ES2306441T3 - Empleo de trigliceridos como plastificantes para poliolefinas. - Google Patents
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Abstract
Empleo de triglicéridos como plastificantes para poliolefinas.
Description
Empleo de triglicéridos como plastificantes para
poliolefinas.
La invención se refiere al empleo de
triglicéridos como plastificantes para poliolefinas.
La publicación WO 03/068856 describe el empleo
de los compuestos de las fórmulas generales
A-B-C-B-A
(I) y, respectivamente, A-B-A (II),
para el acabado plastificante de objetos que contengan poliolefina.
En estas fórmulas, A significa, respectivamente, un resto
R-COO, donde R significa un resto alquilo saturado,
ramificado o no ramificado, con 7 hasta 21 átomos de carbono, B
significa, respectivamente, un grupo
(C_{n}H_{2n}O)_{k}, donde n significa un número entero
comprendido entre 2 y 4 y k puede presentar valores comprendidos
entre 1 y 15 y C significa, en la fórmula (I), un resto alquileno
lineal o ramificado con, al menos, 2 y, como máximo, 6 átomos de
carbono. El índice k se refiere en este caso al grupo B individual y
no indica el número total de los grupos B en la molécula. El índice
k varía de conformidad con el grado variable de alcoxilación de las
moléculas individuales, en función de la tecnología, y puede ser,
por lo tanto, impar.
Con relación a la presente invención debe
establecerse expresamente que los aditivos (I) o bien (II), que
deben ser empleados de conformidad con la publicación WO 03/068856,
proporcionan a las poliolefinas propiedades hidrófilas y
propiedades no hidrófobas y, por lo demás, se diferencian desde el
punto de vista estructural considerablemente de los triglicéridos
que deben ser empleados de conformidad con la presente
invención.
Se sabe que los monoglicéridos y los
diglicéridos son utilizados como aditivos para poliolefinas y,
concretamente, como antiestáticos y como agentes antifricción. Sin
embargo estas aplicaciones no tienen nada que ver con la aplicación
a título de plastificante en el sentido de la presente invención. De
manera usual se utilizan como plastificantes en el campo de las
poliolefinas los denominados aceites blancos, que están constituidos
por parafinas.
La publicación
US-B-6,201,053 describe, a título de
ejemplo, que pueden emplearse triglicéridos parcialmente
saponificados a título de agentes lubrificantes, antiestáticos,
estabilizantes, agentes de copulación o agentes resistentes al
agua.
Sin embargo, no se ha divulgado nada sobre el
empleo de los triglicéridos como plastificantes destinados a
poliolefinas.
La publicación JP 62010141A2 (citada en el Chem.
Abstracts 1987:215172 CAPLUS) describe películas de plástico,
permeables al agua, con una buena resistencia mecánica y con una
buena permeabilidad al agua, obteniéndose estos materiales mediante
la fusión y el moldeo de 100 partes de poliolefina, entre 20 y 500
partes de materiales de carga y 100 partes de triglicéridos. A modo
de ejemplo se emplean 100 partes de Ultzex 3021F (un polietileno
lineal de baja densidad), 150 partes de carbonato de calcio, 5
partes de ácido esteárico y 30 partes de aceite de coco
hidrogenado.
No se ha divulgado nada sobre la adecuación de
los triglicéridos como plastificantes para las poliolefinas.
La publicación
US-A-4,578,414 describe fibras y
filamentos humectables, especialmente a base de poliolefinas, que
contienen agentes humectantes. Entre otros pueden emplearse
monoglicéridos, diglicéridos o triglicéridos en concepto de agentes
humectantes.
Sin embargo, no se ha divulgado nada sobre el
empleo de los triglicéridos como plastificantes destinados a
poliolefinas.
La tarea de la presente invención consistía en
proporcionar aditivos, que fuesen adecuados como plastificantes
para poliolefinas, especialmente para aquellas poliolefinas, que se
presentan en forma de fibras, de filamentos y de estructuras planas
textiles, que se emplean para artículos de higiene, para artículos
medicinales, para artículos textiles para el hogar, para prendas de
vestir y similares.
Otra tarea de la invención consistía en que los
aditivos proporcionasen ciertamente plasticidad a las poliolefinas
pero que, sin embargo, no influyesen negativamente sobre otras
propiedades de las poliolefinas. De manera especial, no debería
presentarse ninguna pérdida significativa en lo que se refiere a la
aptitud a la transformación, a la estabilidad térmica ni a la
tendencia al amarilleado de las poliolefinas, así como tampoco
deberían perjudicarse las propiedades de ingeniería textil de las
poliolefinas.
Una tarea más concreta se refiere a telas no
tejidas de poliolefina, que se emplean en el sector de la higiene:
las poliolefinas se utilizan desde hace décadas para la fabricación
de telas no tejidas en el sector de la higiene. Hasta hace algunos
años se empleaban vellones cardados, es decir fabricados a partir de
fibras discontinuas. En los últimos años se han empleado en
cantidad cada vez mayor las denominados napas de hilatura. Las napas
de hilatura presentan una suavidad significativamente peor en
comparación con la de los velos cardados. Como consecuencia de la
menor suavidad se producen mayores rozamientos en contacto con la
piel lo que tiene como consecuencia irritaciones cutáneas hasta
dermatitis producidas por los pañales. Tomando esto como base, la
tarea que se plantea consiste, especialmente, en proporcionar
plastificantes para napas de hilatura basadas en poliolefina,
debiéndose mantener la hidrofobia de las poliolefinas, especialmente
para las denominadas bocamangas para las piernas (leg cuffs)
(entendiéndose como tal las terminaciones para las piernas de los
pañales), con objeto de impedir un escurrido del pañal. Una fibra de
poliolefina debe considerarse entonces en el sentido de la presente
invención como hidrófoba, cuando se alcancen en el ensayo de
hundimiento, definido más adelante, tiempos de hundimiento de 24
horas como mínimo.
Se ha encontrado ahora, de manera sorprenden,
que los triglicéridos cumplen de manera excelente la tarea propuesta
desde todos los puntos de vista.
El objeto de la invención es el empleo de
triglicéridos como plastificantes para poliolefinas. Deberá
indicarse de manera expresa, que los triglicéridos se utilizan como
aditivos internos para poliolefinas en el ámbito de la presente
invención.
Se entenderá por triglicéridos -como es usual,
en general, en el sector industrial- los compuestos de la
estructura (T)
(T)CH_{2}(OR^{1})-CH(OR^{2})-CH_{2}(OR^{3})
en la que los restos R^{1},
R^{2} y R^{3} significan restos acilo con, respectivamente, 8
hasta 24 átomos de carbono. Por consiguiente se trata de triésteres
de la glicerina, cuyos tres grupos hidroxilo están esterificados
mediante ácidos grasos. Las longitudes de cadena de los restos
R^{1}, R^{2} y R^{3} pueden ser iguales o diferentes, los
restos R^{1}, R^{2} y R^{3} pueden ser -también de manera
independiente entre sí- saturados o pueden estar olefínicamente
insaturados una o bien varias
veces.
En el ámbito de la presente invención se emplean
los triglicéridos, a ser empleados, en materiales que contengan
poliolefina, preferentemente fibras, estructuras planas, tales como
telas no tejidas y láminas, para mejorar la suavidad. Por lo tanto,
cumplen la función de ser plastificantes. El empleo de los
triglicéridos de la fórmula (T), de conformidad con la invención,
como aditivos internos conduce, por lo tanto, a productos que
contienen poliolefina con una buena suavidad.
Los triglicéridos se emplean para la
plastificación de las poliolefinas, especialmente de los
polipropilenos, en cantidades comprendidas entre 0,1 y 100 phr,
preferentemente comprendidas entre 0,1 y 40 phr y, de manera
especial, comprendidas entre 0,1 y 10 phr. Es muy especialmente
preferente una cantidad que se encuentre en el intervalo
comprendido entre 1 y 5 phr. La expresión conocida por el técnico en
la materia phr ("partes por cien de resina" -parts per hundred
resin-) indica el número de partes en peso de un componente (en este
caso: el triglicérido) que está presente en el material sintético
(en este caso: la poliolefina) -referido a 100 partes en peso del
material sintético-.
No están limitadas ni la forma ni la manera en
que se añadan los triglicéridos a la poliolefina y entran en
consideración todos los métodos conocidos en el ramo por el técnico
en la materia. De este modo, pueden aportarse los triglicéridos a
la poliolefina, por ejemplo en forma de pastillas o en forma de
granulados. Sin embargo es posible también dosificar los
triglicéridos en forma de una denominada mezcla madre.
En lo que se refiere a la naturaleza de los
triglicéridos, no existe ningún tipo de limitaciones. Los
triglicéridos pueden ser de origen natural o de origen sintético.
Pueden emplearse especies individuales o mezclas arbitrarias entre
sí. En una forma de realización se emplean triglicéridos de calidad
industrial; en este caso su contenido en triglicérido supone al
menos un 60% en peso, de manera preferente supone, al menos, un 80%
en peso y, de manera especial, supone, al menos, un 90% en
peso.
Las longitudes de cadena preferentes de los
restos acilo R^{1}, R^{2} y R^{3} de los triglicéridos se
encuentran (respectivamente) entre 12 y 24 átomos de carbono y, de
manera especial, entre 16 y 24 átomos de carbono.
Tal como ya se ha indicado, las poliolefinas
están constituidas por aquellas que se presenten especialmente en
forma de fibras, de filamentos y de estructuras planas textiles, que
se utilizan para los artículos de higiene, para los artículos
medicinales, para los artículos textiles para el hogar, para las
prendas de vestir y similares. Estos materiales son, entre otras
cosas, los que se utilizan en el sector personal tales como pañales
para niños, productos contra la incontinencia, forros para
calzoncillos así como productos medicinales para el cuidado de las
heridas, los artículos textiles para el hogar tales como alfombras o
sábanas, prendas de vestir deportivas, ropa interior. En este caso,
puede tratarse de telas no tejidas o bien de artículos textiles
tricotados, tejidos o con inserción de mechones. Los artículos
textiles pueden fabricarse en procedimientos con 1 etapa o con
varias etapas.
En lo que se refiere a los materiales que
contienen poliolefinas, son adecuados, de por sí, todos los tipos
de polímeros y de copolímeros conocidos a base de etileno o bien
propileno. De la misma manera, son básicamente adecuadas mezclas de
poliolefinas puras con copolímeros. Así mismo, pueden emplearse los
aditivos con mezclas constituidas por poliolefinas con otros
polímeros sintéticos, por ejemplo poliésteres, o naturales, por
ejemplo algodón, viscosa, celulosa o cáñamo para proporcionar a las
fibras de poliolefina una suavidad mejorada.
Los tipos de polímeros adecuados especialmente
para las enseñanzas de conformidad con la invención se han
enumerado en la siguiente agrupación: poli(etileno) tal como
el HDPE (polietileno de alta densidad -high density polyethylene-),
LDPE (polietileno de baja densidad -low density polyethylene-),
VLDPE (polietileno de densidad muy baja -very low density
polyethylene-), LLDPE (polietileno lineal de baja densidad -linear
low density polyethylene-), MDPE (polietileno de densidad media
-medium density polyethylene-), UHMPE (polietileno de peso
molecular ultra elevado -ultra high molecular polyethylene-), VPE
(polietileno reticulado), HPPE (polietileno de alta presión -high
pressure polyethylene-); poli(propileno) tales como los
polipropilenos isotácticos; los polipropilenos sindiotácticos; los
polipropilenos fabricados mediante catálisis con metalocenos PP,
polipropilenos modificados a la resiliencia, copolímeros
estadísticos a base de etileno y de propileno, copolímeros bloque a
base de etileno y de propileno; EPM
(poli[etileno-co-propileno]);
EPDM
(poli[etileno-co-propileno-co-dieno
conjugado]).
Otros tipos de polímeros adecuados son: el
poli(estireno); el poli(metilestireno); el
poli(oximetileno); los copolímeros de
alfa-olefinas o de cicloolefinas catalizados por
medio de metalocenos tales como los copolímeros de
norborneno-etileno; los copolímeros, que contienen
al menos un 60% de etileno y/o de estireno y una proporción menor
que el 40% de monómeros tales como el acetato de vinilo, los ésteres
del ácido acrílico, los ésteres del ácido metacrílico, el ácido
acrílico, el acrilonitrilo, el cloruro de vinilo. Ejemplos de tales
polímeros son: el poli(acrilato de
etileno-co-etilo), el
poli(acetato de
etileno-co-vinilo), el
poli(cloruro de
etileno-co-vinilo), el
poli(estireno-co-acrilonitrilo).
Además son adecuados los copolímeros de injerto así como las
mixturas de polímeros, es decir las mezclas de polímeros en las
cuales están contenidos entre otras cosas los polímeros citados,
por ejemplo mixturas polímeras a base de polietileno y de
polipropileno. Los aditivos en el sentido de la presente invención
son adecuados también para el acabado plastificante de las
denominadas fibras Biko (fibras con núcleo y funda
-core-sheat-), que se preparan a partir de PES/PE o
de PP/PE.
Son especialmente preferentes, en el ámbito de
la presente invención, los homopolímeros y los copolímeros a base
de etileno y de propileno. En una forma de realización de la
presente invención se emplean, por lo tanto, a título de
poliolefina, de manera exclusiva el polietileno, en otra forma de
realización se emplea de manera exclusiva el polipropileno, en otra
forma de realización se emplean copolímeros a base de etileno y de
propileno.
En una forma de realización muy especialmente
preferente de la invención se emplean los aditivos de triglicérido
en las fibras de polipropileno.
Otro objeto de la invención está constituido por
un procedimiento para el acabado plastificante de objetos, que
contengan total o parcialmente poliolefinas, combinándose un
granulado polímero, que esté constituido totalmente o que contenga
en parte poliolefina, con triglicéridos en cantidades comprendidas
entre un 0,1 y un 100% referido al granulado y, a continuación, se
transforman de manera en sí conocida para dar fibras o láminas,
preferentemente mediante extrusión. En una forma preferente de
realización se emplean en este caso los triglicéridos en cantidades
comprendidas entre un 0,1 y un 10% en peso, de manera preferente
comprendidas entre un 0,1 y un 40% en peso y, de manera especial,
comprendidas entre un 1 y un 5% en peso -referido respectivamente
al granulado-.
En lo que se refiere a los triglicéridos es
válido por lo demás lo que se ha dicho más arriba. De manera
especial, se cumple que: en lo que se refiere a la naturaleza de
los triglicéridos, que pueden ser origen natural o de origen
sintético, no existe ningún tipo de limitaciones. En una forma de
realización se emplearán triglicéridos de calidad industrial, cuyo
contenido en triglicéridos sea, al menos, del 60% en peso. En otra
forma de realización el contenido en triglicéridos de los
triglicéridos industriales supone, al menos, un 80% en peso y, de
manera especial, supone, al menos, un 90% en peso.
En caso deseado pueden aportarse a las
poliolefinas, además de los plastificantes constituidos por los
triglicéridos, que deben ser empleados de conformidad con la
invención, también uno o varios aditivos de otra naturaleza,
especialmente aquellos que sean usuales en el campo de las telas no
tejidas, por ejemplo aditivos antibacterianos. En una forma de
realización se cumple que no se aporta adicionalmente a las
poliolefinas, además de los plastificantes constituidos por los
triglicéridos, que deben ser empleados de conformidad con la
invención, por ejemplo también los denominados triglicéridos de
calidad industrial, monoglicéridos y/o diglicéridos en concepto de
otros aditivos.
En caso deseado puede aplicarse superficialmente
sobre la superficie del material constituido por la poliolefina,
también lo que se denomina una preparación, para mejorar las
propiedades de transformación industrial del material, por ejemplo
en forma de una preparación que se denomina no diluida (neat) o en
forma de una solución o emulsión acuosa.
Para la evaluación del tacto se desprendieron de
un aspa los filamentos a ser ensayados por medio de un aspa para
hilos usual y las madejas formadas en este caso fueran evaluadas por
tres personas de ensayo diferentes desde el punto de vista háptico
con relación a la plasticidad. La escala prevé las siguientes
notas: nota 1 = muy, muy blando,
nota 2 = muy blando, nota 3 = blando, nota 4 = duro, nota 5 = muy duro, nota 6 = extraordinariamente duro.
nota 2 = muy blando, nota 3 = blando, nota 4 = duro, nota 5 = muy duro, nota 6 = extraordinariamente duro.
En el ensayo de hundimiento se verificó el
material fibroso a ser ensayado en un dispositivo especial en cuanto
a sus propiedades hidrófobas. Para ello se dispuso una
cantidad definida de fibras en un cestillo de alambre. Este
cestillo de alambre se dispuso sobre la superficie de un baño de
agua. En el caso de una fibra hidrófila, ésta se impregna por
completo en un corto período de tiempo y se hunde el cestillo de
alambre, que está cargado con el material fibroso. En el caso
presente se detectaron los tiempos necesarios para el hundimiento
por medio de barreras luminosas fijadas sobre el baño de agua. El
material fibroso se obtuvo mediante desprendimiento a partir de la
bobina con una pistola de aire.
Con el fin de cuantificar el influjo de las
propiedades mecánicas de las fibras mediante el aporte de los
aditivos, se sometieron los filamentos, obtenidos en el ensayo de
hilatura, a un ensayo de rotura de manera análoga a la de la norma
DIN 53834. El ensayo de rotura se llevó a cabo en un dispositivo
Statimaten usual en el comercio de la firma
Stein-Textechno. Para la evaluación se introdujo la
denominada constante mecánica, que se define como el producto de la
resistencia a la rotura determinada por la raíz cuadrada de la
dilatación a la rotura de la fibra. Cuanto mayor sea este valor
(cuanto más próximo sea al de la fibra exenta de aditivo) tanto más
conveniente será el mismo.
Para la evaluación del amarilleamiento se
sometieron las madejas, que deben ser ensayadas, durante 24 horas
en un armario para el secado a temperaturas de 110ºC. A continuación
se evaluó el grado de amarilleamiento en comparación con una madeja
exenta de aditivos por medio de una evaluación a simple vista.
Se hilaron por extrusión filamentos de
polipropileno como hilo parcialmente estirado (POY) en una máquina
de hilatura piloto, constituida por una extrusora del fabricante
Barmag, tipo 3E, un conducto para la transferencia de la fusión,
una cabeza de hilatura con paquetes rectangulares y un insuflado de
corriente transversal en la parte de hilatura y por una bobinadora
rápida del tipo Barmag SSW 46 en la parte correspondiente al
bobinado. Se trabajó con un caudal de la fusión de 30 g/minuto, que
se distribuyó en 2 hebras con 36 filamentos individuales cada una.
Las zonas de calentamiento 1/2/3 de la extrusora se ajustaron a una
temperatura de 240ºC, el calentamiento de la alimentación de la
fusión y de la cabeza de hilatura se ajustó a 260ºC. El enfriamiento
de los filamentos se llevó a cabo mediante aire insuflado en
corriente transversal. Tras el enfriamiento no se dotaron los
filamentos, como es usual, con una preparación de hilatura sino que
se aplicó superficialmente agua pura desmineralizada, con el fin de
no influenciar el efecto del aditivo. El bobinado de los filamentos
se llevó a cabo a una velocidad del rodillo propulsor de
2.100 m/minuto, se trabajó un avance del cilindro acanalado del 9,5%.
2.100 m/minuto, se trabajó un avance del cilindro acanalado del 9,5%.
El aditivo ensayado se fundió en primer lugar, a
continuación se mezcló en diversas proporciones cuantitativas con
el granulado de polipropileno y a continuación se aportó a la
extrusora a través de la boca de alimentación. Como aditivo
(denominado aditivo 1 en las tablas que se encuentran más adelante)
se empleó Cegesoft HF 52 en cantidades variables.
Los detalles relativos a las cantidades y a los
resultados de los ensayos pueden verse en las tablas situadas más
adelante.
Los filamentos obtenidos se ensayaron como se ha
descrito anteriormente en el apartado "métodos de ensayo".
Se alcanzaron los siguientes resultados:
Con el fin de determinar el potencial de
amarilleamiento, se pulverizó superficialmente el aditivo 1 sobre
fibras discontinuas de PP (con una aplicación del 0,5%) y se llevó a
cabo un ensayo de amarilleamiento como se ha descrito
precedentemente. El aditivo 1 se evaluó como blanco (= no
amarilleante) en la evaluación a simple vista.
Claims (10)
1. Empleo de triglicéridos como plastificantes
para poliolefinas.
2. Empleo según la reivindicación 1, en el que
se utilizan triglicéridos de origen natural.
3. Empleo según la reivindicación 1 o 2, en el
que se emplean triglicéridos de calidad industrial, cuyo contenido
en triglicéridos es del 60% en peso como mínimo.
4. Empleo según una de las reivindicaciones 1 a
3, en el que las poliolefinas se presentan en forma de napas de
hilatura.
5. Empleo según una de las reivindicaciones 1 a
4, en el que las poliolefinas se eligen entre el grupo constituido
por los polietilenos, los polipropilenos y los copolímeros de
etileno-propileno.
6. Empleo según una de las reivindicaciones 1 a
4 en el que la poliolefina es un polipropileno.
7. Empleo según una de las reivindicaciones 1 a
6, en el que se emplean triglicéridos de la estructura (T)
(T)CH_{2}(OR^{1})-CH(OR^{2})-CH_{2}(OR^{3})
en la que los restos R^{1},
R^{2} y R^{3} significan, independientemente entre sí, restos
acilo con, respectivamente, 8 hasta 24 átomos de
carbono.
8. Empleo según la reivindicación 7, en el que
los restos R^{1}, R^{2} y R^{3} significan, independientemente
entre sí, restos acilo con, respectivamente, 16 hasta 24 átomos de
carbono.
9. Empleo según una de las reivindicaciones 1 a
8, en el que los triglicéridos se emplean para la plastificación de
las poliolefinas en cantidades comprendidas entre 1 y 5 partes por
cien de resina (phr).
10. Procedimiento para el acabado plastificante
de objetos, que contengan total o parcialmente poliolefinas,
combinándose un granulado polímero, que contenga total o
parcialmente poliolefinas, con triglicéridos en cantidades
comprendidas entre un 0,1 y un 40% en peso referido al granulado y,
a continuación, se transforman de manera en sí conocida para dar
fibras o láminas.
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