrar en una camara de vapor usando un aplicador de lfquidos consistente en una clavija de ceramica y una bomba dosificadora antes de la secci6n de calentamiento. El hilo acabado se calent6 a 200°C en la camara de vapor de 10 m de largo, Su tiempo de residencia fue 8 s. Los acabados se aplicaron sobre el hilo en cantidades de 5 a 12% en peso. El acabado F3 era algo inestable y tuvo que agitarse antes de la aplicaci6n. Este acabado se aplic6 sobre el mismo hilo de alimentaci6n Twaron usando una clavija de ceramica y un inyector de dosificaci6n de laboratorio. El hilo acabado no se sec6 en la camara de vapor. El acabado se aplic6 sobre el hilo en una cantidad de 5%. Los acabados Fw y Fs se aplicaron sobre el hilo de la misma manera que los acabados F1 y F2, en una cantidad de 5 y 3% en peso, respectivamente. El acabado F4 se obtuvo aplicando primero 5% en peso de Fw sobre el hilo y secando el hilo, seguido por la aplicaci6n de 3% en peso de Fs, tras lo cual el hilo no se sec6 mas en la camara de vapor. La cantidad total de acabado sobre el hilo fue 8% en peso. Los hilos se examinaron en cuanto a sus propiedades de abrasi6n humeda usando la prueba de Flory (Flory et al., Resistencia a la Abrasi6n de Fibras Polimericas en Condiciones Marinas, Proceedings 2nd International Conference on Polymers in a Marine Environment, London, 1989, pp. 197-204). En vez de tres poleas de 25 mm, se us6 una polea superior de 20 mm y una de 35 mm, y una polea inferior de 20 mm. La distancia entre las poleas superiores fue 10 cm en vez de 14 cm. El peso tensor fue 40 mN/tex, y la longitud de los recorridos fue 48 mm en vez de 50 mm.
Las propiedades de fatiga por flexi6n humeda se determinaron en la prueba Alma (Fig. 1). Para esta prueba el hilo se hizo cable hasta un cord6n de 1680 dtex X 7, Z30. El cord6n que tenfa un diametro de cord6n te6rico de 1,22 mm se fij6 sobre tres poleas de 40 mm de acuerdo con la figura, y se carg6 con un peso del 10% de la inicial resistencia a la rotura del cord6n (21 kg). El cord6n se humedeci6 continuamente con agua corriente. Las tres poleas se
5 trasladaron de derecha a izquierda y viceversa (1 movimiento de retorno) con 35 movimientos de retorno/min, lo que condujo a 35x2x3 = 210 cambios por flexi6n/min. Se determin6 el numero de cambios por flexi6n antes de la rotura del cord6n. La prueba se repiti6 18 veces y el promedio de cambios por flexi6n se da como la prueba Alma. Los resultados se indican en la Tabla 2.
Tabla 2
Prueba de Flory
Prueba Alma
Hilo Twaron con 12% en peso de acabado F1
4.800 156.000
Hilo Twaron con 5% en peso de acabado F1
3.000 57.000
Hilo Twaron con 12% en peso de acabado F2
3.200 102.700
Hilo Twaron con 5% en peso de acabado F3
400 22.400
Hilo Twaron con 5% en peso de acabado Fw
1.600 55.000
Hilo Twaron con 3% en peso de acabado Fs
870 no determinado
Hilo Twaron con 8% en peso de acabado F4
3.500 99.000
Se puede concluir que el uso de aceite de silicona como tal (F3) no proporciona hilos con aceptables propiedades de abrasi6n humeda y fatiga por flexi6n humeda. El uso de emulsiones de aceite de silicona mejora tanto el desgaste como la fatiga, incluso cuando la relaci6n aceite de silicona:cera es mayor que 1 (F2). Se ha obtenido considerable mejora adicional cuando la relaci6n aceite de silicona:cera es menor que 1 (F1).
30 EJEMPLO 2
Se prepararon los siguientes acabados F5-F7 analogos a Fw, Fs, y F4 del Ejemplo 1 (Tabla 3):
Tabla 3
F5
F6 F7
cera solamente
Aceite de silicona invenci6n
solamente
Aquacer 535TM (30%)*
100 79,2
Hans Lub LZTM (38%)**
100 20,8
* en BYK-Cera bv ** en Hansa Textil Chemie GmbH
De acuerdo con el Ejemplo 1, las pruebas de Flory se realizaron con cordones fabricados de hilo Twaron®. Los resultados se representan en la Tabla 4.
Tabla 4
Prueba de Flory
Hilo Twaron con 3% en peso de acabado F5
740
Hilo Twaron con 3% en peso de acabado F5 y 1% en peso de F6
1.200
Hilo Twaron con 4% en peso de acabado F7
1.300
Se puede concluir que los cordones fabricados de hilos acabados obtenidos por la aplicaci6n de una emulsi6n que comprende tanto aceite de silicona como cera (F7) conduce a resultados comprables a los de cordones fabricados de hilos obtenidos en un procedimiento de dos etapas con la aplicaci6n de una emulsi6n cerea seguida por la aplicaci6n de una emulsi6n de aceite de silicona (F5/F6).

Claims (15)

  1. REIVINDICACIONES
    1.
    Un metodo para tratar un hilo seleccionado de hilo de poliester, hilo de poliamida, hilo de poliuretano, hilo de aramida, e hilo de poli(etileno) con una composici6n de acabado acuosa, que comprende una mezcla de emulsi6n de aceite de silicona y una emulsi6n cerea, donde la cantidad de aceite de silicona es 0,5 a 10% en peso, la cantidad de cera es 1,5 a 25% en peso, el total de aceite de silicona y cera es 2 a 35% en peso, y la relaci6n aceite de silicona:cera es < 1.
  2. 2.
    El metodo de acuerdo con la reivindicaci6n 1, donde la cantidad de aceite de silicona es 1 a 10% en peso, la cantidad de cera es 3 a 25% en peso, el total de aceite de silicona y cera es 4 a 35% en peso, y la relaci6n aceite de silicona:cera es < 1.
  3. 3.
    El metodo de acuerdo con la reivindicaci6n 1, donde la cantidad de aceite de silicona es 2 a 4% en peso, la cantidad de cera es 6 a 12% en peso, el total de aceite de silicona y cera es 8 a 16% en peso, y la relaci6n aceite de silicona:cera es < 1.
  4. 4.
    El metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, donde el aceite de silicona tiene una viscosidad de 1.000 a 1.000.000 centistokes a 25°C.
  5. 5.
    El metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, donde el aceite de silicona se selecciona de polialquilsiloxano, polieteralquilsiloxano, y una mezcla de ellos.
  6. 6.
    El metodo de acuerdo con la reivindicaci6n 4, donde el aceite de silicona es un polidimetilsiloxano.
  7. 7.
    El metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, donde la cera se selecciona de cera de parafina, cera de carnauba, cera montana, y cera de poli(etileno) oxidada.
  8. 8.
    Un hilo seleccionado de hilo de poliester, hilo de poliamida, hilo de poliuretano, hilo de aramida, e hilo de poli(etileno), obtenible tratando el hilo con 4 a 50% en peso de una composici6n de acabado acuosa para tratar hilos que comprende una mezcla de emulsi6n de aceite de silicona y una emulsi6n cerea donde la cantidad de aceite de silicona es 0,5 a 10% en peso, la cantidad de cera es 1,5 a 25% en peso, el total de aceite de silicona y cera es 2 a 35% en peso, y la relaci6n aceite de silicona:cera es < 1.
  9. 9.
    El hilo de la reivindicaci6n 8 que comprende la composici6n de acabado donde la cantidad de aceite de silicona es 1 a 10% en peso, la cantidad de cera es 3 a 25% en peso, el total de aceite de silicona y cera es 4 a 35% en peso, y la relaci6n aceite de silicona:cera es < 1.
  10. 10.
    El hilo de la reivindicaci6n 8 6 9 que comprende aplicar el acabado donde la cantidad de aceite de silicona es 2 a 4% en peso, la cantidad de cera es 6 a 12% en peso, el total de aceite de silicona y cera es 8 a 16% en peso, y la relaci6n aceite de silicona:cera es < 1.
  11. 11.
    El hilo de una cualquiera de las reivindicaciones 8-10 que comprende aplicar la composici6n de acabado donde el aceite de silicona tiene una viscosidad de 1.000 a 1.000.000 centistokes a 25°C.
  12. 12.
    El hilo de una cualquiera de las reivindicaciones 8-11 que comprende aplicar la composici6n de acabado donde el aceite de silicona se selecciona de polialquilsiloxano, polieteralquilsiloxano, y una mezcla de ellos.
  13. 13.
    El hilo de una cualquiera de las reivindicaciones 8-12 que comprende la composici6n de acabado donde el aceite de silicona es un polidimetilsiloxano.
  14. 14.
    El hilo de una cualquiera de las reivindicaciones 8-13 que comprende la composici6n de acabado donde la cera se selecciona de cera de parafina, cera de carnauba, cera montana, y cera de poli(etileno) oxidada.
  15. 15.
    El hilo de una cualquiera de las reivindicaciones 8-14 donde el hilo es un hilo de aramida.
    Fig.�I
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