BR112014030668B1

BR112014030668B1 - fibra estirada de copoliamida, e, método para produzir uma fibra estirada de copoliamida

Info

Publication number: BR112014030668B1
Application number: BR112014030668-0A
Authority: BR
Inventors: Toru Kurino; Naoya Komiya
Original assignee: Teijin Limited
Priority date: 2012-06-12
Filing date: 2013-06-06
Publication date: 2021-07-06
Also published as: CN104350190A; MY185191A; WO2013187306A1; KR20150017749A; CN104350190B; EP2862964B1; JP5503055B2; RU2014152639A; KR101982375B1; BR112014030668A2; EP2862964A4; RU2623253C2; JP2014015705A; US9388512B2; US20150087800A1; EP2862964A1

Abstract

FIBRA ESTIRADA DE COPOLIAMIDA, E, MÉTODO PARA PRODUZIR UMA FIBRA ESTIRADA DE COPOLIAMIDA. É provida uma fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para tendo um módulo elástico tênsil de 630 cN/dtex ou mais. A fibra é obtida sujeitando uma fibra de matéria-prima de copoliamida completamente aromática de tipo para ao estiramento a quente de alta tensão sob uma tensão e em uma temperatura dentro de faixas específicas.

Description

Campo Técnico

[001] A presente invenção se refere a uma fibra de copoliamida completamente aromática do tipo para, e também a um método para produzir a mesma. De maneira mais específica, se refere a uma fibra de copoliamida completamente aromática do tipo para tendo um alto módulo elástico tênsil, e também a um método para produzir a mesma.

Fundamentos da Técnica

[002] Fibras de copoliamida completamente aromática do tipo para feitas de um componente de ácido dicarboxílico aromático e um componente de diamina aromática como componentes principais são caracterizadas por alta resistência, alto módulo elástico tênsil, baixa fluência, alta resistência térmica, alta resistência química, etc., e assim têm sido usados convencionalmente para várias aplicações de material industrial, incluindo aplicações de material de reforço para resina, borracha, e semelhantes, cordas, etc. Estes materiais industriais também descobriram aplicações crescentes em ambientes mais rígidos tais como ambientes de alta temperatura, e as propriedades físicas e características das fibras de copoliamida completamente aromática do tipo para são esperadas de ser adicionalmente aprimoradas.

[003] Tal fibra de copoliamida completamente aromática do tipo para em geral é produzida por um assim chamado “método de fiação úmida” ou “método de fiação meio seca meio úmida.” Ou seja, uma solução opticamente isotrópica pra fiação é extrusada através de uma fieira, e, após ser passado através de ar ou de um gás inerte, ou diretamente sem ser passado, colocado em contato com um líquido de coagulação em um banho de coagulação, seguido pelas etapas de lavagem com água, secagem, estiramento, etc., para originar uma fibra final.

[004] A propósito, em geral, uma fibra de copoliamida completamente aromática do tipo para é produzida usando uma solução opticamente isotrópica para a fiação. Portanto, suas altas propriedades mecânicas, tais como alta resistência e alto módulo elástico tênsil, não são desenvolvidas até que a fibra seja estirada.

[005] No entanto, por causa da estrutura molecular de um polímero de copoliamida completamente aromática do tipo para ser extremamente rígida, tem sido necessário, antes do estiramento, plastificar a fibra em algum grau em uma alta temperatura próxima da temperatura de decomposição do polímero ou intumescendo em um solvente em que o polímero é solúvel. Portanto, tem sido difícil realizar estiramento sob alta tensão, e, como um resultado, tem sido impossível aumentar de maneira suficiente a orientação molecular, levando ao problema que o módulo elástico tênsil é levemente inferior se comparado com uma fibra de alto desempenho produzida usando uma solução opticamente anisotrópica para a fiação, tal como uma fibra de poliamida completamente aromática do tipo para, um exemplo típico da mesma sendo parafenileno tereftalamida (aqui a seguir, PPTA).

[006] De maneira apropriada, vários estudos têm sido feitos para aprimorar o módulo elástico tênsil de uma fibra de copoliamida completamente aromática do tipo para. Por exemplo, Documentos de Patente 1 a 3 reportam um método em que uma fibra de copoliamida completamente aromática do tipo para produzida pelo “método de fiação úmida” ou “método de fiação meio seca meio úmida” é sujeitada a um tratamento térmico de tensionamento sob condições específicas. No entanto, de acordo com estes métodos, como a é tratada termicamente sob tensão extremamente alta, alguns dos fios únicos que formam a fibra se rompem. Isto não apenas reduz significativamente a qualidade da fibra, mas também reduz o número de fios únicos eficazes para o desenvolvimento do módulo elástico tênsil. De maneira apropriada, como um resultado, o módulo elástico tênsil como um feixe de fibra ainda não foi muito melhorado, e um módulo elástico tênsil suficientemente satisfatório ainda não foi alcançado no presente.

Documentos da Técnica Anterior Documentos de Patente

[007] Documento de Patente 1: JP-A-7-166417

[008] Documento de Patente 2: JP-A-8-296116

[009] Documento de Patente 3: JP-A-8-311715

Sumário da Invenção Problemas que a Invenção deve Resolver

[0010] A invenção foi feita contra estes fundamentos. Um objetivo da invenção é prover uma fibra de copoliamida completamente aromática do tipo para tendo um excelente módulo elástico tênsil e um método para produzir a mesma.

Meios para Resolver os Problemas

[0011] Os presentes inventores conduziram grande pesquisa para resolver os problemas mencionados acima. Como um resultado, eles descobriram que os problemas podem ser resolvidos sujeitando uma fibra de matéria-prima de copoliamida completamente aromática de tipo para ao estiramento a quente de alta tensão sob uma tensão e em uma temperatura dentro de faixas específicas, e assim alcançada a invenção.

[0012] Ou seja, a invenção é uma fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para tendo um módulo elástico tênsil de 630 cN/dtex ou mais e uma fluência por calor seco de 2,0 x 10-4% ou menos após a passagem de 10 horas a 80°C.

[0013] Outro aspecto da invenção é um método para produzir a fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para mencionada acima, incluindo uma etapa de estiramento de alta tensão para sujeitar uma fibra de matéria-prima de copoliamida completamente aromática de tipo para ao estiramento a quente. A fibra de matéria-prima de copoliamida completamente aromática de tipo para é obtida por fiação úmida ou fiação meio seca meio úmida a partir de uma solução de copoliamida completamente aromática de tipo para. O estiramento a quente é realizado sob uma tensão de 1% ou mais e menos do que 20% da tensão de ruptura da fibra de matéria- prima de copoliamida completamente aromática de tipo para e em uma temperatura de 50°C ou mais e 450°C ou menos de tal maneira que a fibra de matéria-prima de copoliamida completamente aromática de tipo para não é esfregada contra metal de um dispositivo.

Vantagem da invenção

[0014] A fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para da invenção serve como uma fibra tendo um excelente módulo elástico tênsil junto com a resistência térmica inerente das fibras de copoliamida completamente aromática do tipo para. Ao mesmo tempo, a ruptura de fios únicos de formação de fibra é suprimida, e assim a fibra também possui alta resistência tênsil.

[0015] Adicionalmente, a fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para da invenção serve como uma fibra em que a deterioração das características de fluência em altas temperaturas é suprimida, e também a perda de resistência tênsil em altas temperaturas é suprimida.

[0016] De maneira apropriada, a fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para da invenção é útil para várias aplicações de material industrial. Em particular, a fibra é particularmente útil para aplicações de material de reforço para resina, borracha, e semelhantes, aplicações de corda, aplicações de tecido tecido, etc., para o uso em altas temperaturas.

Modo para Realizar a Invenção

[0017] Aqui a seguir, modalidades da invenção serão descritas em detalhe. <Copoliamida completamente aromática do tipo para>

[0018] A copoliamida completamente aromática do tipo para da invenção é um polímero tendo um tipo ou dois ou mais tipos de grupos aromáticos bivalentes diretamente ligados por uma ligação de amida na posição para. Como grupos aromáticos, dois anéis aromáticos podem ser ligados através de oxigênio, enxofre, ou um grupo alquileno, ou dois ou mais anéis aromáticos podem ser diretamente ligados. Adicionalmente, o grupo aromático bivalente pode incluir um grupo alquil inferior tal como um grupo metil ou um grupo etil, um grupo metóxi, um grupo halogênio tal como um grupo cloro, ou semelhantes. <Método de produção para Copoliamida completamente aromática do tipo para>

[0019] A copoliamida completamente aromática do tipo para da invenção pode ser produzida de acordo com um método convencionalmente conhecido. Por exemplo, uma solução de polímero da copoliamida completamente aromática do tipo para pode ser obtida permitindo que um componente de cloreto de ácido dicarboxílico aromático para reagir com um componente de diamina aromática em um solvente polar de amida. [Matérias-primas para Poliamida completamente aromática do tipo para] (Componente de dicloreto de ácido dicarboxílico aromático)

[0020] O componente de dicloreto de ácido dicarboxílico aromático para servir como uma matéria-prima para a copoliamida completamente aromática do tipo para usada na invenção não está particularmente limitado, e em geral alguns conhecidos podem ser usados. Exemplos dos mesmos incluem dicloreto de ácido tereftálico, dicloreto de ácido 2-cloro tereftálico, dicloreto de ácido 3-metil tereftálico, dicloreto de ácido 4,4’- bifenildicarboxílico, e dicloreto de ácido 2,6-naftaleno dicarboxílico. Dentre estes, em termos de versatilidade geral, as propriedades mecânicas da fibra, etc., é mais preferível usar dicloreto de ácido tereftálico.

[0021] Um tipo ou dois ou mais tipos destes dicloretos de ácido dicarboxílico aromático podem ser usados, e as suas proporções não estão particularmente limitadas. A propósito, na invenção, uma pequena quantidade de componente que forma uma ligação em uma posição diferente de para, tal como dicloreto de ácido isoftálico, também pode estar contida. (Componente de diamina aromática)

[0022] Com relação ao componente de diamina aromática para servir como uma matéria-prima para a copoliamida completamente aromática do tipo para usada na invenção, exemplos da mesma incluem, mas não estão limitados a, parafenileno diamina, 3,4’-diaminodifenil éter, parabifenileno diamina, 5-amino-2-(4-aminofenileno)benzimidazol, e 1,4- dicloroparafenileno diamina. O anel aromático pode ter um substituinte ou conter outros anéis heterocíclicos, etc.

[0023] Como o componente de diamina aromática, um tipo ou dois ou mais tipos destes podem ser usados, e as suas proporções não estão particularmente limitadas. A propósito, na invenção, uma pequena quantidade de componente que forma uma ligação em uma posição diferente de para, tal como metafenileno diamina, também pode estar contida.

[0024] Como uma matéria-prima para a copoliamida completamente aromática do tipo para usada na invenção, dois ou mais tipos destes podem ser usados, e a combinação não está particularmente limitada. No entanto, em termos de versatilidade geral, as propriedades mecânicas da fibra, etc., é mais preferível usar os dois seguintes tipos: parafenileno diamina e 3,4’- diaminodifenil éter.

[0025] No caso de usar uma combinação de parafenileno diamina e 3,4’-diaminodifenil éter, as suas proporções não estão particularmente limitadas, mas é preferível que as proporções sejam de 30 a 70 % em mol e 70 a 30 % em mol, respectivamente, com relação à quantidade total de diaminas aromáticas. Elas ainda são mais preferivelmente 40 a 60 % em mol e 60 a 40 % em mol, respectivamente, e ainda mais preferivelmente 45 a 55 % em mol e 55 a 45 % em mol, respectivamente. (Razão de Matéria-prima)

[0026] Com relação à razão entre o componente de cloreto de ácido dicarboxílico aromático e o componente de diamina aromática para servir como matérias-primas para a copoliamida completamente aromática do tipo para, a razão molar do componente de cloreto de ácido dicarboxílico aromático para o componente de diamina aromática preferivelmente está dentro de uma faixa de 0,90 a 1,10, e mais preferivelmente dentro de uma faixa de 0,95 a 1,05. No caso onde a razão molar do componente de cloreto de ácido dicarboxílico aromático é menor do que 0,90 ou maior do que 1,10, a reação com o componente de diamina aromática não prossegue de maneira suficiente, e um alto grau de polimerização não é obtido; portanto, isto é indesejável. [Polimerização da Copoliamida completamente aromática do tipo para] (Condições de Polimerização)

[0027] As condições para a polimerização do componente de cloreto de ácido dicarboxílico aromático e o componente de diamina aromática não estão particularmente limitadas. Uma reação entre um cloreto ácido e uma diamina em geral é rápida, e uma temperatura de polimerização preferivelmente está dentro de uma faixa de -25°C a 100°C, por exemplo, e ainda mais preferivelmente dentro de uma faixa de -10°C a 80°C. (Solvente de Polimerização)

[0028] Exemplos dos solventes de amida usados para a produção da copoliamida completamente aromática do tipo para incluem N-metil-2- pirrolidona (aqui a seguir algumas vezes referida como NMP), N,N- dimetilformamida, N,N-dimetilacetamida, e dimetilimidazolidinona. Estes solventes podem ser usados sozinhos, ou é possível usar dois ou mais tipos como um solvente misto. A propósito, é preferível que o solvente usado seja desidratado.

[0029] Na produção da copoliamida completamente aromática do tipo para usada na invenção, em termos de versatilidade geral, nocividade, capacidade de manipulação, solubilidade no polímero de copoliamida completamente aromática do tipo para, etc., é mais preferível usar N-metil-2- pirrolidona (NMP). (Reação de Neutralização)

[0030] É preferível que após o fim da polimerização, um composto inorgânico básico tal como hidróxido de sódio, hidróxido de potássio, hidróxido de cálcio, ou óxido de cálcio seja adicionado como for necessário para efetuar uma reação de neutralização. (Pós-Tratamento após a Polimerização, Etc.)

[0031] A copoliamida completamente aromática do tipo para resultar da polimerização pode ser injetada em um não solvente tal como álcool ou água para causar a precipitação, e removida na forma de polpa. A poliamida completamente aromática do tipo para removida pode ser dissolvida novamente em outro solvente e então suada para a formação da fibra, mas ainda é possível que a solução de polímero que resulta de uma reação de polimerização seja preparada diretamente em uma solução para a fiação (dopagem do polímero) e usada. O solvente usado para a nova dissolução após a remoção não está particularmente limitado desde que dissolva a poliamida completamente aromática do tipo para. No entanto, os solventes usados para a polimerização mencionada acima são preferíveis. <Produção da Fibra de matéria-prima de copoliamida completamente aromática de tipo para>

[0032] A fibra de matéria-prima de copoliamida completamente aromática de tipo para usada na invenção é uma fibra obtida por fiação úmida ou fiação meio seca meio úmida. Ou seja, uma solução de copoliamida completamente aromática de tipo para (solução para a fiação: dopagem de polímero) contendo uma copoliamida completamente aromática do tipo para e um solvente é descarregada a partir de uma fieira para formar um fio, seguido pelas etapas de lavagem com água, secagem, estiramento a quente, etc., e a fibra finalmente é obtida.

[0033] Um exemplo de um método para produzir a fibra de matéria- prima de copoliamida completamente aromática de tipo para usada na invenção será descrito aqui a seguir. [Etapa de preparar a Solução de copoliamida completamente aromática de tipo para (Solução para a fiação: Dopagem de polímero)]

[0034] Na produção da fibra de matéria-prima de copoliamida completamente aromática de tipo para usada na invenção, primeiro, uma solução de copoliamida completamente aromática de tipo para que vai formar uma fibra (Solução para a fiação: dopagem de polímero) é preparada. A solução de copoliamida completamente aromática de tipo para (Solução para a fiação: dopagem de polímero) contém uma copoliamida completamente aromática do tipo para e um solvente, e o método para o preparo não está particularmente limitado.

[0035] Como o solvente usado para o preparo da solução de copoliamida completamente aromática de tipo para (Solução para a fiação: dopagem de polímero), os solventes usados para a polimerização da copoliamida completamente aromática do tipo para mencionados acima são preferíveis. A propósito, os solventes podem ser usados sozinhos, ou é possível usar dois ou mais tipos de solventes misturados como um solvente misto. A solução de polímero obtida na produção da copoliamida completamente aromática do tipo para também pode ser usada diretamente sem isolar o polímero da mesma.

[0036] Adicionalmente, para o propósito de aprimorar a solubilidade da copoliamida completamente aromática do tipo para no solvente, um sal mineral pode ser usado como um auxiliador de dissolução. Exemplos de sais minerais incluem cloreto de cálcio e cloreto de lítio. A quantidade de sal mineral a ser adicionada com relação à dopagem do polímero não está particularmente limitada. No entanto, em termos de aprimorar o efeito na solubilidade do polímero, a solubilidade do sal mineral no solvente, etc., é preferível que a quantidade seja de 1 a 10% em massa com relação a massa da dopagem do polímero.

[0037] Em adição, para o propósito de transmitir funcionalidade e semelhantes para a fibra, outros componentes adicionais tais como aditivos também podem ser incorporados dentro do escopo da invenção. No caso onde os aditivos e semelhantes são incorporados, eles podem ser introduzidos durante o preparo da dopagem de polímero. O método para a introdução não está particularmente limitado. Por exemplo, eles podem ser introduzidos para a dopagem do polímero usando uma extrusora, um misturador, ou semelhantes.

[0038] A propósito, é preferível que a concentração do polímero na solução de copoliamida completamente aromática de tipo para (Solução para a fiação: dopagem de polímero), ou seja, a concentração da copoliamida completamente aromática do tipo para, esteja dentro de uma faixa de 0,5% em massa ou mais e 30% em massa ou menos. No caso onde a concentração do polímero na solução de copoliamida completamente aromática de tipo para (Solução para a fiação: dopagem) é menor do que 0,5% em massa, não existe muito emaranhamento do polímero, e assim a viscosidade necessária para a fiação não pode ser obtida, levando a uma diminuição significativa na estabilidade de descarga durante a fiação. Enquanto isso, no caso onde a concentração do polímero é maior do que 30% em massa, a viscosidade da dopagem aumenta rapidamente, levando a uma diminuição na estabilidade de descarga durante a fiação, e, devido a um rápido aumento de pressão no pacote de fiação, é provável que seja difícil alcançar fiação estável. [Etapa de Fiação/Coagulação]

[0039] Na etapa de fiação/coagulação, uma fibra é formada por um método de fiação úmida ou um método de fiação meio seca meio úmida. Por exemplo, de acordo com um método meio seco meio úmido, a solução de copoliamida completamente aromática de tipo para (Solução para a fiação: dopagem de polímero) é alimentada para um pacote de fiação equipado com uma fieira, e a dopagem do polímero é descarregada da fieira, introduzida em um banho de coagulação contendo um solvente pobre através de uma fase gás (lacuna de ar) de uma certa faixa, e coagulada no líquido de coagulação para originar um fio não estirado. O sistema para alimentar a solução de copoliamida completamente aromática de tipo para (Solução para a fiação: dopagem de polímero) e o pacote de fiação equipado com fieira usado neste momento não estão particularmente limitados desde que eles permitam a descarga e a alimentação uniforme.

[0040] Com relação à fieira a ser usada, de maneira que o número de filamentos na fibra resultante seja 5 a 2000, é preferível que o número de orifícios seja de 5 a 2000. Em adição, o diâmetro do orifício, comprimento do bocal, material, e semelhantes não estão particularmente limitados desde que a fineza de fio único da fibra resultante possa ser um valor desejado (por exemplo, dentro de uma faixa de 0,8 a 6,0 dtex), e eles podem ser ajustados de maneira adequada em consideração da capacidade de fiação, etc.

[0041] A temperatura da dopagem do polímero que passa através da fieira e a temperatura da fieira não estão particularmente limitadas. No entanto, em termos de capacidade de fiação e a pressão de descarga na dopagem do polímero, uma temperatura de 80 a 120°C é preferível.

[0042] Na coagulação da dopagem do polímero descarregada a partir da fieira no líquido de coagulação, no caso onde a temperatura é bastante diferente entre a fieira e o líquido de coagulação, o contato entre a fieira e o líquido de coagulação leva a alterações nas suas temperaturas, tornando difícil controlar a etapa de fiação. Assim, no caso onde a temperatura é bastante diferente entre a fieira e o líquido de coagulação, é preferível realizar fiação meio seca meio úmida que envolve uma fase gás (lacuna de ar). O comprimento da lacuna de ar não está particularmente limitado, mas preferivelmente está dentro de uma faixa de 5 a 20 mm em termos de capacidade de controle de temperatura, capacidade de fiação, etc.

[0043] A propósito, o líquido de coagulação usado na etapa de fiação/coagulação é uma solução de NMP aquosa, por exemplo, e a sua temperatura e a sua concentração não estão particularmente limitadas. Ela pode ser preparada de maneira adequada sem causar problemas com o estado da coagulação, as propriedades que passam no processo nas subsequentes etapas, e semelhantes do fio formado. [Etapa de Lavagem com Água]

[0044] A seguir, o fio coagulado obtido na etapa de fiação/coagulação é lavado com água. Na etapa de lavagem com água, NMP no fio é dissolvido com água para remover o mesmo do fio. Desde que NMP possa ser removido de maneira suficiente do fio, as condições para a lavagem com água, tais como a temperatura e a duração da lavagem com água, não estão particularmente limitadas. [Etapa de Secagem]

[0045] A seguir, o fio após a lavagem com água é sujeitado a uma etapa de secagem. As condições para a secagem não estão particularmente limitadas, e não existe problema desde que as condições permitam que a umidade fique aderida à fibra a ser suficientemente removida. No entanto, em consideração da capacidade de trabalho e a degradação térmica da fibra, uma faixa de 150 a 250°C é preferível. Em adição, a secagem pode ser realizada usando um dispositivo de secagem por contato, tal como um rolo, ou um dispositivo de secagem sem contato, em que a fibra é passada através de um forno de secagem, por exemplo. [Etapa de Estiramento a Quente]

[0046] Subsequentemente, a fibra após a secagem é estirada a quente. Nesta etapa, calor é aplicado à fibra para tornar mais densa a sua estrutura molecular, e também a fibra é estirada para promover a orientação de moléculas, aprimorando desta forma as propriedades físicas. A temperatura de estiramento a quente neste momento preferivelmente está dentro de uma faixa de 300 a 600°C, ainda mais preferivelmente 320°C a 580°C, e ainda mais preferivelmente dentro de uma faixa de 350 a 550°C. No caso onde a temperatura de estiramento a quente é menor do que 300°C, o fio não é suficientemente estirado; portanto, isto é indesejável. Enquanto isso, no caso onde é more do que 600°C, o polímero é decomposto termicamente, enquanto que a fibra é degradada, resultando em uma diminuição significativa nas propriedades mecânicas.

[0047] A razão de estiramento na etapa de estiramento a quente preferivelmente é de 5 a 15, mas não está particularmente limitada a esta faixa. Em adição, esta etapa de estiramento a quente também pode ser realizada em vários estágios como for necessário. [Etapa de Enrolamento]

[0048] Após realizar de maneira opcional uma etapa de remover partículas finas, a fibra é enrolada por um enrolador. Neste momento, imediatamente antes de enrolar por um enrolador, um agente de óleo pode ser aplicado à fibra para o propósito de transmitir propriedades antiestáticas, lubricidade, etc. Naquele caso, o agente óleo a ser aplicado não está particularmente limitado no tipo, na quantidade, etc., e um método conhecido pode ser diretamente adotado. Em adição, o método e as condições para enrolar por um enrolador não estão particularmente limitadas, e o enrolamento pode ser realizado usando um enrolador conhecida sob condições adequadamente ajustadas.

[0049] A propósito, a etapa de estiramento a quente mencionada acima pode ser seguida pela etapa de estiramento a quente de alta tensão mencionada abaixo da invenção. Naquele caso, esta etapa de enrolar pode ser realizada após a etapa de estiramento a quente de alta tensão. <Produção da Fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para>

[0050] A fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para da invenção é obtida sujeitando a fibra de matéria-prima de copoliamida completamente aromática de tipo para mencionada acima ao estiramento a quente de alta tensão sob uma tensão e em uma temperatura dentro de faixas específicas. A propósito, na invenção, desde que a etapa de estiramento a quente de alta tensão esteja incluída, outra etapas também podem estar presentes como for necessário.

[0051] Aqui a seguir, a etapa de estiramento a quente de alta tensão, que é uma etapa indispensável no método para produzir uma fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para da invenção, será descrita. [Etapa de estiramento a quente de alta tensão] (Tensão)

[0052] É indispensável que a tensão na etapa de estiramento a quente de alta tensão esteja dentro de uma faixa de 1% ou mais e menos do que 20% da tensão de ruptura da fibra de matéria-prima de copoliamida completamente aromática de tipo para. A propósito, a “tensão de ruptura” aqui se refere à tensão máxima sob a qual a fibra de matéria-prima de copoliamida completamente aromática de tipo para antes de a etapa de estiramento a quente de alta tensão romper completamente em temperatura ambiente.

[0053] No caso onde a tensão é menor do que 1% da tensão de ruptura, a tensão é tão baixa que a orientação molecular não muda. Como um resultado, o módulo elástico tênsil é dificilmente aprimorado por estiramento a quente de alta tensão. Enquanto isso, no caso onde a tensão é 20% ou mais da tensão de ruptura, alguns dos fios únicos de formação de fibra se rompem. Isto não apenas diminui a qualidade, mas também reduz o número de fios únicos eficazes que contribuem para o aprimoramento do módulo elástico tênsil. De maneira apropriada, como um resultado, o módulo elástico tênsil como um feixe de fibra não é muito aprimorado.

[0054] A tensão na etapa de estiramento a quente de alta tensão preferivelmente está dentro de uma faixa de 5% ou mais e 20% ou menos, ainda mais preferivelmente dentro de uma faixa de 10% ou mais e 20% ou menos, da tensão de ruptura da fibra de matéria-prima de copoliamida completamente aromática de tipo para.

[0055] Como um método para alcançar uma tensão dentro da faixa acima na etapa de estiramento a quente de alta tensão, um método que ajusta a razão de estiramento na etapa de estiramento a quente de alta tensão pode ser mencionado, por exemplo. De maneira apropriada, a razão de estiramento na etapa de estiramento a quente de alta tensão não está particularmente limitada desde que a tensão na etapa de estiramento a quente de alta tensão pode estar dentro da faixa acima. (Temperatura)

[0056] É imprescindível que a temperatura na etapa de estiramento a quente de alta tensão esteja dentro de uma faixa de 50°C ou mais e 450°C ou menos. No caso onde a temperatura é menor do que 50°C, a tensão meramente causa a deformação elástica, e a fibra imediatamente volta para a forma não estirada quando a tensão é removida. Portanto, o módulo elástico tênsil não muda. Enquanto isso, no caso onde a temperatura é maior do que 450°C, a copoliamida completamente aromática do tipo para é termicamente decomposta. Em adição, vira pseudo-termoplástica, tornando difícil aplicar alta tensão durante o estiramento. Como um resultado, as propriedades mecânicas não são aprimoradas.

[0057] Como um método para alcançar uma temperatura dentro da faixa acima na etapa de estiramento a quente de alta tensão, um método que ajusta a temperatura ambiente na etapa de estiramento a quente de alta tensão ou, no caso de usando um rolo de aquecimento, ajusta a temperatura de superfície do mesmo pode ser mencionado, por exemplo.

[0058] A temperatura na etapa de estiramento a quente de alta tensão preferivelmente está dentro de uma faixa de 100°C ou mais e 425°C ou menos, e ainda mais preferivelmente dentro de uma faixa de 150°C ou mais e 400°C ou menos. (Sistema de Estiramento)

[0059] Na etapa de estiramento a quente de alta tensão, é preferível usar um sistema que não permite que a fibra de matéria-prima de copoliamida completamente aromática de tipo para seja esfregada contra metal.

[0060] O “sistema que não permite que uma fibra seja esfregada contra metal” aqui se refere a um sistema em que a fibra de matéria-prima de copoliamida completamente aromática de tipo para não entra em contato com o metal que forma o sistema durante o estiramento a quente, ou um sistema equipado com um rolo de metal ou semelhantes que se move na mesma velocidade que a fibra de matéria-prima de copoliamida completamente aromática de tipo para que corre. Exemplos do mesmo incluem, mas não estão limitados a, sistemas e fornos de tratamento térmico sem contato equipados com um rolo de aquecimento de velocidade variável.

[0061] No caso de usando um sistema em que a fibra de matéria- prima de copoliamida completamente aromática de tipo para é esfregada contra metal, tal como uma placa quente de contato, como a fibra é esfregada contra metal, fios únicos se rompem facilmente, resultando em uma diminuição significativa na resistência da fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para. Em adição, como a fibra é esfregada contra metal, a tensão se torna significativamente não uniforme, tornando difícil aplicar a tensão de maneira uniforme. Como um resultado, o módulo elástico tênsil não pode ser muito melhorado.

[0062] A propósito, desde que o sistema não permite que a fibra seja esfregada contra metal, outros elementos não estão particularmente limitados. Como for necessário, a fibra pode ser aberta antes do tratamento térmico, os fios únicos de formação de fibra podem ser alinhados, ou um tencionador para o ajuste da tensão ou semelhantes pode ser usado. (Outras Condições)

[0063] Na etapa de estiramento a quente de alta tensão, outras condições tais como a velocidade e a duração, por exemplo, não estão particularmente limitadas, e podem ser ajustadas de maneira adequada como for necessário. <Propriedades Físicas da Fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para> [Módulo elástico tênsil]

[0064] A fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para obtida pelo método da invenção é uma fibra tendo um módulo elástico tênsil de 630 cN/dtex ou mais. O módulo elástico tênsil é preferivelmente 640 cN/dtex ou mais, e ainda mais preferivelmente 650 cN/dtex ou mais. [Fluência por calor seco]

[0065] É preferível que a fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para obtida pelo método da invenção é uma fibra em que a fluência por calor seco medida após a passagem de 10 horas a calor seco (80°C) é 2,0 x 10-4% ou menos. A fluência por calor seco medida após a passagem de 10 horas a 80°C é preferivelmente 1,5 x 10-4% ou menos, e ainda mais preferivelmente 1,0 x 10-4% ou menos. [Resistência tênsil de calor seco]

[0066] A fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para obtida pelo método da invenção é uma fibra em que a resistência tênsil de calor seco na temperatura de medição T (°C) satisfaz a equação (1). Resistência tênsil de calor seco > 27,0 - 0,05 x T (1).

[0067] A propósito, a resistência tênsil de calor seco preferivelmente satisfaz a equação (2), e ainda mais preferivelmente satisfaz a equação (3). Resistência tênsil de calor seco > 27,2 - 0,05 x T (2) Resistência tênsil de calor seco > 27,5 - 0,05 x T (3) [Resistência tênsil]

[0068] É preferível que a fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para obtida pelo método da invenção é uma fibra tendo uma resistência tênsil de 25,0 cN/dtex ou mais. A resistência tênsil é preferivelmente 25,5 cN/dtex ou mais. [Número de Fios únicos]

[0069] A fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para obtida pelo método da invenção é uma fibra em que o número de fios únicos é de 5 a 2000 filamentos. O número de fios únicos preferivelmente é de 50 a 1500 filamentos, e ainda mais preferivelmente 100 a 1000 filamentos. [Fineza de fio único]

[0070] A fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para obtida pelo método da invenção possui uma fineza de fio único de 0,8 a 6,0 dtex. A fineza de fio único preferivelmente é de 1,0 a 5,0 dtex, e ainda mais preferivelmente 1,2 a 4,0 dtex.

Exemplos

[0071] Aqui a seguir, a invenção será descrita em detalhe adicional através dos exemplos, etc. No entanto, dentro do escopo da mesma, a invenção não está limitada a estes exemplos. <Método de Medição/Avaliação>

[0072] Nos exemplos e nos exemplos comparativos, os seguintes itens foram medidos/avaliados pelos seguintes métodos. (1) Fineza da Fibra de matéria-prima de copoliamida completamente aromática de tipo para

[0073] 100 m do feixe de fibra obtida foram enrolados usando um carretel de dimensionamento conhecido, e a sua massa foi medida. O produto da massa obtida foi multiplicado por 100 foi calculado como a massa por 10000 m, ou seja, fineza (dtex). (2) Tensão de Ruptura da Fibra de matéria-prima de copoliamida completamente aromática de tipo para

[0074] Usando um testador tênsil (fabricado por INSTRON, nome comercial: INSTRON, modelo: 5565) com mandris para o teste de fio, a medição foi realizada sob as seguintes condições. [Condições de medição] Temperatura: temperatura ambiente Peça de teste: 75 cm Coeficiente de torção: 0 Velocidade de teste: 250 mm/min Distância de mandril para mandril: 500 mm (3) Tensão na Etapa de estiramento a quente de alta tensão

[0075] Usando um medidor de tensão (fabricado por SCHMIDT, nome comercial: MECHANICAL TENSION METER, modelo: DN1), a tensão foi medida diretamente a partir de uma fibra que passa através da etapa de estiramento a quente de alta tensão. (4) Resistência tênsil, Alongamento na ruptura, e Módulo elástico tênsil de Fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para

[0076] Usando um testador tênsil (fabricado por INSTRON, nome comercial: INSTRON, modelo: 5565) com mandris para o teste de fio, a medição foi realizada de acordo com o procedimento de ASTM D885 sob as seguintes condições. [Condições de medição] Temperatura: temperatura ambiente Peça de teste: 75 cm Coeficiente de torção: 1 Velocidade de teste: 250 mm/min Distância de mandril para mandril: 500 mm (5) Fluência por calor seco de Fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para

[0077] Usando um testador tênsil (fabricado por Yasuda Seiki Seisakusho, Ltd., nome comercial: Thermal Stress Tester, modelo: No. 145A), a medição foi realizada sob as seguintes condições de acordo com o procedimento de JIS L1017, exceto que a amostra foi ajustada no testador, e então uma carga foi aplicada por 10 horas antes da medição. [Condições de medição] Temperatura: 80°C Peça de teste: 400 mm Coeficiente de torção: 1 Duração do teste: 100 horas Carga do teste: tenacidade de ruptura x 20% (6) Resistência tênsil de calor seco da Fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para

[0078] A medição foi realizada usando um testador tênsil (fabricado por INSTRON, nome comercial: INSTRON equipado com um termostato, modelo: 5565) com mandris para o teste do fio. A medição foi realizada sob as seguintes condições de acordo com o procedimento de ASTM D885, exceto que a amostra foi ajustada no termostato e estabilizada na temperatura especificada antes da medição. [Condições de medição] Peça de teste: 75 cm Coeficiente de torção: 1 Velocidade de teste: 250 mm/min Distância de mandril para mandril: 500 mm (7) Qualidade da Fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para

[0079] Uma quantidade predeterminada da fibra obtida foi enrolada por um enrolador, e o número de rompimentos de filamento único na superfície de enrolamento foi visualmente contado e taxado de acordo os seguintes critérios. [Critérios de avaliação] Bom: O número de rupturas de fio único = 0 a 10 Médio: O número de rupturas de fio único = 11 a 20 Ruim: O número de rupturas de fio único > 21 <Exemplo 1> [Produção de Copoliamida completamente aromática do tipo para]

[0080] Através de um método conhecido, 100 partes em massa de dicloreto de ácido tereftálico foram adicionadas a 27 partes em massa de parafenileno diamina dissolvida em NMP e 50 partes em massa de 3,4’- diaminodifenil éter para efetuar uma reação de policondensação, desta forma originando uma solução de copoliparafenileno/3,4’-oxidifenileno tereftalamida (Solução para a fiação: dopagem de polímero). A concentração do polímero neste momento foi 6% em massa. [Produção da Fibra de matéria-prima de copoliamida completamente aromática de tipo para] (Etapa de Fiação/Coagulação)

[0081] A solução para a fiação (dopagem de polímero) obtida acima foi aquecida até 105°C, alimentada para um pacote de fiação equipado com uma fieira tendo 1000 orifícios com um diâmetro de orifício de 0,3 mm e aquecida para 105°C, e, através de uma lacuna de ar de 10 mm, passada através de um banho de coagulação cheio com um solução aquosa a 50°C tendo uma concentração de NMP de 30% em massa, originando desta forma um feixe de fibra coagulada com o polímero coagulado. (Etapa de Lavagem com Água/Etapa de secagem)

[0082] Subsequentemente, o feixe de fibra coagulado foi passado através de um banho de lavagem com água preparado a 55°C e assim lavado com água, e então seco em um rolo de secagem a 200°C. (Etapa de secagem a quente)

[0083] A seguir, após a secagem do feixe de fibra, o primeiro estágio de estiramento a quente foi realizado a 380°C. A razão de estiramento neste momento foi de 2,4. Subsequentemente, o segundo estágio de estiramento a quente foi realizado a 530°C. A razão de estiramento neste momento foi 4.

[0084] A tensão de ruptura da fibra de matéria-prima de copoliamida completamente aromática de tipo para obtida foi de 32700 cN. [Produção de Fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para] (Etapa de estiramento a quente de alta tensão)

[0085] Subsequentemente, a fibra de matéria-prima de copoliamida completamente aromática de tipo para obtida foi sujeitada ao estiramento a quente de alta tensão usando um forno de tratamento térmico sem contato. Neste momento, a tensão foi de 3900 cN (12% da tensão de ruptura da fibra de matéria-prima de copoliamida completamente aromática de tipo para), a temperatura foi de 300°C, e a razão de estiramento foi de 1,04.

[0086] Então, finalmente, a fibra foi enrolada em um tubo de papel por um enrolador, originando desta forma uma fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para. As propriedades físicas da fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para obtida são mostradas na Tabela 1. <Exemplo 2> [Produção da Fibra de matéria-prima de copoliamida completamente aromática de tipo para]

[0087] Uma fibra de matéria-prima de copoliamida completamente aromática de tipo para foi produzida da mesma maneira que no Exemplo 1, exceto que o número de orifícios da fieira na etapa de fiação/coagulação foi de 133. A tensão de ruptura da fibra de matéria-prima de copoliamida completamente aromática de tipo para obtida foi de 4400 cN. [Produção da Fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para]

[0088] Uma fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para foi obtida pelo mesmo procedimento que no Exemplo 1, exceto que a tensão na etapa de estiramento a quente de alta tensão foi de 700 cN (16% da tensão de ruptura da fibra de matéria-prima de copoliamida completamente aromática de tipo para). As propriedades físicas da fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para obtida estão mostradas na Tabela 1. <Exemplo 3> [Produção da Fibra de matéria-prima de copoliamida completamente aromática de tipo para]

[0089] Uma fibra de matéria-prima de copoliamida completamente aromática de tipo para foi produzida da mesma maneira que no Exemplo 1, exceto que o número de orifícios da fieira na etapa de fiação/coagulação foi de 48. A tensão de ruptura da fibra de matéria-prima de copoliamida completamente aromática de tipo para obtida foi de 2600 cN. [Produção da Fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para]

[0090] Uma fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para foi obtida pelo mesmo procedimento que no Exemplo 1, exceto que a tensão na etapa de estiramento a quente de alta tensão foi de 350 cN (13% da tensão de ruptura da fibra de matéria-prima de copoliamida completamente aromática de tipo para). As propriedades físicas da fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para obtida são mostradas na Tabela 1. <Exemplo Comparativo 1>

[0091] Uma fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para foi obtida pelo mesmo procedimento que no Exemplo 1, exceto que estiramento a quente de alta tensão não foi realizado (isto é, a fibra de matéria-prima de copoliamida completamente aromática de tipo para do Exemplo 1). As propriedades físicas da fibra obtida são mostradas na Tabela 2. <Exemplo Comparativo 2>

[0092] Uma fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para foi obtida pelo mesmo procedimento que no Exemplo 2, exceto que estiramento a quente de alta tensão não foi realizado (isto é, a fibra de matéria-prima de copoliamida completamente aromática de tipo para do Exemplo 2). As propriedades físicas da fibra obtida são mostradas na Tabela 2. <Exemplo Comparativo 3>

[0093] Uma fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para foi obtida pelo mesmo procedimento que no Exemplo 3, exceto que estiramento a quente de alta tensão não foi realizado (isto é, a fibra de matéria-prima de copoliamida completamente aromática de tipo para do Exemplo 3). As propriedades físicas da fibra obtida são mostradas na Tabela 2. <Exemplo Comparativo 4>

[0094] Uma fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para foi obtida pelo mesmo procedimento que no Exemplo 1, exceto que a tensão na etapa de estiramento a quente de alta tensão foi de 9800 cN (30% da tensão de ruptura da fibra de matéria-prima de copoliamida completamente aromática de tipo para). As propriedades físicas da fibra obtida são mostradas na Tabela 2. <Exemplo Comparativo 5>

[0095] Uma fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para foi obtida pelo mesmo procedimento que no Exemplo 2, exceto que a etapa de estiramento a quente de alta tensão foi realizada sob as condições de acordo com Exemplo 3 de JP-A-7-166417 sob uma tensão de 1860 cN (42% da tensão de ruptura da fibra de matéria-prima de copoliamida completamente aromática de tipo para) e em uma temperatura de 250°C. As propriedades físicas da fibra obtida são mostradas na Tabela 2. <Exemplo Comparativo 6>

[0096] Uma fibra de copoliamida completamente aromática do tipo para antes do estiramento a quente de alta tensão foi de obtida pelo mesmo procedimento que no Exemplo 1, exceto que na etapa de estiramento a quente de alta tensão, a tensão foi de 2000 cN (6% da tensão de ruptura da fibra de matéria-prima de copoliamida completamente aromática de tipo para), e a temperatura foi de 500°C. As propriedades físicas da fibra obtida são mostradas na Tabela 2. <Exemplo Comparativo 7>

[0097] Uma fibra de copoliamida completamente aromática do tipo para antes do estiramento a quente de alta tensão foi de obtida pelo mesmo procedimento que no Exemplo 1, exceto que uma placa quente de contato que permite o contato entre a fibra de matéria-prima de copoliamida completamente aromática de tipo para e a placa quente foi usada para o estiramento a quente de alta tensão, e que a tensão no estiramento a quente de alta tensão foi de 4300 cN (13% da tensão de ruptura da fibra de matéria- prima de copoliamida completamente aromática de tipo para). As propriedades físicas da fibra obtida são mostradas na Tabela 2. .

[Aplicabilidade Industrial] A fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para da invenção serve como uma fibra tendo um excelente módulo elástico tênsil junto com a resistência térmica inerente das fibras de copoliamida completamente aromática do tipo para. Ao mesmo tempo, a ruptura dos fios únicos de formação de fibra é suprimida, e assim a fibra também possui alta resistência tênsil. Adicionalmente, serve como uma fibra em que a deterioração das características de fluência em altas temperaturas é suprimida, e também perda de resistência tênsil em altas temperaturas é suprimida. De maneira apropriada, a fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para da invenção é útil para várias aplicações de material industrial. Em particular, a fibra é particularmente útil para aplicações de material de reforço para borracha, resina, e semelhantes, aplicações de corda, aplicações de tecido tecido, etc., para o uso em altas temperaturas.

Claims

1. Fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para, caracterizada pelo fato de que possui: um módulo elástico tênsil de 630 cN/dtex ou mais, e uma fluência por calor seco de 2,0 x 10-4% ou menos após a passagem de 10 horas a 80°C, em que fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para é produzida a partir de uma copoliamida completamente aromática do tipo para obtida pela reação de (i) um componente de dicloreto de ácido dicarboxílico aromático selecionado do grupo consistindo em dicloreto de ácido tereftálico, dicloreto de ácido 2-cloro tereftálico, dicloreto de ácido 3-metil tereftálico, dicloreto de ácido 4,4’- bifenildicarboxílico, e dicloreto de ácido 2,6-naftaleno dicarboxílico com (ii) um componente de diamina aromática selecionado a partir do grupo consistindo em parafenileno diamina, 3,4’-diaminodifenil éter, parabifenileno diamina, 5-amino-2-(4-aminofenileno)benzimidazol, e 1,4- dicloroparafenileno diamina.

2. Fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que possui uma resistência tênsil de calor seco em temperatura T (°C) que satisfaz a equação (1): [Equação 1] resistência tênsil de calor seco > 27,0 - 0,05 x T (1).

3. Fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que possui uma resistência tênsil de 25,0 cN/dtex ou mais.

4. Fibra estirada de poliamida completamente aromática de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a fibra estirada de poliamida completamente aromática é uma fibra estirada de copoliparafenileno/3,4’-oxidifenileno tereftalamida.

5. Método para produzir uma fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para, o método sendo um método para produzir a fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para como definida na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende uma etapa de estiramento a quente de alta tensão para sujeitar uma fibra de matéria-prima de copoliamida completamente aromática de tipo para ao estiramento a quente, a fibra de matéria-prima de copoliamida completamente aromática de tipo para sendo obtida por fiação úmida ou fiação meio seca meio úmida a partir de uma solução de copoliamida completamente aromática de tipo para, o estiramento a quente que é realizado sob uma tensão de 1% ou mais e menos do que 20% da tensão de ruptura da fibra de matéria-prima de copoliamida completamente aromática de tipo para e em uma temperatura de 50°C ou mais e 450°C ou menos de tal maneira que a fibra de matéria- prima de copoliamida completamente aromática de tipo para não é esfregada contra metal de um dispositivo.

6. Método para produzir uma fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o número de fios únicos na fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para é de 5 a 2000 filamentos.

7. Método para produzir uma fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que a fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para possui uma fineza de fio único de 0,8 a 6,0 dtex.

8. Método para produzir uma fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 7, caracterizado pelo fato de que a fibra estirada de copoliamida completamente aromática do tipo para é uma fibra de copoliparafenileno/3,4’-oxidifenileno tereftalamida.