MX2011003639A

MX2011003639A - Fibra cortada de nailon de capacidad que soporta alta carga e hilos mezclados de nailon y telas fabricadas con los mismos.

Info

Publication number: MX2011003639A
Application number: MX2011003639A
Authority: MX
Inventors: Douglas A Bloom
Original assignee: Invista Tech Sarl
Priority date: 2008-10-10
Filing date: 2009-10-12
Publication date: 2011-05-02
Also published as: EP2334855A2; WO2010042928A3; WO2010042928A4; RU2011118364A; US20110177738A1; KR20110069153A; WO2010042929A3; EP2347042A4; CN102245819A; US20180340275A1; EP2347042B1; WO2010042929A2; RU2011118363A; CN102245818A; MX2011003640A; US20110177737A1; MX345584B; WO2010042928A2; RU2514757C2; EP2347042A2

Abstract

La presente invención se relaciona con la preparación de fibras cortadas de nailon de alta resistencia que tienen un denier por filamento de 1.0 a 3.0, una tenacidad T a la ruptura de por lo menos aproximadamente 6.0 y una capacidad de soporte de carga, T7, mayor que 3.2. Tales fibras cortadas de nailon se producen preparando mechas de filamentos de nailon hilados y apagados relativamente uniformes, estirando y recociendo tales mechas por medio de una operación de estirado y recocido de dos etapas usando relaciones de estirado relativamente altas y luego cortando o convirtiendo de otra manera las mechas estiradas y recocidas en las fibras cortadas de nailon de alta resistencia. Las fibras cortadas de nailon así preparadas pueden mezclarse con otras fibras, tales como fibras cortadas de algodón para producir hilos de nailon/algodón (NYCO) que también son deseablemente de alta resistencia.

Description

FIBRA CORTADA DE NAILON DE CAPACIDAD QUE SOPORTA ALTA CARGA E HILOS MEZCLADOS DE NAILON Y TELAS FABRICADAS CON LOS MISMOS CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona con la preparación de una fibra cortada de nailon mejorada de una resistencia deseablemente alta cuantificada por la capacidad de soporte de carga. Tal fibra cortada de nailon se produce preparando mechas de hilado relativamente uniforme y filamentos de nailon apagados, estirando y recociendo tales mechas y luego cortando o de otra manera convirtiendo las mechas estiradas y recocidas en la fibra cortada de nailon de resistencia alta deseada .

La fibra de nailon cortada preparada de esta manera puede mezclarse con otras fibras, tal como la fibra cortada de algodón para producir hilos que también son de una resistencia deseablemente alta. Estos hilos después pueden tejerse en telas que pueden ser ventajosamente de peso ligero, cómodas, de menor costo y durables y, de esta manera, especialmente apropiadas para el uso en o como, por ejemplo, ropa militar, tales como uniformes de combate u otra indumentaria de uso rudo .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El nailon se ha manufacturado y usado comercialmente REF. : 219080 durante un número de años. Las primeras fibras de nailon fueron de nailon 6,6, poli (hexametilen adipamida) y la fibra de nailon 6,6 se fabrica y usa aún comercialmente como la fibra de nailon principal. También se hacen y usan comercialmente grandes cantidades de otras fibras de nailon, especialmente la fibra de nailon 6 preparada de caprolactama. La fibra de nailon se usa en hilos para telas textiles y para otros propósitos. Para las telas textiles, hay esencialmente dos categorías de hilos principales, es decir, hilos de filamento continuo e hilos elaborados de fibra cortada, es decir, fibra corta.

La fibra cortada de nailon se ha elaborado convencionalmente por el polímero de nailon de hilado fundido en filamentos, colectando cantidades muy grandes de estos filamentos en una mecha, sometiendo la mecha a una operación de estirado y luego convirtiendo la mecha a una fibra cortada, por ejemplo, en un cortador de fibra. La mecha contiene usualmente muchos miles de filamentos y es en general del orden de varios cientos de miles (o más) en denier total. La operación de estirado involucra transportar la mecha entre un grupo de rodillos de alimentación y un grupo de rodillos de estirado (que operan a una velocidad superior que los rodillos de alimentación) para aumentar la orientación del polímero de nailon en los filamentos. El estirado a menudo se combina con una operación de recocido para aumentar la cristalinidad del nailon en los filamentos de la mecha antes de que la mecha se convierta en la fibra cortada .

Una de las ventajas de las fibras cortadas de nailon es que se mezclan fácilmente, particularmente con las fibras naturales, tales como algodón (a menudo referida como longitud de fibra corta) y/o con otras fibras sintéticas, para obtener las ventajas derivadas de tal mezclado. Una forma particularmente deseable de la fibra cortada de nailon se ha usado durante muchos años para el mezclado con algodón, particularmente para mejorar la durabilidad y economía de las telas fabricadas de hilos que comprenden mezclas de algodón con nailon. Esto es porque tal fibra cortada de nailon tiene una tenacidad de soporte de carga relativamente alta, como se describe en Hebeler, Patente U.S. Nos. 3,044,250; 3,188,790; 3,321,448 y 3,459,845, las descripciones de las cuales se incorporan completamente en la presente por referencia. Como se explica por Hebeler, la capacidad de soporte de carga de la fibra cortada de nailon se mide convenientemente como la tenacidad a 7% de elongación (T7) y el parámetro T7 se ha aceptado ampliamente como una medición estándar y se lee fácilmente en una máquina Instron.

El proceso de Hebeler para preparar la fibra cortada de nailon involucra operaciones de hilado del nailon, formación de la mecha, estirado y conversión, descritas anteriormente en la presente. Los mejoramientos en el proceso de Hebeler para preparar la fibra cortada de nailon se han realizado subsecuentemente modificando la naturaleza de la operación de estirado de la mecha y adicionando tipos específicos de etapas de recocido (o tratamiento a alta temperatura) y enfriamiento subsecuentes al proceso global. Por ejemplo, Thompson en la patente U.S. Nos. 5,093,195 y 5,011,645 describe la preparación de la fibra cortada de nailon, en donde el polímero de nailon 6,6, que tiene, por ejemplo, una viscosidad relativa (RV) de ácido fórmico de 55, se hila en filamentos que después se estiran, recocen, enfrían y cortan en una fibra cortada que tiene una tenacidad, T, a la ruptura de aproximadamente 6.8-6.9, un denier por filamento de aproximadamente 2.44 y una capacidad de soporte de carga, T7 de aproximadamente 2.4 a 3.2. Estas fibras cortadas de nailon se describen además en las patentes de Thompson como siendo mezcladas con algodón y formadas en hilos de una resistencia de hilo mejorada. (Ambas de estas patentes de Thompson se incorporan en la presente por referencia en su totalidad) .

Las fibras cortadas de nailon preparadas de acuerdo con la tecnología de Thompson se han mezclado en hilos NYCO (en general a una relación de naiIon/algodón de 50:50) siendo estos hilos usados para preparar telas de NYCO. Estas telas de NYCO, por ejemplo, telas tejidas, tienen aplicación en los uniformes e indumentaria de combate militares. Mientras que estas telas en general se han probado como satisfactorias para el uso de indumentaria militar y otro uso rudo, por ejemplo, se están buscando continuamente telas mejoradas que puedan ser de peso más ligero, de menor costo y/o más cómodas, pero aún altamente durables o incluso de una durabilidad mejorada.

Una ruta para estas telas de durabilidad y comodidad mejorada y de peso más ligero podría involucrar la preparación de hilos de NYCO, y las telas elaboradas de los mismos, en donde las fibras cortadas de nailon usadas en la preparación del hilo tienen una capacidad de soporte de carga mejorada en comparación con las fibras cortadas de nailon existentes. Las telas preparadas de los hilos que usan tales fibras cortadas de nailon de soporte de carga mejorada podrían fabricarse ventajosamente para tener una durabilidad equivalente o incluso mejorada en comparación con las telas usadas en la actualidad. Las fibras cortadas de nailon de una capacidad de soporte de carga aumentada podrían proporcionar tal desempeño de durabilidad deseable, siendo incorporadas en la tela de peso más ligero y/o de menor costo que usa potencialmente menos fibra cortada de nailon que la empleada actualmente en tales telas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Dadas las consideraciones anteriores, algunas modalidades se relacionan con un proceso para preparar una fibra cortada de nailon de una capacidad de soporte de carga deseablemente alta, a tales fibras cortadas mismas y a los hilos elaborados mezclando estas fibras cortadas de nailon con por lo menos una fibra cortada acompañante, tal como fibras cortadas de algodón. Los hilos resultantes pueden ser hilos de nailon/algodón (NYCO) que después pueden tejerse en telas NYCO tejidas, durables y opcionalmente de peso ligero, que pueden ser especialmente apropiadas para indumentaria militar y otra indumentaria de uso rudo.

En sus aspectos de proceso, algunas modalidades proporcionan un proceso para preparar fibras cortadas de nailon que tienen una capacidad de soporte de carga mayor que 3.2 gramos por denier medido como tenacidad (T7) a 7% de elongación. Este proceso comprende las etapas de hilar en fundido el polímero de nailon en filamentos, apagar uniformemente los filamentos y formar una mecha de una multiplicidad de estos filamentos apagados, someter la mecha a estirado y recocido y luego convertir la mecha estirada y recocida resultante en las fibras cortadas apropiadas para la formación en, por ejemplo, una fibra hilada.

De acuerdo con los aspectos de proceso de algunas modalidades, el polímero de nailon que se hila fundido en filamentos tendrá una viscosidad relativa (RV) de ácido fórmico de 45 a 100, incluyendo de 55 a 100, de 46 a 65; de 50 a 60 y de 65 a 100. Estos filamentos de polímero de nailon se hilan, apagan y forman en mechas con condiciones de uniformidad posicional y uniformidad de apagado que son suficientes para permitir el uso de relaciones de estirado que proporcionan la tenacidad T7 de la fibra cortada final deseada mayor de 3.2 gramos por denier.

Además, el estirado y recocido de la mecha se lleva a cabo en una operación continua de dos etapas llevada a cabo en una relación de estirado efectiva total de aproximadamente 2.3 a 5.0, incluyendo de 3.0 a 4.0. En una primera etapa de estirado de esta operación de estirado, se presenta de 85% a 97.5% de estirado de la mecha. En una segunda etapa de recocido y estirado de esta operación, la mecha se somete a una temperatura de recocido de 145°C a 205°C. En una modalidad, la temperatura de la mecha en esta etapa de recocido y estirado puede obtenerse poniendo en contacto la mecha con una placa metálica calentada con vapor que se coloca entre la operación de estirado de la primera etapa y estirado de la segunda etapa y recocido. Esta operación de estirado y recocido después es seguida por una etapa de enfriamiento, en donde el estirado y recocido de la mecha se enfría a una temperatura menor de 80°C. Desde el principio hasta el final de las dos etapas de la operación de estirado y recocido, la mecha se mantiene bajo una tensión controlada.

En otro aspecto, algunas modalidades se refieren a fibras cortadas de nailon del tipo que pueden prepararse de acuerdo con el proceso anterior. De esta manera, las fibras cortadas de nailon de alguna modalidades, son las que tienen un denier por filamento de 1.0 a 3.0, una tenacidad de por lo menos 6.0 gramos por denier y una capacidad de soporte de carga mayor que 3.2 gramos por denier, medida como tenacidad (T7) a 7% de elongación. Estas fibras cortadas pueden diseñarse de un polímero de nailon que tiene una viscosidad relativa de 45 a 100.

En otro aspecto, algunas modalidades se refieren a un hilo textil que puede elaborarse mezclando las fibras cortadas de nailon en la presente con por lo menos una fibra acompañante, tal como fibras cortadas de algodón. El hilo resultante puede ser un nailon/algodón, es decir, hilo de NYCO, que comprende las fibras cortadas de algodón y las fibras cortadas de nailon en una relación en peso de fibras de algodón a nailon que oscila de 20:80 a 80:20. Las fibras cortadas de nailon en el hilo de NYCO son las que tienen un denier por filamento de 1.0 a 3.0, una tenacidad de por lo menos 6.0 gramos por denier y una capacidad de soporte de carga mayor que 3.2 por denier, medida como tenacidad (T7) a 7% de elongación.

En otro aspecto, algunas modalidades se refieren a las telas de NYCO de peso ligero y deseablemente durables que se tejen de los hilos textiles de NYVO descritos anteriormente en la presente. Estas telas se tejen de hilos textiles en una dirección de urdimbre y de trama (relleno) . Los hilos tejidos en por lo menos una de estas direcciones serán un hilo que comprende las fibras cortadas de nailon mezcladas en la presente y las fibras cortadas de algodón en una relación en peso de la fibra de algodón a la fibra de nailon de 20:80 a 80:20. Nuevamente, las fibras cortadas de nailon en los hilos textiles usados para tejer las telas de NYCO en la presente, son las que tienen un denier por filamento de 1.0 a 3.0, una tenacidad de por lo menos 6.0 gramos por denier y una capacidad de soporte de carga mayor de 3.2 gramos por denier, medida como tenacidad (T7) a 7% de elongación.

En aún otro aspecto, algunas modalidades se refieren a telas de NYCO tejidas de hilos textiles en una dirección de urdimbre y trama (relleno) , en donde estos hilos textiles en ambas direcciones comprenden fibras cortadas de algodón y las fibras cortadas de nailon mezcladas en una relación en peso de las fibras cortadas de algodón a las fibras cortadas de nailon que oscila de 20:80 a 80:20. Además, en estas telas los hilos de NYCO en la dirección de la trama (relleno) comprenden fibras cortadas de nailon que tienen un denier por filamento de 1.3 a 2.0, que incluye de 1.6 a 1.8 y de 1.55 a 1.75, y los hilos de NYCO tejidos en la dirección de la urdimbre comprenden fibras cortadas de nailon que tienen un denier por filamento de 2.1 a 3.0, tal como de 2.3 a 2.7.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Como se usa en la presente, los términos "durable" y "durabilidad" se refieren a la propensión de una tela así caracterizada para tener una resistencia al agarre y desgarramiento convenientemente alta, así como una resistencia a la abrasión para el uso final pretendido de tal tela, y para retener tales propiedades deseables durante un tiempo apropiado después de que ha comenzado el uso de la tela .

Como se usa en la presente, el término mezcla o mezclado, con referencia a una fibra hilada, significa una mezcla de fibras de por lo menos dos tipos, en donde la mezcla se forma de tal manera que las fibras individuales de cada tipo de fibra se entrelazan sustancialmente completamente con las fibras individuales de los otros tipos, para proporcionar una mezcla de fibras sustancialmente homogénea, que tiene una trama suficiente para mantener su integridad en el procesamiento y uso adicional.

Como se usa en la presente, el conteo de algodón se refiere a la numeración del sistema de hilo basado en una longitud de 840 yardas (768.096 metros), y en donde el conteo del hilo es igual al valor de madejas de 840 yardas requeridas para pesar 1 libra (0.4535 kg) .

Todos los valores numéricos mencionados en la presente se entiende que se modifican por el término "aproximadamente" .

Algunas modalidades se basan en la preparación de fibras cortadas de nailon mejoradas que tienen ciertas características especificadas y en la preparación subsecuente de los hilos y las telas tejidas de tales hilos, en donde estas fibras cortadas de nailon mejoradas se mezclan con por lo menos otra fibra. Las otras fibras pueden incluir celulósicos, tales como algodón, celulósicos modificados, tales como celulosa tratada con FR, poliéster, rayón, fibras animales, tales como lana, poliéster resistencia a las llamas (FR) , nailon FR, rayón FR, celulosa tratada FR, m-aramida, p-aramida, modacrílico, novolide, melamina, cloruro de polivinilo, fibra antiestática, PBO (ácido 1,4-bencendicarboxílico, polímero con diclorhidrato de 4,6-diamino-1, 3 -bencendiol) , PBI (polibencimidazol ) y combinaciones de los mismos. Las fibras cortadas de nailon de algunas modalidades pueden proporcionar un aumento en la resistencia y/o resistencia a la abrasión para los hilos y telas. Esto es especialmente cierto para la combinación con las fibras relativamente débiles, tales como algodón y lana.

Las características específicas de las fibras cortadas de nailon preparadas y usadas en la presente incluyen denier de la fibra, tenacidad de la fibra y la capacidad de soporte de carga de la fibra definida en términos de la tenacidad de la fibra a 7% de elongación.

La realización del material de la fibra cortada de nailon deseada en la presente, también se basa en el uso en la manufactura de la fibra cortada de los filamentos poliméricos de nailon y las mechas que tienen ciertas propiedades seleccionadas y procesadas usando algunas operaciones y condiciones de procesamiento seleccionadas. El polímero de nailon mismo que se usa para el hilado de los filamentos de nailon puede producirse de una manera convencional. El polímero de nailon apropiado para el uso en el proceso y los filamentos de algunas modalidades consiste de un polímero hilado fundido o hilado fundido sintético. Estos polímeros de nailon pueden incluir homopolímeros y copolímeros de poliamida y mezclas de los mismos que son predominantemente alifáticos, es decir, menos de 85% de los enlaces de amida del polímero se enlazan a dos anillos aromáticos. Los polímeros de poliamida usados ampliamente, tales como poli (hexametilen adipamida) que es nailon 6,6 y poli ( -caproamida) que es nailon 6 y sus copolímeros y mezclas, pueden usarse de acuerdo con algunas modalidades. Otros polímeros de poliamida que pueden usarse ventajosamente son nailon 12, nailon 4,6, nailon 6,10, nailon 6,12, nailon 12,12 y sus copolímeros y mezclas. Son ejemplos de las poliamidas y copoliamidas que pueden emplearse en el proceso, fibras, hilos y telas de algunas modalidades, las que se describen en las patentes U.S. Nos. 5,077,124, 5,106,946 y 5,139,729 (cada una por Cofer et al.) y las mezclas del polímero de poliamida descritas por Gutmann en Chemical Fibers International, páginas 418-420, Volumen 46, diciembre de 1996. Estas publicaciones se incorporan en la presente por referencia.

El polímero de nailon usado en la preparación de las fibras cortadas de nailon se ha preparado convencionalmente haciendo reaccionar los monómeros apropiados, catalizadores, antioxidantes y otros aditivos, tales como plastificantes , deslustradores, pigmentos, colorantes, estabilizadores de luz, estabilizadores térmicos, agentes antiestáticos para reducir la estática, aditivos para modificar la capacidad del colorante, agentes para modificar la tensión superficial, etc. La polimerización se ha llevado a cabo típicamente en un polimerizador continuo o autoclave de lotes. Típicamente, el polímero fundido producido de esta forma se ha introducido después a un paquete hilado, en donde se fuerza a través de una hilera apropiada y se forma en los filamentos que se apagan y luego se forman en mechas para el procesamiento final en la fibra cortada de nailon. Como se usa en la presente, el paquete hilado está comprendido de una tapa de paquete en la parte superior del paquete, una placa de hilera en la parte inferior del paquete y un sujetador de filtro polimérico interpuesto entre los dos componentes anteriores. El sujetador del filtro tiene un espacio central en el mismo.

La tapa y el espacio en el sujetador del filtro cooperan para definir una bolsa cerrada en la que se recibe un medio filtrante polimérico, tal como arena. Se proporcionan canales interiores al paquete para permitir el flujo de polímero fundido, suministrados por una bomba o extrusor para viajar a través del paquete y finalmente a través de la placa de la hilera. La placa de la hilera tiene un arreglo de orificios de precisión, pequeños, que se extienden a través de la misma, los cuales transportan el polímero hacia la superficie inferior del paquete. Las bocas de los orificios forman un arreglo de orificios sobre la superficie inferior de la placa de la hilera, en donde la superficie define la cima de la zona de apagado. El polímero que sale de estos orificios está en la forma de filamentos que después se dirigen hacia abajo a través de la zona de apagado.

El grado de polimerización llevado a cabo en el polimerizador continuo o autoclave de lotes, en general, puede cuantificarse por medio de un parámetro conocido como viscosidad relativa o RV. La RV es la relación de la viscosidad de una solución de polímero de nailon en un solvente de ácido fórmico a la viscosidad del solvente de ácido fórmico mismo. La determinación de la RV se describe en mayor detalle en la sección de Métodos de Prueba descrita a continuación. La RV se toma como una indicación indirecta del peso molecular del polímero de nailon. Para propósitos de la presente, el aumento en la RV del polímero de nailon se considera sinónimo con el aumento del peso molecular del polímero de nailon.

Conforme el peso molecular del nailon aumenta, su procesamiento llega a ser más difícil debido al aumento en la viscosidad del polímero de nailon. Por lo tanto, los polimerizadores continuos o autoclaves por lotes se operan típicamente para proporcionar el polímero de nailon para el procesamiento final en una fibra cortada, en donde el polímero de nailon tiene un valor de RV de aproximadamente 60 o menos .

Es conocido que para algunos propósitos, puede ser ventajoso el suministro del polímero de nailon de peso molecular mayor, es decir, un polímero de nailon que tiene valores de RV mayores de 70-75 y hasta 140 o incluso 190 y mayores. Es conocido, por ejemplo, que el polímero de nailon de RV alta de este tipo tiene una resistencia mejorada a la abrasión de flexión y degradación química. Por lo tanto, tal polímero de nailon de RV alta es especialmente apropiado para hilarse en la fibra cortada de nailon que puede usarse ventajosamente para la preparación de fieltros de fabricación de papel . Los procedimientos y aparatos para elaborar el polímero de nailon de RV alta y la fibra cortada del mismo se describen en la patente U.S. No. 5,236,652 por Kidder y en las patentes U.S. Nos. 6,235,390; 6,605,694; 6,627,129 y 6,814,939 por Schwinn and West. Todas estas patentes se incorporan en la presente por referencia en su totalidad.

De acuerdo con algunas modalidades, se ha descubierto que las fibras cortadas preparadas de polímero de nailon que tienen un valor de RV que es generalmente consistente con, o en algunos casos mayores que, los obtenidos generalmente por medio de polimerización en un polimerizador continuo o autoclave por lotes, cuando se procesan de acuerdo con los procedimientos de hilado, apagado, estirado y recocido descritos en la presente, exhiben inesperadamente una capacidad de carga mejorada cuantificada por su tenacidad T7 a valores de elongación de 7%. Cuando tales fibras cortadas de nailon de una capacidad de soporte de carga mejorada se mezclan con una o más de otras fibras, tales como las fibras cortadas de algodón, se realizan hilos textiles de resistencia mejorada. Las telas, tales como las telas de NYCO tejidas de tales hilos exhiben las ventajas descritas anteriormente en la presente con respecto a la durabilidad, un peso más ligero opcional, una comodidad mejorada y/o un costo menor potencial.

De acuerdo con el proceso de preparación de la fibra cortada en la presente, el polímero de nailon que se hila fundido en los filamentos de formación de mechas a través de una o más hileras de paquete hilado y se apagan, tendrán un valor de RV que oscila de 45 a 100, incluyendo de 55 a 100, de 46 a 65; de 60 a 60 y de 65 a 100. El polímero de nailon de tales características de RV puede prepararse, por ejemplo, usando un mezclado fundido del procedimiento del concentrado de poliamida, tal como el proceso descrito en la patente '652 de Kidder mencionada anteriormente. Kidder describe algunas modalidades en las que el aditivo incorporado en el concentrado de poliamida es un catalizador con el propósito de aumentar la viscosidad relativa (RV) de ácido fórmico. El polímero de nailon de RV mayor disponible para el fundido e hilado, tal como el nailon que tiene una RV de 65 a 100, también puede proporcionarse por medio de una etapa de polimerización en fase sólida (SPP) , en donde las hojuelas o gránulos del polímero de nailon se acondicionan para aumentar la RV al grado deseado. Tales procedimientos de polimerización en fase sólida (SPP) son bien conocidos y se describen en mayor detalle en las patentes (390, '694, '129 y '939 de Schwinn/West mencionadas anteriormente.

El material del polímero de nailon preparado como se describió anteriormente y que tiene las características de RV requeridas como se especifica en la presente, se alimentan a un paquete de hilado, por ejemplo, por medio de un dispositivo fundidor de tornillo doble. En el paquete de hilado, el polímero de nailon se hila por extrusión a través de una o más hileras en una multiplicidad de filamentos. Para propósitos en la presente, el término "filamento" se define como un cuerpo homogéneo microscópicamente homogéneo, relativamente flexible, que tiene una alta relación de longitud a ancho a través de su área de sección transversal perpendicular a su longitud. La sección transversal del filamento puede ser de cualquier forma, pero es típicamente circular. En la presente, el término "fibra" también puede usarse intercambiablemente con el término "filamento" .

Cada posición de la hilera individual puede contener de 100 a 1950 filamentos en un área tan pequeña como 9 pulgadas por 7 pulgadas (22.9 cm x 17.8 cm) . Las máquinas de paquete de hilado pueden contener de una a 96 posiciones, cada una de las cuales proporciona manojos de filamentos que se combinan uniformemente en una sola banda de mecha para el estirado/procesamiento corriente abajo con otras bandas de mecha.

Después de salir de la(s) hilera (s) del paquete de hilado, los filamentos fundidos que se han extrudido a través de cada hilera se pasan típicamente a través de una zona de apagado, en donde una variedad de condiciones y configuraciones de apagado puede usarse para solidificar los filamentos de polímero fundido y hacerlos apropiados para la colección en las mechas. El apagado se lleva a cabo más comúnmente pasando un gas de enfriamiento, por ejemplo, aire, hacia, sobre, con, alrededor y a través de los manojos de filamentos que se extruyen en la zona de apagado de cada posición de la hilera dentro del paquete de hilado.

Una configuración de apagado apropiada es el apagado de flujo transversal en donde el gas de enfriamiento, tal como aire, se fuerza en la zona de apagado en una dirección que es sustancialmente perpendicular a la dirección que los filamentos extrudidos están viajando a través de la zona de apagado. Los arreglos de apagado de flujo transversal se describen, entre otras configuraciones de apagado, en las patentes U.S. Nos. 3,022,539; 3,070,839; 3,336,634; 5,824,248; 6,090,485; 6,881,047 y 6,926,854, todas estas patentes se incorporan en la presente por referencia.

Un aspecto importante del proceso de preparación de la fibra cortada en la presente es que los filamentos de nailon extrudidos usados para formar homogéneamente las fibras cortadas de nailon deseadas deberían hilarse, apagarse y formarse en mechas con una uniformidad posicional y uniformidad de condiciones de apagado que son suficientes para permitir el uso de relaciones de estirado que proporcionan la tenacidad T7 de la fibra cortada final deseada mayor de 3.2 gramos de denier. La uniformidad posicional incluye la uniformidad dentro de la posición y la uniformidad de posición a posición.

Pueden mejorarse ambos tipos de uniformidad posicional controlando cuidadosamente la temperatura del polímero de nailon alimentado al paquete hilado, en comparación con monitorear simplemente la temperatura del medio de intercambio de calor usado para calentar las líneas de suministro de polímero y los pozos de paquete. La patente U.S. No. 5,866,050, incorporada en la presente por referencia, describe un método para mejorar el control de la temperatura del polímero de nailon y se refiere a la importancia de tener una temperatura de polímero uniforme. El método específico descrito para obtener este resultado involucra un primer arreglo de control de la temperatura para calentar el paquete hilado a una primera temperatura de referencia predeterminada mayor que la temperatura de entrada del polímero predeterminado, de modo que es sustancialmente uniforme la temperatura a través del sujetador del filtro polimérico y la placa de la hilera en el paquete hilado. Un montaje de placa que tiene por lo menos un pasaje de flujo polimérico en la misma, se coloca entre la salida de la bomba y la entrada del paquete hilado. Se proporciona un segundo arreglo de control de la temperatura para controlar independientemente la temperatura del montaje de placa a una segunda temperatura de referencia predeterminada. La estrategia de control de la temperatura y los métodos usados de acuerdo con la invención descrita en la presente, es muy diferente como se describirá subsecuentemente.

Refundiendo el polímero, por ejemplo, en un fundidor de tornillo doble, en lugar de alimentar el polímero desde una operación de polimerización continua (CP) , también puede ayudar a proporcionar el polímero al paquete hilado y apagar la(s) chimenea (s) a una temperatura controlada uniforme. Un fundidor de tornillo doble tiene la capacidad de medir y controlar la temperatura del polímero en diferentes sitios de posición a posición antes de liberarse a la hilera contra una unidad de polimerización continua que únicamente mide la temperatura del medio de intercambio de calor en sitios similares antes de la hilera/paquete. En conexión con el desarrollo de la invención descrita en la presente, se observó que la variación de la temperatura del polímero en la línea de tránsito entre el polimerizador y el paquete hilado cuando se corre en una operación continua durante un periodo prolongado, se redujo de ± 2.5C a ± 0.6°C cuando se reemplazó una operación del polimerizador continua por un fundidor de tornillo doble. El polímero elaborado de un polimerizador continuo también se conoce que contiene gel que es un polímero degradado o reticulado. El gel puede causar problemas de estirado corriente abajo en términos de los filamentos rotos. Es bien sabido que el uso de un fundidor de tornillo doble se ha encontrado que reduce la cantidad de gel contra un suministro de polímero de una unidad CP. Este es un ejemplo de las características del suministro de polímero que permiten que los filamentos extrudidos sean fabricados más uniformemente y estirados a velocidades mayores.

La uniformidad del manojo de filamento de posición a posición de centro hilado también puede afectar el procesamiento de estirado corriente abajo. Las fuentes de los problemas de uniformidad del manojo de filamento de posición a posición comienzan con la máquina y el diseño del medio de apagado. El uso de menores posiciones de hilado puede facilitar los mejoramientos en la uniformidad de posición a posición. Las máquinas de hilado que tienen 20 o menos posiciones de hilera son más fáciles de controlar con respecto al mantenimiento de la presión del medio de apagado constante a lo largo de la longitud de trabajo del ducto de la máquina de hilado, contra, por ejemplo, 40 o incluso 96 posiciones. Menos posiciones acopladas teniendo el trabajo del ducto del medio de apagado de longitud reducida en aproximadamente 50% de la práctica convencional, permite el suministro de un medio de apagado más uniforme, no turbulento proporcionado al centro del hilado.

Otra característica de diseño del centro de hilado que facilita la producción de filamento uniforme se relaciona con el sistema de filtración del medio de apagado. Un sistema de filtro de aire de apagado mejorado, corriente arriba del centro de hilado, monitorea continuamente la caída de presión a través de los filtros para controlar el flujo de aire postfiltro y la presión. El flujo de aire y la presión son funciones del hilado del producto.

Otras características de diseño del centro hilado que pueden proporcionar una uniformidad de filamento de posición a posición mejorada es tener el paquete/hilera colocado exactamente en el centro de la chimenea de apagado. Todas estas características de diseño mejoran la uniformidad de posición a posición del producto que es hilado sobre la máquina y contribuyen a mejoramientos en el desempeño de estirado corriente abajo de las mechas formadas de los filamentos que se hilan y se apagan.

La uniformidad del filamento dentro de la posición tiene el efecto más grande sobre el procesamiento corriente abajo de las mechas y en la obtención de las propiedades de la fibra cortada resultante deseadas. Las numerosas referencias de la técnica anterior describen los problemas encontrados en la obtención de filamentos con propiedades uniformes elaboradas a rendimientos mayores y usando procesos de hilado en fundido a alta densidad de filamento. La patente U.S. No. 4,248,581 menciona el apagado de filamentos de una manera uniforme y las dificultades asociadas con el apagado del flujo transversal. Estos mismos problemas también se describen en las patentes v539, '839, '634, '248, '485, '047 y '854 que se hacen referencia anteriormente. Superando tales problemas dentro de posición asociados con la uniformidad de las condiciones de apagado dentro de la zona de apagado, es un factor importante para permitir el uso de relaciones de estirado generalmente superiores en la etapa de estirado/recocido subsecuente del proceso de la presente.

En algunas operaciones de apagado de flujo transversal, el aire de apagado se fuerza a través de manojos de filamento de polímero fundido desde un lado de un arreglo de filamento rectangular. Los problemas que pueden surgir de este tipo de apagado de filamento son que las filas de filamentos más cercanas al flujo de aire se apagan primero o más rápido, mientras que las filas de filamentos alejadas del flujo de aire se apagan en un momento posterior. También es sabido que el aire de apagado se extrae con el movimiento descendente de los filamentos y se calienta conforme se mueve a través del arreglo de filamento o manojo. Esto contribuye al apagado no uniforme de los filamentos fundidos. Tal apagado desigual, no uniforme puede causar diferencias de cristalización entre los filamentos frontales, medios y traseros. Si esta diferencia de cristalización es suficientemente grande, puede causar que las fibras en los manojos de filamento se estiren más o menos. En otras palabras, aquellos filamentos apagados completamente antes en la chimenea de apagado contra los posteriores no podrían estirarse a la misma relación. Esto, en cambio, puede conducir a rupturas de filamentos excesivas cuando las mechas formadas de tales filamentos no uniformes se estiran a relaciones de estirado superiores o pueden limitar la relación de estirado que puede usarse debido a la inoperabilidad de la máquina de estirado.

Como se observa en la publicación de Ziabicki; "Fundamentáis of Fibre Formation" (J Wiley & Sons), 1976, p. 196 ff y p. 241, las condiciones de enfriamiento directamente debajo del paquete de la boquilla son decisivas para la calidad del hilo. Ziabicki además menciona que en el caso del apagado de flujo transversal, las mediciones de la velocidad indican que el manojo de hilos ejerce una resistencia considerable al flujo de aire de apagado. De esta manera, la velocidad del aire después del manojo se reduce considerablemente. Este efecto puede ser el resultado del hecho de que el aire de soplado fluye alrededor del manojo en lugar de fluir a través del mismo. Ziabicki también describe que se observan efectos aún más dramáticos en la distribución de temperatura. Pueden ser sustanciales las diferencias en la temperatura del aire medida antes y después del manojo así como dentro del manojo. Ziabicki cita otro estudio en el que la estructura y las propiedades mecánicas de los filamentos tomados de varias partes del manojo se relacionaron con el intervalo de temperatura del aire en las partes individuales del manojo. Ziabicki concluye que la consecuencia de la estructura no uniforme es, como una regla, una variación de las características del esfuerzo de cedencia y del esfuerzo de deformación. La consecuencia de este efecto es que si el material sometido a estirado consiste de una estructura diferente, la relación de estirado efectiva en diferentes secciones también será diferente.

El flujo del medio de apagado turbulento, tal como corrientes de remolino puede causar que los filamentos fundidos entren en contacto entre sí y se adhieran. Estas fibras adheridas también pueden conducir a problemas de ruptura del filamento corriente abajo.

Para minimizar los problemas de los tipos anteriores, la zona o cámara de apagado usada en el proceso de algunas modalidades debería diseñarse y configurarse de modo que todos los manojos de filamento se expongan a condiciones de apagado sustancialmente iguales durante el mismo intervalo.

Un factor importante en la creación de tales condiciones de apagado uniformes dentro de la zona de apagado se relaciona con el suministro de un flujo controlado y uniforme del gas de enfriamiento, por ejemplo, aire, durante su introducción en, flujo a través de, y salida de la zona o cámara de apagado .

Puede usarse un número de características para mejorar la uniformidad del flujo de aire de apagado. Pueden colocarse mamparas en la chimenea para evitar el aire que fluye a través del manojo contra a través del manojo. Estas mamparas pueden ajustarse para evitar también las corrientes de remolino o aire turbulento en la chimenea que resultarían normalmente en filamentos adheridos, fundidos. Las perforaciones en las puertas o tubos de la chimenea también pueden usarse para un mejor control de la turbulencia del medio de apagado. Las patentes U.S. Nos. 3,108,322; 3,936,253 y 4,045,534, incorporadas en la presente por referencia, describen el uso de mamparas y perforaciones en los sistemas de apagado de la chimenea para mejorar el apagado y reducir los filamentos adheridos.

Otra modificación que puede usarse para mejorar la uniformidad posicional es el uso de un dispositivo de colección de monómeros, el cual permite el ajuste posicional así como el ajuste en términos del vacío global extraído a través de la máquina. Tal dispositivo se describe en la patente U.S. No. 5,219,585. Un dispositivo de colección de monómero apropiado también puede tener una abertura rectangular más grande que puede usarse para extraer el aire adicional si es necesario, aunque el manojo puede controlarse para evitar que los filamentos salgan del manojo.

En los métodos de algunas modalidades, una combinación de algunas o todas las características de hilado y apagado anteriores se han empleado para asegurar la uniformidad de suministro del hilado, es decir, fibras no estiradas más uniformes en términos de denier por filamento, cristalinidad, etc. Por lo tanto, estas fibras pueden estirarse más durante la etapa de estirado/recocido descrita posteriormente sin una incidencia indebida de rupturas de filamento. Esto en cambio permite la preparación de las fibras cortadas de nailon de una tenacidad mayor de 7% de elongación a la ruptura.

Los filamentos hilados apagados que se han formado usando las técnicas de mejoramiento de la uniformidad anteriores pueden combinarse en una o más mechas . Estas mechas formadas de los filamentos de una o más hileras después se someten a una operación continua de dos etapas, en donde las mechas se estiran y se recocen.

El estirado de las mechas en general se lleva a cabo principalmente en una etapa o zona de estirado inicial o primera, en donde las bandas de mechas se pasan entre un grupo de rodillos de alimentación y un grupo de rodillos de estirado (que operan a una velocidad superior) para aumentar la orientación de cristalinidad de los filamentos en la mecha. El grado al cual las mechas se estiran puede cuantificarse especificando una relación de estirado que es la relación de la velocidad periférica superior de los rodillos de estirado a la velocidad periférica inferior de los rodillos de alimentación. La relación de estirado efectiva se calcula multiplicando la primera relación de estirado y la segunda relación de estirado.

La primera etapa o zona de estirado puede incluir varios grupos de rodillos de alimentación y estirado, así como otros rodillos de guía y tensión de la mecha, tales como pasadores de freno. Las superficies del rodillo de estirado pueden elaborarse de metal, por ejemplo, cromo o cerámica.

Las superficies del rodillo de estirado de cerámica se han encontrado que son particularmente ventajosas para permitir el uso de relaciones de estirado relativamente superiores especificadas para el uso en conjunto con el proceso de preparación de la fibra cortada de la presente. Los rodillos de cerámica mejoran la vida del rodillo así como proporcionan una superficie que es menos proclive a enrollarse. Un artículo que aparece en International Fiber Journal (International Fiber Journal, 17, 1, febrero de 2002: "Textile and Bearing Technology for Separator Rolls, Zeitz and el.) así como la patente U.S. 4,794,680, ambos incorporados en la presente por referencia, también describen el uso de rodillos de cerámica para mejorar la vida del rodillo y reducir la adherencia de la fibra a la superficie del rodillo.

Los arreglos particulares de los elementos del aparato para efectuar el estirado de las mechas se describen en las patentes U.S. de Hebeler mencionadas anteriormente, Nos. 3,044,250; 3,188,790; 3,321,448 y 3,459,845 y en las patentes de Thompson Nos. 5,093,195 y 5,011,645, todas estas patentes se incorporan en la presente por referencia. Los rodillos de cerámica, por ejemplo, pueden instalarse como algunos o todos los rodillos marcados como los Elementos 12, 13 y 22 en la Figura 2 de la patente de Thompson U.S. No. 5,093,195.

Mientras que el grado más grande de estirado de las mechas de filamentos en la presente se lleva a cabo en la etapa o zona de estirado primera o inicial, en general, algún estiramiento adicional de las mechas también se lleva a cabo en una segunda etapa o zona de recocido y estirado descrita a continuación. La cantidad total de estirado al que las mechas de filamento en la presente se someten, puede cuantificarse especificando una relación de estirado efectiva total que toma en cuenta el estirado que se presenta en la etapa o zona de estirado primera o inicial y en una segunda zona o etapa, en donde se llevan a cabo simultáneamente el recocido y algo de estirado adicional.

En el proceso de algunas modalidades, las mechas de filamentos de nailon se someten a una relación de estirado efectiva de 2.3 a 5.0, incluyendo de 3.0 a 4.0. En una modalidad en donde el denier por filamento de las mechas es en general más pequeño, una relación de estirado efectiva total puede oscilar de 3.12 a 3.40. En otra modalidad, en donde el denier por filamento de las mechas es en general mayor, la relación de estirado efectiva total puede oscilar de 3.5 a 4.0.

En el proceso en la presente, la mayoría del estirado de las mechas, como se observó anteriormente en la presente, se presenta en la etapa o zona de estirado primera o inicial. En particular, de 85% a 97.5%, incluyendo de 92% a 97% de la cantidad total del estirado impartido a las mechas, se llevará a cabo en la etapa o zona de estirado primera o inicial. En general, la operación de estirado en la etapa primera o inicial se llevará a cabo a cualquier temperatura que los filamentos tengan cuando han pasado de la zona de apagado de la operación de hilado en fundido. Frecuentemente, la temperatura de estirado de la primera etapa oscilará de 80°C a 125°C.

De la etapa o zona de estirado primera o inicial, las mechas estiradas parcialmente se pasan a una segunda etapa o zona de recocido y estirado, en donde las mechas se calientan simultáneamente y se estiran adicionalmente . El calentamiento de las mechas para efectuar el recocido sirve para aumentar la cristalinidad del polímero de nailon de los filamentos. En la segunda etapa o zona de recocido y estirado, los filamentos de las mechas se someten a una temperatura de recocido de 145°C a 205°C, tal como de 165°C a 205°C. En una modalidad, la temperatura de la mecha en esta etapa de recocido y estiramiento puede obtenerse poniendo en contacto la mecha con una placa metálica calentada con vapor que se coloca entre la primera etapa de estirado y la segunda etapa de la operación de estirado y recocido.

Después de la etapa de recocido y estirado del proceso en la presente, las mechas estiradas y recocidas se enfrían a una temperatura menor de 80°C, tal como menor de 75 °C. Desde el principio hasta el final de las operaciones de estirado, recocido y enfriamiento descritas en la presente, las mechas se mantienen bajo una tensión controlada y, por lo tanto, no se permite que se relajen.

Después del estirado, recocido y enfriamiento, las mechas de multifilamentos se convierten en la fibra cortada de una manera convencional, por ejemplo, usando un cortador de fibra. La fibra cortada formada de las mechas oscilará frecuentemente en una longitud de 2 a 13 cm (0.79 a 5.12 pulgadas) . Por ejemplo, las fibras cortadas pueden oscilar de 2 a 12 cm (0.79 a 4.72 pulgadas), de 2 a 12.7 cm (0.79 a 5.0 pulgadas) o pueden formarse de 5 a 10 cm. La fibra cortada en la presente puede ondularse.

Las fibras cortadas de nailon formadas de acuerdo con el proceso en la presente serán proporcionadas, en general, como una colección de fibras, por ejemplo, como pacas de fibras, que tienen un denier por fibra de 1.0 a 3.0. Cuando van a prepararse fibras cortadas que tienen un denier por fibra de 1.6 a 1.8, una relación de estirado efectiva total de 3.12 a 3.40, tal como de 3.15 a 3.30, puede usarse en el proceso en la presente para proporcionar fibras cortadas de la capacidad de soporte de carga requerida. Cuando van a prepararse fibras cortadas que tienen un denier por fibra de 2.5 a 3.0 ó 2.3 a 2.7, una relación de estirado efectiva total de 3.5 a 4.0 o de 3.74 a 3.90, debería usarse en el proceso en la presente para proporcionar fibras cortadas de la capacidad de soporte de carga requerida .

Las fibras cortadas de nailon en la presente tendrán una capacidad de soporte de carga mayor que 3.2 gramos por denier, medida como la tenacidad (T7) a 7% de elongación. Los valores de T7 de las fibras cortadas de nailon en la presente oscilarán de 3.3 a 5.0 gramos por denier, incluyendo de 3.3 a 4.0, de 3.4 a 3.7 y 3.3 a 4.5 gramos por denier. Las fibras cortadas de nailon de algunas modalidades pueden tener una tenacidad T a la ruptura de por lo menos 6.0 gramos por denier, que incluye una tenacidad a la ruptura mayor que 6.2, 6.4, 6.8 o de 7.0 a 8.0 gramos por denier.

Las fibras cortadas de nailon proporcionadas en la presente son especialmente útiles para mezclarse con otras fibras para diferentes tipos de aplicaciones textiles. Las mezclas pueden elaborarse, por ejemplo, con las fibras cortadas de nailon de algunas modalidades, en combinación con otras fibras sintéticas, tales como rayón o poliéster. Ejemplos de las mezclas de las fibras cortadas de nailon en la presente incluyen las fabricadas con fibras celulósicas naturales, tales como algodón, lino, cáñamo, yute y/o ramio. Los métodos apropiados para mezclar íntimamente estas fibras pueden incluir: mezclado a granel, mecánico de las fibras cortadas antes del cardado; mezclado mecánico a granel de las fibras cortadas antes y durante el cardado o por lo menos dos pasos del mezclado del marco de estirado de las fibras cortadas subsecuente al cardado y antes de hilar la fibra.

De acuerdo con una modalidad, las fibras cortadas de nailon de alta capacidad de soporte de carga en la presente, pueden mezclarse con las fibras cortadas de algodón e hilarse en el hilo textil. Estos hilos pueden hilarse de la manera convencional usando los métodos conocidos de hilado de la fibra corta y larga, que incluyen hilatura continua de anillos, chorro de aire o hilado de vórtice, hilado de extremo abierto o hilado por fricción. Cuando la mezcla de hilo incluye algodón, el hilo textil resultante tendrá generalmente una relación en peso de la fibra de algodón a la fibra de nailon de 20:80 a 80:20, incluyendo de 40:60 a 60:40, a menudo una relación en peso de algodón : nailon de 50:50. Es bien sabido en la técnica que la variación nominal del contenido de fibra, por ejemplo, 52:48 también se considera que es una mezcla 50:50. Los hilos textiles elaborados con las fibras cortadas de nailon de alta capacidad de soporte de carga en la presente, exhibirán frecuentemente valores de producto LEA de por lo menos 2800, tal como de por lo menos 3000 a un contenido de NYCO 50:50. Alternativamente, estos hilos pueden tener una tenacidad a la ruptura de por lo menos 17.5 ó 18 cN/tex, que incluye por lo menos 19 cN/tex, a un contenido de NYCO 50:50.

En una modalidad, los hilos textiles en la presente serán elaborados de fibras cortadas de nailon que tienen un denier por filamento de 1.6 a 1.8. En otra modalidad, los hilos textiles en la presente serán elaborados de fibras cortadas de nailon que tienen un denier por filamento de 2.5 a 3.0 , que incluye 2.3 a 2.7.

Los hilos de nailon/algodón (NYCO) de algunas modalidades pueden usarse de la manera convencional para preparar telas tejidas de NYCO de propiedades especialmente deseables para el uso en la indumentaria militar u otra de uso rudo. De esta manera, estos hilos pueden tejerse en telas de NYCO de 2 x 1 0 3 x 1 de tela cruzada. Las fibras hiladas de NYCO y las telas tejidas de 3 x 1 de tela cruzada que comprenden tales hilos, en general, se describen y ejemplifican en la patente U.S. No. 4,920,000 por Green. Esta patente '000 se incorpora en la presente por referencia.

Las telas tejidas de NYCO, por supuesto, comprenden los hilos de urdimbre y trama (relleno). Las telas tejidas de algunas modalidades son las que tienen los hilos textiles de NYCO en la presente, tejidos en por lo menos una, y opcionalmente ambas, de estas direcciones. En una modalidad, las telas en la presente de durabilidad y comodidad especialmente deseables, tendrán hilos tejidos en la dirección de la trama (relleno) que comprenden fibras cortadas de nailon en la presente, las cuales tienen un denier por filamento de 1.6 a 1.8 y tendrán hilos tejidos en la dirección de urdimbre que comprenden fibras cortadas de nailon en la presente, que tienen un denier por filamento de 2.3 a 3.0, que incluye de 2.5 a 3.0 y de 2.3 a 2.7 denier por filamento .

Las telas tejidas de algunas modalidades, fabricadas usando los hilos que comprenden las fibras cortadas de nailon de soporte de alta carga en la presente, pueden usar menos de las fibras cortadas de nailon que las telas de NYCO convencionales, mientras que se mantienen muchas de las propiedades deseables de tales telas de NYCO convencionales. De esta manera, estas telas pueden elaborarse para ser de un peso relativamente ligero y un bajo costo, mientras que se conservan deseablemente durables. De manera alternativa, estas telas pueden elaborarse usando cantidades iguales o incluso mayores de las fibras cortadas de nailon en la presente, en comparación con el contenido de la fibra de nailon de las telas de NYCO convencionales con estas telas de la presente, proporcionando propiedades de durabilidad superiores .

Las telas de peso ligero, tales como las telas de NYCO de algunas modalidades, pueden tener un peso de tela menor de 220 gramos/m2 (6.5 oz/yd2) , que incluye menos de 200 gramos/m2 (6.0 oz/yd2) y menor que 175 gramos/m2 (5.25 oz/yd2) . Las telas de NYCO durables apropiadas de algunas modalidades tendrán una resistencia al agarre de 190 libras o mayor en la dirección de la urdimbre y 80 libras o más en la dirección de la trama (relleno) . Otras telas durables tienen una resistencia al desgarramiento en la tela "como se recibe" en la dirección de la urdimbre de 11.0 lbf (libra -pie) o mayor y la dirección de relleno de 9.0 lbf o mayor.

Otras telas durables de algunas modalidades tienen una Resistencia a la Abrasión de Taber de por lo menos 600 ciclos para cortarse, incluyendo por lo menos 1,000 ciclos para cortarse. Otras telas durables de algunas modalidades tendrán una abrasión a la flexión de 50,000 (ciclos) o mayor en las direcciones de urdimbre y relleno.

Métodos de prueba Cuando se especifican los diferentes parámetros, propiedades y características para los polímeros, fibras, hilos y las telas en la presente, se entiende que estos parámetros, propiedades y características pueden determinarse usando los siguientes tipos de procedimientos y equipo de prueba .

Viscosidad relativa del polímero de nailon La RV de ácido fórmico de los materiales de nailon usados en la presente se refiere a la relación de las viscosidades de solución y solvente medidas en un viscosímetro capilar a 25°C. El solvente es ácido fórmico que contiene 10% en peso de agua. La solución es 8.4% en peso de polímero de nailon disuelto en el solvente. Esta prueba se basa en el Método de Prueba Estándar de ASTM D 789. Las RVs de ácido fórmico se determinan en los filamentos hilados, antes o después del estirado y pueden referirse como las RVs de ácido fórmico de la fibra hilada.

Mediciones Instron en las fibras cortadas Todas las mediciones Instron de las fibras cortadas de la presente se fabrican en fibras cortadas simples, teniendo cuidado apropiado con la sujeción de la fibra corta y haciendo un promedio de las mediciones en por lo menos 10 fibras. En general, por lo menos 3 grupos de mediciones (cada uno de 10 fibras) se promedian entre sí para proporcionar valores para los parámetros determinados .

Denier de filamento El denier es la densidad lineal de un filamento expresado como el peso en gramos de 9000 metros de filamento. El denier puede medirse en un Vibroscopio de Textechno of Munich, Alemania. Los tiempos de denier (10/9) es igual a decitex (dtex) . El denier por filamento puede determinarse gravimétricamente de acuerdo con el método de prueba estándar de ASTM D 1577.

Tenacidad a la ruptura La tenacidad a la ruptura (T) es la fuerza máxima o la ruptura de un filamento expresada como la fuerza por área de sección transversal unitaria. La tenacidad puede medirse en un Instron modelo 1130 disponible en Instron of Cantón, Mass. y se reporta como gramos por denier (gramos por dtex) . La tenacidad a la ruptura del filamento (y elongación a la ruptura) puede medirse de acuerdo con ASTM D 885.

Tenacidad del filamento a 7% de elongación La tenacidad del filamento a 7% de elongación (T7) es la fuerza aplicada a un filamento para obtener 7% de elongación dividido por el denier del filamento. T7 puede determinarse de acuerdo con ASTM D 3822.

Resistencia del hilo La resistencia de los hilos de nailon/algodón hilados en la presente, puede cuantificarse por medio de un valor de producto de madeja o tenacidad a la ruptura del hilo. El producto de madeja y la tenacidad a la ruptura de madeja son medidas convencionales de la resistencia promedio de un hilo textil y pueden determinarse de acuerdo con ASTM D 1578. Los valores del producto de madeja se reportan en unidades de libras fuerza. La tenacidad a la ruptura se reporta en unidades de cN/tex.

Peso de la tela El peso de la tela o peso base de las telas tejidas en la presente, puede determinarse pesando las muestras de tela de área conocida y calculando el peso o peso base en términos de gramos/m2 u oz/yd2 de acuerdo con los procedimientos del método de prueba estándar de ASTM D 3776.

Resistencia de agarre de la tela La resistencia de agarre de la tela puede medirse de acuerdo con ASTM D 5034. Las mediciones de la resistencia al agarre se reportan en libras fuerza en las direcciones de urdimbre y relleno.

Resistencia al desgarramiento de la tela - Elmendorf La resistencia al desgarramiento de la tela puede medirse de acuerdo con ASTM D 1424 titulado Standard Test Method for Tearing Strength of Fabrics by Falling-Pendulum Type (Elmendorf) Apparatus . Las mediciones de la resistencia al agarre se reportan en libras-fuerza en las direcciones de urdimbre y relleno.

Resistencia a la abrasión de la tela - Taber La resistencia a la abrasión de la tela puede determinarse como la resistencia a la abrasión de Taber medida por ASTM D3884-01 titulado Abrasión Resistence Using Rotary Platform Double Head Abrader. Los resultados se reportan en términos de ciclos para el corte.

Resistencia a la abrasión de la tela - Flexión La resistencia a la abrasión de la tela puede determinarse como la resistencia a la abrasión de flexión medida por ASTM D3885 titulada Standard Test Method for Abrasión Resistance of Textile Fabrics (Flexing and Abrasión Method) . Los resultados se reportan en términos de los ciclos de corte.

Las características y ventajas de la presente invención se muestran más completamente por los siguientes ejemplos que se proporcionan para propósitos de ilustración y no se construyen para limitar la invención se ninguna manera.

EJEMPLOS En los presentes ejemplos, se producen diferentes fibras cortadas de nailon. Los procedimientos usados involucran una fase SPP, una fase de hilado de filamento, una fase de estirado y recocido y una fase de producción de la fibra cortada. Las fibras cortadas así producidas después se hilan con fibras cortadas de algodón en un hilo de NYCO.

En todos los casos, la hojuela del polímero de nailon precursor se alimenta a un recipiente de polimerización en fase sólida (SPP) . El polímero de hojuelas precursoras es el homopolímero de nailon 66, (polihexametilen adipamida) que contiene un catalizador de poliamidación (es decir, hipofosfito manganoso obtenido de Occidental Chemical Cotnpany con oficinas en Niágara Falls, N.Y.) en una concentración en peso de 16 partes por millón. La hojuela precursora alimentada en el recipiente de SPP tiene una RV de ácido fórmico de aproximadamente 48.

En el recipiente de SPP se usa gas de acondicionamiento para aumentar la RV de la hojuela del polímero de nailon a un valor de aproximadamente 55 empleando el aparato y los procedimientos similares a los descritos por Schwinn en las patentes U.S. Nos. 6,814,939 y US 6,605,694. Este material de hojuela de RV superior se remueve del recipiente de SPP y se alimenta a un fundidor de tornillo doble y luego a un paquete hilado para el hilado fundido a través de una hilera en filamentos. La temperatura del polímero en la línea de transferencia entre el fundidor de tornillo y el paquete hilado se mantiene a 287°C ± 0.6. Los filamentos extrudidos a través de la hilera se pasan a través de una zona de apagado de flujo transversal suministrada con aire de apagado mantenido a 45°C-50°F (7.2-12.8°C) y luego de convergen en una mecha de filamento continuo.

La mecha de filamento continuo después se estira y recoce en una operación de dos etapas similar al aparato y los procedimientos descritos en la patente U.S. No. 5,011,645. Se usan diferentes relaciones de estirado efectivas en este procedimiento de dos etapas como se muestra en la Tabla 1. La temperatura de la mecha en esta etapa de recocido y estirado se obtuvo poniendo en contacto la mecha con una placa metálica calentada con vapor que se coloca entre el estirado de la primera etapa y la operación de estirado y recocido de la segunda etapa. La mecha estirada y recocida después se enfría a menos de 80 °C y se corta en fibras cortadas de nailon que tienen las características mostradas en la Tabla 1.

TABLA 1 Una fibra cortada de nailon T7 superior se hila de forma continua de anillos en hilos mezclados de nailon/algodón con diferentes relaciones de fibra cortada de nailon a algodón.

Estos hilos se comparan en la resistencia del hilo con hilos similares preparados usando fibras cortadas de nailon de un valor T7 más convencional. Los resultados se muestran en la Tabla 2.

TABLA 2 La fibra cortada de nailon de 1.7 dpf y T7 estándar de 2.9 se hilaron de forma continua de anillos en hilos de una mezcla de nailon/algodón 50:50 de dos diferentes conteos de hilo. Por comparación, la fibra cortada de nailon de 1.6 dpf y una T7 superior de 3.4 se hiló en forma continua de anillos en hilos de una mezcla de naiIon/algodón 50:50 nominal comparable. El mismo tipo de algodón y el mismo equipo de procesamiento del hilo se usaron en la preparación de todos los hilos. Estos hilos se comparan en la resistencia y homogeneidad del hilo como se muestra en la Tabla 3. La homogeneidad es una medida de la variación en denier o el diámetro a lo largo de la longitud del hilo y se obtiene mediante el uso de un probador Uster. Las mediciones reportadas se obtuvieron con tal medidor Uster con base en un detector óptico, Modelo 5.

TABLA 3 Los hilos identificados en la Tabla 3 se tejieron en construcciones de tela cruzada 2X1 idéntica. Una tela de peso estándar y de peso más ligero elaborada por comparación de ambos tipos de hilo. En estas telas los hilos de conteo 20/1 se tejieron en la dirección de urdimbre y los hilos de conteo 16 ó 20 se tejieron en la dirección de relleno (trama) . Los resultados de la tela comparativos e inventivos se muestran en la Tabla 4. Como se muestra, la fibra de mayor resistencia mejoró los resultados de tensión, desgarramiento y flexión en todos los casos comparados con la fibra de resistencia estándar .

TABLA 4 Comparación de la tela cruzada de fibra cortada de nailon estándar contra alta resistencia Número de 12 13 14 15 ej emplo Descripción de la Blusa de peso Blusa de peso Blusa de peso Blusa de peso tela estándar estándar Lt Lt Fibra de nailon Estándar 1.7 Alta Estándar 1.7 Alta resistencia 1.6 resistencia 1.6 Propiedades de la 6.6 6.7 5.9 5.7 tela Peso (oz/yd2) Tensión ASTM D5 034 Urdimbre como se 240 250 215 230 recibe (lbf) Relleno como se 167 169 100 118 recibe (lbf) Urdimbre lavado 233 243 213 222 20X (lbf) Relleno lavado 145 177 102 123 20X (lbf) Comparación de la tela cruzada de fibra cortada de nailon estándar contra alta resistencia Número de 12 13 14 15 ejemplo Desgarramiento Elmendorf ASTM 1424 Urdimbre como se 12.4 14.1 13.1 14.1 recibe (lbf) Relleno como se 10.3 11.3 9 10.6 recibe (lbf) Urdimbre lavado 9.3 11.6 10.3 12.8 20X (lbf) Relleno lavado 7.3 9.9 7.9 9.2 20X (lbf) Abrasión de flexión ASTM D3885 Urdimbre como se 60198 61583 54723 62462 recibe (ciclos)' Relleno como se 63266 75108 50120 70502 recibe (ciclos) Urdimbre lavado 26009 32730 18180 20717 20X (ciclos) Relleno lavado 18894 26725 17803 21526 20X (ciclos) Construcción Urdimbre 102 102 102 100 Relleno 61 61 57 57 Mientras que se han descrito lo que se cree actualmente que son las modalidades preferidas de la invención, los experimentados en la técnica se darán cuenta de que pueden realizarse cambios y modificaciones a la misma sin apartarse del espíritu y alcance de la invención, y se pretende incluir todos estos cambios y modificaciones como caen dentro del alcance real de la invención.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Proceso para preparar fibras cortadas de nailon que tienen una capacidad de soporte de carga mayor de 3.2 gramos por denier medido como tenacidad (T7) a 7% de elongación, caracterizado porque el proceso comprende las etapas de hilar fundido el polímero de nailon en filamentos, apagar estos filamentos y formar una o más mechas de una multiplicidad de filamentos apagados, someter la(s) mecha (s) a estirado y recocido y convertir tales mecha (s) estirada (s) y recocida (s) en fibras cortadas apropiadas para formar en una fibra hilada que comprende: A) el polímero de nailon hilado fundido en filamentos tiene una viscosidad relativa (RV) de ácido fórmico de 45 a 100; B) los filamentos de polímero de nailon se hilan, se apagan y se forman en mechas con una uniformidad posicional y uniformidad de condiciones de apagado que son suficientes para permitir el uso de relaciones de estirado que proporcionan la tenacidad de la fibra cortada final deseada T7 mayor que 3.2 gramos por denier; C) el estirado y recocido de la(s) mecha (s) se lleva a cabo en una operación continua de dos etapas lleva a cabo a una relación de estirado efectiva total de 2.3 a 5.0, en donde la operación comprende una etapa de estirado en donde se presenta de 85% a 97.5% del estirado de las mechas y una segunda etapa de recocido y estirado, en donde la(s) mecha (s) se someten a una temperatura de recocido de 145°C a 205°C; en donde la operación es seguida de una etapa de enfriamiento, en donde las mechas estiradas y recocidas se enfrían a una temperatura menor de 80 °C; y D) las mechas se mantienen bajo una tensión controlada desde el principio hasta el final de la operación continua de dos etapas .

2. Proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las fibras cortadas tienen un denier por filamento de 1.0 a 3.0 y una tenacidad a la ruptura de por lo menos 6.0 gramos por denier.

3. Proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la viscosidad relativa (RV) del polímero de nailon oscila de 45 a 65.

4. Proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las fibras cortadas tienen un denier por filamento de 1.6 a 1.8, una tenacidad a la ruptura mayor que 6.8 gramos por denier, y una capacidad de soporte de carga de 3.3 a 4.5 gramos por denier medido como tenacidad (T7) a 7% de elongación.

5. Proceso de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el estirado y recocido de la mecha de multifilamento se lleva a cabo a una relación de estirado efectiva total de 3.12 a 3.40.

6. Proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las fibras cortadas tienen un denier por filamento de 2.3 a 2.7, una tenacidad a la ruptura mayor de 6.8 gramos por denier, y una capacidad de soporte de carga de 3.3 a 5.0 gramos por denier medido como tenacidad (T7) a 7% de elongación.

7. Proceso de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el estirado y recocido de la mecha de multifilamento se lleva a cabo a una relación de estirado efectiva total de 3.5 a 4.0.

8. Proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el polímero de nailon tiene una RV de 50 a 60.

9. Proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la primera etapa de estirado se lleva a cabo a una temperatura de 80°C a 125°C y la segunda etapa de recocido y estirado se lleva a cabo a una temperatura de 165°C a 205°C.

10. Proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el polímero de nailon se selecciona del grupo que consiste de polihexametilen adipamida (nailon 6,6) y policaproamida (nailon 6) .

11. Las fibras cortadas de nailon, caracterizadas porque se preparan mediante un proceso de conformidad con la reivindicación 1.

12. Artículo que comprende fibras cortadas de nailon, caracterizado porque comprende un denier por filamento de 1.0 a 3.0, una tenacidad de por lo menos 6.0 gramos por denier y una capacidad de soporte de carga mayor de 3.2 gramos por denier, medida como tenacidad (T7) a 7% de elongación.

13. Artículo de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque las fibras cortadas de nailon tienen una viscosidad relativa (RV) de 45 a 65.

14. Artículo de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque las fibras cortadas de nailon tienen un denier por filamento de 1.6 a 1.8, una tenacidad a la ruptura mayor de 6.8 gramos por denier, y una capacidad de soporte de carga de 3.12 a 3.40 gramos por denier, medido como tenacidad (T7) a 7% de elongación.

15. Artículo de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque las fibras cortadas de nailon tienen un denier por filamento de 2.3 a 2.7, una tenacidad a la ruptura mayor de 6.8 gramos por denier, y una capacidad de soporte de carga de 3.3 a 5.0 gramos por denier, medido como tenacidad (T7) a 7% de elongación.

16. Artículo de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque las fibras cortadas de nailon comprenden un material de polímero de nailon seleccionado del grupo que consiste de polihexametilen adipamida (nailon 6,6) y policaproamida (nailon 6).

17. El artículo de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque las fibras cortadas de nailon oscilan de una longitud de 2 a 13 centímetros (0.79 a 5.12 pulgadas).

18. El artículo de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque comprende un hilo textil que comprende fibras cortadas de algodón mezcladas y las fibras cortadas de nailon en una relación en peso de las fibras cortadas de algodón a las fibras cortadas de nailon que oscila de 20:80 a 80:20.

19. Hilo textil que comprende fibras cortadas de nailon mezcladas y por lo menos una fibra cortada de compañía, caracterizado porque sustancialmente todas las fibras cortadas de nailon tienen un denier por filamento de 1.0 a 3.0, una tenacidad de por lo menos 6.0 gramos por denier y una capacidad de soporte de carga mayor de 3.2 gramos por denier, medida como tenacidad (T7) a 7% de elongación.

20. El hilo textil de conformidad con la reivindicación 19 en donde la fibra cortada de compañía comprende algodón y las fibras cortadas de algodón y las fibras cortadas de nailon tienen una relación en peso de las fibras cortadas de algodón a las fibras cortadas de nailon que oscila de aproximadamente 20:80 a 80:20, caracterizado porque sustancialmente todas las fibras cortadas de nailon tienen un denier por filamento de 1.0 a 3.0, una tenacidad de por lo menos 6.0 gramos por denier y una capacidad de soporte de carga mayor de 3.2 gramos por denier, medida como tenacidad (T7) a 7% de elongación.

21. Hilo textil de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque exhibe un valor de producto de madeja de por lo menos 2800 o una tenacidad a la ruptura de por lo menos 18 cN/tex, con base en la relación de nailon : algodón 50:50 estándar.

22. Tela de nailon/algodón (NYCO) , caracterizada porque se teje de hilos textiles de conformidad con la reivindicación 18.

23. Tela de nailon/algodón (NYCO) tejida de hilos textiles en la dirección de urdimbre y trama (relleno) , caracterizada porque los hilos textiles tejidos en por lo menos una dirección comprenden fibras cortadas de algodón mezcladas y fibras cortadas de nailon en una relación en peso de fibras cortadas de algodón a fibras cortadas de nailon que oscila de 20:80 a 80:20; y en donde las fibras cortadas de nailon tienen un denier por filamento de 1.0 a 3.0, una tenacidad de por lo menos 6.0 gramos por denier y una capacidad de soporte de carga mayor de 3.2 gramos por denier, medida como tenacidad (T7) y 7% de elongación.

24. Tela de NYCO de conformidad con la reivindicación 23, caracterizada porque los hilos tejidos en la dirección de relleno comprenden fibras cortadas de nailon que tienen un denier por filamento de 1.6 a 1.8 y los hilos tejidos en la dirección de urdimbre comprenden fibras cortadas de nailon que tienen un denier por filamento de 2.3 a 2.7.

25. Tela de NYCO de conformidad con la reivindicación 23, caracterizada porque tiene un peso de tela de 200 gramos/m2 (6.0 oz/yd2) o menos.

26. Tela de NYCO de tela cruzada de 2X1 de conformidad con la reivindicación 23, caracterizada porque tiene una resistencia al agarre de 190 lbs o mayor en la dirección de urdimbre y 80 lbs o mayor en la dirección de relleno, medida de acuerdo con ASTM D 5034.

27. Tela de NYCO tejida de hilos textiles en la dirección de urdimbre y trama (relleno) , caracterizada porque los hilos textiles tejidos en ambas direcciones comprenden fibras cortadas de algodón mezcladas y fibras cortadas de nailon en una relación en peso de fibras cortadas de algodón a fibras cortadas de nailon que oscila de 20:80 a 80:20; y en donde además los hilos tejidos en la dirección de trama (relleno) comprenden fibras cortadas de nailon que tienen un denier por filamento de 1.3 a 2.0 y los hilos tejidos en la dirección de urdimbre comprenden fibras cortadas de nailon que tienen un denier por filamento de 2.5 a 3.0.