PARTÍCULAS QUE COMPRENDEN UN COMPUESTO DE PARA-ARAMIDA Y MATERIAL ADITIVO.

Un método para hacer una partícula compuesta de polímero-aditivo a partir de un dope libre de hexametil-fosforamida mediante:

i) el hilado a chorro del dope para obtener una pulpa, fibrilla o fibrida, en donde el disolvente del dope se selecciona de N-metil-2-pirrolidona, N,N'-dimetilformamida, N,N'-di-metilacetamida, tetrametilurea y mezclas de las mismas, y 4 a 75% en peso de una composición que consiste en 2 a 80% en peso de un polímero de para-aramida y 20-98% en peso de un material aditivo sólido, a un total de 100% en peso, y en donde el polímero de aramida se disuelve en el disolvente; o ii) coagulación del dope por medio de un aparato rotor-estator, en que la disolución de polímero se aplica a través del estator en el rotor de manera que la partícula compuesta de polímero-aditivo que precipita está sometida a fuerzas de cizalladura mientras están en una etapa deformable plástica

La invención pertenece a un dope que comprende para-aramida y material aditivo, a un método para hacer partículas usando dicho dope, y a partículas que comprenden un compuesto de para-aramida y material aditivo.

Las partículas de aramida, tales como fibridas, fibrillas, fibras cortas y pulpa, se usan normalmente para diversas aplicaciones, tales como para hacer papel, forros de freno, juntas, platos de embrague y similares. Para aplicaciones específicas, generalmente de alta calidad, se necesita aún la mejora adicional de las partículas existentes. Se conoce la adición de materiales aditivos a dichas partículas para ajustar sus propiedades. Cuando se añaden materiales aditivos a dichas partículas de aramida, pueden darse algunas desventajas, tal como en los procedimientos de fabricación de papel, que pueden tener problemas con la retención de materiales aditivos durante la formación de papel, llevando a la necesidad de usar compuestos químicos para la retención de aditivos. Además, la contaminación de los sistemas con materiales aditivos puede dificultar el procedimiento de fabricación de papel u otros productos.

Es por lo tanto, un objetivo de la presente invención, el proporcionar partículas de para-amida que tengan propiedades mejoradas con respecto a la disolución de los problemas anteriores. Para este fin, la invención pertenece a un método para hacer una partícula compuesta de polímero-aditivo a partir de un dope libre de hexametilfosforamida mediante:

i) el hilado a chorro del dope para obtener una pulpa, fibrilla o fibrida, en donde el dope comprende un disolvente y de 4 a 75% en peso de una composición que consiste en 2 a 80% en peso de un polímero e para-aramida y 20-98% en peso de un material aditivo sólido, a un total de 100% en peso, y en donde el polímero de aramida se disuelve en el disolvente; o

ii) el coagulado del dope por medio de un aparato rotor-estator en que la disolución de polímero se aplica a través del estator en el rotor de manera que la partícula de compuesto polímero-aditivo que precipita está sometida a fuerzas de cizalladura mientras están en una etapa deformable de plástico.

Según otro aspecto, la invención se refiere a un dope libre de hexametilfosforamida que es adecuado para usar en dicho procedimiento, cuyo dope comprende un disolvente y de 4 a 75% en peso de una composición que consiste en 2 a 80% en peso de un polímero de para-aramida y 20-98% en peso de un material aditivo sólido, a un total de 100% en peso, y en donde el polímero de aramida se disuelve en el disolvente.

En otro aspecto, la invención pertenece a un producto así obtenido.

El término hilado a chorro indica un procedimiento de hilado como, por ejemplo, se ha descrito en el documento WO 2004/099476. Según este método, la disolución de polimerización de para-aramida líquida se suministra con la ayuda de una vasija de presión a una bomba de hilado para alimentar una boquilla para el hilado a chorro a fibras parecidas a pulpa a presión. La disolución líquida de para-aramida se hila a través de la boquilla de hilado en una zona de menor presión. Bajo la influencia del caudal de aire de expansión, la disolución líquida de hilado se divide en pequeñas gotas y al mismo tiempo o posteriormente se orientan por estirado. Después las fibras parecidas a pulpa se coagulan en la misma zona por medio de la aplicación de un chorro coagulante y la pulpa formada se recoge en un filtro, o se procesa directamente a papel, o las fibras se ponen en una placa para formar directamente papel y después coagularse. El coagulante puede seleccionarse a partir de agua, mezclas de agua, NMP y CaCl2, o cualquier coagulante adecuado distinto.

El polímero de para-aramida puede ser cualquier polímero o copolímero de amida aromática que pueda obtenerse a partir de polimerización por condensación de una diamina aromática para-orientada y un haluro de ácido carboxílico aromático para-orientado, y opcionalmente otros monómeros (en adelante abreviados a “paraaramidas”) se han conocido hasta ahora por ser útiles en diversos campos tales como fibra, pulpa y similares por su alta fortaleza, alto módulo elástico y alta resistencia al calor.

Como un miembro típico de para-aramida, puede hacerse referencia a poli(tereftalamida de para-fenileno) (en adelante abreviado por PPTA). La PPTA se ha producido en sistemas disolvente/sal de amida polar llevando a cabo una reacción de polimerización en disolución en un disolvente amida polar. La PPTA se precipita, se neutraliza, se lava con agua y se seca, y una vez se aísla como un polímero. Luego, el polímero se disuelve en un disolvente y se convierte en una fibra de PPTA mediante el procedimiento de hilado en húmedo. En esta etapa, cualquier disolvente adecuado puede usarse como el disolvente del dope hilado. El dope hilado normalmente muestra anisotropía óptica.

Según muchos procedimientos previos, la pulpa se produce cortando mecánicamente dicha fibra larga (continua) de PPTA, dispersando la fibra cortada en agua y fibrilando la fibra dispersa por medios de cizalladura mecánica tal como golpeo o similar, seguido por filtración y secado. En dichos procedimientos de técnicas anteriores, las etapas de polimerización, hilado y formación de pulpa son completamente independientes unas de otras. Esto es, la etapa de polimerización usa un disolvente de amida polar, la etapa de hilado usa ácido sulfúrico concentrado como disolvente y la etapa de formación de pulpa usa agua como un medio de dispersión.

La pulpa así hecha se define como tallo de fibra que está altamente fibrilado. La parte fibrilada se denomina fibrillas, que están altamente enmarañadas y tienen un alto factor de forma y una gran área superficial. Así, las pulpas de aramida son partículas fibriladas que se usan para hacer papel, juntas, forros de freno y similares. La pulpa generalmente puede hacerse así a partir de fibra hilada, realizando etapas de corte y fibrilación en ella, aunque también se conocen métodos directos sin hilar primero el polímero a una fibra.

Dicho método directo de fabricación de pulpa se ha descrito en la técnica, por ejemplo en el documento US 5.028.372. Según este método, se hizo una pulpa de para-aramida formando una disolución de polímero de para-aramida, extruyendo dicha disolución en un transportador, incubando la disolución en el transportador hasta que forma un gel, y cortando este gel y aislando la pulpa del mismo.

Un método para hacer fibrillas mediante el uso de hilado a chorro se ha descrito en el documento WO 2005/059211, que comprende las etapas a. polimerizando una diamina aromática y un haluro de ácido dicarboxílico aromático a un polímero de paraaramida, en una mezcla de N-metilpirrolidona o dimetilacetamida y cloruro de calcio o cloruro de litio, para obtener un dope en donde el polímero se disuelve en la mezcla y en donde el dope se convierte a fibrillas usando una boquilla de hilado a chorro bajo una corriente gaseosa, seguido por la coagulación de las fibrillas usando un chorro de coagulación.

En el documento WO 2005/059247 se describe la fabricación de fibridas. Según este método, el dope se convierte a una película de fibrida de para-aramida hilando el dope a través de una boquilla de hilado en chorro para obtener una corriente de polímero, golpeando la corriente de polímero con un coagulante a un ángulo en donde el vector de la velocidad coagulante perpendicular a la corriente de polímero es al menos 5 m/s (preferiblemente al menos 10 m/s) para coagular la corriente a películas de fibridas de para-aramida. En otro método descrito en esta referencia, el dope se coagula por medio de un aparato rotor-estator en que la disolución de polímero se aplica a través del estator en el rotor de manera que las fibridas de polímero que precipitan están sometidas a fuerzas de cizalladura mientras están en una etapa deformable de plástico.

Un método para hacer pulpa usando hilado de chorro se ha descrito en el documento WO 2004/099476. Según este método, la disolución de polímero neutralizada se usa para el hilado directo de pulpa usando una boquilla, poniendo en contacto la corriente de polímero mediante aire presurizado en una zona con menor presión donde la corriente de polímero se rompe en gotas por expansión del aire. Las gotas se atenúan en fibras (parecidas a la pulpa). La coagulación de las fibras o fibras parecidas a la pulpa tiene lugar usando un coagulante adecuado como, por ejemplo, agua o agua/NMP/CaCl2. En vez de CaCl2 pueden usarse...

1. Un método para hacer una partícula compuesta de polímero-aditivo a partir de un dope libre de hexametil-fosforamida mediante:

i) el hilado a chorro del dope para obtener una pulpa, fibrilla o fibrida, en donde el disolvente del dope se selecciona de N-metil-2-pirrolidona, N,N'-dimetilformamida, N,N'-di-metilacetamida, tetrametilurea y mezclas de las mismas, y 4 a 75% en peso de una composición que consiste en 2 a 80% en peso de un polímero de para-aramida y 20-98% en peso de un material aditivo sólido, a un total de 100% en peso, y en donde el polímero de aramida se disuelve en el disolvente; o

ii) coagulación del dope por medio de un aparato rotor-estator, en que la disolución de polímero se aplica a través del estator en el rotor de manera que la partícula compuesta de polímero-aditivo que precipita está sometida a fuerzas de cizalladura mientras están en una etapa deformable plástica.

2. El método según la reivindicación 1 para hacer una película de fibrida de compuesto de polímero-material aditivo mediante:

El hilado del dope a través de una boquilla de hilado a chorro para obtener una corriente de polímero, golpeando la corriente de polímero con un coagulante en un ángulo en donde el vector de la velocidad del coagulante perpendicular a la corriente de polímero es al menos 5 m/s, preferiblemente al menos 10 m/s para coagular la corriente a películas de fibrida de para-aramida.

3. El método según la reivindicación 1 para hacer una pulpa o fibrilla de compuesto de polímero-material aditivo mediante: i) la conversión del dope a pulpa o fibrillas usando una boquilla de hilado a cho

rro bajo una corriente de gas, seguido por ii) la coagulación de la pulpa o fibrillas usando un chorro de coagulación.

4. Un dope libre de hexametil-fosforamida que es adecuado para usar en el método según la reivindicación 1, que comprende de 4 a 75% en peso de una composición que consiste en 2 a 80% en peso de poli(tereftalamida de para-fenileno) y 2098% en peso de un material aditivo sólido, a un total del 100% en peso, y en donde la poli(tereftalamida de para-fenileno) se disuelve en una mezcla de un cloruro alcalino o alcalinotérreo y un disolvente seleccionado de N-metil-2-pirrolidona, N,N'dimetilformamida, N,N'-dimetilacetamida, tetrametilurea y mezclas de las mismas.

5. El dope según la reivindicación 4, que consiste esencialmente de 1 a 8% en peso de poli(tereftalamida de para-fenileno), en una mezcla de agua, disolvente, y entre 0,7 moles de un cloruro alcalino o alcalinotérreo por mol de grupos amida de la poli(tereftalamida de para-fenileno) y 7,5% en peso del cloruro alcalino o alcalinotérreo basado en el peso de la mezcla, y en donde al menos el 50% en peso del ácido clorhídrico formado se ha neutralizado para obtener una disolución que tiene una viscosidad dinámica que es al menos un factor tres veces menor que la viscosidad dinámica de la disolución de polímero sin neutralización.

6. El dope según la reivindicación 4 o 5, en donde el disolvente es Nmetilpirrolidona/cloruro de calcio.

7. El dope según cualquiera de las reivindicaciones 4-6, en donde el material aditivo es material aditivo no fibroso o material aditivo fibroso distinto a aramida.

8. Un método para hacer el dope según cualquiera de las reivindicaciones 4-7

9. Una partícula compuesta de polímero-material aditivo obtenida por el método según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en donde la partícula es pulpa, fibrilla o fibrida, y en base al peso seco, la partícula comprende de 2 a 80% en peso de un polímero de para-aramida y 20-98% en peso de un material aditivo sólido, en donde el polímero de aramida está directamente unido por enlace mecánico, iónico, de hidrógeno y/o de Vanderwaals a los materiales aditivos, y la expresión “directamente unido” significa que el aditivo no puede separarse del polímero por procedimiento de filtración y lavado, o cualquier otro procedimiento de separación mecánica o química distinto a la disolución del polímero de aramida en un disolvente en donde el material aditivo es insoluble.

10. Un artículo que comprende la partícula según la reivindicación 9.

11. Papel, pastillas de freno, forros de freno o juntas que comprenden la partícula según la reivindicación 9.