BRPI0613318A2

BRPI0613318A2 - fio, fibra ou filamentos, processo de preparação de fios, fibras ou filamentos e artigo

Info

Publication number: BRPI0613318A2
Application number: BRPI0613318-5A
Authority: BR
Inventors: Gilles Robert
Original assignee: Rhodia Chimie Sa
Priority date: 2005-06-10
Filing date: 2006-06-09
Publication date: 2010-12-28
Also published as: KR100947195B1; EP1888823A1; FR2886949A1; IL187965A; TWI323269B; TW200708543A; JP2008542576A; KR20080010457A; IL187965A0; SG162746A1; MX2007015404A; RU2372422C2; WO2006131658A1; US20100021679A1; UA90312C2; CN101228302A; FR2886949B1; RU2008100053A

Abstract

FIO, FIBRA OU FILAMENTOS, PROCESSO DE PREPARAçãO DE FIOS, FIBRAS OU FILAMENTOS E ARTIGO. A presente invenção refere-se a filamentos e dos fios, fibras e filamentos de poliamida nos quais estão dispersadas partículas nanométricas. A presente invenção trata também do processo de preparação dos referidos fios, fibras e filamentos e de seus usos.

Description

"FIO, FIBRA OU FILAMENTOS, PROCESSO DE PREPARAÇÃO DE FIOS,FIBRAS OU FILAMENTOS E ARTIGO"

Campo da Invenção

A presente invenção trata de filamentos, fibras e fios sintéticos,em particular à base de poliamida, que possuem propriedades mecânicasmelhoradas e, em particular, resistência ao alongamento e uma tensão decompressão (plasticidade transversal) melhoradas.

A presente invenção trata também do processo de fiação dosreferidos filamentos, bem como do uso dos referidos filamentos, fibras e fiosem diversos campos, em particular nos processos que utilizam operações defiltração, de prensagem ou ainda de enxugamento. Um uso particularmenteapropriado é o dos feltros de máquinas para papel (paper felt).

Antecedentes da Invenção

Fibras de poliamida com propriedades mecânicas melhoradas jásão amplamente conhecidas. Em particular, o documento WO 99/60057 divulgamatrizes à base de poliamida nas quais estão dispersadas nanopartículas desilicatos deslaminados. Da mesma forma, o documento WO 01/12678 descreveum processo de preparação de poliamida que comporta silicatos dissociados.

O pedido de patente japonês JP-B2-2716810 se refere afilamentos de poliamida que contêm de 0,05 a 30 partes em peso de silicatos,por exemplo, uma argila multicamada, que possui excelentes propriedadesmecânicas, tais como tenacidade, alongamento, rigidez, estiramento e outros.

Existe, porém, ainda uma necessidade de fibras, fios oufilamentos de poliamida que possuam propriedades ainda melhores.

Descrição Resumida da Invenção

Assim, um primeiro objetivo da presente invenção consiste emfornecer filamentos, fibras, e fios de poliamida que apresentam uma taxaelevada de alongamento à ruptura.Um segundo objetivo da presente invenção é definido porfilamentos, fibras, e fios de poliamida que apresentam uma taxa elevada dealongamento à ruptura, bem como uma tensão no limiar de plasticidadetransversal elevada.

Outro objetivo da presente invenção consiste em fornecer filamentos,fibras, e fios de poliamida que apresentam uma taxa elevada de alongamento àruptura, bem como uma tensão no limiar de plasticidade elevada, e que sócomportam uma taxa relativamente baixa de partículas nanométricas.

Outro objetivo da presente invenção é propor filamentos, fibras, efios de poliamida que apresentam uma taxa elevada de alongamento à ruptura,uma tensão no limiar de plasticidade transversal elevada, comportando apenasuma taxa relativamente baixa de partículas nanométricas e que apresentam,para um taxa de alongamento determinada, uma tensão mais elevada que osfilamentos, fibras ou fios conhecidos na arte anterior.

Outros objetivos aparecerão na descrição da presente invençãoque será feita a seguir.

Descrição Detalhada da Invenção

De acordo com um primeiro aspecto, a presente invenção trata defilamentos, fibras, e fios que comportam uma matriz de poliamida na qual estãodispersadas entre 0,01 % a 5% em peso, de preferência entre 0,02% e 3% em peso,mais preferencialmente entre 0,05% e 2%, de partículas nanométricas e queapresentam uma tensão no limiar de plasticidade transversal compreendida entre40 e 150 MPa, de preferência entre 45 e 95 MPa, com uma taxa de alongamento àruptura compreendida entre 20% e 140%, vantajosamente entre 40% e 100%, parauma taxa de umidade relativa igual a 50%, a 23°C.

A matriz de poliamida a partir da qual são fabricados os fios, asfibras e os filamentos da presente invenção, compreende qualquer tipo depoliamida conhecido em si, e em particular qualquer poliamida utilizadahabitualmente no campo dos artigos têxteis ou dos fios, fibras, etc. comaplicações técnicas.

Embora isso não constitua um limite à presente invenção, a matrizdos fios, fibras e filamentos é uma poliamida ou uma copoliamida ou ainda umamistura de poliamidas cuja massa molar molecular média em peso estácompreendida entre 25000 g/mol e 100000 g/mol, de preferência entre 30000g/mol e 90000 g/mol, vantajosamente entre 40000 g/mol e 85000 g/mol.

A título de exemplo e de modo não limitativo, as poliamidas quepodem ser utilizadas na presente invenção compreendem a PA 6.6, a PA 6, ocopolímero PA 6/6.6, as poliamidas semiaromáticas, tais como a poliamida 6T(Amodel®), o HTN® (comercializado pela DuPont), e as outras poliamidas 11,12, 4-6, e outras, bem como suas misturas em quaisquer proporções.

As poliamidas podem ser de estrutura linear ou ramificada, comopor exemplo a poliamida em estrela comercializada pela Rhodia sob a marcaTechnylstar®.

Para as necessidades da presente invenção, prefere-se utilizar aPA 6.6 ou a PA 6, ou ainda o copolímero PA 6/6.6, sozinhas ou em misturasem quaisquer proporções de duas ou mais dessas poliamidas.

Os fios, fibras e filamentos de acordo com a presente invençãosão obtidos por fiação no estado fundido de uma composição carregada, comoserá explicitado mais adiante na presente invenção descrição.

Por outro lado, qualquer etapa, clássica no campo da fabricaçãodos fios, fibras e filamentos, destinada a estabilizar dimensionalmennte osreferidos fios, fibras e filamentos (termofixação) ou ainda a lhes conferir volumeatravés de uma caixa de compressão (frisagem) pode ser aplicada. Pode-setambém utilizar qualquer outro processo de fabricação de fios, fibras e filamentos.

Os fios, fibras e filamentos utilizáfeis na presente invenção podemapresentar seções de todas as formas, redondas, chatas, recortadas oucaneladas, ou ainda em forma de feijão e também multilobadas, em particulartrilobadas ou pentalobadas, em forma de X, de fita, ocas, quadradas,triangulares, elípticas e outras.

A forma de sua seção não é, porém, uma característica essencialda presente invenção. Todas as formas de seção que resultam do processo defabricação dos referidos fios, fibras e filamentos são aceitáveis. Da mesmaforma,os fios, fibras e filamentos utilizados na presente invenção podem ser dediâmetro e/ou de seção constante ou apresentar variações.

Finalmente, por fios, fibras e filamentos de poliamida de acordocom a presente invenção, deve-se entender os artigos fiados em geral, porexemplo também de tipo "coração-pele") nos quais pelo menos um doselementos é uma poliamida, tal como definida anteriormente.

Por fio, entende-se um monofilamento, um fio multifilamentarcontínuo, um fiado de fibras, obtido a partir de um único tipo de fibras ou devários tipos de fibras em mistura íntima. O fio contínuo pode também ser obtidopor junção de vários fios multifilamentares. Por fibra, entende-se um filamentoou um conjunto de filamentos cortados, craqueados ou convertidos.

De modo geral, os fios, fibras e filamentos da presente invençãose caracterizam pelo seu título de fio que é geral superior a 1,9 decitex (ou sejade 1,9 g/10000 metros) e inferior ou igual a 130 decitex (dtex), vantajosamenteinferior a 100 dtex. De maneira preferida, o título dos fios, fibras e filamentos dapresente invenção está compreendido entre 1,9 e 100 dtex, e maispreferencialmente ainda entre 1,9 e 66 dtex.

Por "partículas nanométricas" de acordo com a presenteinvenção, entendem-se cargas com fator de forma igual ou superior a 3, depreferência compreendida entre 4 e 1000, com os limites incluídos, maispreferencialmente entre 5 e 500, com inclusão dos limites. Pelo menos umadas dimensões das partículas nanométricas de acordo com a presenteinvenção é da ordem do nanômetros a algumas dezenas de nanômetros. Aspartículas nanométricas podem se apresentar em forma individualizada ou em forma de aglomerados.

De acordo com uma variante vantajosa da presente invenção, aspartículas nanométricas dispersadas na matriz de poliamida possuem um fatorde forma compreendida entre 4 e 1000, limites incluídos, e a menor dimensãode partículas é inferior ou igual a 100 nm, de preferência inferior ou igual a 75nm, vantajosamente inferior ou igual a 50 nm.

O valor mínimo da menor dimensão não é importante em si. Um valormínimo do menor diâmetro inferior do nanômetro é, porém, pouco apropriado.

A quantidade de partículas nanométricas presentes nos fios, fibras efilamentos de acordo com a presente invenção está geralmente compreendida entre0,01% em peso e 5% em peso, de preferência entre 0,02% em peso e 3% em peso,mais preferencialmente ainda entre 0,05% em peso e 2% em peso.

As partículas nanométricas apropriadas na presente invenção sãocargas de reforço, de preferência na forma de lamelas, de tipo conhecido em sie são vantajosamente escolhidas entre as que são habitualmente utiizadas nocampo do reforço das fibras, filamentos ou fios de poliamida.

Em particular, qualquer partículas mineral que apresente aparticularidade de se apresentar na forma de partículas Iamelares podemser utilizadas na presente invenção, e como tais, pode-se citar emparticular certos oxido, sulfetos ou fosfatos de metais ou de não metais,tais como titânio, cério, silício, zircônio, cádmio, zinco e de preferência ofosfato de zircônio.

As partículas minerais podem ser utilizadas tais quais ou aindaem forma "intercalada", ou seja, depois de ter sido submetidas à ação de pelomenos um agente de intercalação, mineral e/ou orgânico.

Deve ficar claro que misturas das diferentes partículas ou cargasrelacionadas acima podem ser utilizadas em qualquer proporção.

A título de exemplo, as referidas partículas podem ser partículasminerais, tais como os filossilicatos de tipo mica, que compreendem emparticular as argilas, as argilas esmectitas, as argilas esmectitas incháveis,entre as quais se pode citar em particular:

• as argilas esmectitas dioctaédricas de equidistância variávelcomo as montmorilonitas (que compreendem a ascanita, a confolensita, aerinita, a galapectita, a maltacita e outros sinônimos do termo Montmorilonitaque correspondem, entre outras coisas, a substituições menores de cátionsestruturais), as Beidelitas (que compreendem a cromobeidelita, a ferribeidelita,a ferromontmorilonita, a glaserita, a nontronita, a protonontronita, avolkonscoita e outras argilas que possuem um nôme sinônimo do termogenérica Beidelita), bem como seus correspondentes que possuem umadenominação comercial, entre os quais se pode citar em particular e de modonão exaustivo, as Amargositas, as Cloisitas, as Bentonitas, as Otailitas, etc.;

• as argilas esmectitas trioctaédricas com equidistânciasvariáveis como as Estevensitas (inclusive a gassulita), as Hectoritas (inclusivea argila correspondente de síntese, ou seja, a laponita), as Saponitas (quecompreendem as bowlingitas, as sauconitas, as grifititas e os sinônimos dessestermos, que correspondem entre outras coisas a substituições menores decátions estruturais tais como as ferrisaponitas, as lembergitas, e outrascardenitas),as Vermiculitas (inclusive a batavita, e outros sinônimos de argilada família das Vermiculitas), tais como a culsageeita, a kerrita, a halita, afiladelfita, a vaalita, a maconita, etc.) bem como seus correspondentes quepossuem uma denominação comercial.

Pode-se também citar as ilitas, as sepiolitas, as paligorsitas, asmuscovitas, as alevarditas, as amesitas, os talcos, as fluro-hectoritas, asestevensitas, as micas, as fluoromicas, as vermiculitas, as fluorovermiculitas eas haloisitas.

Essas argilas possuem todas a particularidade de ser materiaisque comportam aglomerações compactas de partículas Iamelares mais oumenos empilhadas umas nas outras.

As partículas nanométricas são vantajosamente partículas Iamelaresque podem ser consideradas como folhas empilhadas umas nas outras que formamempilhamentos compactos, denominados tactóides. Esses tactóides podem serintercalados ou não, e depois eventualmente esfoliados (ou inchados) em parte outotalmente, de acordo com técnicas clássicas conhecidas do técnico no assunto, emparticular por meio de agentes de inchação, minerais ou orgânicos, por exemplobases minerais, tais como o hidróxido de sódio, ou orgânicos, tais como ahexametilenodiamina, ou ainda a caprolactama.

De acordo com um modo de realização da presente invenção, aspartículas nanométricas são partículas de fosfato de zircônio, sozinho ou emassociação com outras cargas, por exemplo tais como as mencionadas acima. Ofosfato de zircônio pode se apresentar sob diferentes formas cristalinas, emparticular sob a forma cristalina "alfa" ou sob a forma cristalina "gama",denominadas respectivamente "α-ZrP" e "γ-ZrP" na continuação deste relatório. Ofosfato de zircônio e suas diversas formas cristalinas utilizáveis na presenteinvenção estão por exemplo descritos nos documentos \Λ/0-Α-2003/0708 e WO-A-2004/096903 cujos conteúdos estão incorporados aqui por referência.

Prefere-se mais particularmente a forma cristalina "alfa" de fosfatode zircônio, intercalado ou não, de preferência intercalado, como descreve porexemplo o documento WO-A-2002/16264, cujo conteúdo está tambémincorporado aqui por referência.

De acordo com um modo de realização absolutamente preferido,os fios, fibras e filamentos da presente invenção comportam uma matrizpoliamida na qual estão dispersadas entre 0,01% e 1% em peso, depreferência entre 0,01% e 0,5% em peso, de partículas nanométricas de fosfatode zircônio, de preferência sob a forma cristalina α ("α-ZiP"), como descreve odocumento WO-A-2002/16264.

Os artigos fiados, fios, fibras e filamentos de acordo com a presenteinvenção apresentam características mecânicas absolutamente interessantes e emparticular uma tensão no limiar de plasticidade transversal absolutamenteinteressante superior a 40 MPa. Por tensão no limiar de plasticidade transversal,entende-se a resistência à compressão transversal, como indicado nos exemplosde ilustração da presente invenção apresentados mais adiante.

Além disso, os fios, fibras e filamentos da presente invençãopossuem uma tenacidade elevada, geralmente compreendida entre 30 e 85cN/tex, mais particularmente compreendida entre 35 a 75 cN/tex.

As propriedades notáveis dos fios, filamentos e fibras descritosacima são obtidas em particular graças a um processo de fiação particulardefinido a seguir e que representa outro objeto da presente invenção.

Assim, a presente invenção trata igualmente do processo depreparação de fios, fibras e filamentos, por fiação no estado fundido de umacomposição carregada que compreende pelo menos uma matriz de poliamida naqual estão dispersadas entre 0,01% e 5% em peso, de preferência entre 0,02% e3% em peso, mais particularmente entre 0,05% e 2% em peso de partículasnanométricas, processo esse que se caracteriza pelo fato da razão velocidade dechamada / velocidade de extrusão estar compreendida entre 20 e 300, depreferência entre 30 e 200, mais preferencialmente ainda entre 40 e 180, porexemplo entre 50 e 90.

A poliamida utilizada é tal como definida acima na presentedescrição. As partículas nanométricas são também tais como definidasanteriormente. As partículas nanométricas podem ser incorporadas à matriz porintrodução no meio de polimerização, ou seja no ou nos monômeros, antes dareação de polimerização, ou ainda incorporadas à matriz por introdução nopolímero fundido, por exemplo por mistura mestre.

O termo fiação em estado fundido de uma composição com cargacorresponde à técnica de fiação no estado fundido conhecida do técnico noassunto em que uma composição polimérica, no caso uma matriz de poliamidacarregada de partículas nanométricas, é fundida e depois extrudada através deuma fieira para formar fios, fibras e filamentos, com uma velocidade deextrusão controlada. Na saída da fieira, os fios, fibras e filamentos sãoeventualmente resfriados, de acordo com técnicas clássicas (água ou ar) epassados sobre um rolo de chamada a uma velocidade denominada velocidadede chamada.

A velocidade de chamada está geralmente compreendida entre150m/minuto e 2000 m/minuto, de preferência entre 200 m/minuto e 1500 m/minuto.

A velocidade de extrusão está geralmente compreendida entre 5 e 25 m/minuto.

De acordo com um modo de realização do processo da presenteinvenção, a velocidade de extrusão está compreendida entre 5 e 25 m/minuto ea velocidade de chamada, compreendida entre 300 e 1500 m/minuto,conservando ao mesmo tempo a razão velocidade de chamada / velocidade deextrusão definida acima.

A título de exemplo e de modo não limitativo, o processo da presenteinvenção pode ser realizado com uma velocidade de chamada regulada a 800m/minutos para uma velocidade de extrusão de 10,12 ou 15 m/minuto.

Geralmente, os fios, fibras e filamentos são estirados a seguirnovamente, a quente ou a frio, por exemplo de acordo com um fator que vai até3, e mesmo até 5.

Os artigos fiados, fios, fibras ou filamentos são realizados deacordo com as técnicas usuais de fiação que pode ser realizadoimediatamente após a polimerização da matriz, com ela no estado fundido.A fiação pode também ser realizada a partir de um granulado que comportaa composição.

Os artigos fiados de acordo com a presente invenção podem sersubmetidos a quaisquer tratamentos que podem ser efetuados nas etapasulteriores de fiação. Eles podem, em particular, ser estirados, texturizados,frisados, aquecidos, torcidos, tingidos, ensimados, cortados. Essas operaçõescomplementares podem ser realizadas de modo contínuo e ser integradasdepois do dispositivo de fiação ou ser realizadas de modo descontínuo. A listadas operações ulteriores à fiação não possui qualquer caráter limitativo.

Os artigos fiados, fios, fibras e filamentos obtidos pelo processode acordo com a presente invenção e que possuem as características definidasacima podem ser utilizados em campos de aplicação muito diversos graças asuas boas propriedades físicas.

Os artigos fiados, fios, fibras e filamentos da presente invençãopossuem propriedades físicas notáveis, considerando a pequena quantidadede carga que compreendem, e em particular bons valores de tensão ao limitarde plasticidade transversal.

A presente invenção trata também dos artigos que compreendemfios, fibras e/ou filamentos tais como descritos acima. Os fios, fibras, filamentosde acordo com a presente invenção podem estar na forma tecida, tricotada ounão tecida.

Diversas aplicações podem ser consideradas para os artigosfiados, fios, fibras e filamentos de acordo com a presente invenção, e pode-secitar por exemplo os usos nos campos da filtração, da prensagem, da serigrafia,e também para a fabricação de tapetes, carpetes, capachos, etc. As fibras deacordo com a presente invenção são em particular apropriadas para a fabricaçãode feltros para máquinas de papel (paper felt) e em particular para os não-tecidos dos feltros para máquinas de papel utilizados na industria papeleira.Os artigos fiados, fios, fibras, filamentos de acordo com apresente invenção podem ser utilizados também como fios para carpetes. Elespodem também ser utilizados, em particular os monofilamentos, para aobtenção de tecidos no campo da serigrafia para as transferências deimpressão, ou no campo da fiação.

Os artigos fiados, fios, fibras, filamentos da presente invenção, eem particular os multifios, podem também ser utilizados na fabricação decordas, em particular cordas de alpinismo, ou correias, em particular ascorreias de transporte.

Finalmente, os fios da presente invenção podem ser utilizadospara a fabricação de redes, em particular redes de pesca.

Mais detalhes ou vantagens da presente invenção aparecerãomais claramente nos exemplos a seguir que não apresentam qualquer caráterIimitativo para a presente invenção.

Exemplos

Exemplo 1

Preparação das Partículas Nanométricas de g-ZRP

Utiliza-se fosfato de zircônio a ZrP, tal como preparado noexemplo 4 do documento WO-A-02/16264, mas a partir de uma soluçãoaquosa de oxicloreto de zircônio (em forma de pó a 32,8% de ZrO2) a 2,1mols/L em ZrO2.

Em um reator de 1 L e sob agitação, são introduzidos 50 mLde ácido clorídrico (Prolabo® 36%, d = 1,19), 50 mL de ácido fosfórico(Prolabo® 85%, d = 1695) e 150 mL de água desionizada. Após agitação damistura, adicionam-se, de modo contínuo com uma vazão de 5700 L/s(5,7mL/min), 149 mL da solução aquosa de oxicloreto de zircônio a 2,1 Μ. Aagitação é mantida durante uma hora após o fim da adição da solução deoxicloreto de zircônio.Após eliminação das águas-mães, lava-se o precipitado porcentrifugação a 400 t/min, com 1200 mL de ácido fosfórico (H3PO4 a 20g/L), e lava-se com água desionizada, até atingir uma condutividade de6,5 mS (sobrenadante). Obtém-se um bolo do precipitado à base defosfato de zircônio.

O bolo é então dispersado em 1 L de solução aquosa deácido fosfórico 10 Μ. A dispersão assim obtida é transferida para umreator de 2 L, e aquecida a seguir a 115°C. Essa temperatura é mantidadurante 5 horas.

A dispersão obtida é lavada por centrifugação com águadesionizada até uma condutividade inferior a 1 mS (sobrenadante). O boloproveniente da última centrifugação é dispersado novamente de modo aobter um extrato seco próximo de 20%, o pH da dispersão estácompreendido entre 1 e 2.

Obtém-se uma dispersão de um composto cristalino à basede fosfato de zircônio de estrutura Iamelar (análise com MicroscópioEletrônico de Transmissão MET), cujas Iamelas se apresentam na formahexagonal com um tamanho compreendido entre 200 e 500 nm. Aspartículas são constituídas de um empilhamento de plaquetassensivelmente paralelas, e a espessura dos empilhamentos de acordocom a direção perpendicular é de aproximadamente 200 nm.

A análise por difração de raios X (DRX) mostra a obtenção dafase cristalizada Zr(HP04)2, IH2O, com uma taxa de extrato seco de18,9% em peso, um pH de 1,8 e uma condutividade de 8 mS.

As partículas são neutralizadas por adição de hexametilenodiamina (HMD). Adiciona-se a essa dispersão uma solução aquosa deHMD a 70% até a obtenção de um pH de 5. a dispersão assim obtida éhomogeneizada com um Ultraturax®. O extrato seco final é ajustado poradição de água desionizada (extrato seco: 15% em peso).

Exemplo 2

Composições de Poliamda Carregadas de Partículas Nanométricas à Basede Fosfato de Zircõnio oc-ZrP Tratadas com Hexametilenodiamina

Sintetiza-se uma poliamida 6 a partir de caprolactama de acordocom um processo clássico, introduzindo no meio de polimerização umadispersão aquosa de partícuals α-ZrP obtida no exemplo 1. A proporção docomposto à base de fosfato de zircõnio introduzida é de 2% em peso. Sintetiza-se também um polímero que não comporta partículas nanométricas (exemplocomparativo).

Após polimerização, o polímero é colocado na forma degranulados. Esses granulados são lavados para a eliminação da caprolactamaresidual: para isso, os granulados são imersos em um excesso de água a 90°Cdurante algumas horas. Os granulados são a seguir secados sob vácuoprimário (<0,5 mbar) durante 16 horas a 110°C.

Realizam-se ensaios de tração em cilindros extrudados econdicionados durante 30 dias sob uma umidade relativa de 50% a 23°C. Odiâmetro dos cilindros está compreendido entre 0,5 mm e 1 mm. Utiliza-se umamáquina de tração INSTRON® 1185 com um sensor de força de capacidade100 N a uma velocidade de travessa de 50 mm/minuto. Considera-se a tensãonominal (razão da força medida na seção avaliada por medida do diâmetro dePalmer) em função da deformação relativa aplicada. Os resultados estãoindicados na Tabela 1.

Tabela 1

<table>table see original document page 14</column></row><table>Obtém-se uma composição à base de poliamida cujoalongamento à ruptura é inferior ao de uma poliamida que não compreende ocomposto melhorado e cujo módulo foi melhorado.

Observa-se no microscópio eletrônico de transmissão (MET)composições obtidas como acima que compreendem PA 6 e 2% em peso decomposto à base de fosfato de zircôno, em cortes de espessura média 0,1 μιτι.Observa-se a presença de Iamelas minerais dispersadas muito numerosas comespessura nanométrica e largura de 50 a 100 nm.

Exemplo 3

Propriedades Mecânicas dos Fios Obtidos pelo Processo da Invenção

1) Em tração: alongamento ε tensão de ruptura

Foram realizados ensaios de fiação com uma poliamida 6carregada com partículas de α-ZrP intercaladas HMD, tal como preparadono exemplo 2 acima, de modo a obter fios constituídos de 10 filamentos. Asvelocidades de extrusão são fixadas em 0,2 m/s(12 m.min"1). Asvelocidades de chamada variam de 10,83 m/s(650 m.min"1) a 18,33m/s(1100 m.min"1). Um pós-estiramento é aplicado. A taxa de estiramentoaplicada entre rolos aquecidos para cada fio testado está indicada natabela 2 a seguir. As propriedades de tração estão indicadas no quadro 3.Essas propriedades foram medidas com uma célula de força de capacidade10 N, para um comprimento de sonda de 200 mm, a 200 m/s (200mm/min), a 23°C e UR de 50%.

Tabela 2

<table>table see original document page 15</column></row><table>Tabela 3

<table>table see original document page 16</column></row><table>

2) Em compressão: Módulo transversal ε tensão no limiar de plasticidadetransversal

O ensaio de compressão transversal em filamentos é umatransposição em pequena escala de um ensaio mecânico clássico deengenharia civil, cujo princípio é o seguinte:

Uma fibra de diâmetro D, ou um filamento único extraído de umfio, é colocada entre duas superfícies. Os eixos da referida fibra e das referidassuperfícies são paralelas. Uma das duas superfícies é móvel e comprime asfibras em um comprimento L com uma força F. O resultado do ensaio é umacurva clássica de tipo força/deslocamento. A figura 1 apresenta um exemplodessa curva. Esse curva é estudada para determinar, de um lado, o módulotransversal (E) e, de outro lado, o limiar transversal de plasticidade (Ry).

O módulo é determinado a partir da zona linear inicial. Umahipótese de cálculo deve ser realizada: o coeficiente de Poisson estáestabelecido em 0,4, quando ele pode variar de 0,3 a 0,5. O impacto sobre ocálculo do módulo é muito pequeno.

A equação utilzada para o cálculo é a seguinte:

<formula>formula see original document page 16</formula>

na qual F representa a força Δ D é o deslocamento medido, erepresenta o coeficiente de Poisson.A outra grandeza determinada é a tensão no limiar de plasticidadetravessa Ry. Essa grandeza é determinada no centro da fibra. Nesse local,tensões coexistem em duas direções ortogonais. Utiliza-se portanto um critériode plasticidade, o critério de Von Mises, para avaliar a tensão no limiar deplasticidade. Considerando o estado da tensão, o liminar Ry é expresso pelaseguinte equação:

<formula>formula see original document page 17</formula>

Esse ensaio possui um interesse certo para a compreensão docomportamento das fibras em um certo número de aplições: tapetes ecarpetes, e feutlros, utilizados na indútria papeleira em particular.

As variações do limiar de plasticidade transversal dos fios sãoapresentadas na Tabela 4, em função da taxa de estiramento e da taxa de cargaslamelares. As propriedades ficam globamente melhoradas em presença de aZrP.

Tabela 4

Propriedades Mecânicas de saúde

Propriedades Mecânicas de Compressão Transversal do Filamento

EXTRAÍDO DO FlO

<table>table see original document page 17</column></row><table>

Claims

1. FIO, FIBRA OU FILAMENTO, caracterizado pelo fato deque compreende uma matriz de poliamida na qual estão dispersadas entre-0,01% a 5% em peso, de preferência entre 0,02% e 3% em peso, maispreferencialmente entre 0,05% e 2% em peso de partículas nanométricas e queapresentam uma tensão no limiar de plasticidade transversal compreendidaentre 40 e 150 MPa, de preferência entre 45 e 95 MPa1 com uma taxa dealongamento à ruptura compreendida entre 20% e 140%, vantajosamente entre-40% e 100%.

2. FIO, FIBRA OU FILAMENTO, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a matriz é uma poliamidaescolhida entre a poliamida 6 (PA 6), a poliamida 6.6 (PA 6.6), o copolímero PA-6/6.6, sozinhas ou em mistura em quaisquer proporções de duas ou maisdessas poliamidas.

3. FIO, FIBRA OU FILAMENTO, de acordo com uma dasreivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que apresenta uma contagemde filamento compreendida entre 1,9 e 130 dtex, de preferência entre 1,9 e 100dtex, mais preferencialmente entre 1,9 e 66 dtex.

4. FIO, FIBRA OU FILAMENTO, de acordo com uma dasreivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que as partículas nanométricassão cargas Iamelares com fator de forma igual ou superior a 3, de preferênciacompreendido entre 4 e 1000, com os limites incluídos, mais preferencialmenteainda entre 5 e 500 com os limites incluídos.

5. FIO, FIBRA OU FILAMENTO, de acordo com uma dasreivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a menor dimensão departícula é da ordem do nanômetro a algumas dezenas de nanômetros.

6. FIO, FIBRA OU FILAMENTO, de acordo com uma dasreivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que as partículas nanométricasdispersadas na matriz poliamida apresentam um fator de forma compreendidoentre 4 e 1000, com os limites incluídos, e a menor dimensão de partículas éinferior ou igual a 100 nm, de preferência inferior ou igual a 75 nmvantajosamente inferior ou igual a 50 nm.

7. FIOS, FIBRAS OU FILAMENTOS, de acordo com uma dasreivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que as partículas nanométricassão escolhidas entre os filossilicatos de tipo mica e os óxidos, sulfetos oufosfatos esfoliáveis de metais ou de não metais.

8. FIOS, FIBRAS OU FILAMENTOS, de acordo com uma dasreivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que as partículas nanométricassão escolhidas entre as argilas e o fosfato de zircônio, vantajosamente na suaforma cristalina alfa ("a-ZrP").

9. FIOS, FIBRAS OU FILAMENTOS, de acordo com uma dasreivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que comportam uma matriz depoliamida na qual estão dispersadas entre 0,01% e 1% em peso, depreferência entre 0,01% e 0,5% em peso de partículas nanométricas de fosfatode zircônio em forma cristalina (a-ZrP").

10. PROCESSO DE PREPARAÇÃO DE FIOS, FIBRAS OUFILAMENTOS por fiação no estado fundido de uma composição carregada quecompreende pelo menos uma matriz de poliamida na qual estão dispersadasentre 0,01% e 5% em peso, de preferência entre 0,02% e 3% em peso, maisparticularmente entre 0,05% e 2% em peso de partículas nanométricas,caracterizado pelo fato da razão velocidade de chamada / velocidade deextrusão estar compreendida entre 20 e 300, de preferência entre 30 e 200,mais preferencialmente ainda entre 40 e 180, por exemplo entre 50 e 90.

11. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 10,caracterizado pelo fato da velocidade de chamada estar compreendida entre 150m/minuto e 2000 m/minuto, de preferência entre 200 m/minuto e 1500 m/minuto.

12. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 10 ou 11,caracterizado pelo fato da velocidade de extrusão estar compreendida entre 5e 25 m/minuto).

13. PROCESSO, de acordo com uma das reivindicações 10 a 12, caracterizado pelo fato de utilizar uma velocidade de chamada regulada a 800 m/minuto para uma velocidade de extrusão de 10, 12 ou 15 m/minuto.

14. ARTIGO, caracterizado pelo fato de que compreende fios,fibras e/ou filamentos conforme descritos uma das reivindicações 1 a 9 ou obtidosde acordo com o processo conforme descrito em uma da reivindicações 10 a 13.

15. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizadopelo fato de se tratar de um feltro para máquina de papel.

16. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizadopelo fato de se tratar de um tapete, de um capacho ou de um carpete.

17. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizadopelo fato de se tratar de uma corda ou de uma correia.

18. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizadopelo fato de se tratar de um tecido para transferência de impressão ou parafiltração.

19. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizadopelo fato de se tratar de uma rede.