Un método de preparación de una fibra de poliéster retardante a las llamas que comprende las etapas de:

i) preparar virutas de poliéster retardantes a las llamas polimerizando una composición que incluye un compuesto de éster primario obtenido mediante esterificación de un compuesto de ácido dicarboxílico y un compuesto diol, y un retardante a las llamas a base de fósforo representado mediante la siguiente Fórmula Química 1; ii) pre-cristalizar la superficie de las virutas de poliéster retardantes a las llamas; iii) polimerizar en estado sólido las virutas de poliéster pre-cristalizadas; y iv) fundir e hilar las virutas de poliéster polimerizadas en estado sólido, en el que el retardante a las llamas a base de fósforo de la etapa i) está incluido en una cantidad de 3500 a 10.000 ppm en base a los átomos de fósforo [Fórmula Química 1] en la que R 1 y R 2 son independientemente hidrógeno, hidroxietilo o hidroxipropilo, y R 3 es hidrógeno, un alquilo C1-C10, o un fenilo

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

(a) Campo de la invención

La presente invención se refiere a un método de preparación de una fibra de poliéster retardante a las llamas, y a una fibra de poliéster retardante a las llamas.

(b) Descripción de la técnica relacionada

Las resinas de poliéster están disponibles generalmente en muchos campos tales como fibras, películas, molduras de plástico y demás, debido a su superior resistencia mecánica, resistencia al calor y resistencia química. Sin embargo, las resinas de poliéster tienen una desventaja de combustión rápida después de prender, y se están realizando activamente muchos estudios para otorgar retardo a las llamas a las resinas.

Como método para otorgar el retardo a las llamas a la fibra de poliéster, se ha sugerido un método para recubrir con retardantes a las llamas la superficie de la fibra después del hilado y un método de hilado de mezcla de la fibra de poliéster en el que se añaden retardantes a las llamas no reactivos antes del hilado y después de la polimerización de la misma.

Como retardantes a las llamas, se han utilizado compuestos que contienen un halógeno, mezclas de óxidos metálicos, compuestos que contienen nitrógeno, compuestos que contienen fósforo y similares, y se usó un método de estirar y tratar térmicamente a la fibra después de hilar la composición de hilado, de acuerdo con el estirado e hilado directo general, para promover las propiedades de la fibra.

Sin embargo, en el caso del recubrimiento de la superficie de la fibra con los retardantes a las llamas, existen algunas desventajas tales como incurrir en gastos causados por el proceso posterior separado para recubrir con los retardantes a las llamas, el deterioro de las propiedades de la fibra causado por la abrasión mecánica durante el proceso posterior, y el deterioro de la eficacia a medida que se usa repetidamente, dado que los retardantes a las llamas simplemente recubren a la fibra.

Además, el método de hilado de mezcla de añadir los retardantes a las llamas no reactivos antes del hilado y después de su polimerización tiene algunas desventajas de deterioro del retardo a las llamas y la capacidad de hilado de la fibra, cuando los retardantes a las llamas no reactivos no se mezclan uniformemente en su interior.

Además, se sugirió un método de preparación de un retardante a las llamas de resina de poliéster copolimerizando o mezclando poliéster con los retardantes a las llamas durante el proceso de polimerización y preparación de una fibra de poliéster a partir de la resina. Sin embargo, el método tiene una desventaja de que las propiedades de la fibra se deterioran de acuerdo con los tipos de los retardantes a las llamas, aunque dicho método puede mejorar la durabilidad y el retardo a las llamas de la fibra en comparación con el método anterior. Por ejemplo, cuando el método usa un retardante a las llamas a base de halógeno, puede mejorarse el retardo a las llamas, pero la resina de poliéster copolimerizada con el retardante a las llamas se decolora y su resistencia a la luz se deteriora, y el uso del retardante a las llamas está limitado debido a que se considera un material perjudicial para el medioambiente. Además, cuando se usa el retardante a las llamas a base de fósforo, existen algunos problemas tales como disminución de la estabilidad térmica, decoloración y deterioro de la calidad del producto final.

Para superar estos problemas, las publicaciones de patente japonesa Sho 57-202251 y Sho 59-191716 sugirieron un método de preparación de una fibra de poliéster retardante a las llamas con una resina de poliéster retardante a las llamas, en el que la resina de poliéster retardante a las llamas se prepara introduciendo un retardante a las llamas y un catalizador de policondensación después de que la policondensación se ha iniciado y ha avanzado en cierta medida durante la copolimerización de la resina de poliéster. Pero el método no resolvió los problemas anteriores.

Además, cuando se prepara una fibra usando un copolímero retardante a las llamas general, la ductilidad y la estabilidad térmica y demás, se deterioran y es difícil obtener las propiedades requeridas para la fibra de poliéster retardante a las llamas, dado que el copolímero está en estado heterogéneo debido a los retardantes a las llamas copolimerizados en la cadena principal de la resina.

Además, cuando se copolimeriza o se mezcla un retardante a las llamas con la resina de poliéster para obtener el retardo a las llamas, el tiempo de mantenimiento del estado de reblandecimiento durante el proceso de polimerización en estado sólido se vuelve más largo en comparación con la resina de poliéster pura, debido a que la temperatura de fusión se rebaja y la temperatura de cristalización en frío se eleva respecto a una resina de poliéster pura. Por consiguiente, existe un problema de un fenómeno de amontonamiento en el que las virutas de poliéster se coagulan en el dispositivo de polimerización en estado sólido debido a la alta temperatura durante la polimerización en estado sólido.

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Para resolver el problema, generalmente se usó un método que polimeriza lentamente el poliéster mientras eleva la temperatura gradualmente desde baja a alta durante el proceso de polimerización en estado sólido. Sin embargo, existen algunos problemas de que se genera mucho polvo por la abrasión entre las virutas de poliéster y se produce la decoloración (amarillento oscuro) de las virutas a medida que aumenta el tiempo de la polimerización en estado sólido, y por consiguiente la productividad de la fibra disminuye debido a la reducción de las propiedades de la misma.

Adicionalmente, la fibra de poliéster retardante a las llamas, preparada mediante el método anterior generalmente muestra una tensión térmica alta y tiene una desventaja de baja estabilidad térmica de la forma.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Por lo tanto, la presente invención proporciona un método de preparación de una fibra de poliéster retardante a las llamas que puede evitar un fenómeno de amontonamiento durante el proceso de preparación de la fibra de poliéster retardante a las llamas, y además reducir la generación de polvo y la decoloración.

Además, la presente invención proporciona un método de preparación de una fibra de poliéster retardante a las llamas que permite la preparación de una fibra de poliéster retardante a las llamas que tiene una estabilidad de la forma mucho mejor.

Dicho método de preparación de la fibra de poliéster retardante a las llamas de la presente invención comprende las etapas de: i) preparar virutas de poliéster retardantes a las llamas polimerizando una composición que incluye un compuesto de éster primario obtenido mediante esterificación de un compuesto de ácido dicarboxílico y un compuesto diol, y un retardante a las llamas a base de fósforo representado mediante la siguiente Fórmula Química 1, ii) pre-cristalizar la superficie de las virutas de poliéster retardantes a las llamas, iii) polimerizar en estado sólido las virutas de poliéster pre-cristalizadas, y iv) fundir e hilar las virutas de poliéster polimerizadas en estado sólido, en el que el retardante a las llamas a base de fósforo de la etapa i) está incluido en una cantidad de 3500 a 10.000 ppm en base a los átomos de fósforo:

[Fórmula Química 1]

**(Ver fórmula)**

en la que R1 y R2 son respectiva o independientemente hidrógeno, hidroxietilo o hidroxipropilo, y

R3 es hidrógeno, un alquilo C1-C10, o un fenilo.

De acuerdo con dicho método de preparación de la fibra de poliéster retardante a las llamas, el fenómeno de amontonamiento en el que las virutas de poliéster retardantes a las llamas se coagulan durante la polimerización en estado sólido puede evitarse pre-cristalizando las virutas de poliéster retardantes a las llamas antes de la polimerización en estado sólido, y además la generación de polvo y la decoloración causadas por abrasión entre las virutas de poliéster puede reducirse, reduciendo el tiempo de la polimerización en estado sólido.

Por otro lado, el método de preparación de la fibra de poliéster retardante a las llamas puede comprender además la etapa de v) preparar una fibra estirada, estirando y tratando térmicamente a la fibra no estirada obtenida fundiendo e hilando las virutas de poliéster. Además, la etapa v) puede comprender la... [Seguir leyendo]

1. Un método de preparación de una fibra de poliéster retardante a las llamas que comprende las etapas de: i) preparar virutas de poliéster retardantes a las llamas polimerizando una composición que incluye un compuesto de éster primario obtenido mediante esterificación de un compuesto de ácido dicarboxílico y un compuesto diol, y un retardante a las llamas a base de fósforo representado mediante la siguiente Fórmula Química 1; ii) pre-cristalizar la superficie de las virutas de poliéster retardantes a las llamas; iii) polimerizar en estado sólido las virutas de poliéster pre-cristalizadas; y iv) fundir e hilar las virutas de poliéster polimerizadas en estado sólido, en el que el retardante a las llamas a base de fósforo de la etapa i) está incluido en una cantidad de 3500 a 10.000 ppm en base a los átomos de fósforo

[Fórmula Química 1]

**(Ver fórmula)**

en la que R1 y R2 son independientemente hidrógeno, hidroxietilo o hidroxipropilo, y R3 es hidrógeno, un alquilo C1-C10, o un fenilo.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además la etapa de

v) preparar una fibra estirada, estirando y tratando térmicamente a una fibra no estirada obtenida fundiendo e hilando las virutas de poliéster.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 2, en el que la etapa v) comprende la etapa de

20 tratar térmicamente a la fibra no estirada mientras se la estira por urdidor en un dispositivo de estirado separado de un dispositivo de hilado en el que tiene lugar la fusión y el hilado de las virutas de poliéster.

4. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la composición de la etapa i) incluye además un compuesto a base de cobalto como agente mejorador del color en una cantidad de 50 a 250 ppm, y el compuesto a base de cobalto está incluido en la fibra preparada en una cantidad de 12 a 59 ppm en base a los átomos de cobalto.

5. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la composición de la etapa i) se polimeriza en presencia de un catalizador de policondensación.

6. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la pre-cristalización de la etapa ii) se realiza frotando las virutas de poliéster retardantes a las llamas entre sí.

30 7. El método de acuerdo con la reivindicación 6, en el que la pre-cristalización de la etapa ii) se realiza de modo que la cristalinidad de las virutas de poliéster retardantes a las llamas sea del 0,1 al 5%.

8. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la polimerización en estado sólido de la etapa iii) se realiza a una temperatura de 200 a 260ºC durante de 15 a 50 horas de modo que la viscosidad intrínseca del poliéster sea de 0,85 a 1,35.

35 9. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la etapa iv) comprende las etapas de fundir las virutas de poliéster polimerizadas en estado sólido a una temperatura de 265 a 315ºC e hilar las mismas a una velocidad de hilado de 450 a 750 m/minuto.

10. El método de acuerdo con la reivindicación 9, que comprende además las etapas de:

hacer pasar a la fibra a través de un calentador de recocido que tiene una campana calentadora, cuya

40 temperatura es de 200 a 380ºC y cuya longitud es de 100 a 300 mm, y una zona de enfriamiento retardado que tiene una placa calorífuga, cuya longitud es de 60 a 200 mm, después de la etapa de fusión e hilado; y enfriar la fibra con aire de enfriado para producir una fibra no estirada,

en el que la velocidad del aire es de 0,2 a 1,5 m/segundo y la temperatura del mismo es de 15 a 30ºC.

11. El método de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el dispositivo de estirado incluye al menos tres grupos de rodillos godet y al menos dos hornos de aire caliente, y cada grupo de rodillos godet incluye al menos tres rodillos godet.

12. El método de acuerdo con la reivindicación 11, en el que la etapa v) se realiza tratando térmicamente a la fibra no estirada mientras se la estira por urdidor en las condiciones de siendo la temperatura del rodillo godet de 90 a 150ºC, siendo la temperatura del horno de aire caliente de 210 a 275ºC, siendo la tasa de estirado total de 5,5 a 6,7, siendo la tasa de relajación del 5 al 20%, y siendo la velocidad de bobinado de 150 a 300 m/minuto.

13. El método de acuerdo con la reivindicación 2, que comprende además la etapa de

10 vi) post-lubricar la fibra para recoger el retardante a las llamas a base de fósforo licuado sobre la fibra estirada.

14. Una fibra de poliéster retardante a las llamas, que comprende la estructura unitaria representada por la siguiente Fórmula Química 2 en la cadena principal de la misma, en la que el factor de orientación de una región cristalina (Fc) es de 0,85 a 0,97, el factor de orientación de una región amorfa (Fa) es de 0,15 a 0,50, el índice de birrefringencia (n) es de 0,1 a 0,2, y la cristalinidad (Xc) es del 40 al 55%: y en la que la estructura unitaria está constituida por una cantidad de 3000 a 9000 ppm en base a los átomos de fósforo:

[Fórmula Química 2]

**(Ver fórmula)**

en la que R3 es hidrógeno, un alquilo C1-C10, o un fenilo.

15. La fibra de poliéster retardante a las llamas de acuerdo con la reivindicación 14, en la el índice límite de oxígeno (LOI) es de 27 a 37, la temperatura de fusión (Tm) es de 235ºC o más, la viscosidad intrínseca es de 0,75 a 1,05, el valor b del tono de color es de 7,0 o menos, la resistencia es de 6,0 g/d o más, la tasa de retracción (medida mediante Testrite en las condiciones de 190ºC, 15 minutos, 0,01 g/d) es del 8,0 % o menos, y la finura de la fibra individual es de 4,0 a 5,5 denier (De).

16. La fibra de poliéster retardante a las llamas de acuerdo con la reivindicación 14, en la que la tensión térmica (180ºC, carga = 0,025-0,100 g/d) es de 0,002 a 0,030 g/d.

17. Un tejido industrial, que incluye la fibra de poliéster retardante a las llamas de la reivindicación 14.