ITMI20012051A1 - Processo per la produzione da un tessuto non tessuto microfibroso conaspetto feltrato e superficie caratterizzata da assenza di nappa - Google Patents

Description

Domanda di Brevetto per Invenzione avente per titolo:

“PROCESSO PER LA PRODUZIONE D’UN TESSUTO NON TESSUTO MICROFIBROSO CON ASPETTO FELTRATO E SUPERFICIE CARATTERIZZATA DA ASSENZA DI NAPPA”

La presente invenzione riguarda nuovi prodotti sintetici tessuti, non tessuti microfibrosi aventi l’aspetto e le caratteristiche sia dei tessuti d’elevata qualità, detti “panni” e quelle della pelle sintetica con superficie completamente priva di mappa e i metodi per la produzione degli stessi. Più particolarmente la presente invenzione riguarda un tessuto non tessuto microfibroso sintetico, avente una superficie con aspetto in grado di ricordare il panno e il feltro, completamente privo di nappa e potere scrivente, ovvero senza microfibre in superficie, ma con un aspetto gradevole ed unico nel suo genere. Inoltre la presente invenzione si riferisce ad un processo di preparazione di detto prodotto analogo al processo per la produzione di tessuti non tessuti microfibrosi del tipo della pelle scamosciata.

E’ noto, ed è attualmente sfruttato commercialmente, un processo produttivo tradizionale per la produzione di tessuti non tessuti microfibrosi del tipo della pelle scamosciata, che è tipicamente descritto nei brevetti italiani n. 823055, 839921, 858373, 873699, 905222, 921871 e nel brevetto statunitense US-A-3531368.

Secondo questi brevetti, si prepara una fibra a due componenti, del tipo “isola” nel “mare” alimentando due polimeri ad una filiera in modo tale che uno dei componenti “mare” circondi completamente l'altro, costituito da vari filamenti che formano le diverse “isole”. Nella fibra a due componenti il componente “mare” è generalmente costituito da polistirene (PST) o altro polimero che abbia, in filatura, le caratteristiche tali da disporsi intorno alle microfibre del componente “isola” e sia inoltre facilmente solubile in solventi organici usuali. Tipicamente il componente “isola” è costituito da polietilentereftalato (PET). Con la fibra ottenuta si prepara un feltro mediante agugliatura, si impregna con una soluzione acquosa di polivinil alcool (PVA), si scioglie il componente “mare” in tricloroetilene (“trielina”), s’impregna con una soluzione di poliuretano (PU) in dimetilformammide (DMF) ed, infine, si elimina il PVA. Il prodotto così ottenuto viene tagliato in due nella sezione, tinto in opportuni jet di tintura, e finito. Nella figura allegata viene riportato uno schema a blocchi semplificato del processo accennato sopra.

Tutti questi processi portano ad un prodotto con una superficie di aspetto scamosciato, caratterizzata dalla presenza di microfibre in superficie, generalmente di lunghezza compresa tra 0.1 e 5 mm, che conferiscono al prodotto l’aspetto tipico del camoscio, ed il cosiddetto “potere scrivente”, ovvero l’impronta di un segno secondo l’orientamento delle microfibre in superficie.

Il prodotto così ottenuto ha incontrato un grande successo commerciale per il suo aspetto e per le elevate caratteristiche tessili, come la “mano”, associate a notevoli proprietà meccaniche. Tuttavia, data la complessità e il numero degli stadi di trattamento, necessari per la sua preparazione, il prodotto finale ha un costo relativamente elevato, giustificato dalla classe dei prodotti naturali con i quali si trova in concorrenza come la pelle scamosciata di ottima qualità. D’altro canto non era fino ad ora possibile ottenere prodotti sintetici, con l’apparenza dei tessuti naturali, di alta qualità, chiamati “panni” che, inoltre, ricordassero l’aspetto feltrato caratteristico della pelle e non avessero, in superficie, la nappa propria della pelle scamosciata sopra descritta ma che, tuttavia, mantenessero le elevate caratteristiche tessili e meccaniche, a costi sostanzialmente più contenuti di quelli della pelle scamosciata sintetica sopra menzionata.

Il materiale secondo la presente invenzione può essere ottenuto con un processo che preveda i seguenti stadi:

a) filatura di una fibra bicomponente del tipo “isole” nel “mare” nella quale lisola è costituita da un polimero scelto fra quelli impiegati nelle applicazioni tessili, mentre il “mare” è un polimero che può essere sciolto in solventi organici, o asportato mediante trattamento con acqua, con soluzioni acquose alcaline o acide, con solventi organici non inquinanti, da soli o in soluzione acquosa;

b) preparazione di un feltro con la fibra bicomponente;

c) impregnazione del feltro con una soluzione acquosa di polivinilalcol;

d) asportazione del componente “mare” mediante trattamenti con solventi;

e) impregnazione con PU in solventi organici, oppure in emulsione o dispersione acquosa; f) asportazione del polivinilalcol;

g) trattamento di splitting;

h) tintura.

Come si può vedere dal confronto dei due processi, la differenza è costituita dalla mancanza, nel processo secondo l’invenzione, dello stadio di smerigliatura superficiale del prodotto. L’eliminazione dello stadio di smerigliatura, oltre ai vantaggi economici intrinseci derivanti dall’eliminazione di uno stadio operativo, comporta notevoli progressi dal punto di vista ambientale a favore del processo secondo l’invenzione. L’eliminazione della operazione di smerigliatura e di abbattimento delle polveri risultanti, migliora notevolmente l’aspetto ambientale del processo e riduce i costi d”investiimento e/o operativi dell’impianto Inoltre, sempre rispetto al processo per la produzione di pelle scamosciata sintetica, il processo secondo l’invenzione richiede, a parità di superficie di prodotto finale, una quantità in/peso di materiali di partenza notevolmente inferiore che può arrivare fino al 50% in peso degli stessi.

Un ulteriore vantaggio del prodotto e processo secondo la presente invenzione deriva dal fatto che le apparecchiature richieste per la produzione della pelle sintetica scamosciata, secondo la tecnica nota, e quelle secondo l’invenzione sono sostanzialmente le stesse, con l’eccezione di quelle richieste per la smerigliatura. E quindi possibile passare dalla produzione di pelle scamoscata sintetica a quella del prodotto secondo l’invenzione in tempi ridotti, e senza dover ricorrere a particolari accorgimenti, semplicemente passando dallo stadio di splitting a quello di tintura.

Il processo di preparazione del prodotto secondo l’invenzione può inoltre realizzato in modo parzialmente o totalmente pulito, utilizzando cioè i reagenti o i solventi descritti nella domanda di brevetto italiano della stessa titolare n. MI2001 A000516.

Il processo sopramenzionato porta ad un prodotto non tessuto microfibroso, con superficie caratterizzata dalla mancanza di microfibre emergenti dalla superficie, quindi senza “potere scrivente”, ma con aspetto particolare di tipo “panno”, molto gradevole di aspetto, di mano e con ottime caratteristiche fisico - meccaniche.

Secondo la presente invenzione la componente “isola” può essere costituita da polietilentereftalato o da poliesteri modificati, da poliesteri cationici, da nylon o altri tipi di poliammidi, da polietilene, da polipropilene o altri tipi di poliolefine.

Le componenti “mare” possono essere costituite da nylon o altre poliammidi, da poliesteri modificati ed, in generale, da altri polimeri filabili con la caratteristica essenziale di essere solubili in solventi organici “ecologicamente puliti”, preferenzialmente in soluzioni acquose acide o alcaline. Il rapporto tra la componente “isola” e la componente ”mare” utilizzato nella filatura bicomponente deve essere compreso tra 20/80 e 80/20.

L’impregnazione con poliuretano del feltro dopo eliminazione del componente “mare” può essere realizzata con poliuretano in soluzione di dimetilformammide o di dimetilacetammide, analogamente a quanto avviene nei sistemi convenzionali accennati sopra, oppure, preferibilmente, con impregnazione di poliuretano in emulsione o dispersione acquosa. Se si segue il processo con poliuretano in emulsione o dispersione acquosa è necessario che il legame fra il poliuretano e il feltro e il poliuretano stesso, possa resistere all’estrazione del polivinilalcol. A questo proposito, analogamente a quanto avviene per il polivinilalcol, nell’estrazione del componente “mare”, sarà necessario fissare il poliuretano perché possa resistere al trattamento del feltro per estrarre il polivinlalcol. Il fissaggio del poliuretano può avvenire mediante aggiunta di agenti reticolanti noti nella tecnica che, secondo il tipo, sono attivi a temperatura ambiente o a temperature relativamente elevate (100° - 120°C).

Verranno qui di seguito descritte in maggior dettaglio le operazioni che vengono eseguite per realizzare il processo della presente invenzione, mentre gli esempi di realizzazione riportati permetteranno di apprezzare i vantaggi del processo stesso.

Si fila un fibra bicomponente attraverso una filiera ben nota agli esperti e che permette di ottenere una fibra composita nella quale uno dei polimeri si dispone intorno alle fibre elementari dell’altro polimero. La fibra così ottenuta viene trattata secondo i metodi di finissaggio noti nella tecnica della filatura; in particolare la fibra bicomponente, prima di essere sottoposta a stiro, deve avere una denaratura compresa tra 10 e 13 denari, ancor meglio se compresa tra 11÷12,5 denari. Lo stiro viene eseguito con rapporti di stiro che variano generalmente nell’intervallo 2÷5, preferibilmente nell’intervallo 3÷4, con una denaratura della componente “isola” compresa nell’ intervallo 0,08÷0,5 denari.

Nella presente invenzione è preferibile l’utilizzo di una fibra bicomponente costituita da polietilentereftalato, come componente “isola” e da un poliestere modificato come componente “mare”, solubile in una soluzione acquosa alcalina.

Con tale fibra bicomponente viene preparato un feltro tramite agugliatura; la densità apparente del feltro deve essere preferenzialmente nell’intervallo 0,1÷0,5 g/cm<3>, meglio ancora se è compresa tra 0,15÷0,3 g/cm<3>, con uno spessore compreso tra 2÷4 mm, al fine di ottenere un non tessuto finale con buona morbidezza.

Il feltro così ottenuto viene impregnato con una soluzione acquosa di alcool polivinilico (PVA), ad una concentrazione compresa tra 5 e 30% preferibilmente tra 8÷15%, meglio ancora se compresa tra il 10÷13%, e ad una temperatura compresa tra 60÷90°C. Dopo essiccamento della pezza, si estrae la componente “mare” o con solventi organici (esempio polistirolo estratto con tricloroetilene) o con mezzi acquosi (esempio poliestere modificato estratto con soluzione acqua soda).

Il non tessuto cui è stato estratto il componente “mare”, viene impregnato con poliuretano in soluzione di dimetilformammide oppure disperso in emulsione acquosa, a temperatura ambiente, con una concentrazione variante tra il 10% e il 20% e viene dosato sulla pezza tramite opportuni rulli spremitori. I polioli che costituiscono il poliuretano (PU) possono essere di tipo polietere, di tipo poliestere e di tipo polietere-poliestere; il PU può essere preparato usando uno o più tipi di tali polioli, che devono avere un peso molecolare medio numerico compreso tra 500÷5000. 1 diisocianati usati per la sintesi del PU potrebbero essere sia alifatici che aromatici; estensori di catena utilizzati, invece, sono generalmente molecole a basso peso molecolare, che possiedono due o più idrogeni attivi che reagiscono con i gruppi isocianici. La sintesi del PU viene generalmente condotta preparando preliminarmente il prepolimero con gruppi isocianici terminali, fino al raggiungimento del peso molecolare desiderato.

Segue poi una reazione di estensione, condotta con diammine di tipo alifatico o aromatico, fino al peso molecolare finale stabilito.

Nel caso di utilizzo di poliuretano in emulsione acquosa, alla soluzione acquosa di poliuretano usato per impregnazione, al fine di raggiungere le caratteristiche fisico meccaniche e di resistenza ai solventi desiderate, si può aggiungere una quantità di reticolante variabile compresa tra 0,5÷8%. Tali reticolanti, che possono essere melammine, aziridine, carbodiimidi, epossidi, composti di zirconio, o a base isocianato, sono attivi in fase di essiccamento del PU ad una temperatura che varia dai 110°C ai 180°C.

La resina poliuretanica impregnata sul non tessuto, viene termofissata alla stessa tramite essiccamento, oppure viene preliminarmente coagulata e poi essiccata; per esempio, nel caso di PU di tipo anionico, il coagulo può essere effettuato in una soluzione acquosa acida, o, per un PU cationico, in una soluzione acquosa alcalina. In ogni modo, la fase di fissaggio del PU alla microfibra deve avvenire nel minor tempo possibile, al fine di evitare la migrazione del PU sulla superficie del non tessuto, con conseguente peggioramento delle caratteristiche chimico -fisiche e dell’aspetto.

Quando il fissaggio è eseguito tramite essiccamento, è consigliabile l’uso di forni ad aria calda con temperature molto elevate, comprese tra 150÷200°C, oppure di steamer che all’azione del vapore combinano l’effetto delle microonde.

Una volta fissato il PU, deve essere allontanato il PVA dal non tessuto e questo viene fatto in vibro-washer con acqua calda, ad una temperatura compresa tra 85÷95°C.

La pezza finale viene essiccata in forno ad aria calda e sottoposta alle successive fasi di lavorazione, che, rispettivamente, sono il taglio in due lungo la sezione, la tintura ed il finissaggio. Le condizioni operative di questi stadi produttivi riflettono quelle utilizzate nella produzione di tessuti non tessuti con l’utilizzo di solventi organici.

Nel processo secondo la presente invenzione, rispetto ai metodi tradizionali di produzione di tessuti non tessuti microfibrosi citati, non viene eseguita alcuna operazione di smerigliatura sul prodotto, in modo da evitare la comparsa di microfibra in superficie. Questo permette di operare con feltri di spessore ridotto, portando ad una riduzione del costo di produzione compreso tra il 20% e il 50%.

ESEMPIO 1

Viene preparata una fibra in fiocco formata da microfibre di PET (polietiletereftalato) (0,13÷0,15 denari) in una matrice di polistirolo, aventi le seguenti caratteristiche:

1- denaratura: 3,9

2- lunghezza: 51 mm

3- arricciature: circa 4 cm

4- rapporto di stiro: 3,5/1

In particolare la fibra è formata da 57 parti in peso di PET e da 43 parti in peso di PST. Se osservata in sezione la fibra rivela la presenza di 16 microfibre di PET inglobate nella matrice di PST. Con la fibra fiocco, viene preparato un feltro greggio che viene sottoposto ad agugliatura per formare un feltro agugliato con densità 0,217 g/cc. Il feltro agugliato viene fatto ritirare in acqua calda ad una temperatura di 90°C ottenendo una densità di 0,331 g/cc; questo viene poi immerso in una soluzione di alcool polivinilico al 12% ad una temperatura intorno ai 70°C e viene poi termofissato in forno a 150°C per 10 minuti. La pezza impregnata con PVA viene immersa in tricloroetilene per la dissoluzione del componente "mare". La pezza viene impregnata con una soluzione di PU in dimetilformammide avente concentrazione intorno al 12%. Il poliuretano viene fissato alla struttura microfibrosa grazie ad un coagulo in soluzione di acqua e dimetilformammide, quindi si ha una fase di essiccamento della pezza. La fase successiva prevede il taglio in due parti nella direzione dello spessore. D materiale ottenuto viene sottoposto a tintura in jet con coloranti dispersi, quindi sottoposto a trattamenti di finissaggio tradizionali dell’ industria tessile.

ESEMPIO 2

Viene preparata una fibra in fiocco formata da microfibre di PET (polietiletereftalato) (0,13÷0,15 denari) in una matrice di poliestere modificato (TLAS), aventi le seguenti caratteristiche:

1- denaratura: 3,9

2- lunghezza: 51 mm

3- arricciature: circa 4 cm

4- rapporto di stiro: 3,5/1

In particolare la fibra è formata da 57 parti in peso di PET e da 43 parti in peso di TLAS. Se osservata in sezione la fibra rivela la presenza di 16 microfibre di PET inglobate nella matrice di PST. Con la fibra fiocco, viene preparato un feltro greggio che viene sottoposto ad agugliatura per formare un feltro agugliato con densità 0,217 g/cc. feltro agugliato viene fatto ritirare in acqua calda ad una temperatura di 90°C ottenendo una densità di 0,331 g/cc; questo viene poi immerso in una soluzione di alcool polivinilico ad alto valore di saponificazione (H.S.PVA) al 12% ad una temperatura intorno ai 70°C e viene poi termofissato in forno a 150°C per 30 minuti. La pezza impregnata con PVA viene immersa in una soluzione di NaOH al 10% ad una temperatura di 60°C per la dissoluzione del componente "mare". La pezza viene impregnata con una soluzione di PU in dimetilformammide avente concentrazione intorno al 12%. Il poliuretano viene fissato alla struttura microfibrosa grazie ad un coagulo in soluzione di acqua e dimetilformammide, quindi si ha una fase di essiccamento della pezza. La fase successiva prevede il taglio in due parti nella direzione dello spessore. Il materiale ottenuto viene sottoposto a tintura in jet con coloranti dispersi, quindi sottoposto a trattamenti di finissaggio tradizionali dell’industria tessile.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1) Prodotti sintetici microfibrosi tessuti non-tessuti con l’apparenza dei materiali tessuti di alta qualità, cosiddetti “panni”, ma con l’aspetto feltrato caratteristico della pelle, aventi una superficie totalmente priva di peli o nappa e con caratteristiche meccaniche superiori a quelle della pelle naturale.
2. 2) Prodotti sintetici microfibrosi tessuti non-tessuti secondo la rivendicazione 1, caratterizzati dal fatto che le microfibre sono costituite da poliesteri scelti fra polietilentereftalati, politrietilentereftalati, polibutilentereftalati, poliesteri modificati, o loro miscele.
3. 3) Prodotti sintetici microfibrosi tessuti non-tessuti secondo la rivendicazione 1, caratterizzati dal fatto che le microfibre sono costituite da nylon 6, da altre poliammidi, da polietilene, da polipropilene o da altre poliolefme o loro miscele.
4. 4) Prodotti sintetici microfibrosi tessuti non-tessuti secondo la rivendicazione 1, caratterizzati dal fatto che le micro fibre che compongono il non-tessuto hanno titoli compresi tra 0,001 den e 0,4 den.
5. 5) Prodotti sintetici microfibrosi tessuti non-tessuti secondo la rivendicazione 1, caratterizzati dal fatto che le microfibre hanno sezione circolare.
6. 6) Prodotti sintetici microfibrosi tessuti non-tessuti secondo la rivendicazione 1, caratterizzati dal fatto che le microfibre hanno sezione non circolare.
7. 7) Procedimento per la preparazione di prodotti sintetici microfibrosi tessuti non-tessuti con l’apparenza dei materiali tessuti di alta qualità, cosiddetti “panni”, ma con l’aspetto feltrato caratteristico della pelle, preparati mediante impregnazione di microfibre microporose e poliuretano, caratterizzati dal fatto di presentare almeno una superficie totalmente priva di peli o nappa e caratteristiche meccaniche superiori a quelle della pelle naturale.
8. 8) Procedimento per la preparazione di prodotti sintetici microfibrosi tessuti non-tessuti con l’apparenza dei materiali tessuti di alta qualità, cosiddetti “panni”, ma con l’aspetto feltrato caratteristico della pelle, caratterizzato dal fatto che detto processo differisce dal procedimento per la produzione di pelle artificiale scamosciata per il fatto di non utilizzare lo stadio di smerigliatura del prodotto.
9. 9) Procedimento per la preparazione di prodotti come dalla rivendicazione 8, comprendente i seguenti stadi: a) preparazione di una fibra bicomponente del tipo “isole” nel “mare”; b) preparazione di un feltro con la fibra bicomponente; c) impregnazione del feltro con una soluzione acquosa di polivinilalcol; d) asportazione del componente “mare” mediante trattamenti con solventi; e) impregnazione con PU in solventi organici, oppure in emulsione o dispersione acquosa; f) asportazione del polivinilalcol; g) trattamento di splitting; h) tintura.