PT1543191E - Composição de acabamento para o tratamento de fios - Google Patents
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Description
ΡΕ1543191 1 DESCRIÇÃO "COMPOSIÇÃO DE ACABAMENTO PARA O TRATAMENTO DE FIOS" A invenção refere-se a uma composição de acabamento para o tratamento de fios e a fios compreendendo a referida composição de acabamento.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
Para melhorar as suas caracterist icas, os fios são habitualmente tratados com um acabamento ou revestimento. Esses fios tratados, também chamados de fibras ou linhas, podem mostrar melhoramentos na resistência à ruptura, no coeficiente de fricção, no desgaste, na fadiga, nas propriedades anti-estáticas, e noutras similares. 0 pedido de patente europeia n° 0 474 467 de Griffin ensina uma composição líquida compreendendo um óleo de silicone, uma emulsão de cera, e um tensioactivo de silicone. Esta composição liquida pode ser aplicada a fios. Esta composição pode ser facilmente aplicada usando métodos com rolo de contacto superior ("kiss roll") sem provocar corrosão ou outro tipo de destruição no equipamento de aplicação. Contudo, com esta composição não se consegue uma melhoria quanto às propriedades de desgaste e fadiga. Na patente US 5,503,755 são descritas dispersões de polissilo- 2 ΡΕ1543191 xano e cera contendo dispersante como sendo adequadas como agentes de acabamento, em particular como amaciadores altamente permanentes e agentes para facilitarem a costura, especialmente para produtos coloridos. Para este fim, foi usada uma dispersão com uma proporção polissiloxano:cera de <1 para tratar um tecido tricotado de algodão jérsei simples.
Existe a necessidade de melhorar as propriedades de desgaste e fadiga dos fios, preferencialmente através da aplicação de um acabamento adequado. Esta necessidade é especialmente sentida quando os fios estão molhados, como acontece habitualmente na indústria naval e de alto mar.
BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO A invenção refere-se a uma composição para o tratamento de fios compreendendo uma mistura de emulsão de óleo de silicone e emulsão de cera, em que a quantidade de óleo de silicone é de entre 0,5 e 10 % em peso, a quantidade de cera é de entre 1,5 e 25% em peso, o total de óleo de silicone a cera é de entre 2 e 35% em peso e a proporção óleo de slicone:cera é <1. Estas percentagens em peso são baseadas no total dos ingredientes, incluindo água, da composição de acabamento. Foi descoberto que estas composições de acabamento, quando aplicadas a fios, melhoram consideravelmente as suas propriedades de desgaste e fadiga. A invenção refere-se consequentemente também a fios compreendendo a composição de acabamento supracitada. 3 ΡΕ1543191
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
Existem algumas diferenças significativas entre a composição da presente invenção e a composição divulgada no pedido de patente europeia n° 0 474 467. Este pedido de patente divulga o uso de óleo de silicone, enquanto que na presente invenção tanto o óleo de silicone como a cera são usados na forma de uma emulsão. Ainda mais importante, as quantidades especificas de óleo de silicone e de cera e, mais particularmente, a proporção em que as mesmas são usadas, são muito importantes para se obterem os efeitos benéficos da composição presentemente reivindicada. Notavelmente, é aparente que a proporção óleo de silicone:cera tem de ser <1. Quando esta proporção é maior do que 1, como acontece no pedido de patente europeia n° 0 474 467, as propriedades de desgaste e fadiga do fio acabado não são melhoradas.
Preferencialmente, a quantidade de óleo de silicone é de entre 1 e 10% em peso, a quantidade de cera é de entre 3 e 24% em peso, o total de óleo de silicone e cera é de entre 4 e 35% em peso, e a proporção óleo de silicone: cera é <1. Mais preferencialmente, a quantidade de óleo de silicone é de entre 2 e 4% em peso, a quantidade de cera é de entre 6 e 12% em peso, e o total de óleo de silicone e cera é de entre 8 e 16% em peso. 0 óleo de silicone é emulsificado em água. 0 óleo de silicone da invenção pode ser qualquer óleo de silicone adequado que possa ser emulsificado em água. Preferencial- 4 ΡΕ1543191 mente, o óleo de silicone tem uma viscosidade de entre 1.000 e 1.000.000 de centistokes a 25°C, mais preferencialmente entre 10.000 e 300.000 centistokes. Óleos de silicone preferenciais são os polialquilsiloxanos, os poli-eteralquilsiloxanos, e misturas dos mesmos. Emulsões de polialquilsiloxano são disponibilizadas comercialmente, como é o caso por exemplo da emulsão de polidimetilsiloxano Tego Emulsion HO™ (da Hansa Têxtil Chemie GmbH). Preferencialmente, a emulsão de óleo de silicone tem uma viscosidade de entre 10 e 500 centistokes a 25°C. 0 componente cera na composição de acabamento não é muito problemático, e em princípio qualquer cera adequada pode ser usada, como sejam ceras de petróleo, ceras de polietileno, ceras de Fischer-Tropsch, e ceras naturais. As ceras preferenciais são seleccionadas entre cera de parafina, cera de carnaúba, cera de lignite, e cera de polietileno oxidado. As ceras são usadas numa emulsão em água compreendendo entre 10 e 80% em peso de cera, preferencialmente entre 30 e 60% em peso. O acabamento pode compreender compostos auxiliares habitualmente presentes em acabamentos, tais como tensioactivos. Tensioactivos adequados são os tensioactivos de silicone, por exemplo copolímeros de polidiorganossi-loxano-polialquileno, os quais são conhecidos na técnica. O acabamento é aplicado sobre o fio numa quantidade de entre 4 e 50% em peso, preferencialmente entre 4 e 35% em peso, e mais preferencialmente entre 8 e 16% em peso. 5 ΡΕ1543191 0 acabamento pode ser usado para um fio selec-cionado entre fios de poliéster, fios de poliamida, fios de poliuretano, fios de aramida e fios de polietileno. Mais preferencialmente, o acabamento é aplicado a um fio de aramida. 0 fio de aramida mais comum é feito de polímero de PPTA e é disponibilizado com o nome de Twaron® (da Twaron Products), ou menos preferencialmente Kevlar® (da DuPont). 0 acabamento é aplicado sobre o fio por métodos conhecidos por qualquer pessoa com experiência normal na técnica. Um método adequado é, por exemplo, a aplicação por meio de um rolo de contacto superior ("kiss roll"), de um banho de acabamento, ou de um aplicador de líquidos. 0 acabamento pode ser aplicado sobre o fio na forma de emulsão combinada compreendendo ambas as emulsões de cera e de óleo de silicone, ou num processo em dois passos, em que em primeiro lugar é aplicada a emulsão de cera sobre o fio e depois seca, seguindo-se-lhe a aplicação da emulsão de óleo de silicone sobre o fio, opcionalmente seguida de um passo de secagem.
Os exemplos seguintes são apresentados para proporcionarem um entendimento mais completo da invenção. As técnicas, condições, materiais e proporções específicos, e os dados registados indicados para ilustrarem os princípios da invenção são exemplificativos e não deverão ser interpretados como limitadores do âmbito da invenção. 6 ΡΕ1543191 EXEMPLO 1
Um acabamento em conformidade com a invenção (Fl), um acabamento para comparação (F2) e um acabamento em conformidade com o Exemplo 2 da EP 0 474 467 (F3, referência) foram preparados usando como cera uma emulsão a 40% em peso de Aquacer 533™ (da BYK-Cera bv; Wl) ou uma emulsão a 48% em peso de Rayolan CPN™ (da Bõhme; W2), e como óleo de silicone uma emulsão a 40% em peso de Hansa Lub HO™ (da Hansa Têxtil Chemie GmbH); Sl), Wacker AK50™ pura (da Wacker; S2), ou Silwet Surfactant L7602™ puro (da Union Carbide; S3). Foram ainda usados um acabamento compreendendo a emulsão de cera sem a emulsão de óleo de silicone (Fw) e um acabamento compreendendo a emulsão de óleo de silicone sem a emulsão de cera (Fs). Estes acabamentos estão anotados na Tabela 1 (em partes de componentes para além da água).
Tabela 1
Fl F2 F3 Fw Fs invenção comparação referência Wl 75 20 100 W2 20 Sl 25 80 100 S2 78 S3 2
Fio Twaron® 1010, 1680 dtex (da Twaron Products) 7 ΡΕ1543191 foi tratado com os acabamentos F1 e F2 antes de ser colocado numa câmara de vapor, usando um aplicador de líquidos constituído por um pino cerâmico e uma bomba doseadora antes da secção de aquecimento. 0 fio acabado foi aquecido a 200 °C na câmara de vapor com 10 m de comprimento. O seu tempo de permanência foi de 8 segundos. Os acabamentos foram aplicados sobre o fio em quantidades de 5 ou 12% em peso. O acabamento F3 mostrou-se bastante instável e teve de ser agitado antes da aplicação. Este acabamento foi aplicado sobre o mesmo fio Twaron alimentado, usando um pino cerâmico e um injector de dosagens de laboratório. O fio acabado não foi seco na caixa de vapor. O acabamento foi aplicado sobre o fio numa quantidade de 5%.
Os acabamentos Fw e Fs foram aplicados sobre o fio da mesma maneira que os acabamentos F1 e F2, numa quantidade de 5% e 3% em peso, respectivamente. 0 acabamentos F4 foi obtido aplicando primeiro 5% em peso de Fw sobre o fio e secando o fio, seguindo-se-lhe a aplicação de 3% em peso de Fs, após o que o fio não voltou a ser seco na câmara de vapor. A quantidade total de acabamento aplicado no fio foi de 8% em peso.
Os fios foram testados quanto às suas propriedades de abrasão em húmido usando o teste de Flory 8 ΡΕ1543191 (Flory et al. , Abrasion Resistance of Polymeric Fibers in Marine Conditions, Proceedings 2nd International Conference on Polymers in a Marine Environment, Londres, 1989, págs. 197-204) . Em vez de três roldanas de 25 mm, foram usadas uma roldana de 20 mm e uma roldana de 35 mm superiores, e uma roldana de 20 mm inferior. A distância entre as roldanas superiores foi de 10 cm em vez de 14 cm. 0 peso da tensão foi de 40mN/Tex e o comprimento do curso foi de 48 mm em vez de 50 mm.
As propriedades de fadiga na dobragem em húmido foram determinadas num teste de Alma (Fig. 1) . Para este teste, o fio foi cablado numa corda de 1680 dtex X 7, Z30. A corda com um diâmetro teórico de 1,22 mm foi fixada sobre três roldanas de 40 mm em conformidade com a figura, e carregada com um peso de 10% da resistência à ruptura da corda inicial (21 kg). A corda foi continuamente molhada com água da torneira. As três roldanas foram movimentadas da esquerda para a direita e depois para trás (1 movimento de retorno) com 35 movimentos de retorno/minuto, levando a 35x2x3 = 210 alterações de dobragem/minuto. Foi determinado o número de alterações de dobragem antes da ruptura da corda. 0 teste foi repetido 18 vezes e o número médio de alterações de dobragem está indicado como teste de Alma. Os resultados estão anotados na Tabela 2. ΡΕ1543191 9
Tabela 2
Teste Teste de Flory de Alma Fio Twaron com acabamento Fl 12% em peso 4800 156.000 Fio Twaron com acabamento Fl 5% em peso 3000 57.000 Fio Twaron com acabamento F2 12% em peso 3200 102.700 Fio Twaron com acabamento F3 5% em peso 400 22.400 Fio Twaron com acabamento Fw 5% em peso 1600 55.000 Fio Twaron com acabamento Fs 3% em peso 870 não determinado Fio Twaron com acabamento F4 8% em peso 3500 99.000
Pode ser concluído que o uso de óleo de silicone como tal (F3) não proporciona fios com propriedades aceitáveis de abrasão em húmido e fadiga na dobragem em húmido. 0 uso de emulsões de óleo de silicone melhora tanto o desgaste como a fadiga, mesmo quando a proporção óleo de silicone: cera é superior a 1 (F2) . Um melhoramento ainda mais considerável foi obtido quando a proporção óleo de silicone:cera foi inferior a 1 (Fl). EXEMPLO 2
Análogos a Fw, Fs e F4 do Exemplo 1, foram preparados os seguintes acabamentos F5 a F7 (Tabela 3): ΡΕ1543191 10
Tabela 3
F5 apenas cera F6 apenas óleo de silicone F7 invenção Aquacer 535™ (30%)* 100 79,2 Hans Lub LZ™ (38%)** 100 20, 8 * da BYK-Cera bv ** da Hansa Têxtil Chemie GmbH
Em conformidade com o Exemplo 1 foram efectuados testes de Flory com cordas feitas de fio Twaron®. Os resultados são mostrados na Tabela 4.
Tabela 4
Teste de Flory Fio Twaron com acabamento F5 3% em peso 740 Fio Twaron com acabamento F5 3% em peso e F6 1% em peso 1.200 Fio Twaron com acabamento F7 4% em peso 1.300
Pode ser concluído que cordas feitas com fios acabados obtidos por aplicação de uma emulsão compreendendo óleo de silicone e cera (F7) leva a resultados comparáveis 11 ΡΕ1543191 aos obtidos para cordas feitas de fios obtidos num processo de dois passos com a aplicação de uma emulsão de cera seguida da aplicação de uma emulsão de óleo de silicone (F5/F6).
Lisboa, 14 de Dezembro de 2011
Claims (8)
- ΡΕ1543191 1 REIVINDICAÇÕES 1. Um método para tratamento de um fio selec-cionado entre fio de poliéster, fio de poliamida, fio de poliuretano, fio de aramida e fio de polietileno, com uma composição de acabamento aquosa, compreendendo uma mistura de emulsão de óleo de silicone e emulsão de cera, em que a quantidade de óleo de silicone é de entre 0,5 e 10% em peso, a quantidade de cera é de entre 1,5 e 25% em peso, o total de óleo de silicone e cera é de entre 2 e 35% em peso, e a proporção óleo de silicone:cera é <1. 2. 0 método em conformidade com a reivindicação 1, em que a quantidade de óleo de silicone é de entre 1 e 10% em peso, a quantidade de cera é de entre 3 e 25% em peso, o total de óleo de silicone e cera é de entre 4 e 35% em peso, e a proporção óleo de silicone:cera é <1.
- 3. O método em conformidade com a reivindicação 1, em que a quantidade de óleo de silicone é de entre 2 e 4% em peso, a quantidade de cera é de entre 6 e 12% em peso, o total de óleo de silicone e cera é de entre 8 e 16% em peso, e a proporção óleo de silicone:cera é <1. 4. 0 método em conformidade com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, em que o óleo de silicone tem uma viscosidade entre 1.000 e 1.000.000 centistokes a 25°C. 2 ΡΕ1543191 5. 0 método em conformidade com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, em que o óleo de silicone é seleccionado entre polialquilsiloxano, polieteralquil-siloxano, e uma mistura dos mesmos. 6. 0 método em conformidade com a reivindicação 4, em que o óleo de silicone é um polidimetilsiloxano. 7. 0 método em conformidade com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, em que a cera é seleccionada entre cera de parafina, cera de carnaúba, cera de lignite, e cera de polietileno oxidado.
- 8. Um fio seleccionado entre fio de poliéster, fio de poliamida, fio de poliuretano, fio de aramida e fio de polietileno, que pode ser obtido por tratamento do fio com entre 4 e 50% em peso de uma composição de acabamento aquosa para tratamento de fios, compreendendo uma mistura de emulsão de óleo de silicone e emulsão de cera, em que a quantidade de óleo de silicone é de entre 0,5 e 10 % em peso, a quantidade de cera é de entre 1,5 e 25% em peso, o total de óleo de silicone e cera é de entre 2 e 35% em peso, e a proporção óleo de silicone:cera é <1.
- 9. O fio da reivindicação 8 compreendendo a composição de acabamento em que a quantidade de óleo de silicone é de entre 1 e 10% em peso, a quantidade de cera é de entre 3 e 25% em peso, o total de óleo de silicone e 3 ΡΕ1543191 cera é de entre 4 e 35% em peso, e a proporção óleo de silicone:cera é <1. 10. 0 fio da reivindicação 8 ou 9 compreendendo a aplicação do acabamento em que a quantidade de óleo de silicone é de entre 2 e 4% em peso, a quantidade de cera é de entre 6 e 12% em peso, o total de óleo de silicone e cera é de entre 8 e 16% em peso, e a proporção óleo de silicone:cera é <1.
- 11. O fio de qualquer uma das reivindicações 8 a 10 compreendendo a aplicação da composição de acabamento em que o óleo de silicone tem uma viscosidade de entre 1.000 e 1.000.000 centistokes a 25°C.
- 12. O fio de qualquer uma das reivindicações 8 a 11 compreendendo a aplicação da composição de acabamento em que o óleo de silicone é seleccionado entre polialquilsi-loxano, polieteralquilsiloxano, e uma mistura dos mesmos.
- 13. O fio de qualquer uma das reivindicações 8 a 12 compreendendo a composição de acabamento em que o óleo de silicone é um polidimetilsiloxano.
- 14. O fio de qualquer uma das reivindicações 8 a 13 compreendendo a composição de acabamento em que a cera é seleccionada entre cera de parafina, cera de carnaúba, cera de lignite, e cera de polietileno oxidado. 4 ΡΕ1543191 15. 0 fio de qualquer uma das reivindicações 8 a 14 em que o fio é um fio de aramida. Lisboa, 14 de Dezembro de 2011
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