Hilos multifilamento de polietileno de peso molecular ultra-elevado y procedimiento para producir los mismos.

Un hilo multifilamento de polietileno de peso molecular ultra-elevado (UHMWPE),

hilado en gel, caracterizado porque dicho hilo comprende monofilamentos individuales con un coeficiente de variación de su densidad lineal, en lo que sigue CVintra, menor que 30%, en donde el CVintra de un monofilamento se determinó a partir de valores de la densidad lineal correspondientes a un número de 20 tramos representativos extraídos al azar, cortando dicho monofilamento y utilizando la fórmula 1

en donde xi es la densidad lineal de uno cualquiera de los tramos representativos extraídos del monofilamento sometido a investigación y x es la densidad lineal media a lo largo de las n = 20 densidades lineales medidas de dichos n = 20 tramos representativos.

Hilos multifilamento de polietileno de peso molecular ultra-elevado y procedimiento para producir los mismos La invención se refiere a hilos multifilamento de polietileno de peso molecular ultra-elevado (UHMWPE - siglas en inglés) hilados en gel, y a un método para producir los mismos. Los hilos multifilamento de UHMWPE hilados en gel se utilizan en diversas facetas de la industria y han obtenido una amplia aceptación, por ejemplo para uso en artículos tales como sogas, redes, materiales compuestos, vestimenta resistente al corte, p. ej. guantes, pero también en productos antibalas, p. ej. chalecos antibalas y cascos. Por lo tanto, la invención se refiere también a artículos de este tipo que comprenden dichos hilos.

A partir del documento EP 1.699.954 se conocen hilos multifilamento de UHMWPE hilados en gel y un procedimiento para producir los mismos. La descripción de dicho documento se refiere a hilos de UHMWPE con resistencias a la tracción de hasta 5, 6 GPa y un módulo de hasta 203 GPa y que contienen al menos 5 filamentos.

A pesar de que hilos multifilamento de este tipo han alcanzado una amplia aceptación en diversos campos de la industria, sigue existiendo la necesidad de hilos mejorados adicionalmente y también un procedimiento mejorado para producir los mismos.

Por lo tanto, es un primer objeto de la invención proporcionar nuevos hilos multifilamento de UHMWPE hilados en gel con propiedades físicas y mecánicas mejoradas.

Es un segundo objeto de la invención proporcionar un procedimiento para producir los nuevos hilos, en el que se reduce la aparición de perturbaciones y/o irregularidades. Las perturbaciones son incidencias indeseadas que conducen a la paralización del proceso tal como, por ejemplo, la rotura del filamento. Irregularidades son incidencias indeseadas que requieren modificar los parámetros del proceso, p. ej. las velocidades de hilatura y de estirado, la tasa de hilatura y similares, para prevenir alteraciones en las propiedades del hilo final.

Sorprendentemente, se encontró que el primer objetivo se consiguió con un nuevo y mejorado hilo multifilamento de UHMWPE, hilado en gel, caracterizado porque dicho hilo comprende monofilamentos individuales con un coeficiente de variación de su densidad lineal, en lo que sigue CVintra, menor que 30%, en donde el CVintra de un monofilamento se determinó a partir de valores de la densidad lineal correspondientes a un número de 20 tramos representativos extraídos al azar, cortando dicho monofilamento y utilizando la fórmula 1

en donde xi es la densidad lineal de uno cualquiera de los tramos representativos extraídos del monofilamento sometido a investigación y x es la densidad lineal media a lo largo de las n = 20 densidades lineales medidas de dichos n = 20 tramos representativos.

La ventaja del hilo de la invención es que es más homogéneo, es decir, los monofilamentos de dicho hilo muestran una menor diferenciación uno de otro en sus propiedades mecánicas y físicas. El hilo de la invención tiene también propiedades mecánicas y físicas mejoradas. Además de ello, sorprendentemente, se encontró que el hilo de la invención muestra una manipulación mejorada, especialmente a velocidades elevadas tales como, por ejemplo, en 45 procesos de revestimiento o en procesos que incluyen el arrollamiento del hilo y/o el transporte del hilo a alta velocidad. Ejemplos de procesos de este tipo en los que el hilo de la invención se utiliza con éxito incluyen el tejido, el trenzado y procesos para la producción de sogas, cables y redes, en particular redes sin nudos. Por lo tanto, la invención se refiere también al uso del hilo de la invención en procesos que incluyen el arrollamiento del hilo y/o el transporte del hilo a alta velocidad.

Todavía una ventaja adicional del hilo de la invención es que productos que comprenden dicho hilo muestran propiedades mecánicas mejoradas. Por ejemplo, una soga que comprende dicho hilo muestra una fatiga y/o duración mejorada cuando se somete, por ejemplo, a cargas cíclicas. Otro ejemplo es el de un cable médico y, más en particular, el de una sutura que comprende el hilo de la invención, mostrando dicho cable médico o sutura, por 55 ejemplo, una resistencia mejorada a los nudos.

Por propiedades mecánicas del hilo se entiende en esta memoria las propiedades que están asociadas a una reacción elástica o inelástica de dicho hilo cuando se aplica al mismo una fuerza. Ejemplos de propiedades mecánicas interpretadas a la vista de la presente invención son la resistencia a la tracción, el módulo de elasticidad, la fuerza a la rotura, el alargamiento a la rotura, y similares. Por propiedades físicas se entiende en esta memoria aquellas propiedades características de un hilo que pueden observarse o medirse sin modificar la composición o identidad del hilo. Ejemplos de propiedades físicas interpretadas a la vista de la presente invención son la densidad lineal o el diámetro de monofilamentos individuales, el título del hilo y similares.

Para los fines de la presente invención, un monofilamento individual es un cuerpo alargado, cuya dimensión longitudinal es mucho mayor que su diámetro transversal. Preferiblemente, los monofilamentos tienen una sección transversal esencialmente circular o elíptica. Por hilo multifilamento se entiende en esta memoria un cuerpo alargado que comprende una pluralidad de monofilamentos individuales. El hilo de la invención puede contener monofilamentos sustancialmente paralelos, o puede estar retorcido o trenzado.

Preferiblemente, el CVintra del hilo de la invención es menor que 25%, más preferiblemente menor que 20%, incluso más preferiblemente menor que 15%, todavía incluso más preferiblemente menor que 10%, lo más preferiblemente menor que 5%. Hilos de UHMWPE multifilamento con valores de CVintra reducidos de este tipo se obtienen, por ejemplo, con el procedimiento de la invención tal como se explica más abajo.

Sorprendentemente, las ventajas antes mencionadas de la invención también se conseguían de acuerdo con una segunda realización de la invención con un nuevo hilo multifilamento de UHMWPE hilado en gel con un coeficiente de variación en la densidad lineal entre los monofilamentos que comprenden dicho hilo, en lo que sigue CVInter., menor que 50%, en donde CVinter se determina utilizando valores de densidad lineal de un número de 50 tramos representativos, correspondiendo cada uno de dichos tramos a un monofilamento diferente elegido al azar y se extraen cortando los mismos y utilizando la fórmula 2

en donde xi es la densidad lineal de uno cualquiera de dichos tramos representativos y x es la densidad lineal media a lo largo de las n = 50 densidades lineales medidas de los n = 50 tramos representativos correspondientes a los monofilamentos elegidos al azar.

Una ventaja sorprendente de un hilo de este tipo es que para una resistencia a la tracción determinada, dicho hilo tiene un grosor reducido en comparación con hilos conocidos de la misma resistencia. Sin estar ligados a ninguna explicación, los autores de la invención atribuían la reducción en el espesor a un mejor empaquetamiento de los monofilamentos individuales dentro del hilo.

Preferiblemente, CVinter es menor que 40%, más preferiblemente menor que 30%, incluso más preferiblemente menor que 20%, todavía incluso más preferiblemente menor que 10%, lo más preferiblemente menor que 5%. Hilos de UHMWPE multifilamento con valores de CVinter reducidos de este tipo se obtienen, por ejemplo, con el procedimiento de la invención tal como se explica más abajo.

En una realización preferida de la invención, los hilos de la invención tienen tanto una CVintra como CVinter dentro de los intervalos arriba definidos. Hilos de este tipo tienen, además, propiedades mecánicas y/o físicas mejoradas.

45 Preferiblemente, el módulo de los hilos de la invención es de al menos 50 GPa, más preferiblemente al menos 100 GPa, incluso más preferiblemente al menos 150 GPa, lo más preferiblemente al menos 180 GPa.

Preferiblemente, la resistencia de los hilos de la invención es de al menos 1, 2 GPa, más preferiblemente al menos 2 GPa, incluso más preferiblemente al menos 3 GPa, todavía incluso más preferiblemente al menos 4 GPa, todavía incluso más preferiblemente al menos 5 GPa, lo más preferiblemente al menos 5, 5 GPa. Los autores de la invención se quedaron sorprendidos al observar que los hilos de la invención tenían tales resistencias a la tracción elevadas, dado que se conoce en la técnica que un... [Seguir leyendo]

1. Un hilo multifilamento de polietileno de peso molecular ultra-elevado (UHMWPE) , hilado en gel, caracterizado porque dicho hilo comprende monofilamentos individuales con un coeficiente de variación de su densidad lineal, en lo que sigue CVintra, menor que 30%, en donde el CVintra de un monofilamento se determinó a partir de valores de la densidad lineal correspondientes a un número de 20 tramos representativos extraídos al azar, cortando dicho monofilamento y utilizando la fórmula 1

en donde xi es la densidad lineal de uno cualquiera de los tramos representativos extraídos del monofilamento sometido a investigación y x es la densidad lineal media a lo largo de las n = 20 densidades lineales medidas de dichos n = 20 tramos representativos.

2. Un hilo multifilamento de polietileno de peso molecular ultra-elevado (UHMWPE) , hilado en gel, caracterizado porque el hilo tiene un coeficiente de variación en la densidad lineal entre los monofilamentos que comprenden dicho hilo, en lo que sigue CVInter., menor que 50%, en donde CVinter se determina utilizando valores de densidad lineal de un número de 50 tramos representativos, correspondiendo cada uno de dichos tramos a un monofilamento diferente elegido al azar y se extraen cortando los mismos y utilizando la fórmula 2

en donde xi es la densidad lineal de uno cualquiera de dichos tramos representativos y x es la densidad lineal media a lo largo de las n = 50 densidades lineales medidas de los n = 50 tramos representativos correspondientes a los 25 monofilamentos elegidos al azar.

3. El hilo de una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, que tiene una resistencia a la tracción de al menos 1, 2 GPa.

4. Un procedimiento para producir hilos multifilamento de UHMWPE, hilados en gel, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, que comprende las etapas de: a) alimentar a una extrusora una suspensión que contiene un UHMWPE en un disolvente de hilatura; b) convertir la suspensión en la extrusora en una disolución de UHMWPE en el disolvente de hilatura; c) hilar un hilo multifilamento haciendo pasar la disolución de la etapa b) a través de una placa de hilatura que contiene una pluralidad de orificios de hilatura para formar los monofilamentos que comprenden dicho hilo; d) enfriar los monofilamentos obtenidos para formar monofilamentos de gel; e) separar al menos parcialmente el disolvente de hilatura de los monofilamentos de gel; y f) estirar los monofilamentos en al menos una etapa de estirado antes, durante o después de separar el disolvente de hilatura; caracterizado porque directamente delante de la placa de hilatura está presente una cámara de modo que no tiene lugar ningún reparto adicional de la disolución de UHMWPE obtenida en la etapa b) antes de que dicha disolución sea finalmente repartida en monofilamentos individuales en la etapa c) , y en cuya cámara la disolución tiene un tiempo de permanencia a un rendimiento constante de la disolución de UHMWPE de al menos 50 s.

4.

5. El procedimiento de la reivindicación 4, en el que el tiempo de permanencia es de al menos 60 s, más preferiblemente al menos 120 s, incluso más preferiblemente al menos 180 s, todavía incluso más preferiblemente al menos 200 s, todavía incluso más preferiblemente al menos 240 s, todavía incluso más preferiblemente al menos 300 s, todavía incluso más preferiblemente al menos 360 s, lo más preferiblemente al menos 720 s.

6. El procedimiento de la reivindicación 4 ó 5, en el que la velocidad de cizalla media a la que se somete la disolución de UHMWPE dentro de la cámara es de a lo sumo 10 s-1.

7. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 4-6, en el que se utiliza una placa de hilatura con a lo sumo 20 orificios de hilatura por cm2.

8. Una soga, red, cable médico o un material compuesto que comprende un hilo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-3.

9. Un producto que comprende el hilo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, eligiéndose el producto del grupo que consiste en - una eslinga;

- una red de pesca;

- un textil protector tal como un textil resistente al corte, un textil resistente a los arañazos y un textil resistente a la abrasión, en particular un guante protector;

- un equipo deportivo, en particular un sedal, una cuerda de cometa y una cuerda para veleros.

15. un producto antibalas, en particular un chaleco antibalas, un casco antibalas, un vehículo acorazado;

- una red para cargo aéreo y un contenedor para el transporte de carga aérea.