Un procedimiento para la producción de fibras de polipropileno,

que comprende: a) proporcionar un polímero de polipropileno con un índice de fluidez en estado fundido no superior a 25 gramos por 10 minutos, que comprende polipropileno isotáctico producido por medio de polimerización del propileno en presencia de un catalizador de metaloceno isoespecífico; b) calentar dicho polímero de polipropileno hasta un estado fundido y extrudir dicho polímero fundido para formar una preforma de fibra; y c) hilar dicha preforma de fibra y estirar posteriormente dicha preforma a una velocidad de recogida y a una velocidad de estiramiento que proporcionen una relación de estiramiento no superior a 2,5 para producir una fibra de polipropileno continua

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a fibras de polipropileno y, más particularmente, a tales 5 fibras y procedimientos para su preparación a partir de polipropileno isotáctico producido a base de metaloceno.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

10 El polipropileno isotáctico es uno de una serie de polímeros cristalinos que puede caracterizarse en términos de estereorregularidad de la cadena del polímero. En la formación de polímeros estereorregulares a partir de diversos monómeros pueden estar involucradas diversas relaciones estructurales estereoespecíficas, caracterizadas principalmente en términos de sindiotacticidad e isotacticidad. La propagación estereoespecífica puede aplicarse en la polimerización de monómeros etilénicamente insaturados, tales como C3 + alfa olefinas, 1-dienos tales como 1,3-butadieno, compuestos de vinilo sustituido, tales como aromáticos de vinilo, por ejemplo, estireno o cloruro de vinilo, cloruro de vinilo, éteres de vinilo tales como éteres de alquilo y vinilo, por ejemplo, el vinil isobutil éter, o incluso éteres de arilo y vinilo. La propagación estereoespecífica de polímeros es probablemente de mayor importancia en la producción de polipropileno de estructura isotáctica o sindiotáctica.

El polipropileno isotáctico se utiliza de manera convencional en la producción de fibras en las que el polipropileno se calienta y a continuación se extrude a través de una o más 25 boquillas para producir una preforma de fibra que se procesa mediante una operación de hilado y estirado. La estructura del polipropileno isotáctico se caracteriza en términos del grupo metilo unido a los átomos de carbono terciarios de las sucesivas unidades de monómeros de propileno que se encuentran en el mismo lado de la cadena principal del polímero. Esto significa que, los grupos metilo se caracterizan por encontrarse todos por encima o por debajo de la cadena del polímero. El polipropileno isotáctico puede ilustrarse mediante la siguiente fórmula química:

**(Ver fórmula)**

pueden caracterizarse en términos de fórmula de proyección de Fisher. Utilizando la fórmula de proyección de Fisher, la secuencia estereoquímica del propileno isotáctico, como se muestra mediante la Fórmula (2), se describe de la siguiente manera:

**(Ver fórmula)**

Otra forma de describir la estructura es mediante la utilización de la RMN. La nomenclatura de la RMN de Bovey para una pentada isotáctica es ...mmmm... representando cada “m” una diada “meso”, o grupos metilo sucesivos sobre el mismo lado del plano de la cadena del polímero. Según se conoce en la técnica, cualquier desviación o inversión en la estructura de la cadena hace descender el grado de isotacticidad y cristalinidad del polímero.

Como contraste a la estructura isotáctica, los polímeros de propileno isotáctico son aquellos en los que los grupos metilo unidos a los átomos de carbono terciarios de unidades sucesivas monoméricas en la cadena del polímero se encuentran sobre lados alternos del plano del polímero. Utilizando la fórmula de proyección de Fisher, la estructura de propileno sindiotáctico puede mostrarse de la siguiente manera:

**(Ver fórmula)**

La pentada sindiotáctica correspondiente es rrrr, en la que cada r representa una diada racémica. Los polímeros sindiotácticos son semicristalinos y, al igual que los polímeros 25 isotácticos, son insolubles en xileno. Esta cristalinidad distingue a ambos polímeros sindiotácticos e isotácticos de un polímero atáctico, que es no cristalino y altamente soluble en xileno. Un polímero atáctico presenta un orden no regular de configuraciones de unidades repetitivas en la cadena del polímero y forma esencialmente un producto ceroso. Los catalizadores que producen polipropileno sindiotáctico se dan a conocer en la Patente de EEUU Nº 4.892.851. Según se da a conocer en dicho documento, los catalizadores de metaloceno sindioespecíficos se caracterizan como estructuras puenteadas en las que un grupo Cp es estéricamente diferente de los otros. El dicloruro de isopropiliden (ciclopentadienil-1-fluorenil) zirconio se da a conocer específicamente en la patente 4.892.851 como un metaloceno sindioespecífico.

35 En la mayor parte de los casos, la configuración de polímero será, de preferencia, un

polímero predominantemente isotáctico o sindiotáctico con muy poco polímero atáctico. Los catalizadores que producen poliolefinas isotácticas se dan a conocer en las Patentes de EEUU Nº 4.794.096 y 4.975.403. Estas patentes dan a conocer catalizadores estereorrígidos de metaloceno, quirales, que polimerizan olefinas para formar polímeros 5 isotácticos y que son especialmente de utilidad en la polimerización de polipropileno altamente isotáctico. Según se da a conocer, por ejemplo, en la Patente de EEUU Nº

4.794.096 anteriormente mencionada, la estereorrigidez en un ligando de metaloceno se imparte por medio de un puente estructural que se extiende entre los grupos ciclopentadienilo. En esta patente se dan a conocer, de forma específica, metalocenos estereorregulares de hafnio que pueden caracterizarse mediante la siguiente fórmula:

R”(C5(R')4)2HfQp (4)

En la Fórmula (4), (C5 (R')4) es un grupo ciclopentadienilo o ciclopentadienilo sustituido, R' es independientemente hidrógeno o un radical hidrocarbilo que tiene de 1 a 20 átomos de carbono, y R” es un puente estructural que se extiende entre los anillos ciclopentadienilo. Q es un halógeno o un radical hidrocarburo, tal como un alquilo, arilo, alquenilo, alquilarilo

o arilalquilo, que tiene de 1 a 20 átomos de carbono y p es 2. Los catalizadores de metaloceno, tales como los descritos anteriormente pueden usarse tanto en la forma que se denomina “metalocenos neutros” en los que como cocatalizador se utiliza un alumoxano, tal como metilalumoxano, como también pueden utilizarse en la forma que se denomina “metalocenos catiónicos”, que incorporan un anión no coordinante estable y que normalmente no requieren la utilización de un alumoxano. Por ejemplo, los metalocenos catiónicos sindioespecíficos se dan a conocer en la Patente de EEUU Nº 5.243.002, concedida a Razavi. Según se da a conocer en dicha patente, el catión de metaloceno se caracteriza por el ligando catiónico de metaloceno que tiene estructuras de anillos estéricamente disimilares, que se encuentran unidas a un átomo de metal de transición de coordinación, cargado positivamente. El catión de metaloceno se asocia con un contraión estable, no coordinante. Pueden establecerse relaciones similares para metalocenos isoespecíficos.

Los catalizadores utilizados en la polimerización de alfa olefinas pueden caracterizarse como catalizadores soportados, o como catalizadores no soportados, a los que algunas 35 veces se hace referencia como catalizadores homogéneos. Los catalizadores de metaloceno se utilizan frecuentemente como catalizadores no soportados u homogéneos, aunque, según se describe a continuación, pueden también utilizarse en componentes de catalizadores soportados. Los catalizadores soportados tradicionales son los denominados catalizadores de Ziegler-Natta “convencionales”, tales como el tetracloruro 5 de titanio soportado sobre un dicloruro de magnesio activo, según se da a conocer, por ejemplo, en las Patentes de EEUU Nº 4.298.718 y 4.544.717, ambas concedidas a Myer y col. Un componente catalizador soportado, según se da a conocer en la patente 4.298.718, de Myer, incluye tetracloruro de titanio soportado en un dihaluro de magnesio anhidro “activo”, tal como el dicloruro de magnesio o el dibromuro de magnesio. El componente catalizador soportado en la patente 4.298.718, de Myer se utiliza conjuntamente con un cocatalizador tal como un compuesto de alquilaluminio, por ejemplo, trietilaluminio (TEAL). La patente 4.544.717, de Myer, da a conocer un compuesto similar que puede también incorporar un compuesto donador de electrones que puede tener la forma de diversas aminas, fosfenos, ésteres, aldehídos y alcoholes.

15 Mientras que los catalizadores de metaloceno se proponen por lo general para uso como catalizadores homogéneos, también se sabe en la técnica que proporcionan catalizadores de metaloceno soportados. Según se da a conocer en las Patentes de EEUU Nº 4.701.432 y 4.808.561, ambas concedidas a Welborn, puede utilizarse un componente de catalizador de metaloceno en la forma de un catalizador soportado. Como se describe en la patente 4.701.432, de Welborn, el soporte puede ser cualquier...

1. Un procedimiento para la producción de fibras de polipropileno, que comprende: a) proporcionar un polímero de polipropileno con un índice de fluidez en estado fundido no superior a 25 gramos por 10 minutos, que comprende polipropileno isotáctico producido por medio de polimerización del propileno en presencia de un catalizador de metaloceno isoespecífico; b) calentar dicho polímero de polipropileno hasta un estado fundido y extrudir dicho polímero fundido para formar una preforma de fibra; y c) hilar dicha preforma de fibra y estirar posteriormente dicha preforma a una velocidad de recogida y a una velocidad de estiramiento que proporcionen una relación de estiramiento no superior a 2,5 para producir una fibra de polipropileno continua.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la relación de estiramiento es de 1,5 a 2,5.

3. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicha fibra está formada a una

20 velocidad de recogida de al menos 333 metros por minuto y a una velocidad de estiramiento no superior a 1.000 metros por minuto, que proporcionan una relación de estiramiento no superior a 2,5.

4. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que fibra está formada a una velocidad de recogida de al menos 1.000 metros por minuto y a una velocidad de estiramiento no superior a 3.000 metros por minuto, que proporcionan una relación de estiramiento no superior a 2,5.

5. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicho polímero de polipropileno tiene un índice de fluidez en estado fundido en el intervalo de 15 gramos por 10 minutos a 25 gramos por 10 minutos.

6. El procedimiento de la reivindicación 5, en el que dicho polímero de polipropileno tiene

un índice de fluidez en estado fundido en el intervalo de 18 gramos por 10 minutos a 21 35 gramos por 10 minutos.

7. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicho polímero de polipropileno tiene un índice de fluidez en estado fundido en el intervalo de 5 gramos por 10 minutos a 15 gramos por 10 minutos.

8. El procedimiento de la reivindicación 7, en el que dicho polímero de polipropileno tiene un índice de fluidez en estado fundido en el intervalo de 8 gramos por 10 minutos a 14 gramos por 10 minutos.

9. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicho polímero de polipropileno se calienta en una zona de alimentación hasta una temperatura en el intervalo de 180 ºC a 225 ºC seguido por el calentamiento en una zona de extrusión hasta una temperatura en el intervalo de 215 ºC a 240 ºC inmediatamente antes de dicha extrusión de dicho polímero de polipropileno.

10. El procedimiento de la reivindicación 5, en el que dicho polímero de polipropileno se calienta en una zona de alimentación hasta una temperatura en el intervalo de 215 ºC a 225 ºC seguido por el calentamiento en una zona de extrusión hasta una temperatura en el intervalo de 205 ºC a 225 ºC inmediatamente antes de dicha extrusión de dicho polímero de polipropileno.

11. El procedimiento de la reivindicación 7, en el que dicho polímero de polipropileno se calienta en una zona de alimentación hasta una temperatura en el intervalo de 190 ºC a 210 ºC seguido por el calentamiento en una zona de extrusión hasta una temperatura en el intervalo de 225 ºC a 235 ºC inmediatamente antes de dicha extrusión de dicho polímero de polipropileno.

12. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicho catalizador de metaloceno isoespecífico está caracterizado por un ligando puenteado de bis(indenilo) en el que el ligando indenilo es enantiomórfico y puede estar sustituido o insustituido.

13. El procedimiento de la reivindicación 12, en el que la estructura del ligando está caracterizada por bis(2-alquilindenilo) o 2-alquilindenilo hidrogenado racémicos unidos por puentes de sililo.

14. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicho catalizador de metaloceno isoespecífico está basado en una estructura de indenilo que está monosustituida en la posición proximal y de otra manera insustituida, con la excepción de que el grupo indenilo puede estar hidrogenado en las posiciones 4, 5, 6 y 7.

15. Un procedimiento para la producción de fibras de polipropileno que tienen parámetros de diseño para un producto específico, que comprende:

a. proporcionar un polímero de polipropileno con un índice de fluidez en estado fundido no superior a 25 gramos por 10 minutos, que comprende polipropileno isotáctico producido por medio de polimerización del propileno en presencia de un catalizador de Ziegler-Natta isoespecífico;

b. calentar dicho polímero de polipropileno hasta un estado fundido y extrudir dicho polímero fundido para formar una primera preforma de fibra;

c. hilar dicha primera preforma de fibra a una velocidad de recogida de al menos

15 333 metros por minuto y estirar posteriormente dicha preforma a una velocidad de estiramiento de al menos 500 metros por minuto para proporcionar una relación de estiramiento no superior a 3 para producir una primera fibra de polipropileno continua que tiene un porcentaje de contracción definido a 132 ºC;

d. continuar proporcionando un polímero de polipropileno con un índice de fluidez en estado fundido en el intervalo de 5 a 15 gramos por 10 minutos, producido por medio de polimerización del polipropileno en presencia de un catalizador de metaloceno isoespecífico y calentar dicho polímero proporcionado de manera continua hasta un estado fundido y extrudir dicho polímero fundido para formar una segunda preforma de fibra; y e. hilar dicha segunda preforma de fibra a una velocidad de recogida de al menos 333 metros por minuto y posteriormente estirar dicha segunda preforma de fibra a una velocidad de estiramiento de al menos 500 metros por minuto para proporcionar una relación de estiramiento en el intervalo de como máximo 2,5 para producir una segunda fibra de polipropileno continua que tiene un porcentaje de contracción a 132 ºC que es al menos un 25% inferior que dicho porcentaje de contracción definido de dicha primera fibra de polipropileno continua.

16. En un producto de fibra alargada, la combinación que comprende una fibra de

polipropileno estirada, preparada a partir de un polipropileno isotáctico que tiene un índice 35 de fluidez en estado fundido en el intervalo de 5 gramos por 10 minutos a 15 gramos por 10 minutos, polimerizado en presencia de un catalizador de metaloceno isoespecífico; estando dicha fibra preparada por hilado y estirado con una relación de estiramiento en el intervalo de 1,5 a 2,5 a una velocidad de estiramiento de al menos 1.000 y además caracterizada por tener un porcentaje de contracción a 132 ºC en el intervalo del 8% al

5 12%.

17. En un producto de fibra alargada, la combinación que comprende una fibra de polipropileno estirada, preparada a partir de un polipropileno isotáctico que tiene un índice de fluidez en estado fundido en el intervalo de 15 gramos por 10 minutos a 25 gramos por 10 minutos, polimerizado en presencia de un catalizador de metaloceno isoespecífico; estando dicha fibra está preparada por hilado y estirado con una relación de estiramiento en el intervalo de 1,5 a 2,5 a una velocidad de estiramiento de al menos 1.000 y además caracterizada por tener un porcentaje de contracción a 132 ºC en el intervalo del 6% al 10%.