METODO DE OBTENER HILO DE ARAMIDA DE ALTA TENACIDAD.

Un método de obtención de hilo de aramida de alta resistencia a la tracción,

en el que el hilo se prepara con un copolímero obtenido partiendo de una mezcla de monómeros que comprende 5-(6)-amino-2-(p-aminofenil)bencimidazol, una para-diamina aromática y un para-diácido aromático, en el que el hilo se calienta en dos etapas del procedimiento, por lo menos, caracterizado porque en una primera etapa el hilo es calentado a una temperatura de 200 a 360ºC en una tensión de 0,2 cN/dtex, por lo menos, seguido de una segunda etapa en la que el hilo es calentado a una temperatura de 370 a 500ºC en una tensión menor que 1 cN/dtex

Método de obtener hilo de aramida de alta tenacidad.

La invención se refiere a un método de obtención de hilo de aramida de alta resistencia a la tracción, en el que el hilo es un copolímero obtenido a partir de una mezcla de monómeros que comprende DAPBI, una para-diamina aromática y un para-diácido aromático, y en el que el hilo es calentado por lo menos en dos etapas del procedi- miento.

Métodos de tratamiento por calor de hilos de copolímeros obtenidos por hilado a partir de una mezcla de monómeros que comprende DAPBI [5-(6)-amino-2-(p-aminofenil)bencimidazol] y PPD (para-fenilenodiamina) en un horno de calentamiento, son conocidos en la técnica. Típicamente, los hilos tal como se obtienen al hilar se hacen pasar a través de un horno a una temperatura de 450ºC, aproximadamente. El tiempo de permanencia del hilo en el horno es regulado por la velocidad del hilo y habitualmente está fijado entre 20 segundos y 5 minutos, en tensiones reguladas entre 0,2 y 1 cN/tex. Uno de tales métodos que emplea una sola etapa de calentamiento es conocido, por ejemplo, según el documento CN 1473969. También son conocidos en la técnica métodos de tratamiento por calor de hilos obtenidos a partir de copolímeros de DAPBI-PPD en dos etapas separadas. En la patente rusa RU 2017866 se describe un procedimiento de tratamiento por calor, de dos etapas. Estos polímeros son sometidos a una etapa de estiramiento hasta 120% (p), seguido de etapas de lavado y secado y seguido de un tratamiento por calor a 320 - 350ºC y un estiramiento adicional a 360 - 420ºC a 1-3% (p). La primera etapa de tratamiento por calor se lleva a cabo con el hilo sobre la canilla colocando la canilla en un horno durante 30 minutos. En este método la tensión del hilo no puede ser regulada y los tiempos de tratamiento por calor de las distintas capas de hilo sobre la canilla son diferentes debido al tiempo de transporte del calor a través de la capas del hilo.

El estiramiento térmico ha sido descrito por Sugak et al, en Fibre Chemistry, Vol. 31, No. 1, 1999. El calentamiento fue realizado en una zona de calentamiento y, además, las fibras fueron calentadas (a una temperatura sin describir) cuando las muestras habían sido arrolladas sobre canillas. Sin embargo, el calentamiento de los hilos durante el proceso de arrollamiento conduce a un procedimiento incontrolado, lo que contribuye desfavorablemente a las propiedades del hilo. En la patente RU 2045586, se describe un procedimiento similar en el que los filamentos son arrollados, lavados y secados, y en tal estado son calentados a 350-370ºC, y después son estirados en caliente a 390-400ºC. Sin embargo, solamente pueden obtenerse hilos con alta resistencia a la tracción con cantidades óptimas de DAPBI y CI-PPD (2-cloro-p-fenilenodiamina). Así, el ejemplo 20 proporciona un hilo de alta resistencia a la tracción usando 7,5% en moles de DAPBI y 25% en moles de CI-PPD. El documento RU 2045586, enseña, además, que cualquier aumento del contenido de DAPBI y/o cualquier disminución del contenido de CI-PPD conduce a una disminución de la resistencia a la tracción. Se encontró, adicionalmente, que resistencias a la tracción de 2500 mN/tex, por lo menos, solamente podían obtenerse en presencia de CI-PPD (al menos 20% en moles). Se hace hincapié en que el uso de CI-PPD y, por supuesto, cantidades superiores del mismo, es menos preferido debido a la presencia de cloro, ya que esto puede afectar desfavorablemente a las propiedades del hilo cuando se emplea calor.

De nuevo, el primer tratamiento por calor, sin regular, sobre la canilla contribuye desfavorablemente a las propiedades finales de hilos que tienen cantidades altas de DAPBI o cantidades bajas de CI-PPD.

Por consiguiente, es un objetivo de la presente invención proporcionar un método que no posee las desventajas de los procedimientos de calentamiento de dos etapas, conocidos, al tiempo que las propiedades de los hilos que poseen cantidades de DAPBI relativamente superiores y/o cantidades relativamente inferiores de CI-PPD son mucho mejores que las obtenidas mediante el método convencional de una etapa.

Para esta finalidad, la invención se refiere a un método de obtención de hilos de aramida de alta resistencia a la tracción, en el que el hilo es un copolímero obtenido a partir de una mezcla de monómeros que comprende DAPBI, una para-diamina aromática y un para-diácido aromático, en el que el hilo que marcha es calentado por lo menos en dos etapas del procedimiento, caracterizado porque en una primera etapa el hilo es calentado a una temperatura de 200 a 380ºC en una tensión de o,2 cN/dtex por lo menos, seguido de una segunda etapa en la que el hilo es calentado a una temperatura de 370 a 500ºC en una tensión menor que 1 cN/dtex.

El nuevo método consiste en dos etapas de calentamiento diferentes en dos zonas de calentamiento, tales como dos conjuntos de dispositivos de calentamiento, tales como hornos, o en un horno que posee un gradiente de tempe- raturas.

En la primera etapa el hilo es pre-estirado a una tensión tan alta como es posible sin alterar el procedimiento. La temperatura en esta etapa se mantiene, preferiblemente, en 240 - 330ºC. La primera etapa va seguida directamente, de preferencia, por una segunda etapa de estiramiento a 400-470ºC, preferiblemente, a tensión baja. Entre las dos etapas no hay, preferiblemente, arrollamiento y desarrollo de los hilos. De preferencia, en ambas etapas, los niveles de oxígeno se mantienen por debajo de 0,5% (p), de preferencia en aproximadamente 0,25% (p).

Para obtener propiedades óptimas del hilo es importante que no se lleven a cabo etapas adicionales entre las dos etapas del procedimiento. Por tanto, para obtener resultados óptimos es importante que no tenga lugar arrollamiento y desarrollo del hilo entre las dos etapas del procedimiento. El hilo es conducido a través de las zonas de calentamiento, habitualmente a una velocidad que da lugar a un tiempo de permanencia en el calor de 5 segundos, por lo menos, de preferencia de 10 segundos, por lo menos, y, lo más preferible, de 20 segundos, por lo menos, en ambas zonas de calentamiento.

La tensión del hilo en los dispositivos de calentamiento (tales como hornos) es regulada por la relación de estiramiento en los hornos. En la segunda etapa se mantiene la tensión tan baja como es posible sin alteración del transporte del hilo. En la práctica esta tensión es habitualmente 15 cN, aproximadamente, para una madeja de, aproximadamente, 130 dtex.

Para obtener los mejores resultados, es decir, las máximas resistencias a la tracción, las etapas del procedimiento se llevan a cabo en condiciones en las que la tensión se mantiene tan constante como es posible. Este puede conseguirse, por ejemplo, manteniendo tan pequeñas como sea posible las fluctuaciones en la velocidad del hilo.

Es ventajoso, además, usar copolímeros que posean una viscosidad relativa, ?_rel, de 3,5 por lo menos. La viscosidad relativa puede medirse por métodos conocidos, por ejemplo, según se describe en el documento EP 1689805.

Los monómeros utilizados para fabricar el hilo de la invención comprenden DAPBI, que significa 5-(6)-amino-2(p-aminofenil)bencimidazol. La expresión "para-diácido aromático" tal como se emplea en esta invención, tiene el significado de para-diácido aromático o uno de sus derivados. Habitualmente, no se emplea el ácido como tal, como monómero para la reacción de polimerización sino un éster o un haluro del mismo, más particularmente, se emplea el cloruro de ácido.

La expresión "para-diamina aromática" tal como se emplea en esta invención, posee el significado de para-diamina aromática o uno de sus derivados. Son ejemplos de ello PPD, CI-PPD, Me-PPD, MeO-PPD, y semejantes. Lo más preferible es usar PPD y/o CI-PPD. Aun cuando el DAPBI es también una diamina aromática, este compuestos no está incluido en la definición de "para-diamina aromática".

El copolímero de DAPBI-PPD se obtiene mediante copolimerización del monómero de la diamina aromática 5-(6)-amino-2-(p-aminofenil)bencimidazol, y el monómero de la para-diamina aromática p-fenilenodiamina (PPD), y el dicloruro de tereftaloilo (TDC), derivado del para-diácido aromático. Aun cuando no se requiere, la totalidad o parte de los monómeros para-aromáticos anteriores puede ser reemplazada por otros monómeros para-aromáticos; por ejemplo, la totalidad o parte de PPD puede reemplazarse por análogos de PPD, tales como la 2-cloro-p-fenilenodiamina (CI-PPD), y el TDC puede reemplazarse parcial o totalmente por el CI-TDC (dicloruro de 2-cloroterefta- loilo).