BRPI0620768A2

BRPI0620768A2 - fio, embalagem de fio, processo para formar um fio de poli (tereftalato de trimetileno)

Info

Publication number: BRPI0620768A2
Application number: BRPI0620768-5A
Authority: BR
Inventors: Hoe Hin Chuah
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 2005-12-27
Filing date: 2006-12-21
Publication date: 2011-11-22
Also published as: CA2634795A1; JP2009521625A; CN101336317A; WO2007076433A1; US20070148450A1; AU2006330497A1; EP1979516A1; KR20080079691A; TW200741049A

Abstract

FIO, EMBALAGEM DE FIO, PROCESSO PARA FORMAR UM FIO DE POLI (TEREFTALATO DE TRIMETILENO) Um fio multifilamento de poli (terefialato de trimetileno) é provido. O fio de poli (tereftalato de trimetileno) tem uma função de orientação de cristal de pelo menos 0,6 e um alongamento na ruptura de entre 65% e 110%. Um processo para produzir o fio é também provido, no qual poli (terefialato de trimetileno) é fiado por fusão para formar um fio multifilamento, o fio é resfriado para uma temperatura de fio menor que 50 <198>C, e o fio resfriado é enrolado a uma velocidade de enrolamento de pelo menos 3500 m/min, enquanto a temperatura do fio é mantida em uma temperatura de fio menor que 50<198>C.

Description

"FIO, EMBALAGEM DE FIO, PROCESSO PARA FORMAR UM FIO DE POLI (TEREFTALATO DE TRIMETILENO)"

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a um fio de poliéster. mais particularmente, a invenção refere-se a um fio parcialmente orientado de poli (tereftalato de trimetileno) e a um processo para produzir tal fio.

Antecedentes da invenção

Poliésteres preparados por polimerização por condensação do produto de reação de um diol com um ácido dicarboxílico podem ser extrusados por fusão e fiados em um fio multifilamento contínuo apropriado para uso em produtos têxteis e carpetes. Depois da fiação, o fio pode ser enrolado sobre uma embalagem para formar uma embalagem de fio parcialmente orientado, ou o fio pode ser ulteriormente processado imediatamente por calor e estiramento do fio para formar um fio totalmente orientado.

Fios de poliéster totalmente orientados podem ser utilizados diretamente em processos para formar produtos têxteis e carpetes. Fios de poliéster parcialmente orientados, todavia, podem ser armazenados e/ou expedidos para um diferente local para o ulterior processamento, antes de serem usados em produtos têxteis ou carpetes, tal como por meio do esticamento e termofixação do fio ou por meio de texturização por esticamento do fio. Fios parcialmente orientados são fios preferidos para texturização por estiramento ou esticamento porque o estiramento, texturização, e operações de termofixação podem ser executadas em uma maneira integrada, eliminando a necessidade de caras operações de torção por estiramento.

Fio de poli (tereftalato de etileno) (PET) multifilamento, contínuo, um fio de poliéster comumente usado, pode ser produzido em múltiplos estágios. Fios de multifilamentos de PET parcialmente orientados podem ser fiados e enrolados sobre uma embalagem de fio em um primeiro estágio, os quais, em um segundo estágio, podem ser desenrolados a partir da embalagem de fio e esticados em forma acabada, e termofixados ou texturizados por esticamento em fios de multifilamentos texturizados por estiramento volumosos. Entre estes dois estágios, as embalagens dos fios de PET multifilamentos parcialmente orientados podem ser armazenadas por longo prazo e transportadas em elevadas temperaturas sem qualquer influência sobre as condições de processo do segundo estágio de texturização e a qualidade dos produtos.

Poli (terefltalato de trimetileno) (PTT) é um poliéster recentemente comercializado, o qual tem várias características desejáveis em aplicações em produtos têxteis e carpetes, incluindo alta resiliência, toque macio, resistência às manchas, e baixo módulo. Diferentemente dos fios de PET, o fio multifilamento de PTT parcialmente orientado produzido por meio de processos convencionais tem apresentado muitos problemas práticos. Um dos mais sérios problemas é a instabilidade do fio parcialmente orientado. A instabilidade do fio pode ser observada em várias formas, incluindo embalagens de fio deformadas, alteração nas propriedades do fio como uma função do tempo, e alteração nas propriedades de fio como uma função da profundidade do fio sobre a embalagem de fio. Estes problemas limitaram a utilidade dos fios de multifilamentos de PTT parcialmente orientados.

Em contraste com os fios de multifilamentos de PET parcialmente orientados, fios de multifilamentos de PT parcialmente orientados têm uma considerável tendência à contração, tanto imediatamente depois da fiação e enrolamento de, bem como várias horas ou dias depois do fio ser enrolado sobre uma embalagem de fio. A tendência à contração do fio multifilamento de PTT parcialmente orientado causa com que o fio se contraia. A contração do fio comprime a embalagem de fio, sobre a qual ele é enrolado, algumas vezes até uma extensão em que a embalagem de fio não mais pode ser extraída da bucha de fixação. Ainda, durante armazenagem por longo prazo ou transporte, a embalagem de fio não mantém sua forma desejada, e forma protuberâncias com bordas duras, que causam severos problemas de desenrolamento e aumento extremo em valores de Uster.

Somente a limitação do peso da embalagem de fios para menos que 2 kg provê uma solução para estes problemas, os quais tipicamente não ocorrem durante o processamento de fios de PET parcialmente orientados. Embalagens de fio de menos que 2 kg, todavia, são menos desejáveis que as embalagens de fio comumente usadas de 10 kg a 20 kg, uma vez que elas são mais difíceis de serem armazenadas e expedidas e porque, no uso subseqüente, elas têm que ser substituídas com maior freqüência.

Além disto, foi observado que, com relação aos fios de multifilamentos de PET parcialmente orientados, os fios de multifilamentos de PTT parcialmente orientados apresentam defeitos correlacionados com a idade, por uma maior extensão durante a armazenagem. Um endurecimento estrutural de fio de PTT parcialmente orientado ocorre ao longo do tempo, alterando as características do fio (por exemplo, contração em ebulição e grau de cristalização) com o tempo. O uso industrial requer que os fios de multifilamentos mantenham suas características com o tempo, de modo que o subseqüente processamento dos fios possa ser executado continuamente.

Os fios de multifilamentos de PTT parcialmente orientados, produzidos de acordo com os convencionais processos de fiação de poliéster tendem a ter um alto grau de contração devido ao grau relativamente alto de orientação axial induzida nos fios em velocidades convencionais de enrolamento (fiação) de poliéster. A orientação axial induzida na fase amorfa do fio multifilamento de PTT de poliéster parcialmente orientado é perdida devido à desorganização promovida pela entropia da fase amorfa à medida em que o fio envelhece, resultando na contração do fio. Comparativamente, em típicas velocidades de fiação de poliéster comercial de 3000 m/min a 3200 m/min, pouca orientação axial é induzida no fio de PET, de modo que o fio de PET não se contrai, e embalagens de fio de PET parcialmente orientado são estáveis à contração.

Como mostrado na Patente US No. 6.287.688, uma proposta usada para eliminar o problema de contração dos fios de multifilamentos de PTT parcialmente orientados foi a de reduzir a velocidade de enrolamento (fiação) usada para fiar o fio em abaixo de 2600 m/min, por exemplo de 1650 m/min a 2600 m/min ou de 1000 m/min a 2000 m/min. A fiação em uma baixa velocidade de enrolamento produz um fio de PTT parcialmente orientado que tem um baixo grau de orientação axial na fase amorfa e um baixo grau de cristalinidade. O fio resultante apresenta menos problemas de contração que os fios de multifilamentos de PTT parcialmente orientados, fiados em velocidades de fiação convencionais de 3000 m/min a 3200 m/min, uma vez que ele tem um grau relativamente baixo de orientação axial na fase amorfa, que pode ser perdido como um resultado de reorientação do fio promovida entropicamente. Este processo, todavia, produz um fio multifilamento de PTT parcialmente orientado ainda sujeito a considerável contração. O processo também não é comercialmente viável devido à lenta taxa de produção de fio nas requeridas velocidades de enrolamento. Como mostrado no Pedido de Patente Europeu No. 1209262 Al, outra proposta usada para eliminar o problema de contração de fios de multifilamentos de PTT parcialmente orientados foi a de aquecer o fio para uma temperatura de 50°C a 170°C antes de enrolar o fio sobre uma embalagem de fio. O tratamento por calor induz alguma cristalinidade no fio, o que reduz a contração do fio depois de ele ser enrolado. O fio resultante, todavia, carece de suficiente orientação cristalina para reduzir a contração, de forma que a contração é verdadeiramente desprezível. O resultante fio parcialmente orientado pode se contrair por até 40% em um teste de contração em ebulição. Sumário da invenção

Em uma forma de concretização, a presente invenção é dirigida a um fio compreendendo um fio multifilamento de poli (tereftalato de trimetileno) tendo uma função de orientação cristalina de pelo menos 0,6 e um alongamento na ruptura de entre 65% e 110%. Em uma forma de concretização preferida, o fio multifilamento de poli (tereftalato de trimetileno) tem uma contração em ebulição depois de trinta dias desde a contração em ebulição inicial menor que 10% até a contração inicial por ebulição em ebulição.

Em outra concretização, a presente invenção é dirigida a um processo para formar um fio de poli (tereftalato de trimetileno) parcialmente orientado, estável à contração, compreendendo fiar por fusão poli(tereftalato de trimetileno); resfriar o poli (tereftalato de trimetileno) fiado por fusão em um fio multifilamento tendo uma temperatura de fio menor que 5 O0C; e enrolar o fio multifilamento tendo uma temperatura de fio menor que 5 O0C em uma velocidade de enrolamento de pelo menos em torno de 3500 m/min enquanto o fio é mantido em uma temperatura de fio menor que 5 O0C.

Em ainda outra forma de concretização, a presente invenção é dirigida a um fio compreendendo um fio de poli(tereftalato de trimetileno) tendo uma contração em ebulição inicial de no máximo 22%; uma contração em ebulição depois de trinta dias a partir da contração em ebulição inicial menor que 10% até a contração em ebulição inicial; e um alongamento na ruptura de entre 657% e 110%.

Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 é uma vista esquemática mostrando um aparelho para fiação e enrolamento de um fio multifilamento parcialmente orientado.

A figura 2 é uma vista esquemática mostrando uma seção transversal de uma embalagem de fio, em forma de queijo, não deformada .

A figura 3 é uma vista esquemática mostrando a seção transversal de uma embalagem de fio que não é a da presente invenção, em que formação de protuberância e contração ocorreram.

A figura 4 é um gráfico mostrando a relação de função de orientação de cristal de um fio de PTT parcialmente orientado para com a velocidade de fiação em que o fio é fiado.

A figura 5 é um gráfico mostrando a relação de cristalinidade de um fio de PTT parcialmente orientado para com a velocidade de fiação em que o fio é fiado.

A figura 6 é um gráfico mostrando a relação de contração em ebulição de 30 dias de um fio de PTT parcialmente orientado para com a velocidade de fiação em que o fio é fiado.

A figura 7 é um gráfico mostrando a relação de birrefringência de um fio de PTT parcialmente orientado para com a velocidade de fiação em que o fio é fiado.

Descrição Detalhada da Invenção

A presente invenção provê um fio multifilamento de PTT parcialmente orientado, sujeito a pouca ou nenhuma contração, e um processo para produzir tal fio. O fio multifilamento de PTT parcialmente orientado da presente invenção é particularmente útil na produção de estáveis embalagens de fio multifilamento de PTT parcialmente orientado, as quais podem ser armazenadas ou expedidas para locais outros que não onde o fio foi fiado para ulterior processamento. De acordo com esta invenção, o aumento da orientação axial do fio multifilamento de PTT parcialmente orientado além de um certo ponto resulta em uma estrutura de fio microfibrilar altamente orientado que estabiliza o fio contra contração em lugar de aumentar a contração de fio. Quando a contração em fios de multifilamentos de PTT parcialmente orientados é devida à orientação axial rapidamente induzida na fiação do fio e subseqüente relaxação da orientação induzida, foi inesperado que o aumento da orientação axial em um fio de PTT parcialmente orientado estabilizaria o fio contra contração.

Ainda, embora o aquecimento do fio multifilamento de PTT acima da temperatura de cristalização a frio do fio de PTT e subseqüentemente estiramento do fio multifilamento de PTT aquecido seja conhecido que significativamente aumenta a cristalinidade, orientação, e estabilidade de um fio de PTT na produção de um fio multifilamento de PTT completamente orientado, foi inesperado que o aumento da orientação em um fio multifilamento de PTT parcialmente orientado sem indução de orientação total no fio e termofixação, a orientação induzida estabilizaria o fio contra contração. Especialmente surpreendente foi que o aumento da orientação axial de fio de multifilamento de PTT parcialmente orientado sem aplicação de calor no fio acima de sua temperatura de cristalização a frio estabilizou o fio contra contração uma vez que foi esperado que a orientação seria aumentada na fase amorfa, sem significantemente aumentar a cristalinidade do fio. Foi esperado que um aumento na orientação da fase amorfa conduziria a uma menor capacidade de contração do fio de multifilamento de PTT parcialmente orientado, uma vez que mais do fio seria suscetível à relaxação da orientação.

Na presente invenção, a orientação de um fio multifilamento de PTT parcialmente orientado pode ser aumentada por meio de fiação do fio e enrolando o fio fiado em uma velocidade de enrolamento de pelo menos 3500 m/min sem termofixação do fio. A velocidade de enrolamento de pelo menos 3500 m/min coloca suficiente tensão de linha de fiação no fio quando ele é fiado para aumentar a orientação, e preferivelmente cristalização, e mais preferivelmente a função de orientação de cristal do fio. Inesperadamente, a orientação axial induzida no fio multifilamento de PTT parcialmente orientado da presente invenção é relativamente estável e o fio é sujeito a pouca ou nenhuma contração.

O fio multifilamento de PTT parcialmente orientado da presente invenção tem a vantagem adicional de ser mais forte que os fios de multifilamentos de PT parcialmente orientados enrolados em velocidades inferiores a 3500 m/min, quando medidas por meio de o tenacidade do fio. A tenacidade do fio multifilamento de PTT parcialmente orientado da presente invenção é preferivelmente maior que 2,5 gramas/título Denier, mais preferivelmente pelo menos 2,6 gramas/título Denier, e mais preferivelmente pelo menos 3,0 gramas/título Denier.

Definições

Quando usado aqui, o termo "birrefringência " é uma medida da orientação total de uma fibra ou um fio, onde a orientação total é uma medida das orientações combinadas da fase cristalina e da fase amorfa da fibra ou fio. Birrefringência do fio multifilamento de PTT parcialmente orientado é determinada pela medição do valor de retardação de luz, Γ, causada por meio de anisotropia de fibra na fibra de PTT sob um microscópico óptico de polarização cruzada usando um compensador rotativo de quartzo. Quando da medição de Γ, a amostra de fibra é girada por 45° para a esquerda ou direita da posição de resfriamento brusco para aumentar o contraste de fase. Três conjuntos de medições são tomados e o valor médio é reportado. A birrefringência é calculada a partir do valor de retardação de luz e do diâmetro de fibra, t, usando a seguinte equação: Birrefringência = Γ/t.

Quando usado aqui "contração em ebulição " é uma medida do grau de contração de um fio. A contração em ebulição pode ser medida de acordo com o seguinte procedimento. Uma meada de fio de título Denier de 4500 é preparada usando uma esquinadeira de Denier padrão com 1 m de circunferência. A meada de fio de título Denier 4500 é preparado por meio da medição do título Denier do fio, calculando o número de vezes em que o fio é requerido que seja espiralado em torno da esquinadeira para prover um meada de fio de título Denier de 4500 de acordo com a fórmula: # de espiras requeridas = (4500/[título Denier de fio medido]); e espiralando o fio em torno da esquinadeira do calculado # de espiras. O comprimento de meada inicial (Li) é medido por meio de suspensão de uma carga de 500 g sobre a meada e medição do comprimento da meada. A meada é então dobrada e coberta com gaze para prevenir entrelaçamento. A meada dobrada é então colocada em um banho de água em ebulição por 30 minutos, depois do que ela é retirada do banho e permitida que se resfrie por 15 minutos. A meada é então secada com um pano, e o comprimento da meada depois de contração (Ls) é medido por meio de suspensão de uma carga de 500 g sobre a meada e medição do comprimento da meada. A contração em ebulição (%) é determinada de acordo com a seguinte fórmula:

Contração em ebulição (%) = [(Li-Ls)ZLi] * 100 Quando usado aqui, "período lamelar cristalino/amorfo" é definido como o comprimento médio das lamelas cristalinas e amorfas arranjadas verticalmente numa estrutura microfibrilar medida por meio de difusão de raios X de pequeno ângulo.

Quando usado aqui, o termo "orientação cristalina" é definido como o grau de orientação axial induzida em um fio ou um filamento por meio da fase cristalina do fio ou filamento. A orientação cristalina inclui o grau de orientação no fio ou filamento da porção cristalina do fio ou filamento. A orientação cristalina também inclui o grau de orientação da fase cristalina do fio ou filamento pode induzir na fase amorfa do fio ou filamento por meio de manutenção da fase amorfa em uma orientação dentro do fio ou filamento por meio de, por exemplo, entrelaçamento, ligação, ou constrição. A orientação cristalina é uma medida do grau de orientação dentro do fio ou filamento que não é suscetível a significante relaxação. Comparativamente, birrefringência é uma medida da orientação total das fases cristalina e amorfa de um fio ou filamento, incluindo orientação na fase amorfa que é susceptível a significante relaxação e que não é mantida em orientação dentro do fio por meio da fase cristalina.

Quando usado aqui, o termo "função de orientação de cristal" é definido como uma medida da orientação cristalina de um fio ou filamento. A função de orientação de cristal, fc, é medida usando um difractômetro de raios X de ângulo amplo sobre o fio ou filamento a partir do rastreio ou exploração azimutal da (010) intensidade de reflexão, I(oc), no ângulo 2θ de 15,66°. O ângulo azimutal rastreado, a, é de 0 a 90°. A função de orientação de cristal fc pode ser então calculada usando as seguintes equações:

Sendo ao quadrado do ângulo médio, <sin2 a>, de reflexão de fio/filamento (010) feita com a direção de estiramento:

<formula>formula see original document page 11</formula>

A orientação de reflexão (010), é dada por:

<formula>formula see original document page 11</formula>

Uma vez que (010) é uma reflexão equatorial, ela é relacionada com a orientação do eixo geométrico de fio/fibra de filamento, a função de orientação de cristal, por

fc= - 2fo10

Quando usado aqui, o termo "cristalinidade" é uma medida do grau (ou fração, em %) de cristalização de um fio. Cristalinidade pode ser determinada usando um calorímetro de rastreamento diferencial (DSC), por exemplo, um Perkin-Elmer DSC-7. Uma amostra de fio é colocada em uma panela de alumínio e é aquecida de 30°C a 270°C em uma taxa de 10°C por minuto. O calor de fusão (ΔΗ) da endotérmica de fusão é medida com o DSC em torno de 228°C se o polímero de PTT é um homopolímero sem polímeros adicionados, e de em torno de 215°C a em torno de 228°C se o polímero de PTT contém comonômeros ou outros polímeros. Se o rastreamento de DSC mostrar qualquer cristalização a frio em baixa temperatura ou exotérmicas de pré-fusão, como mostrado por meio de uma absorção em desde em torno de 70°C até em torno de 150°C, o calor de fusão medido pode ser corrigido por meio de subtração das exotérmicas medidas a partir do calor de fusão para fornecer o calor de fusão corrigido (AHcorrigido). Se exotérmicas de baixa temperatura são mostradas pelo rastreamento de DSC, então, para a finalidade da equação abaixo, (AHcorrigido) será igual ΔΗ medido de em torno de 215°C a 228°C. A cristalinidade (%) da amostra pode ser calculada de acordo com a seguinte equação:

Cristalinidade (%) = (AHcorrigido) /AHf)* 100 onde AHf é o calor de fusão de PTT 100% cristalino, que é definido como 35 cal/g.

Alternativamente, o calor de fusão AH pode ser medido por meio de aquecimento do fio para uma temperatura acima de seu ponto de fusão, preferivelmente para uma temperatura de 245°C até 255°C até que o fio seja completamente fundido, resfriando o fio fundido para uma temperatura de em torno de 160°C até 180°C, e então reaquecendo o fio fundido resfriado para uma temperatura de 270°C em uma taxa de 10°C por minuto. Quando do reaquecimento através do ponto de fusão, o calor de fusão (AH) é medido com o DSC em aproximadamente de 228°C se o polímero de PTT for a homopolímero sem polímeros adicionais, ou de em torno de 215°C até em torno de 228°C se o polímero de PTT contiver outros comonômeros ou outros polímeros. Nenhuma correção é requerida para exotérmicas de cristalização a frio, de baixa temperatura, quando o aquecimento do fio para acima do ponto de fusão inicialmente antes de medição da exotérmica do calor de fusão exotérmico elimina cristalinidade que causa as exotérmicas de baixa temperatura. A cristalinidade percentual pode ser determinada de acordo com a equação acima onde AHcorrigido é igual a AH.

O grau de cristalinidade do fio é também correlacionado com a densidade do fio. Especificamente, a percentagem do fio que é cristalina pode ser determinada a partir da densidade medida de acordo com a seguinte equação: % de cristalinidade = Dc/Dm χ [(Dm - Da)/(Dc-Da)] χ 100%, onde Dm é a densidade medida, Dc é a densidade de densidade de fio 100% cristalino, e Da é a densidade de densidade de fio 100% amorfo (0% de cristalinidade). Dc = 1,442 e Da = 1,295 para fios de PTT. A densidade medida Dm pode ser determinada em uma coluna de densidade/gradiente em uma temperatura de 23 ± 0,1°C. Brometos de sódio de duas concentrações podem ser usados para equiparar a densidade esperada dos materiais a serem testados.

Quando usado aqui, o termo "alongamento na ruptura" é definido como o aumento em comprimento de um fio, causado por meio de uma força de tração desde um estado relaxado até o ruptura do fio, medido como aumento percentual em comprimento do fio em seu ponto de ruptura sobre o comprimento do fio relaxado na extensão total. O alongamento de ruptura pode ser medido em um dispositivo de teste de tração Dispositivo de teste de tração Statimat de acordo com o Método D2101 da Sociedade Americana de Ensaios e Materiais (ASTM). Uma média de dez testes é reportada.

Quando usado aqui, o termo "calor de fusão" de um fio de PTT é definido como a quantidade de calor requerida para converter uma massa unitária de fio de PTT de seu estado sólido no ponto de fusão do PTT até seu estado líquido sem um aumento em temperatura. O calor de fusão do fio de PTT pode ser determinado usando a calorímetro de rastreamento diferencial (DSC), como descrito aqui.

Quando usado aqui, o termo "inicial", quando usado na descrição de uma característica ou uma medição de um fio ou filamento, é definido como a característica ou medição do fio ou filamento quando determinada dentro 24 de horas de o fio ser fiado. Por exemplo, a contração em ebulição inicial de um fio é a contração em ebulição do fio determinada dentro de 24 horas de o fio ser fiado. Quando usado aqui, o termo "fiação por extrusão" de um polímero é definido como um processo em que um polímero é fundido por meio de aquecimento do polímero para ou acima de seu ponto de fusão, e extrusão do polímero fundido através de um ou mais fieiras.

Quando usado aqui, o termo "fio parcialmente orientado" é definido como um fio de filamento de polímero que tem extensibilidade moderada até alta, preferivelmente tendo um alongamento na ruptura maior que 65% , o qual é indicativo menor cristalinidade que um fio totalmente orientado, tipicamente cristalinidade menor que 45-50%. Um fio parcialmente orientado é tipicamente um fio que não foi aquecido para acima de sua temperatura de transição ao vidro ou sua temperatura de cristalização a frio e então foi estirado enquanto aquecido.

"Fio de PTT parcialmente orientado" ou "fio de PTT parcialmente orientado", quando usado aqui, é definido como um fio formato de polímero de PTT tendo um alongamento na ruptura de 65% ou maior, quando medido de acordo com o Método D2101 da ASTM,

"PET", quando usado aqui, significa poli (tereftalato de etileno).

"PTT", quando usado aqui, significa poli (tereftalato de trimetileno).

"Polímero de PTT", quando usado aqui, é definido como um polímero de poliéster que contém pelo menos 85 % em peso de PTT e até 15 % em peso de comonômero; outro polímero, incluindo PET, tereftalato de polibutileno, e náilon; aditivos como catalisadores, estabilizadores, agentes anti-estáticos, antioxidantes, agentes retardadores de chama, corantes, modificadores por absorção de corante, estabilizadores de luz, fosfitos orgânicos, branqueadores ópticos, e agentes de acabamento mate; ou uma mistura dos mesmos.

"Fio de PTT", quando usado aqui, é definido como um fio de poliéster que contém pelo menos 85 % em peso de PTT e até 15 % em peso de comonômero ou outro polímero.

Quando usados aqui, os termos "estável à contração" e "sujeito a pouca ou nenhuma contração" em referência a um fio ou um filamento são definidos para significar que o fio ou filamento tem uma contração em ebulição inicial de no máximo 22% e tem uma contração em ebulição depois de 30 dias desde a contração em ebulição inicial menor que 10% a contração em ebulição inicial.

Quando usado aqui, o termo "velocidade de enrolamento" é definido como a velocidade do mecanismo de enrolamento que enrola o fio a partir da fieira. O mecanismo de enrolamento é preferivelmente um rolo ou conjunto de rolos, e mais preferivelmente é constituído de rolos de tração, todavia, ele pode ser qualquer mecanismo de enrolamento de fiação convencional na arte de fio de fiação.

Quando usado aqui, o termo "tenacidade" é uma medida da resistência de um fio. Tenacidade pode ser medida por meio do uso de um dispositivo de teste de tração de fio Statimat de acordo com o método D2101 da ASTM, Uma média de dez testes é reportada.

Processo de produção de um Fio de PTT Parcialmente Orientado, Estável à contração

Um fio multifilamento de PTT parcialmente orientado sujeito a pouca ou nenhuma contração de acordo com a presente invenção pode ser produzido por meio de fiação por fusão de poli (tereftalato de trimetileno), resfriando o PTT fiado por fusão para formar um fio multifilamento tendo uma temperatura de fio menor que 5 O0C, e enrolando o fio multifilamento a uma velocidade de enrolamento de pelo menos em torno de 3500 m/min enquanto o fio é mantido em uma temperatura mais baixa que 50°C. O enrolamento do fio fiado a uma velocidade de pelo menos 3500 m/min gera suficiente tensão de linha de fiação sobre o fio quando ele é fiado para induzir suficiente orientação e cristalinidade no fio para estabilizar o fio contra contração.

Para produzir o fio multifilamento de PTT parcialmente orientado da invenção, polímero de PTT é provido para extrusão por fusão.

polímeros de PTT são conhecidos na arte, como são métodos para produzir polímeros de PTT. Polímero de PTT pode ser obtido por meio da reação de policondensação de ácido tereftálicos com quantidades equimolares de 1,3- propanodiol. O polímero de PTT pode ser um homopolímero, ou pode ser a PTT co-polímero contendo menores quantidades de co-monômeros de não- PTT. Exemplos apropriados de co-polímeros de PTT incluem aqueles que contêm, em adição a unidades de monômeros de TT de repetição, no máximo 15 % em mol, preferivelmente no máximo 10 % em mol, e mais preferivelmente no máximo 5 % em mol de co-monômeros. Tais co- monômeros podem incluir, mas não são limitados a, etileno glicol, 1,4- ciclohexanodimetanol, ácido oxálico, ácido succínico, ácido ftálico, ácido 2,6- naftalenodicarboxílico, ácido 5-sodiosulfoisoftálico, ácido isoftálico, e/ou ácido adípico. Na presente invenção, todavia, o uso de um Homopolímero de PTT é preferido.

O polímero de PTT pode também ser misturado com menores quantidades de outros polímeros, de forma que os outros polímeros não excedem 15 % em peso, preferivelmente 10 % em peso de , e mais preferivelmente 5 % em peso da mistura de polímero de PTT. O polímero de PTT pode ser misturado com outros polímeros por meio de fusão do polímero de PTT e outro polímero ou polímeros juntos, ou por meio de fusão do polímero de PTT e outro polímero ou polímeros separadamente e combinação dos polímeros fundidos. Outros polímeros úteis para misturar com o polímero de PTT no processo da presente invenção incluem PET, poli (tereftalato de butileno), e náilon.

O polímero de PTT pode conter pequenas quantidades de aditivos adicionais como misturas. Tais aditivos incluem catalisadores, estabilizadores, agentes anti-estáticos, antioxidantes, agentes retardadores de chama, corantes, modificadores por absorção de corante, estabilizadores de luz, fosfitos orgânicos, branqueadores ópticos, e agentes de acabamento mate.

O polímero de PTT preferivelmente contém de 0 a 5 % em peso de tais aditivos em relação ao peso total do polímero de PTT.

Polímeros de PTT que têm uma viscosidade intrínseca de 0,7 dl/g até 1,3 dl/g são particularmente úteis no processo da presente invenção. Mais preferivelmente, polímeros de PTT que têm uma viscosidade intrínseca de 0,85 dl/g até 1,1 dl/g são usados no processo da presente invenção.

Com referência agora à figura 1, lascas ou grânulos de polímero de PTT podem ser fundidos e extrusados através da fieira 1 para formar filamentos 2 (ou seja, o polímero de PTT é fiado por fusão para formar filamentos 2). Preferivelmente, as lascas ou grânulos de polímero de PTT são secados antecipadamente à extrusão para um teor de água de no máximo 30 ppm, e mais preferivelmente para um teor de água de no máximo 15 ppm para minimizar a degradação do polímero de PTT. O polímero de PTT pode ser fundido e extrusado em uma convencional extrusora de termoplástico de parafuso simples ou parafuso duplo tendo a fieira 1 fixada à saída da extrusora.

O polímero de PTT pode ser aquecido na extrusora, ou antes de entrar na extrusora, para uma temperatura em que o polímero de PTT se funde ou mais alta, mas abaixo de uma temperatura na qual o polímero de PTT sofre significante degradação. A temperatura de fusão do homopolímero PTT é de em torno de 225°C até em torno de 240°C, e a temperatura de fusão de polímero de PTT contendo co-monômeros ou co-polímeros pode variar de 200°C a 250°C. Preferivelmente, o polímero de PTT pode ser aquecido para uma temperatura de pelo menos 245°C para fundir o polímero. Também, preferivelmente, o polímero de PTT pode ser aquecido para uma temperatura abaixo de uma temperatura em que o polímero de PTT sofre significante degradação. Preferivelmente, o polímero de PTT pode ser aquecido para uma temperatura de no máximo 280°C. Mais preferivelmente, o polímero de PTT pode ser aquecido para uma temperatura de 250°C até 260°. A extrusora pode ser uma extrusora de múltiplos estágios, na qual o polímero de PTT é aquecido em diferentes temperaturas dentro dos estágios da extrusora. Por exemplo, a extrusora pode ser uma extrusora de quatro estágios em que o polímero de PTT é aquecido para 245°C a 250°C no primeiro estágio, de 250°C a 255°C no segundo estágio, e de 255°C a 260°C no terceiro e quarto estágios.

O polímero fundido de PTT pode ser extrusado através da fieira 1 para formar uma pluralidade de filamentos contínuos fiados por fusão 2 que saem da fieira 1 através de múltiplos orifícios de matriz na face de matriz de fieira 4. Os orifícios de matriz na face de matriz de fieira 4 preferivelmente têm uma seção transversal circular, todavia, os orifícios de matriz podem ter outros formatos, tais como de três lóbulos, em delta, e outras seções transversais não circulares tipicamente usadas na indústria de fios parcialmente orientados. Os orifícios de matriz podem ter um tamanho selecionado para prover características desejadas para o fio. Preferivelmente os orifícios de matriz têm um diâmetro de 0,1 até 0,5 mm, mais preferivelmente de 0,2 a 0,4 mm. A fieira 1 preferivelmente tem suficientes orifícios de matriz para prover um número suficiente de filamentos 2 para se formarem em um fio de características desejadas. Por exemplo, a fieira 1 preferivelmente pode ter de 10 a 100 orifícios de matriz, através dos quais o PTT fundido pode ser extrusados para formar filamentos 2, Múltiplas fieiras (não mostradas) podem ser acopladas com a extrusora para permitir que múltiplos fios sejam fiados simultaneamente a partir do polímero fundido de PTT.

O polímero de PTT fiado por fusão é resfriado para formar um fio multifilamento tendo uma temperatura de fio menor que 5O°C. Preferivelmente, os filamentos fiados por fusão 2 são resfriados por meio de ar de têmpera enquanto estão sendo combinados para formar o fio multifilamento 7.

Em uma forma de concretização preferida, os filamentos 2 inicialmente saem da fieira 1 para dentro de uma zona de resfriamento brusco de retardo 3 posicionada entre a face de matriz 4 da fieira e ar de têmpera 5. A zona de resfriamento brusco de retardo 3 provê uma zona em que os filamentos fundidos podem se equilibrar antes de serem sujeitos ao ar de resfriamento de têmpera, inibindo o desenvolvimento de irregularidades, tais como espessura desuniforme ou alongamento desuniforme. A zona de resfriamento brusco de retardo 3 pode ter um comprimento de 0,1 - 30 centímetros, preferivelmente de 0,5-20 centímetros. A zona de resfriamento brusco de retardo 3 é preferivelmente aquecida para 265°C. Em uma forma de concretização alternativa, não existe zona de resfriamento brusco de retardo 3.

Os filamentos 2 podem então ser resfriados e solidificados em um fio multifilamento. Depois de passarem através da zona de resfriamento brusco de retardo 3 (se existir uma zona de resfriamento brusco de retardo), os filamentos 2 podem ser resfriados por meio da exposição dos filamentos 2 ao ar de têmpera 5 em uma zona de ar de têmpera, onde a zona de ar de têmpera pode ter um comprimento de 0,1 a 2 metros. O ar de têmpera 5 preferivelmente tem uma temperatura fria em relação à temperatura dos filamentos que saem da zona de resfriamento brusco de retardo 3 ou fieira 1. Mais preferivelmente, a temperatura de ar de têmpera é de 10°C a 30°C. Se nenhuma zona de resfriamento brusco de retardo 3 for utilizada, a temperatura de ar de têmpera está preferivelmente na extremidade inferior da faixa de temperatura, acima, preferivelmente de 10°C a 20°C. O ar de têmpera 5 é preferivelmente soprado através dos filamentos 2, ou opcionalmente pode ser soprado ao longo do comprimento dos filamentos 2. Preferivelmente, o ar de têmpera 5 é soprado em uma velocidade de 0,1 a 0,8 m/seg., mais preferivelmente de 0,3 a 0,7 m/seg. Mais preferivelmente, o ar de têmpera 5 tem uma umidade de 50% a 98%, mais preferivelmente 65 a 85%.

Em uma forma de concretização, dentre outras, os filamentos 2 passam através de uma caixa ou cilindro de ar de têmpera (não mostrada) que circunda os filamentos 2, que define a zona de resfriamento brusco de ar em que os filamentos 2 são expostos ao ar de têmpera 5. O ar de têmpera 5 pode ser dirigido para o interior a partir da superfície interior da caixa ou cilindro de ar de têmpera para resfriar os filamentos 2,

Os filamentos 2 podem ser convergidos enquanto estão sendo resinados com o ar de têmpera 5 para formar um fio multifilamento 7. O resultante fio multifilamento 7 pode ser também resfriado por meio do ar de têmpera 5. Em outra concretização, os filamentos fiados por fusão podem ser combinados em um fio multifilamento antes do resfriamento com o ar de têmpera, onde o resultante fio multifilamento é resfriado com o ar de têmpera. Em ainda outra forma de concretização, os filamentos podem ser combinados para formar um fio multifilamento depois de os filamentos terem sido tratados com ar de têmpera. Em cada forma de concretização, todavia, o resultante fio multifilamento de PTT tem uma temperatura de fio menor que 5 0°C antes de ser enrolado por meio de o mecanismo de enrolamento.

O fio multifilamento de PTT 7 pode ser pode ser passado através de um aplicador de acabamento por rotação 6, mostrado na figura 1 como um rolo de rolo de aplicação de óleo, para aplicar um agente de acabamento sobre o fio 7. O agente de acabamento é preferivelmente um agente oleoso que contém um éster de ácido graxo e/ou óleo mineral, ou um poliéter.

O fio multifilamento de PTT 7 é então enrolado por meio de um mecanismo de enrolamento a uma velocidade de enrolamento de pelo menos 3500 metros por minuto (m/min), ou pelo menos 3600 m/min, ou pelo menos 3700 m/min, ou pelo menos 3800 m/min, ou pelo menos 3900 m/min, ou mais preferivelmente pelo menos 4000 m/min, para comunicar tensão de linha de fiação no fio 7 quando ele é fiado, induzindo assim um significante grau de orientação axial no fio 7. Preferivelmente, o fio 7 é enrolado a uma velocidade de enrolamento de no máximo 5400 m/min, ou no máximo 5300 m/min, ou no máximo 5200 m/min, ou no máximo 5100 m/min, ou no máximo 5000 m/min. Preferivelmente, o fio 7 é enrolado a uma velocidade de enrolamento de 3500 m/min to 5400 m/min, mais preferivelmente de 3800 m/min a 5000 m/minuto, e mais preferivelmente de 4000 m/min a 4500 m/min.

O fio multifilamento de PTT pode ser enrolado por meio de um mecanismo de enrolamento que opera na desejada velocidade de enrolamento. O mecanismo de enrolamento pode ser qualquer mecanismo convencional para enrolar um fio multifilamento. O fio multifilamento de PTT 7 é preferivelmente enrolado por meio de rolos de tração 8 que giram na desejada velocidade de enrolamento.

O fio multifilamento de PTT 7 é enrolado na desejada velocidade de enrolamento, a qual tem que ser pelo menos 3500 m/min, enquanto o fio é mantido em uma temperatura de fio menor que 50°C. Se rolos de tração 8 forem usados para o enrolamento o fio, os rolos de tração 8 são preferivelmente não aquecidos ou resfriados abaixo da temperatura ambiente, mas, se aquecidos, têm uma temperatura que aquece o fio para uma temperatura menor que a temperatura de cristalização a frio do fio 7. Mais preferivelmente, os rolos de tração 8 são não aquecidos, mas, se aquecidos, os rolos de tração 8 têm uma temperatura que aquece o fio parra uma temperatura de fio menor que 5°C.

Se desejado, outros conjuntos de rolos de tração podem ser posicionados entre o mecanismo de enrolamento e a enroladora para suavizar o processo de enrolamento e enrolamento. Os outros conjuntos de rolos de tração não devem operar em uma velocidade efetiva para comunicar substancial estiramento ao fio. Preferivelmente, os outros conjuntos de rolos de tração devem ser rolos que giram livremente ou devem ser acionados a uma velocidade igual à velocidade de enrolamento ou ligeiramente menor que a velocidade de enrolamento, preferivelmente 0% a 5% inferior à velocidade de enrolamento, mais preferivelmente 0% a 1% inferior à velocidade de enrolamento.

O resultante fio de multifilamento de PTT parcialmente orientado 7 pode então ser enrolado em torno de uma embalagem de fio 9 a uma velocidade de enrolamento preferivelmente de 0% a 5% inferior à velocidade de enrolamento de o mecanismo de enrolamento (por exemplo, rolos de tração 8), e mais preferivelmente de 0% a 1% inferior à velocidade de enrolamento. O enrolamento do fio 7 a uma taxa ligeiramente inferior à velocidade de enrolamento pode reduzir a tensão sobre o fio 7 quando ele é enrolado sobre a embalagem de fio 9.

A embalagem de fio pode ser qualquer embalagem de fio convencional, tal como uma embalagem de fio em forma de queijo 11 mostrada na figura 2. De maneira importante, o fio multifilamento de PTT parcialmente orientado pode ser enrolado sobre uma embalagem de fio de um tamanho, de forma que o fio 7 e embalagem de fio 11 pesa pelo menos 5 kg, 10 kg, ou 15 kg.

A resultante embalagem de fio 11 é preferivelmente estável contra deformação induzida por contração de fio, uma vez que o fio é sujeito a pouca ou nenhuma contração. Para fins comparativos, a figura 3 mostra uma embalagem de fio 15 tendo um fio 13 (não da presente invenção) sobre a mesma, onde o fio 13 tem deformação induzida na embalagem de fio 15. A embalagem de fio 11 pode ser usada subseqüentemente em outros processos, tais como texturização por operações de ou estiramento. O fio multifilamento de PTT parcialmente orientado 7 enrolado sobre a embalagem de fio 11 pode ser desenrolado a partir da embalagem de fio 11, e, quando está sendo desenrolado, pode ser sujeito às operações de estiramento e texturização. A embalagem de fio 11 pode ser armazenada por um período - por exemplo, de pelo menos um dia, pelo menos uma semana, ou pelo menos 30 dias - antes de ser usada em outros processos, tais como estiramento e texturização. A embalagem de fio armazenada 11 é preferivelmente estável contra deformação induzida por contração de fio durante armazenagem e subseqüente uso. Alternativamente, a embalagem de fio 11 pode ser transportada do local em que o fio 7 é enrolado sobre a embalagem de fio 11 para uso em outros processos em um local diferente. A embalagem de fio transportada 11 é preferivelmente estável contra deformação induzida por contração de fio durante transporte e subseqüente uso. A alta velocidade de enrolamento de pelo menos 3500 m/min em que o fio de PTT parcialmente orientado da invenção é fiado preferivelmente gera suficiente tensão de linha de fiação no fio quando ele é fiado para induzir uma função de orientação de cristal no fio de pelo menos 0,6, mais preferivelmente pelo menos 0,7, mais preferivelmente pelo menos 0,8, e mais preferivelmente pelo menos 0,9. Como mostrado na figura 4, existem três distintas regiões de função de orientação de cristal nos fios de PTT parcialmente orientados como uma função da velocidade de enrolamento. Em baixas velocidades de enrolamento de 2900 a 2500 m/min ou menores, os fios de PTT parcialmente orientados têm uma baixa função de orientação de cristal que reflete esta pequena orientação, estável que foi induzida nos fios por meio de tensão de linha de fiação. Em convencionais velocidades de enrolamento de poliéster de 3000 m/min to 3200 m/min, e até 3500 m/min, os fios de PTT parcialmente orientados têm função de orientação de cristal rapidamente crescente, que reflete crescente orientação estável induzida nos fios por meio de tensão de linha de fiação, mas insuficiente orientação estável para o fio para ser estável à contração. Nas altas velocidades de enrolamento providas na presente invenção de pelo menos 3500 m/min, os fios de PTT parcialmente orientados têm uma alta função de orientação de cristal. Sem desejar ficar restrito à teoria, se acredita que a fiação de fios parcialmente orientados a uma taxa de enrolamento de pelo menos 3500 m/min são estáveis à contração sem termofixação, pelo menos em parte, porque suficiente orientação cristalina foi induzida no fio por meio de tensão de linha de fiação, de modo que o fio é relativamente estável contra relaxação.

A alta velocidade de enrolamento de pelo menos 3500 m/min em que o fio de PTT parcialmente orientado da presente invenção é fiado pode gerar suficiente tensão de linha de fiação no fio quando ele é fiado, para induzir uma cristalinidade de pelo menos 35% (correspondente à densidade de pelo menos1,344 g/cm ), mais preferivelmente pelo menos 36% (correspondente a uma densidade de pelo menos 1,345 g/cm3), mais preferivelmente pelo menos 37% (correspondente a uma densidade de pelo menos 1,347 g/cm3), mais preferivelmente pelo menos 38% (correspondente a uma densidade de pelo menos 1,348 g/cm3 ), mais preferivelmente pelo menos 39% (correspondente a uma densidade de pelo menos 1,350 g/cm3 ), e mais preferivelmente pelo menos 40% (correspondente a uma densidade de pelo menos 1,351 g/cm3 ). Como mostrado na figura 5, a cristalinidade de fio de PTT parcialmente orientado aumenta em velocidades de enrolamento mais altas, e nas altas velocidades de enrolamento de pelo menos 3500 m/min, providas na presente invenção, os fios de PTT parcialmente orientados têm um grau de cristalinidade relativamente alto em comparação com outra fiação de fios de PTT parcialmente orientados em menores velocidades de enrolamento, tais como aquelas usadas na convencional fiação de poliéster de 3000 m/min a 3200 m/min, e particularmente aquelas usadas em baixas velocidades de enrolamento inferiores a 2600 m/min. Sem desejar ficar restrito à teoria, se acredita que esses fios fiados em velocidades de enrolamento de pelo menos 3500 m/min são estáveis à contração sem termofixação, pelo menos em parte, porque suficiente cristalinidade foi induzida no fio por meio de tensão de linha de fiação, de modo que o fio é estável contra relaxação.

A alta velocidade de enrolamento de pelo menos 3500 m/min em que o fio de PTT parcialmente orientado da invenção é fiado também pode gerar suficiente tensão de linha de fiação no fio quando ele é fiado para induzir uma contração em ebulição inicial de no máximo 22%, mais preferivelmente no máximo 20%, mais preferivelmente no máximo 19%, mais preferivelmente no máximo 18%, e mais preferivelmente no máximo 17%. Sem desejar ficar restrito à teoria, se acredita que a diminuição em contração inicial por ebulição em ebulição se correlaciona com o aumento em orientação cristalina, como mostrado por meio do aumento na função de orientação de cristal na figura 4.

A alta velocidade de enrolamento de pelo menos 3500 m/min em que o fio de PTT parcialmente orientado da presente invenção é fiado pode também gerar suficiente tensão de linha de fiação no fio quando ele é fiado para induzir uma contração em ebulição depois de trinta dias a partir da contração em ebulição inicial menor que 10% até a contração em ebulição inicial, mais preferivelmente da contração em ebulição inicial menor que 8% até a contração em ebulição inicial, mais preferivelmente da contração em ebulição inicial menor que 6% até a contração em ebulição inicial, e mais preferivelmente da contração em ebulição inicial menor que 5% até a contração em ebulição inicial. Por exemplo, se a contração em ebulição inicial de um fio de PTT parcialmente orientado produzido de acordo com o processo da presente invenção for 17%, então a contração em ebulição depois de trinta dias é preferivelmente de 7% a 17%, mais preferivelmente de 9% a 17%, mais preferivelmente de 11% a 17%, e mais preferivelmente de 12% a 17%. Como mostrado na figura 6, a contração em ebulição em trinta dias do fio de PTT parcialmente orientado diminui acentuadamente quando a velocidade de enrolamento em que o fio é fiado se aproxima de 3500 m/min, e é mantida em um baixo nível em velocidades de enrolamento de 3500 m/min e mais altas.

A alta velocidade de enrolamento de pelo menos 3500 m/min em que o fio de PTT parcialmente orientado da invenção é fiado pode também gerar suficiente tensão de linha de fiação no fio quando ele é fiado para induzir uma birrefringência inicial no fio de pelo menos 0,05. Mais preferivelmente, a alta velocidade de enrolamento de pelo menos 3500 m/min em que o fio de PTT é fiado induz uma birrefringência inicial de 0,06 a 0,085. Como mostrado na figura 7, a birrefringência do fio de PTT parcialmente orientado aumenta quando a velocidade de enrolamento em que o fio é fiado aumenta.

A alta velocidade de enrolamento de pelo menos 3500 m/min em que o fio de PTT é fiado também preferivelmente gera suficiente tensão de linha de fiação no fio quando ele é fiado a induzir no fio: uma estrutura microfibrilar que mostra uma difusão de raios X de pequeno ângulo, meridional de dois pontos, com uma periodicidade lamelar de fase cristalina/amorfa de em torno de 50 até em torno de 100 Angstroms em contraste com uma difusão de raios X de pequeno ângulo, diagonal de quatro pontos, de fibra de fibra de PET (ou seja, o fio de PTT da periodicidade lamelar da presente invenção é arranjada em camadas ao longo da direção da fibra, em lugar de ser escalonada diagonalmente como em fibra de PET); uma tenacidade de pelo menos 2,5 gramas/título Denier, mais preferivelmente pelo menos 2,6 gramas/título Denier, mais preferivelmente pelo menos 2,7 gramas/título Denier e mais preferivelmente pelo menos 3,0 gramas/título Denier; um alongamento na ruptura entre 70% e 110%, mais preferivelmente de 75% a 105%; e um calor de fusão de pelo menos 12 calorias/grama (50,2 J/g), mais preferivelmente pelo menos 13 cal/g (54,4 J/g), mais preferivelmente pelo menos 14 cal/g (58,6 J/g), e mais preferivelmente pelo menos 15 cal/g (62,8 J/g).

Composição de fio de PTT Parcialmente Orientado

A presente invenção é também dirigida a um fio multifilamento de PTT parcialmente orientado sujeito a contração relativamente pequena. O fio multifilamento de PTT parcialmente orientado da presente invenção pode ter uma função de orientação de cristal de pelo menos 0,6, mais preferivelmente pelo menos 0,7, mais preferivelmente pelo menos 0,8, e mais preferivelmente pelo menos 0,9. O fio multifilamento de PTT parcialmente orientado da presente invenção pode ter um calor de fusão de pelo menos 12 cal/g (50,2 J/g), mais preferivelmente pelo menos 13 cal/g (54,4 J/g), mais preferivelmente pelo menos 14 cal/g (58,6 J/g), e mais preferivelmente pelo menos 15 cal/g (62,8 J/g), correspondente a uma cristalinidade de pelo menos 35% (uma densidade de pelo menos 1,344 g/cm3 ), mais preferivelmente pelo menos 36% (uma densidade de pelo menos 1,345 g/cm3 ), mais preferivelmente pelo menos 37% (uma densidade de pelo menos 1,347 g/cm3), mais preferivelmente pelo menos 38% (uma densidade de pelo menos 1,348 g/cm3 ),mais preferivelmente pelo menos 39% (uma densidade de pelo menos 1,350 g/cm3 ), e mais preferivelmente pelo menos 40% (uma densidade de pelo menos 1,351 g/cm3 ). O fio multifilamento de PTT parcialmente orientado da invenção pode ter uma contração em ebulição inicial de no máximo 22%, mais preferivelmente no máximo 20%, mais preferivelmente no máximo 19%, mais preferivelmente no máximo 18%, e mais preferivelmente no máximo 17%. O fio multifilamento de PTT parcialmente orientado da invenção pode ter uma contração em ebulição depois de trinta dias da contração em ebulição inicial menor que 10% a contração em ebulição inicial, mais preferivelmente da contração em ebulição inicial menor que 8% até a contração em ebulição inicial, mais preferivelmente da contração em ebulição inicial menor que 6% até a contração em ebulição inicial, e mais preferivelmente da contração em ebulição inicial menor que 5% até a contração em ebulição inicial. O fio multifilamento de PTT parcialmente orientado da invenção também pode ter uma birrefringência inicial de pelo menos 0,05, e mais preferivelmente uma birrefringência inicial de 0,06 a 0,085. O fio multifilamento de PTT parcialmente orientado da invenção também pode ter uma estrutura microfibrilar que mostra uma difusão de raios X de pequeno ângulo, meridional de dois pontos, com uma periodicidade lamelar de fase cristalina/amorfa de em torno de 50 até em torno de 100 Angstroms; uma tenacidade de pelo menos 2,5 gramas/título Denier, mais preferivelmente pelo menos 2,6 gramas/título Denier, mais preferivelmente pelo menos 2,7 gramas/título Denier, e mais preferivelmente pelo menos 3,0 gramas/título Denier; e um alongamento na ruptura maior que 65%, maior que 70%, pelo menos 75%, menor que 110%, no máximo 105%, no máximo 100%, entre 65% e 110%, entre 70% a 105%, ou de 75% a 100%.

Como mostrado na figura 2, o fio multifilamento de PTT parcialmente orientado da invenção 7 é preferivelmente enrolado em torno de uma embalagem de fio, por exemplo uma embalagem de fio em forma de queijo 11. A embalagem de fio 11 pode ser qualquer embalagem de fio convencional, e preferivelmente é uma embalagem de fio de tamanho e dimensão de forma que o fio e embalagem de fio pesam pelo menos 5 kg, 10 kg, ou 15 kg.

A embalagem de fio 11 com o fio de PTT parcialmente orientado da invenção 7 enrolado em torno da mesma é mais estável contra deformação induzida por contração de fio que os convencionais fios de PTT parcialmente orientados. Contração e deformação da embalagem de fio 11 preferivelmente não ocorrem. Se contração ocorre, todavia, ela não ocorre até uma tal extensão em que a embalagem de fio 11 é deformada - formando protuberâncias com bordas duras - e não pode ser extraída da bucha de fixação, como esquematicamente ilustrado na figura 3 (que ilustra um fio de PTT parcialmente orientado 13, não estável à contração, que não é da presente invenção, enrolado sobre uma embalagem de fio 15 deformada por meio de contração do fio não estável 13).

EXEMPLO 1

Fios de multifilamentos de PTT parcialmente orientados foram preparados de acordo com o processo da presente invenção em velocidades de enrolamento de 3500 m/min, 4000 m/min, e 4500 m/min e medidos quanto cristalinidade, birrefringência, função de orientação de cristal, e calor de fusão. Polímero de PTT tendo uma viscosidade intrínseca de 0,92 dl/g foi secado em 13 0°C com um secador por ar quente por 6 horas até um teor de umidade menor que 30 ppm. O ar quente tinha um ponto de orvalho menor que -60°C. O polímero seco foi fundido e extrusado usando uma extrusora de parafuso único de C/D de 30:1 em 260°C com uma fieira de 50 orifícios. As fibras extrusadas foram temperadas com ar de têmpera tendo uma temperatura de 16°C até uma temperatura de fio menor que 50°C, passaram através de um par de rolos de tração não aquecidos na forma de uma espira em S, e enroladas com um enrolador Barmag SW 46SSD para produzir um fio de título Denier de 150. Um fio foi fiado com os rolos de tração enrolando o fio a uma velocidade de enrolamento de 3500 m/min, outro foi fiado a uma velocidade de enrolamento de 4000 m/min, e um terceiro foi fiado a uma velocidade de enrolamento 4500 m/min. A cristalinidade, birrefringência, função de cristal, e calor de fusão de cada fio foram medidos. As medições resultantes são reportadas na Tabela 1 abaixo.

TABELA 1

<table>table see original document page 29</column></row><table>

A cristalinidade, birrefringência, função de cristal, e calor de fusão, medidos, para os fios como mostrado na Tabela 1, indicam que os fios de PTT parcialmente orientados fiados em velocidades de enrolamento de 3500 m/min ou mais alta e uma temperatura de fio menor que 50°C têm um significante grau de orientação.

EXEMPLO 2

A contração em ebulição depois de trinta dias dos fios preparados no Exemplo 1 foi medida para determinar a capacidade de contração dos fios depois do envelhecimento. Os fios foram enrolados e armazenados sob condições ambientes por trinta dias depois de formação de cada fio. A contração em ebulição de cada fio foi medida depois de armazenagem por 30 dias. A contração em ebulição foi medida de acordo com o processo exposto acima definindo o termo "contração em ebulição". A contração em ebulição depois de trinta dias para cada fio é mostrada na Tabela 2 abaixo.

TABELA 2

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Os resultados de contração em ebulição por 30 dias mostram que os fios de PTT parcialmente orientados, preparados de acordo com o processo da presente invenção, são sujeitos a pouca contração depois de envelhecimento.

EXEMPLO 3

Um fio de PTT parcialmente orientado, fiado com rolos de tração enrolando ρ o fio a uma velocidade de enrolamento de 4000 m/min foi preparado de acordo com o processo da presente invenção, e a contração em ebulição do fio foi medida a partir da formação inicial do fio até trinta dias a partir da formação inicial do fio para determinar a capacidade de contração do fio. Polímero de PTT tendo uma viscosidade intrínseca de 0,92 dl/g foi secado para uma umidade menor que 30 ppm, e então foi fundido e extrusado em 255°C usando uma extrusora de barreira de 50 mm de diâmetro com uma relação de L/D de 25/1 através de uma fieira tendo 0,3 mm diâmetro orifícios de matriz para formar fibras de 36 filamentos. As fibras foram temperadas em uma temperatura de 210C até uma temperatura de fio menor que 5O0C5 passaram através de um par de rolos de tração não aquecidos na forma de uma espira em S, e enrolados com um enrolador Teijin-Sekki para produzir um fio de 85 título Denier. O fio foi fiado com os rolos de tração enrolando o fio a uma velocidade de enrolamento de 4000 m/min. Dentro de 24 horas de preparo do fio, a contração em ebulição inicial do fio preparado foi medida. A contração em ebulição do fio foi medida da mesma maneira como descrita aqui no Exemplo 2. O fio foi envelhecido por 30 dias sob condições ambientes, e então a contração em ebulição do fio foi medida novamente. Os resultados são mostrados na Tabela 3 abaixo.

TABELA 3

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A diferença entre a contração inicial por ebulição em ebulição, medida, do fio e contração em ebulição do fio em 30 dias é muito pequena em 6,2%, e indica que o fio de PTT parcialmente orientado, preparado de acordo com o processo da invenção, é sujeito a pouca contração no envelhecimento.

EXEMPLO 4

Fios de PTT parcialmente orientados foram preparados de acordo com o processo da presente invenção a velocidades de enrolamento de 3500 m/min, 4000 m/min, e 4500 m/min e medidos quanto tenacidade e alongamento-na-ruptura. O fios foram preparados de acordo com o processo exposto no Exemplo 3, exceto que os fios foram enrolados em velocidades de enrolamento de 3500 m/min, 4000 m/min, e 4500 m/min. Cada fio foi medido quanto tenacidade e alongamento-na-ruptura. Os resultados são mostrados na Tabela 4 abaixo. TABELA 4

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A tenacidade e alongamento na ruptura, medidos, dos fios indicam que os fios de PTT parcialmente orientados, preparados de acordo com a invenção são relativamente fortes.

EXEMPLO 5

Uma embalagem de fio foi preparada de acordo com o processo da presente invenção, e a embalagem de fio foi observada ao longo de 30 dias para detectar quaisquer alterações em forma, induzidas na embalagem, por meio de contração de fio. PTT tendo uma viscosidade intrínseca de 0,92 dl/g foi fiado por fusão através de uma fieira de 32 orifícios tendo orifícios de diâmetro de 0,25 mm da matriz, para formar um fio de filamento 32 de titulo Denier 89, parcialmente orientado. Os filamentos foram temperados com ar de têmpera tendo uma temperatura de 15°C e uma velocidade de 0,35-0,45 m/seg. até uma temperatura de fio menor que 50°C. O fio foi passado através de um par de rolos de tração não aquecidos operando a uma velocidade de enrolamento de 4000 m/min e enrolado sobre uma embalagem de fio. O peso da embalagem de fio com o fio enrolado sobre a mesma foi 8,1 kg. A embalagem de fio foi inspecionada com respeito à presença de protuberância e encurvou-se para trás inicialmente quando da formação da embalagem de fio e novamente 30 dias depois da formação de a embalagem de fio. A forma de embalagem permaneceu virtualmente inalterada a partir da formação inicial da embalagem de fio até 30 dias depois da formação da embalagem de fio, demonstrando a capacidade de contração do fio e da embalagem de fio.

EXEMPLO 6

Para fins comparativos, um fio de PTT parcialmente orientado foi preparado por meio de um processo que não é de acordo com a presente invenção a uma velocidade de enrolamento de 2500 m/min e medido quanto cristalinidade, birrefringência, função de orientação de cristal, e calor de fusão. O fio foi preparado de acordo com o processo exposto no Exemplo 1, exceto que o fio foi enrolado a uma velocidade de enrolamento de 2500 m/min. A cristalinidade, birrefringência, função de orientação de cristal, e calor de fusão do fio foram medidos. As medições resultantes são reportadas na Tabela 5 abaixo.

TABELA 5

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A cristalinidade, birrefringência, função de cristal, e calor de fusão, medidos, para o fio como mostrado na Tabela 5, indicam que o fio fiado e enrolado a uma velocidade de enrolamento de 2500 m/min tem significantemente menor orientação que fios de PTT parcialmente orientados fiados e enrolados a velocidades de enrolamento de 3500 m/min ou mais altas (como mostrado na Tabela 1).

EXEMPLO 7

Para fins comparativos, a contração em ebulição depois de trinta dias de um fio de PTT preparado a uma velocidade de enrolamento de 2500 m/min (não de acordo com a presente invenção) foi medida para determinar a capacidade de contração do fio depois de envelhecimento. O fio foi preparado como exposto no Exemplo 6 acima. A contração em ebulição depois de 30 dias a partir da formação do fio foi medida como descrito no Exemplo 2 acima. A contração em ebulição do fio depois de trinta dias é mostrada na Tabela 6 abaixo.

TABELA 6

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Os resultados da contração por ebulição em 30 dias em ebulição do fio enrolado a uma velocidade de enrolamento de 2500 m/min mostra que o fio tem capacidade substancial de se contrair 30 dias depois da formação do fio, particularmente em comparação com fios de PTT parcialmente orientados, preparados de acordo com o processo da presente invenção (como mostrado na Tabela 2).

EXEMPLO 8

Para fins comparativos, um fio de PTT parcialmente orientado foi preparado por meio de um processo não de acordo com a presente invenção a uma velocidade de enrolamento de 2500 m/min e medido quanto tenacidade e alongamento-na-ruptura. O fio foi preparado de acordo com o processo exposto no Exemplo 3, exceto que o fio foi enrolado a uma velocidade de enrolamento de 2500 m/min. O fio foi medido quanto tenacidade e alongamento-na-ruptura. Os resultados são mostrados na Tabela 7 abaixo.

TABELA 7

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A tenacidade medida do fio indica que o fio enrolado a uma velocidade de enrolamento de 2500 m/min é relativamente fraco em comparação com fios fiados de acordo com o processo da presente invenção (como mostrado na Tabela 4).

Claims

1. Fio, caracterizado pelo fato de que compreende, um fio de poli (tereftalato de trimetileno) tendo uma função de orientação de cristal de pelo menos em torno de 0,6 e um alongamento na ruptura de entre 65% e -110%.

2. Fio de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o fio de poli (tereftalato de trimetileno) tem um calor de fusão de pelo menos em torno de 12 calorias/grama; 13 calorias/grama; 14 calorias/grama; ou 15 calorias/grama.

3. Fio de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o fio de poli (tereftalato de trimetileno) tem uma birrefringência inicial de pelo menos em torno de 0,05.

4. Fio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o fio de poli (tereftalato de trimetileno) tem uma contração em ebulição inicial de no máximo em torno de 22%, em torno de 20%, em torno de 19%, em torno de 18%, ou em torno de 17%.

5. Fio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o fio de poli (tereftalato de trimetileno) tem uma contração em ebulição depois de trinta dias de desde a contração em ebulição inicial menor que em torno de 10%, menor que em torno de 8%, menor que em torno de 6%, ou menor que em torno de 5% até a contração em ebulição inicial.

6. Fio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o fio de poli (tereftalato de trimetileno) tem um padrão de difusão de raios X de pequeno ângulo, meridional de dois pontos, que corresponde a uma periodicidade lamelar de fase cristalina/amorfa de em torno de 50 até em torno de 100 Angstroms.

7. Fio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o fio de poli (tereftalato de trimetileno) tem uma tenacidade de pelo menos 2,5 g/título Denier, pelo menos 2,6 g/título Denier, pelo menos 2,7 g/título Denier, ou pelo menos 3,0 g/título Denier.

8. Embalagem de fio, caracterizada pelo fato de que compreende o fio como definido na reivindicação 1.

9. Processo para formar um fio de poli (tereftalato de trimetileno), caracterizado pelo fato de que compreende: fiar por fusão poli (tereftalato de trimetileno); resfriar o poli (tereftalato de trimetileno) fiado por fusão para formar um fio multifilamento tendo uma temperatura de fio menor que 5O°C; e enrolar o fio multifilamento tendo uma temperatura de fio menor que 50°C a uma velocidade de enrolamento de pelo menos em torno de -3500 m/min, pelo menos em torno de 3600 m/min, pelo menos em torno de -3700 m/min, pelo menos em torno de 3800 m/min, pelo menos em torno de -3900 m/min, ou pelo menos em torno de 4000 m/min, enquanto o fio é mantido em uma temperatura de fio menor que 50°C.

10. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que ainda compreende enrolar o fio sobre uma embalagem de fio.

11. Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: desenrolar o fio a partir da embalagem de fio; e estiramento e texturização o fio desenrolado.

12. Fio, caracterizado pelo fato de que compreende um fio de poli (tereftalato de politrimetileno) tendo uma contração em ebulição inicial de no máximo 22; uma contração em ebulição depois de trinta dias de desde a contração em ebulição inicial menor que 10% até a contração em ebulição inicial; e um alongamento na ruptura de entre 65% e 110.

13. Fio de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o fio de poli (tereftalato de trimetileno) tem um calor de fusão de pelo menos 12 calorias/g.

14. Fio de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que o fio de poli (tereftalato de trimetileno) tem uma tenacidade de pelo menos 2,5 g/título Denier.

15. Embalagem de fio, caracterizada pelo fato de que compreende fio como definido na reivindicação 12.