ARTÍCULO DE FORMA INFINITA DE FILAMENTOS DE POLIOLEFINA DE ULTRA ALTO PESO MOLECULAR Y/O FIBRAS DISCONTINUAS Y UN PROCESO PARA PRODUCIRLAS
CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a un articulo de forma infinita . Los artículos de forma infinita se conocen generalmente e incluyen por ejemplo anillos, bucles y hondas . Los anillos se · producen por ejemplo de metal, como por ejemplo aluminio y metal, o pueden también moldearse de un plástico, por ejemplo nylon. Los bucles y hondas se producen a menudo de fibras . ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En varias ocasiones se usan artículos de forma infinita como elementos de conexión. Por ejemplo es posible usar un anillo cono un elemento de conexión para dos o más extremos de cuerda, al unir los extremos de cuerda al anillo. En el caso de un bucle o una honda es por ejemplo posible hacer una conexión entre dos objetos al unir el bucle o la honda a ambos objetos, por ejemplo al amarrar o enrollar el bucle alrededor del objeto. Los artículos con forma infinita se usan en varias instancias para transferir fuerzas, o deben resistir fuerzas. Es muy importante que los artículos sean capaces
de hacer esto bajo todo tipo de condiciones, a menudo por un tiempo prolongado, sin romperse o dañarse de cualquier manera . El objeto de la invención es proveer un articulo de forma infinita que sea capaz de transferir fuerzas. Sorpresivamente se obtiene un articulo de forma infinita muy adecuado, si el articulo comprende filamentos por lo menos parcialmente fusionados de poliolefina de peso molecular ultra alto y/o fibras discontinuas. La fusión de filamentos de poliolefina de peso molecular ultra alto se conoce por mucho tiempo y por ejemplo se describe en US-6, 277 , 773, O 2004/053212, US-6,148,597 y US-4 , 876, 774. Sin embargo estos documentos no se refieren a artículos de forma infinita, sino a artículos como hilos de pescar, varas, barras y telas. Los documentos no dan indicación que lleve a los artículos de forma infinita de la presente invención. SUMARIO DE LA INVENCIÓN Los artículos de forma infinita de acuerdo con la invención son versátiles y por esa razón adecuados para muchas aplicaciones. Se puede producir por ejemplo con varios diámetros y grosores, con un bajo grado de fusión o un alto grado de fusión de los filamentos y/o fibras discontinuas etc., para ajusfar el artículo según su uso deseado .
En caso de filamentos y/o fibras discontinuas parcialmente fusionadas, la estructura de los filamentos y las fibras discontinuas permanece parcialmente presente en el articulo de forma infinita de acuerdo con la invención, ya que los filamentos y las fibras discontinuas solo se fusionan con una parte de su superficie. En el caso de un grado bajo de fusión es incluso posible desconectar los filamentos y fibras discontinuas, simplemente doblando el articulo de forma infinita , o al dividir los filamentos y/o fibras discontinuas en el objeto de forma infinita aplicando fuerza de división, pór ejemplo con un cuchillo. En el caso de un grado creciente de fusión el porcentaje de superficie de un filamento o fibra discontinua que está fusionado con otro filamento o fibra discontinua aumenta y finalmente los filamentos y/o fibras discontinuas se fusionan a lo largo de toda su superficie y la estructura de los filamentos y/o fibras discontinuas en el articulo de forma infinita de acuerdo con la invención ha desaparecido como tal de manera casi total o total. Con un grado creciente de fusión la densidad del articulo de forma infinita de acuerdo con la invención aumenta. Preferentemente la densidad del articulo de forma infinita es de por lo menos 70% del máximo de densidad obtenible, más preferiblemente por lo menos 80%, aún más preferiblemente por lo menos 90%, aún más preferiblemente
por lo menos 95%, aún más preferiblemente por lo menos 98%, aún más preferiblemente por lo menos 99%, aún más preferiblemente por lo menos 99.5%, de la manera más preferible por lo menos 99.9%. La densidad máxima obtenible es la densidad del material usado para producir al articulo de forma infinita, es decir la densidad del material polimérico de los filamentos y/o fibras discontinuas, o la densidad calculada a partir de fracciones y densidades de diferentes materiales, si el articulo comprende los filamentos y/o fibras discontinuas y también uno o más materiales adicionales. Preferiblemente los artículos formados de acuerdo con la invención comprenden por lo menos 90% en peso de los filamentos y/o fibras discontinuas de la poliolefina de peso molecular ultra alto, de manera más preferentemente por lo menos 95% en peso, aún más preferentemente por lo menos 98% en peso, aún más preferiblemente por lo menos 99% en peso, aún más preferiblemente por lo menos 99.9% en peso. De manera más preferible el articulo de forma infinita consiste de filamentos y/o fibras discontinuas por lo menos parcialmente fusionadas. La circunferencia del articulo de forma infinita se encuentra por ejemplo entre 10 mm y 10000 mm. Preferentemente la circunferencia es de por lo menos 20 mm, más preferentemente de por lo menos 30 mm. Preferentemente
la circunferencia es máximo de 5000 mm, de manera más preferible máximo 1000 mm. El grosor del articulo de forma infinita, como se mide en el cuerpo de los filamentos o fibras discontinuas por lo menos parcialmente fusionados, se encuentra por ejemplo entre 0.1 mm y 30 mm. Preferentemente el grosor es de por lo menos 0.2 mm, de manera más preferible por lo menos 0.5 mm, de manera aún más preferible por lo menos 0.5 mm. Preferentemente el grosor es de máximo 20 mm, de manera más preferible máximo 10 mm. En una modalidad preferida el grosor se encuentra por debajo de 3 mm, más preferentemente por debajo de 2 mm, aún más preferentemente por debajo de 1.5 mm, de modo que el articulo de forma infinita sea más bien flexible y pueda usarse como un dispositivo de unión de injerto. En otra modalidad preferida el grosor es de por lo menos 10 mm, más preferentemente por lo menos 15 mm, aún más preferiblemente por lo menos 20 mm, de modo que el articulo es muy adecuado para levantar cargas pesadas, por ejemplo como honda o como el núcleo de una honda, esta honda comprende un núcleo y una cubierta para proteger al núcleo . En la producción del articulo de forma infinita de acuerdo con la invención como el material inicial se usan filamentos y/o fibras discontinuas de poliolefina de
peso molecular ultra alto. Estos filamentos y/o fibras discontinuas son conocidos para la persona versada. Los filamentos tienen un cuerpo alargado cuya dimensión de longitud es mayor que las dimensiones transversales de ancho y grosor. Se prefiere que los filamentos tengan una fuerza de tensión de por lo menos 1.2 GPa y un módulo de tensión de por lo menos 40 GPa. Se pueden producir fibras discontinuas a partir de los filamentos mediante métodos conocidos para los versados en la técnica . Los homopolimeros y copolimeros de polietileno y polipropileno son particularmente adecuados como poliolefinas para la producción de filamentos y/o fibras discontinuas de poliolefina de peso molecular ultra alto. Además, las poliolefinas usadas pueden contener pequeñas cantidades de uno o más polímeros adicionales, en particular otros polímeros de alqueno-1. Se prefiere que los filamentos y/o fibras discontinuas de poliolefina de peso molecular ultra alto usados en la producción del artículo de forma infinita de acuerdo con la invención sean de polietileno lineal de alto peso molecular, con un peso molecular promedio de por lo menos 400,000 g/mol. Polietileno lineal significa aquí polietileno con menos de 1 cadena lateral por 100 átomos de carbono, preferentemente menos de 1 cadena lateral por 300 átomos de
carbono . Preferiblemente, se hace uso de filamentos de polietileno preparados por un proceso de hilado de gel como se describe por ejemplo en GB-A-2042414 , GB-A-2051667 , EP 0205960 A y WO 01/73173 Al. Este proceso esencialmente comprende la preparación de una solución de una poliolefina de alta viscosidad intrínseca, hilando la solución en filamentos a una temperatura por encima de la temperatura de disolución, enfriar los filamentos por debajo de la temperatura de gel de modo que ocurra formación de gel y se hilen los filamentos antes, durante o después de la remoción del solvente. La forma de la sección transversal de los filamentos puede ser seleccionada a través de selección de la forma de la apertura de hilado. Preferiblemente se hace uso de un hilo de múltiples filamentos. De manera más preferiblemente, se hace uso de hilos de múltiples filamentos de polietileno lineal de peso molecular ultra alto con una viscosidad intrínseca de por lo menos 5 dl/g, determinado en decalina a 135 °C, y un calibre de hilo de por lo menos 50 denier, en donde el hilo tiene una fuerza de tensión de por lo menos 25, más preferiblemente por lo menos 30, aún más preferentemente 32, todavía más preferiblemente de por lo menos 34 cN/dtex y un módulo de tensión de por lo menos
1000 cN/dtex. La viscosidad intrínseca se determina de acuerdo a PTC-179 (Hercules Inc. Rev. Apr . 29, 1982) a 135 °C, con un tiempo de disolución de 16 horas, el antioxidante es DPBC, en una cantidad de solución de 2 g/1, y la viscosidad se mide en diferentes puntos y se extrapola a concentración cero. Preferiblemente como material inicial para el artículo de forma infinita de la invención se usan únicamente los filamentos.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La invención también se refiere a un proceso para producir el artículo en forma infinita de acuerdo con la invención al enrollar un filamento o uno o más hilos que contienen los filamentos y/o fibras discontinuas de la poliolefina de peso molecular ultra alto alrededor de un par de ruedas para formar un bucle, calentando las fibras a una temperatura por debajo del punto de fusión de los filamentos y o fibras discontinuas en el que los filamentos y/o fibras discontinuas se fusionan por lo menos parcialmente y estirando el bucle aumentando la distancia entra las ruedas, rotando al mismo tiempo las ruedas. Preferentemente cada una de las ruedas comprende una muesca para recibir el filamento o uno o más hilos. De
este modo el filamento o uno o más hilos se guian a través de las ruedas. Los mejores resultados se obtienen si ambos ejes de las ruedas se encuentran en la misma dirección y las ruedas y el bucle se encuentran en el mismo plano. En caso de filamentos y/o fibras discontinuas de polietileno de peso molecular ultra alto, la temperatura de los filamentos y/o fibras se puede encontrar entre 145 y 160° C. Para obtener un alto grado de fusión de los filamentos y/o fibras discontinuas, sin correr el riesgo de derretimiento y pérdida de propiedades de los filamentos y/o fibras discontinuas, la temperatura se elige preferentemente entre 148 y 157 °C, de manera más preferible entre 150 y 154 °C. Ya que la distancia entre las ruedas se aumenta el filamento o el o los hilos son jalados. Preferentemente la tasa de jalado del filamento o del hilo o los hilos es de por lo menos 1.2, más preferentemente por lo menos 1.4, más preferiblemente por lo menos 1.6. Preferentemente la tasa de jalado del filamento o del o los hilos es de máximo 3.0, aún más preferentemente de máximo 2.5. La tasa de jalado es la relación entre la circunferencia del articulo formado después del jalado y la circunferencia del bucle enrollado en las ruedas, antes del jalado. En una modalidad se hace uso de filamentos de poliolefina de peso molecular ultra alto parcialmente
jalados. En este caso es posible aplicar una tasa de jalado alta en el proceso de producción para el articulo de forma infinita, por ejemplo por lo menos de 3.0, preferentemente por lo menos de 4.0, para obtener una fuerza alta, módulo alto, pero también un grado alto de fusión de los filamentos . Preferentemente la distancia entre las ruedas se aumenta al aplicar una fuerza en por lo menos una de las ruedas . La velocidad de transportación del filamento o del o los hilos a través de las ruedas se puede encontrar entre 5 mm por segundo para artículos de forma infinita con una circunferencia de 10 mm, hasta 1000 mm por segundo para artículos de forma infinita con una circunferencia de por lo menos 10000 mm. El jalado del filamento o del o los hilos puede ocurrir durante un periodo de entre 1 y 10 minutos, preferentemente 2 y 4 minutos. El grado de fusión de los filamentos y/o fibras discontinuas puede aumentarse por ejemplo al aumentar la temperatura o al aumentar el periodo de jalado y/o la tasa de jalado. Un proceso adicional preferido para la producción del artículo de forma infinita de acuerdo con la invención comprende los pasos de: - enrollar un filamento o uno o más hilos de
la poliolefina de peso molecular ultra alto alrededor de una espiga; colocar la espiga en un molde que comprende mitades de molde con recesos para recibir la espiga y una cavidad para la producción del articulo de forma infinita justo alrededor de la espiga; calentar el filamento o uno o más hilos; cerrar el molde para formar el articulo formado en la cavidad del molde. Las aplicaciones para el articulo de forma infinita de acuerdo con la invención incluyen anillos, por ejemplo como parte de redes de pescar, hondas para levantar cargas pesadas, o dispositivos médicos, por ejemplo dispositivos ortopédicos para fijaciones de fractura de huesos, cierre de esternón, unión de injertos etc. En una modalidad preferida el articulo de forma infinita es, o forma parte de un dispositivo de unión de injertos. Un dispositivo de unión de injertos se describe en US 6533802 B2. Tales dispositivos de unión de injertos son por ejemplo usados en la reparación del ligamento cruzado anterior en la articulación de la rodilla. El procedimiento usado a menudo es para fijar un extremo del injerto en el fémur cerca de la articulación de la rodilla, a menudo en un túnel perforado de hueso, y el otro extremo del injerto en la tibia cerca de la articulación de la
rodilla, también a menudo en un túnel de hueso perforado. También otras formas de fijación se usan para el dispositivo de unión de injerto. Un problema con el dispositivo conocido de unión de injerto es que el bucle en el dispositivo tiene una rigidez moderada, que vuelve más lenta o incluso detiene el proceso de sanado después de la operación . De manera sorpresiva si el articulo de forma infinita de acuerdo con la invención es usado, se obtiene un proceso de sanado mejor. Además el grosor del bucle puede ser muy bajo, sin perder su fuerza y rigidez, de modo que un túnel perforado de hueso con un diámetro menor puede usarse. Además ya que debido a la rigidez a la flexión relativamente alta del articulo de forma infinita, comparada con los dispositivos conocidos producidos de filamentos sueltos, se facilita el manejo del dispositivo de unión de injerto. El articulo de forma infinita en este caso puede tener un grosor entre .0.5 y 2.5 mm, preferentemente entre 1 y 2 mm y una circunferencia entre 20 y 200 mm, preferentemente entre 40 y 150 mm. En otra aplicación preferida del articulo de forma infinita de acuerdo con la invención es un anillo de unión de redes de carga, para aplicación en carga aérea. En este caso el articulo de forma infinito puede tener un
grosor entre 4 y 10 mm, y una circunferencia entre 50 y 400 mm. BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La invención será explicada adicionalmente por las figuras . La figura 1 es una representación esquemática de un aparato para producir un articulo de forma infinita de acuerdo con la invención que comprende dos ruedas giratorias . La figura 2 es una sección transversal de ruedas con muescas de diferentes formas. La figura 3 muestra posibles artículos de forma infinita de acuerdo con la invención. DESCRIPCION DETALLADA DE LAS FIGURAS La figura 1 muestra una representación esquemática de un aparato para producir un artículo de forma infinita de acuerdo con la invención que comprende las ruedas 2 y 3, de las cuales una de las ruedas es operada por un motor eléctrico (7) . Alrededor de las ruedas se enreda un hilo de polietileno de peso molecular ultra alto (1) con por ejemplo 10 vueltas de Dyneema™ SK 75, 1760 dtex, las ruedas comprenden una muesca alrededor de su perímetro para recibir la fibra. El aparato se coloca en un horno (6), de modo que se pueda operar a una temperatura suficientemente alta para fusionar los filamentos en las
fibras. La rueda 2 se monta en un soporte fijo (4) y la rueda 3 se monta en un soporte movible (5), que se jala con una fuerza F en la dirección indicada en el plano del papel . En la figura 2 se muestra una sección transversal de ruedas con muescas de diferentes formas, la sección transversal se toma a lo largo de la linea A-A de la figura 2a. En la figura 2b se muestra una rueda adecuada para la producción de un articulo de forma infinita con una forma plana o rectangular. En la figura 2c se muestra una rueda que comprende una muesca triangular, con un ángulo agudo. Con esta rueda se puede obtener un grado alto y rápido de fusión de los filamentos y o las fibras discontinuas pueden obtenerse. El ángulo de una muesca similar en la figura 2d es menos agudo. En la figura 3 se muestran posibles artículos de forma infinita de acuerdo con la invención. En la figura 3a se muestra un bucle y en la figura 3b se muestra un anillo.