ES2263492T3 - Procedimiento para producir fibra de poliamida meta-aromatica. - Google Patents
Procedimiento para producir fibra de poliamida meta-aromatica.Info
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Abstract
Un procedimiento para producir filamentos de poliamida aromática con enlaces en meta mediante la preparación de una solución de poliamida aromática con enlaces en meta por un procedimiento de polimerización en solución y producción de filamentos de poliamida aromática con enlaces en meta a partir de la solución de poliamida aromática, comprendiendo el procedimiento las etapas en serie (1) a (7) de: (1) una etapa de polimerización en la que se prepara una poliamida aromática con enlaces en meta haciendo reaccionar una diamina aromática con enlaces en meta con un cloruro de ácido dicarboxílico aromático con enlaces en meta en un disolvente amida orgánica polar que comprende al menos un miembro seleccionado de N-metil-2-pirrolidona, N, N- dimetilacetamida, N, N-dimetil-formamida, N- metilcaprolactama, N, N, N'', N''-tetrametilurea; (2) una etapa de neutralización en la que el cloruro de hidrógeno contenido en la solución de poliamida aromática obtenida en la etapa de polimerización (1) se neutraliza con un agente neutralizante que comprende un hidróxido de metal alcalino que puede producir una sal insoluble en el disolvente de polimerización cuando se hace reaccionar con el cloruro de hidrógeno; (3) una etapa de filtrado en la que la sal depositada de la solución de poliamida aromática en la etapa de neutralización (2) se separa por filtración a una temperatura en el intervalo de 50 a 90°C; (4) una etapa de preparación de la solución de hilatura en la que la solución de poliamida aromática obtenida en la etapa de filtración (3) se mezcla con agua y un disolvente amida orgánico polar que comprende al menos un miembro seleccionado de N-metil-2-pirrolidona, N, N- dimetilacetamida, N, N-dimetil-formamida, N- metilcaprolactama, N, N, N'', N''-tetrametilurea, para proporcionar una solución de hilatura; (5) una etapa de coagulación en la que la solución de hilatura de poliamida aromática con enlaces en meta obtenida en la etapa (4) de preparación de la solución de hilatura se extrusionadirectamente en flujos de filamentos en un líquido de coagulación acuoso para coagular los flujos de la solución acuosa extrudidos en la forma de filamentos; (6) una etapa de lavado con agua en la que los filamentos generados en la etapa de coagulación (5) se sumergen en agua para eliminar las sales y el disolvente de los filamentos; y (7) etapas de estirado y tratamiento térmico en las que los filamentos generados de la etapa de lavado con agua (6) se estiran y tratan por calor.
Description
Procedimiento para producir fibra de poliamida
meta-aromática.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la producción de filamentos de poliamida
aromática con enlaces en meta que tienen una calidad mejorada y una
productividad potenciada.
Una poliamida aromática con enlaces en meta
tiene un esqueleto molecular que consiste esencialmente en
estructuras cíclicas aromáticas y, por ello, presenta una excelente
resistencia térmica y resistencia a la llama. Por tanto, la
poliamida aromática con enlaces en meta se emplea para los usos de
filamentos, películas y láminas para las cuales son importantes una
elevada resistencia térmica y resistencia a la llama.
Los filamentos de la poliamida aromática con
enlaces en meta anteriormente citada (que se puede denominar en lo
sucesivo amida con enlaces en meta), por ejemplo, filamentos de
poli-meta-fenilenisoftalamida, se
producen por lo general por uno de los siguientes procedimientos
industriales.
A saber, en el primer procedimiento, se produce
una solución de
poli-meta-fenilenisoftalamida
mediante polimerización en solución a baja temperatura de
meta-fenilendiamina con cloruro de ácido isoftálico
en N,N-dimetilacetamida; el ácido clorhídrico
disuelto, como subproducto, en la solución anteriormente citada, se
neutraliza con hidróxido de calcio; y la solución de polímero que
comprende cloruro de calcio producido por la neutralización
anteriormente citada y disuelto en la solución se somete
directamente a un procedimiento de hilatura en seco, como se
describe en la Publicación de Patente Japonesa examinada número
35-14.399 y la Patente de Estados Unidos número
3.360.595. En este procedimiento, el contenido de cloruro de calcio
contenido en la solución de polímero es aproximadamente 45% en peso,
tomando como base el peso de la poliamida.
En el segundo procedimiento, se hace reaccionar
meta-fenilendiamina con cloruro de ácido isoftálico
en un disolvente orgánico, por ejemplo, tetrahidrofurano, que no es
un buen disolvente para una aramida con enlaces en meta producida a
partir de la reacción; el sistema de reacción se pone en contacto
con un sistema de solución acuosa que contiene un aceptor de ácidos
inorgánico y una sal neutra soluble en agua, haciendo que la
reacción se complete; la
poli-meta-fenilenisoftalamida
resultante producida en forma de polvo se aísla (como se muestra en
la Publicación de Patente Japonesa examinada número
47-10.863); el polvo polimérico se disuelve en un
disolvente tipo amida; y la solución resultante se somete a un
procedimiento de hilatura por vía húmeda usando un baño de
coagulación acuoso que contiene una sal inorgánica, como se muestra
en la Publicación de Patente Japonesa examinada número
48-17.551.
El primer procedimiento es ventajoso porque la
solución de polímero se puede usar como solución de hilatura sin
aislar el polímero, pero presenta desventajas porque el
procedimiento de hilatura se lleva a cabo en un procedimiento de
hilatura en seco usando un disolvente tipo amida que tiene una
elevada temperatura de ebullición y así el coste energético para el
procedimiento de hilatura es elevado, y cuando el número de
orificios de hilatura por boquilla de hilatura se ve incrementado,
la estabilidad del procedimiento de hilatura se ve
significativamente reducida. Cuando la solución de polímero se
somete a un procedimiento de hilatura por vía húmeda usando un
líquido de coagulación acuoso, para solucionar los problemas
anteriormente citados, casi todos los filamentos resultantes son
fibras desvitrificadas que tienen una baja resistencia mecánica. Por
tanto, este procedimiento de hilatura por vía húmeda ya no se
utiliza industrialmente.
El segundo procedimiento resulta ventajoso
porque no aparecen los problemas del primer procedimiento, pero
tiene desventajas porque el disolvente para el sistema de
polimerización es diferente del disolvente para el sistema de
hilatura, es necesario un procedimiento para volver a disolver el
polímero que se ha aislado del sistema de polimerización y, son
necesarios obtener una solución estable del polímero que se ha
vuelto a disolver, cuidados específicos y un control estricto para
el nuevo procedimiento de disolución, como se describe en la
Publicación de Patente Japonesa examinada número
48-4.661.
Para solucionar los problemas anteriores, se han
realizado en la actualidad diversos intentos por obtener filamentos
de aramida con enlaces en meta que tienen una elevada resistencia
mecánica sin pérdida de claridad de los filamentos mediante hilatura
por vía húmeda de una solución de polímero aramida con enlaces en
meta preparada por una polimerización en solución.
Por ejemplo, las Publicaciones de Patente
Japonesa sin examinar número 10-88.421 y número
10-53.920 proporcionan un procedimiento en el que se
usa como solución de hilatura una solución de poliamida aromática
con enlaces en meta que contiene una sal, en una concentración de 3%
en peso o superior; la solución de hilatura se hila por vía húmeda
en un baño de coagulación acuoso que contiene un disolvente y una
sal, cada uno de los cuales en un intervalo específico de
concentración, a un intervalo específico de temperatura; los
filamentos hilados se tratan en un líquido de control de condiciones
que tiene intervalos específicos de concentración de disolvente y
una concentración salina a un intervalo específico; y los filamentos
con las condiciones controladas se estiran en un baño de estirado
acuoso que tiene intervalos específicos de concentración de
disolvente y una concentración específica de sal a un intervalo de
temperatura específico. Es evidente que el procedimiento
anteriormente citado permite obtener filamentos que tienen
excelentes propiedades mecánicas con una generación reducida de
huecos. No obstante, este procedimiento plantea el problema de que
la productividad de los filamentos es menor que la del procedimiento
en el que se usa una solución de hilatura que sustancialmente no
contiene una sal inorgánica.
Como otro procedimiento, las Publicaciones de
Patente Japonesa sin examinar número 8-74.121 y
número 8-74.122 describen un procedimiento en el que
se hace reaccionar una diamina aromática con un cloruro de ácido
dicarboxílico aromático en un disolvente tipo amida; la solución de
poliamida aromática con enlaces en meta resultante que contiene
ácido clorhídrico producido como subproducto se neutraliza con
hidróxido de calcio, óxido de calcio o carbonato de calcio; la
solución neutralizada resultante que contiene una sal inorgánica en
una elevada concentración se mezcla con cantidades específicas de un
disolvente tipo amida y agua; y el líquido resultante que contiene
el polímero y agua, cada uno de ellos en un intervalo específico de
contenido se emplea como solución de hilatura para un procedimiento
de hilatura por vía húmeda. Cuando se lleva a cabo el procedimiento
anteriormente citado usando un líquido de coagulación acuoso, se
impide que el agente de coagulación penetre en los filamentos
coagulados y, así se pueden producir con una elevada estabilidad
filamentos que tienen un bajo contenido en huecos y una eleva
transparencia. Los filamentos tienen una elevada capacidad de
estirado y así se pueden obtener filamentos estirados que tienen
excelentes propiedades mecánicas. No obstante, este procedimiento
tiene un problema de que cuando el número de orificios de extrusión
de la boquilla de hilatura es grande, por ejemplo, 1.000 ó 30.000
por boquilla de hilatura, resulta difícil el proceso de hilatura por
vía húmeda con una alta estabilidad y, así no se puede llevar a cabo
la producción de filamentos de aramida que tienen una excelente
calidad con una elevada productividad.
Por otro lado, en lo que se refiere a
procedimientos para la hilatura por vía húmeda de una solución de
hilatura que tiene un bajo contenido de sales inorgánicas, diversos
procedimientos en los que el cloruro de hidrógeno producido por el
procedimiento de polimerización se neutraliza con un agente
neutralizante específico que origina una sal producida por la
reacción de neutralización que es insoluble en el disolvente para la
polimerización. Sin embargo, cuando se usa amoníaco gas como se
muestra en la Publicación de Patente Japonesa sin examinar número
35-14.399 y la Publicación de Patente Japonesa sin
examinar número 49-129.096, es difícil eliminar
totalmente la sal cloruro de amonio insoluble resultante del
producto intermedio neutralizado y así, se produce el problema de
que no solo las boquillas de hilatura se ensucian con facilidad,
sino que también resulta insuficiente la estabilidad del
procedimiento de hilatura por vía húmeda. En el procedimiento que
usa un agente neutralizante sólido en forma granulada, por ejemplo,
carbonato de calcio o hidróxido sódico, puesto que la neutralización
se lleva a cabo en la forma de reacción sólido/líquido, y la sal
neutralizada resultante es insoluble en el disolvente y, de este
modo, se deposita sobre las superficies de los gránulos de agente
neutralizante, no se puede llevar a cabo completamente la
neutralización
Además, en el procedimiento de neutralización
que usa bicarbonato sódico en estado sólido, como agente
neutralizante, se genera dióxido de carbono gas durante la reacción
de neutralización para eliminar la sal neutralizada resultante de
las superficies de los gránulos de agente neutralizante sólido y
mejorar la eficiencia del procedimiento de neutralización. No
obstante, la neutralización se efectúa de forma imperfecta y el gas
generado genera burbujas en la solución de polímero resultante y se
reduce la capacidad de hilatura de la solución de polímero.
Un objeto de la presente invención es
proporcionar un procedimiento para producir filamentos de poliamida
aromática con enlaces en meta, pudiéndose producir en dicho
procedimiento filamentos de alta calidad por un procedimiento de
hilatura por vía húmeda y la productividad de los filamentos se
puede mejorar enormemente.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar un procedimiento, para producir filamentos de poliamida
aromática con enlaces en meta, en el que el en dicho procedimiento
el cloruro de hidrógeno producido como subproducto en un
procedimiento de polimerización se puede neutralizar con una elevada
eficiencia, se puede eliminar fácilmente la sal subproducto y así la
solución de polímero resultante se puede emplear fácilmente, solo
después de un tratamiento de filtración, para un procedimiento de
conformado por vía húmeda, por ejemplo, como una solución de
hilatura para un procedimiento de hilatura por vía húmeda, y
mediante dicho procedimiento se pueden producir filamentos de alta
calidad por un procedimiento de hilatura por vía húmeda y se puede
mejorar enormemente la productividad de los filamentos.
Los objetos anteriormente citados se pueden
conseguir por el procedimiento de la presente invención para
producir filamentos de poliamida aromática con enlaces meta.
El procedimiento de la presente invención para
producir filamentos de poliamida aromática con enlaces en meta
mediante la preparación de una solución de poliamida aromática con
enlaces en meta por un procedimiento de polimerización en solución y
producir filamentos de poliamida aromática con enlaces en meta a
partir de la solución de poliamida aromática, comprende las etapas
en serie (1) a (7) de:
- (1)
- una etapa de polimerización en la que se prepara una poliamida aromática con enlaces en meta haciendo reaccionar una diamina aromática con enlaces en meta con cloruro de ácido dicarboxílico aromático con enlaces en meta en un disolvente amida orgánica polar que comprende al menos un miembro seleccionado de N-metil-2-pirrolidona, N,N-dimetilacetamida, N,N-dimetilformamida, N-metilcaprolactama, N,N,N',N'-tetrametilurea;
- (2)
- una etapa de neutralización en la que el cloruro de hidrógeno contenido en la solución de poliamida aromática obtenida en la etapa de polimerización (1) se neutraliza con un agente neutralizante que comprende un hidróxido de metal alcalino que puede producir una sal insoluble en el disolvente de polimerización cuando se hace reaccionar con el cloruro de hidrógeno;
- (3)
- una etapa de filtrado en la que la sal depositada de la solución de poliamida aromática en la etapa de neutralización (2) se separa por filtración a una temperatura en el intervalo de 50 a 90°C;
- (4)
- una etapa de preparación de la solución de hilatura en la que la solución de poliamida aromática obtenida en la etapa de filtración (3) se mezcla con agua y un disolvente amida orgánico polar que comprende al menos un miembro seleccionado de N-metil-2-pirrolidona, N,N-dimetilacetamida, N,N-dimetilformamida, N-metilcaprolactama, N,N,N',N'-tetrametilurea, para proporcionar una solución de hilatura;
- (5)
- una etapa de coagulación en la que la solución de hilatura de poliamida aromática con enlaces en meta obtenida en la etapa (4) de preparación de la solución de hilatura se extrusiona directamente en flujos de filamentos en un líquido de coagulación acuoso para coagular los flujos de la solución acuosa extrudidos en la forma de filamentos;
- (6)
- una etapa de lavado con agua en la que los filamentos generados en la etapa de coagulación (5) se sumergen en agua para eliminar las sales y el disolvente de los filamentos; y
- (7)
- etapas de estirado y tratamiento térmico en las que los filamentos generados de la etapa de lavado con agua (6) se estiran y tratan por calor.
En el procedimiento de la presente invención
para producir filamentos de poliamida aromática con enlaces en meta,
con preferencia en la etapa (4) de preparación de la solución de
hilatura, la solución de poliamida aromática con enlaces en meta se
añade a un líquido mezcla de disolvente de amida orgánico polar -
agua que tiene un contenido de agua igual o inferior al 25% en
peso.
En el procedimiento de la presente invención
para producir filamentos de poliamida aromática con enlaces en meta,
con preferencia 85% en moles o más de las unidades recurrentes de la
poliamida aromática con enlaces en meta obtenidas en la etapa de
polimerización (1) son unidades
meta-fenilenisoftalamida.
En el procedimiento de la presente invención
para producir filamentos de poliamida aromática con enlaces en meta,
con preferencia, el disolvente de amida orgánica polar usado en la
etapa de polimerización (1) es
N-metil-2-pirrolidona
o N,N-dimetilacetamida.
En el procedimiento de la presente invención
para producir filamentos de poliamida aromática con enlaces en meta,
el hidróxido de metal alcalino que reacciona con cloruro de
hidrógeno en la etapa de neutralización (2) para formar la sal
insoluble en el disolvente de polimerización es con preferencia
hidróxido sódico o hidróxido potásico.
En el procedimiento de la presente invención
para producir filamentos de poliamida aromática con enlaces en meta,
con preferencia en la etapa de neutralización (2), la solución de
poliamida aromática se añade con una solución acuosa del hidróxido
de metal alcalino.
En el procedimiento de la presente invención
para producir filamentos de poliamida aromática con enlaces en meta,
el hidróxido de metal alcalino está preferiblemente en una
concentración de 20 a 70% en la solución acuosa de hidróxido de
metal alcalino.
El procedimiento de la presente invención para
producir filamentos de poliamida aromática con enlaces en meta
comprende además opcionalmente una etapa (8) para añadir cloruro de
calcio o cloruro de litio a la solución de poliamida aromática,
antes de la etapa de neutralización.
En el procedimiento para producir filamentos de
poliamida aromática con enlaces en meta, con preferencia en la etapa
de neutralización (2), el agente de neutralización contiene al
menos un miembro seleccionado de hidróxido de calcio e hidróxido de
litio, y 5 a 55% en moles de la cantidad total de cloruro de
hidrógeno contenida en la solución de poliamida aromática se
neutralizan con hidróxido de calcio y/o hidróxido de litio.
En el procedimiento de la presente invención
para producir filamentos de poliamida aromática con enlaces en meta,
la solución de hilatura contiene preferiblemente cloruro de calcio
y/o cloruro de litio en una cantidad de 3 a 35% en peso, tomando
como base el peso de la poliamida aromática con enlaces en meta.
En el procedimiento de la presente invención
para producir filamentos de poliamida aromática con enlaces en meta,
la solución de hilatura contiene preferiblemente la poliamida
aromática con enlaces en meta en una concentración de 12 a 18% en
peso, y agua en un contenido de 25 a 70% en peso, tomando como base
el peso de la poliamida aromática con enlaces en meta.
En el procedimiento de la presente invención, en
primer lugar se produce una poliamida aromática con enlaces en meta
por la etapa (1) en la que la amina aromática con enlaces en meta y
el haluro de ácido dicarboxílico aromático con enlaces en meta, que
se explicarán más adelante, se hacen reaccionar entre si en un
disolvente amida polar. En esta etapa, se pueden copolimerizar otros
compuestos aromáticos con enlaces en para como componente de
copolimerización.
Como diamina aromática con enlaces en meta como
las citadas antes, se pueden emplear
meta-fenilendiamina,
3,4'-diaminodifeniléter y
3,4'-diaminodifenilsulfona; y derivados de los
compuestos antes citados que tienen sustituyentes tales como átomos
de halógeno y/o grupos alquilo con 1 a 3 átomos de carbono, unidos a
las estructuras cíclicas aromáticas de los mismos, por ejemplo
2,4-toluilendiamina,
2,6-toluilendiamina,
2,4-diaminoclorobenceno y
2,6-diaminoclorobenceno. En particular, se prefiere
el empleo de meta-fenilendiamina o diaminas mixtas
que contienen meta-fenilendiamina en un contenido
igual o superior a 85% molar, más preferiblemente igual o superior a
90% molar, todavía más preferiblemente igual o superior a 95%
molar.
Además, como haluros de ácido dicarboxílico
aromático con enlaces en meta se pueden emplear haluros de ácido
isoftálico, por ejemplo, cloruro de ácido isoftálico y bromuro de
ácido isoftálico; y derivados de los compuestos anteriores que
tienen sustituyentes, por ejemplo, átomos de halógeno y/o grupos
alcoxi que tienen 1 a 3 átomos de carbono, por ejemplo, cloruro de
ácido 3-cloroisoftálico y cloruro de ácido
3-metoxiisoftálico. En particular, se emplean con
preferencia cloruro de ácido isoftálico y haluros de ácidos
carboxílicos mixtos que contienen cloruro de ácido isoftálico en un
contenido igual o superior a 85%, más preferiblemente igual o
superior a 90%, todavía más preferiblemente igual o superior a
95%.
En los componentes copolimerizables que se
pueden usar en combinación con las diaminas y los haluros de ácido
carboxílico, las diaminas aromáticas copolimerizables incluyen
derivados de benceno tales como para-fenilendiamina,
2,5-diaminoclorobenceno,
2,5-diaminobromobenceno y aminoanisidinas; y
1,5-naftilendiamina,
4,4'-diaminodifeniléter,
4,4'-diaminodifenilcetona,
4,4'-diaminodifenilamina,
4,4'-diaminodifenilmetano. Además, los haluros de
ácido dicarboxílico copolimerizables incluyen cloruro de ácido
tereftálico, cloruro de ácido
1,4-naftalendicarboxílico, cloruro de ácido
2,6-naftalendicarboxílico, cloruro de ácido
4,4'-bifenildicarboxílico y cloruro de ácido
4,4'-bifeniletercarboxílico.
Si se emplea el componente copolimerizable en
una cantidad demasiado grande, la poliamida aromática con enlaces en
meta resultante puede presentar una propiedad degradada. Así, el
componente copolimerizable se usa preferiblemente en una cantidad
igual o inferior a 15%, más preferiblemente igual o inferior a 10%,
en base a la cantidad total en moles de los componentes ácidos de la
poliamida.
La poliamida aromática con enlaces en meta
preferida para la presente invención es una poliamida que tiene
unidades isoftalamida meta-fenileno recurrentes en
un contenido igual o superior a 85%, más preferiblemente igual o
superior a 90%, todavía más preferiblemente igual o superior a 95%,
lo más preferible del 100% en moles en base a las unidades
recurrentes totales.
Los disolventes amida orgánicos adecuados para
la presente invención deben comprender al menos un miembro
seleccionado de
N-metil-2-pirrolidona
(NMP), N,N-dimetilformamida (DMF),
N,N-dimetilacetamida (DMAc),
N-metilcaprolactama y
N,N,N',N'-tetrametilurea. En particular se emplean
preferiblemente NMP y DMAc.
La poliamida aromática con enlaces en meta
obtenida por la etapa de polimerización (1) tiene con preferencia un
grado de polimerización que corresponde a una viscosidad intrínseca
(VI) de 1,3 a 3,0, más preferiblemente, de 1,7 a 2,2, determinada
usando un ácido sulfúrico concentrado como disolvente, a una
temperatura de 30°C.
Puesto que la solución de poliamida aromática
obtenida por la etapa de polimerización contiene cloruro de
hidrógeno producido como subproducto de la reacción de
polimerización, la solución de poliamida aromática se somete a un
tratamiento de neutralización en la etapa (2). El agente de
neutralización no queda limitado necesariamente a un tipo
específico, siempre que éste comprenda un hidróxido de metal
alcalino y la sal producida por la reacción de neutralización sea un
compuesto de metal alcalino insoluble en el medio de polimerización
(disolvente amida orgánica polar). Sin embargo, desde un punto de
vista económico, se prefiere emplear hidróxido sódico e hidróxido
potásico, en particular hidróxido sódico. Además, a no ser que el
objeto de la presente invención se vea limitado, junto con el agente
de neutralización anteriormente citado se pueden emplear otros
compuestos de neutralización. Por ejemplo, hidróxido de litio,
hidróxido de calcio y óxido de calcio, que son solubles en el
disolvente de polimeriza-
ción.
ción.
En la etapa (2), el hidróxido de metal alcalino
se puede añadir en la forma de finas partículas o en estado sólido,
o en el estado de solución acuosa. Por lo general, la solución
acuosa del hidróxido de metal alcalino se emplea preferiblemente
para neutralizar cloruro de hidrógeno producido por la reacción de
polimerización con una alta eficacia, y para potenciar la capacidad
de procesado de la neutralización y la capacidad de filtración de la
sal neutralizada en la etapa de filtración (3) que se explicará más
adelante, y la concentración del agente de neutralización en la
solución acuosa varía preferiblemente de 20 a 70% en peso, más
preferiblemente de 30 a 60% en peso.
Si la concentración del agente de neutralización
en la solución acuosa es demasiado elevada, el hidróxido sódico o
hidróxido potásico se depositan fácilmente en forma sólida durante
la reacción de neutralización y así es difícil efectuar de modo
uniforme la neutralización.
La sal neutralizada producida como subproducto
de la reacción de neutralización presenta una baja solubilidad en la
solución de poliamida aromática que contiene el disolvente de amida
orgánica y, por ello, prácticamente no se disuelve en la solución de
poliamida aromática y se deposita en forma de partículas sólidas y,
por tanto, la sal neutralizada se separa por filtración en la etapa
(3). No existe limitación en cuanto al tipo de sistema de filtración
y, por ello, se pueden usar procedimientos convencionales, por
ejemplo, filtración o separación centrífuga. En este caso, no existe
limitación en cuanto al sistema de filtración y al material de
filtración y, por ello, se pueden utilizar sistemas y materiales de
filtración convencionales y sistemas diseñados al efecto.
En la etapa de filtración, si la temperatura de
la solución neutralizada es demasiado elevada, la estabilidad de la
solución puede disminuir y puede aumentar el contenido de la sal en
la solución y, si la temperatura de la solución neutralizada es
demasiado baja, la capacidad de filtración de la solución disminuye.
Así, la temperatura de filtración varía con preferencia en el
intervalo de 50 a 90°C, en particular de 70 a 90°C.
Seguidamente, a la solución de poliamida
aromática con enlaces en meta obtenida en la etapa de filtración
(3), se añaden agua y un disolvente de amida orgánica polar, para
preparar una solución de hilatura (etapa (4)). En esta etapa se
añade preferiblemente agua en estado de una solución acuosa en un
contenido en peso igual o superior al 25% en el disolvente de amida
orgánica. En la solución de hilatura, la concentración de la
poliamida aromática se controla con preferencia del 12 al 18% en
peso, en particular del 15 al 17% en peso. Además, el contenido de
agua es con preferencia de 25 a 70% en peso, más preferiblemente de
30 a 50% en peso, tomando como base el peso de la poliamida
aromática anteriormente citada.
Preparando la solución de hilatura que tiene la
concentración de poliamida aromática y el contenido de agua en el
intervalo anteriormente citado, se mejora la estabilidad de la etapa
de hilatura (5) que se explicará más adelante y, además, se aumenta
la transparencia de los filamentos obtenidos y se mejora la calidad
de los filamentos.
Además, la solución de hilatura de poliamida
aromática con enlaces en meta obtenida en la etapa (4) anteriormente
citada puede contener cloruro de calcio y/o cloruro de litio, a
efectos de potenciar la estabilidad de la solución. No hay
limitación en lo que se refiere a los medios para provocar que las
sales estén contenidas en la solución de hilatura. Por ejemplo, en
una etapa anterior a la etapa de neutralización, por ejemplo, en la
etapa de polimerización, se puede añadir cloruro de calcio y/o
cloruro de litio a la solución de reacción de polimerización, o en
una etapa antes o simultáneamente a la etapa de neutralización
usando hidróxido de sodio y/o hidróxido potásico, una porción (con
preferencia de 5 a 55% en moles) de cloruro de hidrógeno producido
en la etapa de polimerización se puede neutralizar con hidróxido de
calcio y/o hidróxido de litio de modo que el cloruro de calcio y/o
cloruro de litio resultante producido como subproducto está disuelto
y está contenido en la solución de hilatura.
El cloruro de calcio y/o cloruro de litio está
contenido con preferencia en un 3 a 25% en peso, más
preferiblemente, 10 a 20% en peso tomando como base el peso de la
poliamida aromática con enlaces en meta, en la solución de hilatura.
Controlando el contenido de cloruro de calcio y/o cloruro de litio
como se ha citado antes, cuando hay agua, la estabilidad de la
solución de hilatura resultante se potencia y de forma simultánea,
la capacidad de coagulación de la poliamida aromática durante el
procedimiento de hilatura por vía húmeda se potencia y así se
pueden obtener filamentos de aramida que tienen una calidad
excelente.
La solución de poliamida aromática con enlaces
en meta obtenida en la etapa (4) de preparación de la solución de
hilatura se alimenta a la etapa (5) en la que la solución de
poliamida se hila en filamentos de poliamida mediante el uso de un
aparato de hilatura por vía húmeda. A saber, la solución de hilatura
se extrusiona directamente en un líquido de coagulación acuoso y se
coagula en forma de filamentos sólidos.
Los filamentos de poliamida coagulados se
extraen del baño de coagulación y se sumergen en un líquido de
lavado con agua en la etapa (6) de lavado con agua (con preferencia
en una etapa de lavado con agua multietapa), para controlar el
contenido de disolvente y el contenido de sal que queda en los
filamentos, y luego se hacen pasar los filamentos de poliamida a
través de una etapa (7) de tratamiento de
estirado-calor y a continuación quedan opcionalmente
contenidos en forma de un haz en un recipiente de empaquetado o se
bobinan o alimentan directamente a una etapa posterior u,
opcionalmente, se rizan, cortan a una longitud de fibra deseada y
luego se someten a una etapa de procesado deseada.
La boquilla de hilatura que se puede usar en la
etapa (5) del procedimiento de la presente invención puede ser una
boquilla de hilatura de filamentos que tiene de 50 a 1.000 orificios
de hilatura. Cuando para el procedimiento de la presente invención
se usa una boquilla de hilatura de fibras cortadas que tiene de
1.000 a 30.000 orificios de hilatura, el efecto de la presente
invención se puede llevar a cabo hasta su máximo nivel. A saber, la
solución de hilatura tiene una capacidad de coagulación elevada y,
por tanto, incluso cuando la boquilla de hilatura tenga un gran
número de orificios de hilatura, los flujos de filamentos
resultantes de la solución de hilatura se pueden coagular con una
elevada estabilidad en el baño de coagulación acuoso. Por lo
general, el tamaño de los orificios de hilatura varía de 0,05 a 0,2
mm. Con preferencia, durante el procedimiento de hilatura, la
temperatura de la solución de poliamida aromática con enlaces en
meta varía en el intervalo de 50°C a 90°C.
Como solución de coagulación acuosa para la
etapa (5) del procedimiento de la presente invención se puede
emplear una solución de sal inorgánica acuosa convencional. Por
ejemplo, se emplea preferiblemente una solución acuosa que contiene
cloruro de calcio en un contenido de 34 a 42% en peso y NMP en un
contenido de 5 a 10% en peso. Cuando se emplea este tipo de líquido
de coagulación, la temperatura del líquido varía con preferencia en
el intervalo de 80 a 95°C.
La velocidad de extracción de los filamentos
coagulados del baño de coagulación acuoso varía con preferencia en
el intervalo de 5 a 25 m/minuto. Desde el punto de vista de
potenciar la productividad, la velocidad de extracción está
preferiblemente en el intervalo de 10 a 25 m/minuto. El tiempo de
inmersión de los filamentos en el líquido de coagulación varía con
preferencia en el intervalo de 1,0 a 11 segundos.
Los filamentos extraídos del baño de coagulación
se alimentan a la etapa de estirado (7) en agua calienta a través de
la etapa (6) de lavado con agua. La etapa (6) de lavado con agua se
lleva a cabo preferiblemente en una pluralidad de etapas, por
ejemplo, 3 a 12 etapas. Por ejemplo, los filamentos extraídos del
líquido de coagulación se enfrían hasta una temperatura igual o
inferior a 60°C y a continuación se introducen en un primer baño de
lavado con agua a una temperatura igual o inferior a 30ºC. En el
primer baño de lavado con agua, el contenido del disolvente orgánico
polar, por ejemplo, NMP, varía con preferencia en el intervalo de 15
a 25% en peso, y el agua de lavado se suplementa con el baño de
lavado con agua de modo que el contenido de disolvente inorgánico
polar se mantiene al nivel anteriormente citado. En este caso, el
caudal y el contenido de disolvente del agua de lavado para la
suplementación se diseñan provisionalmente. El tiempo de inmersión
de los filamentos en el primer baño de lavado con agua es
preferiblemente de 8 a 30 segundos. A continuación, los filamentos
se lavan posteriormente en un segundo baño de lavado con agua a una
temperatura de 30 a 85°C. La cantidad de agua de lavado y el
contenido de disolvente del agua de lavado que se va a suplementar
en el segundo baño de lavado con agua y el tiempo de inmersión de
los filamentos en el segundo baño de lavado con agua se diseñan
opcionalmente de modo que la cantidad de disolvente que queda en los
filamentos que salen de la etapa de lavado con agua en el segundo
baño de lavado con agua está diseñada opcionalmente de modo que la
cantidad de disolvente que queda en los filamentos que salen de la
etapa de lavado con agua es de 15 a 25% en peso en base al peso de
la poliamida aromática y los contenidos de cloruro de calcio y/o
cloruro de litio en los filamentos llega a ser igual o inferior a
0,5% en peso.
Después de controlar la cantidad de disolvente
restante y los contenidos de cloruro de calcio y/o cloruro de litio
en los filamentos, respectivamente, a niveles iguales o menores a
los deseados en la etapa (6) de lavado con agua, los filamentos
resultantes se estiran preferiblemente a una relación de estirado de
2,8 a 3,5 en la etapa (7) de estirado en agua caliente, mientras que
el disolvente restante y las sales se eliminan por lavado de los
filamentos. Para mantener la etapa de estirado en buenas
condiciones, la operación de estirado se lleva a cabo
preferiblemente en una pluralidad de etapas de estirado, con
preferencia dos o más etapas, más preferiblemente, tres o más
etapas.
En la etapa (7), los filamentos estirados se
secan a una temperatura igual o superior a 100°C, y se tratan
térmicamente usando cilindros calentadores o placas de calentamiento
a una temperatura de 270 a 350°C. Opcionalmente, los filamentos se
pueden estirar adicionalmente en las placas de calentamiento.
Los filamentos de poliamida aromática con
enlaces en meta producidos mediante el procedimiento que se ha
citado antes se empaquetan opcionalmente en forma de un haz en un
recipiente de empaquetado o se bobinan o alimentan a etapas
sucesivas u, opcionalmente, se rizan y cortan proporcionando fibras
cortadas y luego se someten a posteriores procedimientos de
procesado.
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La presente invención se explicará con más
detalle por los siguientes Ejemplos. En los Ejemplos, se llevaron a
cabo las siguientes medidas.
- (1)
- Viscosidad intrínseca (VI)
- Se disolvió una muestra de poliamida aromática en ácido sulfúrico concentrado al 97% y se determinó la viscosidad de la solución a una temperatura de 30°C por un viscosímetro de Ostwald.
- (2)
- Espesor
- El espesor de los filamentos se determinó de acuerdo con la norma JIS L 1015.
- (3)
- Resistencia a la tracción y alargamiento a rotura
- De acuerdo con la norma JIS L 1074, se sometió una muestra con una longitud de fibra de 20 mm a un ensayo de tracción bajo una carga inicial de 0,044 cN/dtex (0,05 g/denier) a una velocidad de alargamiento de 20 mm/minuto.
Se cargó un recipiente de reacción equipado con
un termómetro, un agitador y una entrada de alimentación de material
con 961,0 partes en peso de NMP con un contenido de agua igual o
inferior a 100 ppm y se disolvieron en la NMP 100,0 partes en peso
de meta-fenilendiamina. La solución resultante se
enfrió hasta una temperatura de 0°C. Se añadieron a la solución de
diamina enfriada 187,7 partes en peso de cloruro de ácido isoftálico
de forma gradual para hacer que estos reaccionaran entre sí. Durante
la reacción, la temperatura de la reacción se elevó hasta 70°C.
Después de prolongar la agitación durante 60 minutos después de
iniciarse la reacción, se mezclaron con la solución 98,0 partes en
peso de una suspensión en NMP de hidróxido de calcio en una
concentración de 22,5% en peso y a continuación se agitó la solución
de mezcla durante 20 minutos. Seguidamente, se mezclaron con la
solución resultante 104,1 partes en peso de una solución acuosa de
hidróxido sódico en una concentración de 44,0% en peso, la solución
de mezcla resultante se agitó durante 60 minutos para completar la
reacción y luego se tomó la solución polimérica resultante del
recipiente de reacción. La solución de polímero se filtró a una
temperatura de 90°C para eliminar el cloruro sódico precipitado. Se
recogió una solución de polímero transparente. En la filtración, el
caudal de filtración por área filtrante unitaria fue de 25
kg/m^{2}. La solución de polímero filtrada se mantuvo a una
temperatura de 60°C.
A partir de esta solución de polímero, se aisló
la poli-meta-fenilenisoftalamida
resultante y se midió la viscosidad intrínseca (VI) del polímero. El
valor de VI medido fue 1,97. Además, en la solución de polímero, la
concentración del polímero fue del 16,0% en peso, el contenido en
cloruro de calcio fue 15% en peso en base al peso del polímero y el
contenido de agua fue de 39,4% en peso basado en el peso del
polímero.
La solución de polímero en una cantidad de 100
partes en peso se mezcló con 3,22 partes en peso de una solución de
NMP en agua en una relación de mezcla de agua / NMP de 25/75. Se
obtuvo una solución de hilatura transparente. En esta solución de
hilatura, la concentración del polímero fue 15,5% en peso y el
contenido de agua fue 44,4% en peso basado en el peso del
polímero.
La solución de hilatura (60°C) se extrusionó
directamente a través de una boquilla de hilatura que tiene un
diámetro de orificio de hilatura de 0,07 mm y 15.000 orificios de
hilatura en un líquido de coagulación y el producto en filamentos
resultante se extrajo del líquido de coagulación. El líquido de
coagulación consistía en una solución acuosa que comprendía 40% en
peso de cloruro de calcio y 5% en peso de NMP y tenía una
temperatura de 90°C. El tiempo de inmersión de los filamentos en el
líquido de coagulación fue de 1,7 segundos y los filamentos
coagulados se extrajeron a una velocidad de 16 m/min.
El haz de filamentos resultante se enfrió hasta
una temperatura de 50°C, se introdujo en, y se hizo pasar a través
de un primer baño de lavado con agua a una temperatura del agua de
25°C, un segundo baño de lavado con agua a una temperatura del agua
de 45°C y un tercer baño de lavado con agua a una temperatura del
agua de 70°C, para lavar, con agua los filamentos hasta un grado tal
que la cantidad de disolvente que queda en los filamentos se reduce
hasta el 18% en peso en base al peso del polímero. En este
procedimiento de lavado, la composición de la solución acuosa para
el primer baño de lavado con agua se controló de modo que los
contenidos de NMP se mantuvieron a 22% en peso y el contenido de
cloruro de calcio se mantuvo a 14% en peso.
Los filamentos lavados con agua se sometieron a
un procedimiento de estirado en tres etapas en agua caliente a una
temperatura de 98°C a una primera relación de estirado de 1,4 en la
primera etapa, una segunda relación de estirado de 1,95 en la
segunda etapa y una tercera relación de estirado de 1,1 en la
tercera etapa.
Los filamentos estirados se hicieron pasar a
través de un cilindro de secado a una temperatura de 170°C para
secar los filamentos; se precalentaron en un cilindro de
precalentamiento a una temperatura de 200°C, se endurecieron por
calor en un cilindro a una temperatura de 340°C y se enfriaron en un
cilindro de enfriamiento hasta una temperatura de 30°C. Los
filamentos enfriados se lubricaron con un agente lubricante y se
bobinaron. Se obtuvo un haz de filamentos estirados con un recuento
de hilos de 33.333,3 dtex/15.000 filamentos (30.000 denier/15.000
filamentos). Mientras se observa el avance del haz de filamentos
después del procedimiento de estirado con agua caliente, el número
de defectos o motas detectadas en el haz de filamentos fue menor que
1 mota/minuto, que es un valor bajo y bueno. Además, la relación
presión de filtración - aclarado del filtro situado aguas arriba de
la boquilla de hilatura para la solución de hilatura fue menor que
0,1 MPa/día, que es un valor bajo y bueno.
Ejemplo Comparativo
1
Se cargó con 993,0 partes en peso de NMP con un
contenido de agua menor o igual a 100 ppm un recipiente de reacción
equipado con un termómetro, un agitador y una entrada de
alimentación de material y se disolvieron 100,0 partes en peso de
meta-fenilendiamina en la NMP. La solución
resultante se enfrió hasta una temperatura de 0°C. En la solución de
diamina enfriada se mezclaron de forma gradual 187,7 partes en peso
de cloruro de ácido isoftálico, provocando que reaccionaran entre
si. Durante la reacción, la temperatura de la solución de reacción
aumentó hasta 70°C. Después de continuar la agitación durante 60
minutos después de iniciarse la reacción, se mezclaron con la
solución 98,0 partes en peso de una suspensión en NMP de hidróxido
de calcio y luego se agitó la solución de mezcla durante 20 minutos.
Seguidamente, se mezclaron la solución resultante y 115,0 partes en
peso de una solución acuosa de hidróxido de sodio en una
concentración de 44,0% en peso, se agitó la solución de mezcla
resultante durante 60 minutos para completar la reacción y a
continuación se extrajo la solución de polímero resultante del
recipiente de reacción. La solución de polímero se filtró a una
temperatura de 90°C para eliminar el cloruro de sodio precipitado.
Se recogió una solución polimérica transparente. En la filtración,
el caudal filtrado promedio por área filtrante unitaria durante el
tiempo entre 30 minutos y 3 horas después de iniciarse la filtración
fue de 30 kg/m^{2}/h. La solución polimérica filtrada resultante
se mantuvo a una temperatura de 60°C.
A partir de esta solución polimérica, se aisló
la poli-meta-fenilenisoftalamida
resultante y se midió la viscosidad intrínseca (VI) del polímero. El
valor de la VI medida fue 1,97. Además, en la solución polimérica,
la concentración de polímero fue 15,5% en peso, el contenido de
cloruro de calcio fue 15% en peso basado en el peso del polímero, y
el contenido de agua fue 44,4% en peso basado en el peso del
polímero.
La solución polimérica se empleó como solución
de hilatura (60°C) y la solución de hilatura se sometió a los
procedimientos de hilatura, lavado con agua, estirado y tratamiento
térmico del mismo modo que en el Ejemplo 1.
Se obtuvo un haz de filamentos estirados con un
recuento de hilos de 33.333,3 dtex/15.000 filamentos (30.000
denier/15.000 filamentos). En el procedimiento de hilatura, la
presión de filtración en el filtro situado aguas arriba de la
boquilla de hilatura aumentó a una relación de 0,5 MPa/hora y así la
operación de hilatura no se pudo continuar durante un tiempo
prolongado. Mientras se observa el avance del haz de filamentos
después del procedimiento de estirado con agua caliente, el número
de motas detectadas en el haz de filamentos fue menor que 1
mota/minuto que es un valor muy pequeño y bueno. Los filamentos
resultantes tienen un brillo elevado.
El filtro situado aguas arriba de la boquilla de
hilatura se comprobó y se confirmó que el filtró estaba ensuciado
con sal.
Ejemplo Comparativo
2
Se enfrió hasta una temperatura de 30°C la misma
solución polimérica que se obtuvo en el Ejemplo Comparativo 1. La
solución polimérica enfriada se filtró a la temperatura antes citada
para eliminar el cloruro sódico. Se obtuvo una solución polimérica
transparente. En la filtración, el caudal filtrado promedio por área
filtrante unitaria fue 9 kg/m^{2}. Así, la solución polimérica se
encontró que era inapropiada para la producción práctica de
filamentos.
La solución polimérica filtrada se calentó hasta
una temperatura de 60°C y se sometió a los mismos procedimientos de
hilatura, lavado con agua, estirado y tratamiento térmico y se
obtuvo un haz de filamentos estirados que tenían un recuento de
hilos de 33.333 dtex/15.000 filamentos (30.000 denier/15.000
filamentos). La relación presión de
filtración - aclarado en el filtro situado aguas arriba de la boquilla de hilatura fue menor que 0,1 MPa/día, que es un valor bajo y bueno. Después del procedimiento de estirado en agua caliente, se comprobó el haz de filamentos avanzando. Como resultado, el número de motas detectadas fue menor que 1 mota/minuto, que es un valor pequeño y bueno. Los filamentos fueron filamentos brillantes.
filtración - aclarado en el filtro situado aguas arriba de la boquilla de hilatura fue menor que 0,1 MPa/día, que es un valor bajo y bueno. Después del procedimiento de estirado en agua caliente, se comprobó el haz de filamentos avanzando. Como resultado, el número de motas detectadas fue menor que 1 mota/minuto, que es un valor pequeño y bueno. Los filamentos fueron filamentos brillantes.
Se cargó con 918,0 partes en peso de NMP con un
contenido de agua menor o igual a 100 ppm un recipiente de reacción
equipado con un termómetro, un agitador y una entrada de
alimentación de material y se disolvieron 100,0 partes en peso de
meta-fenilendiamina en la NMP y la solución
resultante se enfrió hasta una temperatura de 0°C del mismo modo que
en Ejemplo 1. En la solución de diamina enfriada se mezclaron de
forma gradual 187,7 partes en peso de cloruro de ácido isoftálico,
provocando que reaccionaran entre si. Durante la reacción, la
temperatura de la solución de reacción aumentó hasta 70°C. Después
de continuar la agitación durante 60 minutos después de iniciarse la
reacción, se mezclaron con la solución 65,5 partes en peso de una
suspensión en NMP de hidróxido de calcio en una concentración de
22,5 partes en peso y luego se agitó la solución de mezcla durante
20 minutos. Seguidamente, se mezclaron con la solución resultante
120,0 partes en peso de una solución acuosa de hidróxido de sodio en
una concentración de 44,0% en peso, y la solución de mezcla
resultante se agitó durante 60 minutos para completar la reacción. A
continuación se extrajo la solución de polímero resultante del
recipiente de reacción y se filtró a una temperatura de 90°C para
eliminar el cloruro de sodio precipitado. Se recogió una solución
polimérica transparente. En la filtración, el caudal filtrado
promedio por área filtrante unitaria durante el tiempo entre 30
minutos y 3 horas después de iniciarse la filtración fue de 21
kg/m^{2}/h. La solución polimérica filtrada resultante se mantuvo
a una temperatura de 60°C.
A partir de esta solución polimérica, se aisló
la poli-meta-fenilenisoftalamida
resultante y se midió la viscosidad intrínseca (VI) del polímero. El
valor de la VI medida fue 1,95. Además, en la solución polimérica,
la concentración de polímero fue 16,0% en peso, el contenido de
cloruro de calcio fue 10% en peso basado en el peso del polímero, y
el contenido de agua fue 43,1% en peso basado en el peso del
polímero.
La solución polimérica en una cantidad de 100
partes en peso se mezcló con 4,56 partes en peso de una solución de
NMP en agua en una relación de mezcla de agua a NMP de 25/75. Se
obtuvo una solución de hilatura transparente. En esta solución de
hilatura la concentración del polímero fue 16,1% en peso y el
contenido de agua fue 49,9% en peso basado en el peso del
polímero.
La solución de hilatura (60°C) se sometió a los
mismos procedimientos de hilatura, lavado con agua, estirado y
tratamiento térmico que en el Ejemplo 1.
Se obtuvo un haz de filamentos estirados con un
recuento de hilos de 33.333,3 dtex/15.000 filamentos (30.000
denier/15.000 filamentos). Mientras se observa el avance del haz de
filamentos después del procedimiento de estirado con agua caliente,
el número de motas detectadas en el haz de filamentos fue menor que
1 mota/minuto que es un valor muy pequeño y bueno. Los filamentos
resultantes eran brillantes. Además, la relación presión de
filtración- aclarado del filtro situado aguas arriba de la boquilla
de hilatura para la solución de hilatura es menor que 0,1 MPa/día
que es un valor bajo y bueno.
Se cargó con 981,7 partes en peso de NMP con un
contenido de agua menor o igual a 100 ppm un recipiente de reacción
equipado con un termómetro, un agitador y una entrada de
alimentación de material y se disolvieron 100,0 partes en peso de
meta-fenilendiamina en la NMP y la solución
resultante se enfrió hasta una temperatura de 0°C del mismo modo que
en Ejemplo 1. En la solución de diamina enfriada se mezclaron de
forma gradual 187,7 partes en peso de cloruro de ácido isoftálico,
provocando que reaccionaran entre si. Durante la reacción, la
temperatura de la solución de reacción aumentó hasta 70°C. Después
de continuar la agitación durante 60 minutos después de iniciarse la
reacción, se mezclaron con la solución 98,0 partes en peso de una
suspensión en NMP de hidróxido de calcio en una concentración de
22,5 partes en peso y luego se agitó la solución de mezcla durante
20 minutos. Seguidamente, se mezclaron la solución resultante y 83,9
partes en peso de una solución acuosa de hidróxido de sodio en una
concentración de 60,0% en peso, y la solución de mezcla resultante
se agitó durante 60 minutos para completar la reacción y a
continuación se extrajo la solución de polímero resultante del
recipiente de reacción. La solución de polímero se filtró a una
temperatura de 90°C para eliminar el cloruro de sodio precipitado.
Se recogió una solución polimérica transparente. En la filtración,
el caudal filtrado promedio por área filtrante unitaria durante el
tiempo entre 30 minutos y 3 horas después de iniciarse la filtración
fue de 25 kg/m^{2}/h. La solución polimérica filtrada resultante
se mantuvo a una temperatura de 60°C.
A partir de esta solución de polimerización, se
aisló la
poli-meta-fenilenisoftalamida
resultante y se midió la viscosidad intrínseca (VI) del polímero. El
valor de la VI medida fue 1,95. Además, en la solución polimérica,
la concentración de polímero fue 16,9% en peso, el contenido de
cloruro de calcio fue 15% en peso basado en el peso del polímero, y
el contenido de agua fue 30,4% en peso basado en el peso del
polímero.
La solución polimérica en una cantidad de 100
partes en peso se mezcló con 3,22 partes en peso de una solución de
NMP en agua en una relación de mezcla de agua a NMP de 25/75. Se
obtuvo una solución de hilatura transparente. En esta solución de
hilatura la concentración del polímero fue 15,5% en peso y el
contenido de agua fue 35,4% en peso basado en el peso del
polímero.
La solución de hilatura (60°C) se sometió a los
mismos procedimientos de hilatura, lavado con agua, estirado y
tratamiento térmico que en el Ejemplo 1 y se obtuvo un haz de
filamentos estirados con un recuento de hilos de 33.333,3
dtex/15.000 filamentos (30.000 denier/15.000 filamentos). Mientras
se observa el avance del haz de filamentos después del procedimiento
de estirado con agua caliente, el número de motas detectadas en el
haz de filamentos fue menor que 1 mota/minuto que es un valor muy
pequeño y bueno. Los filamentos resultantes eran brillantes. Además,
la relación presión de filtración - aclarado del filtro situado
aguas arriba de la boquilla de hilatura para la solución de
hilatura es menor que 0,1 MPa/día que es un valor bajo y bueno.
En la Tabla 1 se muestran los resultados de los
Ejemplos y Ejemplos Comparativos anteriormente citados, la
resistencia a la tracción y la capacidad de alargamiento de los
filamentos resultantes y la cantidad de huecos formados en los
filamentos coagulados y determinados a simple vista.
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(Tabla pasa a página
siguiente)
De acuerdo con el procedimiento de producción de
la presente invención, se puede producir fibra de poliamida
aromática con enlaces meta que tiene una excelente calidad a partir
de una solución de poliamida aromática con enlaces en meta que tiene
una excelente estabilidad y una capacidad de coagulación superior en
un procedimiento de hilatura por vía húmeda con una excelente
capacidad de procesado y una elevada productividad.
Claims (10)
1. Un procedimiento para producir
filamentos de poliamida aromática con enlaces en meta mediante la
preparación de una solución de poliamida aromática con enlaces en
meta por un procedimiento de polimerización en solución y producción
de filamentos de poliamida aromática con enlaces en meta a partir de
la solución de poliamida aromática, comprendiendo el procedimiento
las etapas en serie (1) a (7) de:
- (1)
- una etapa de polimerización en la que se prepara una poliamida aromática con enlaces en meta haciendo reaccionar una diamina aromática con enlaces en meta con un cloruro de ácido dicarboxílico aromático con enlaces en meta en un disolvente amida orgánica polar que comprende al menos un miembro seleccionado de N-metil-2-pirrolidona, N,N-dimetilacetamida, N,N-dimetil-formamida, N-metilcaprolactama, N,N,N',N'-tetrametilurea;
- (2)
- una etapa de neutralización en la que el cloruro de hidrógeno contenido en la solución de poliamida aromática obtenida en la etapa de polimerización (1) se neutraliza con un agente neutralizante que comprende un hidróxido de metal alcalino que puede producir una sal insoluble en el disolvente de polimerización cuando se hace reaccionar con el cloruro de hidrógeno;
- (3)
- una etapa de filtrado en la que la sal depositada de la solución de poliamida aromática en la etapa de neutralización (2) se separa por filtración a una temperatura en el intervalo de 50 a 90°C;
- (4)
- una etapa de preparación de la solución de hilatura en la que la solución de poliamida aromática obtenida en la etapa de filtración (3) se mezcla con agua y un disolvente amida orgánico polar que comprende al menos un miembro seleccionado de N-metil-2-pirrolidona, N,N-dimetilacetamida, N,N-dimetil-formamida, N-metilcaprolactama, N,N,N',N'-tetrametilurea, para proporcionar una solución de hilatura;
- (5)
- una etapa de coagulación en la que la solución de hilatura de poliamida aromática con enlaces en meta obtenida en la etapa (4) de preparación de la solución de hilatura se extrusiona directamente en flujos de filamentos en un líquido de coagulación acuoso para coagular los flujos de la solución acuosa extrudidos en la forma de filamentos;
- (6)
- una etapa de lavado con agua en la que los filamentos generados en la etapa de coagulación (5) se sumergen en agua para eliminar las sales y el disolvente de los filamentos; y
- (7)
- etapas de estirado y tratamiento térmico en las que los filamentos generados de la etapa de lavado con agua (6) se estiran y tratan por calor.
2. Procedimiento para producir
filamentos de poliamida aromática con enlaces en meta según la
reivindicación 1, en el que en la etapa (4) de preparación de la
solución de hilatura, la solución de poliamida aromática con enlaces
en meta se añade con un líquido mezcla de disolvente de amida
orgánica polar - agua que tiene un contenido de agua igual o
inferior a 25% en peso.
3. Procedimiento para producir
filamentos de poliamida aromática con enlaces en meta según la
reivindicación 1, en el que el 85% en moles o más de las unidades
recurrentes de la poliamida aromática con enlaces en meta obtenida
en la etapa de polimerización (1) son unidades
meta-fenilenisoftalamida.
4. Procedimiento para producir
filamentos de poliamida aromática con enlaces en meta según la
reivindicación 1, en el que el hidróxido de metal alcalino que
reacciona con cloruro de hidrógeno en la etapa de neutralización (2)
para formar la sal insoluble en el disolvente de polimerización es
hidróxido sódico o hidróxido potásico.
5. Procedimiento para producir
filamentos de poliamida aromática con enlaces en meta según la
reivindicación 1, en el que en la etapa de neutralización (2), la
solución de poliamida aromática se añade con una solución acuosa del
hidróxido de metal alcalino.
6. Procedimiento para producir
filamentos de poliamida aromática con enlaces en meta según la
reivindicación 5, en el que el hidróxido de metal alcalino está en
una concentración de 20 a 70% en la solución de hidróxido de metal
alcalino.
7. Procedimiento para producir
filamentos de poliamida aromática con enlaces en meta según la
reivindicación 1, que comprende además una etapa (8) para añadir
cloruro de calcio o cloruro de litio a la solución de poliamida
aromática, antes de la etapa de neutralización.
8. Procedimiento para producir
filamentos de poliamida aromática con enlaces en meta según la
reivindicación 1, en el que en la etapa de neutralización (2), el
agente de neutralización contiene al menos un miembro seleccionado
de hidróxido de calcio e hidróxido de litio, y 5 a 55% en moles de
la cantidad total de cloruro de hidrógeno contenida en la solución
de poliamida aromática se neutralizan con hidróxido de calcio y/o
hidróxido de litio.
9. Procedimiento para producir
filamentos de poliamida aromática con enlaces en meta según la
reivindicación 7 u 8, en el que la solución de hilatura contiene
cloruro de calcio y/o cloruro de litio en una cantidad de 3 a 25% en
peso tomando como base el peso de la poliamida aromática con enlaces
en meta.
10. Procedimiento para producir filamentos
de poliamida aromática con enlaces en meta según la reivindicación
1, en el que la solución de hilatura contiene la poliamida aromática
con enlaces en meta en una concentración de 12 a 18% en peso, y agua
en un contenido de 25 a 70% en peso tomando como base el peso de la
poliamida aromática con enlaces en meta.
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