PT1730333E

PT1730333E - Processo para produzir uma bobina com um monofilamento de polipropileno

Info

Publication number: PT1730333E
Application number: PT57426181T
Authority: PT
Inventors: Claudia Fritz
Original assignee: Monosuisse Ag
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2005-03-22
Publication date: 2013-08-27
Also published as: TWI312817B; WO2005100648A1; FR2868437A1; JP2007530812A; FR2868437B1; ZA200608116B; US20070264500A1; BRPI0508736A; CA2561319C; CA2561319A1; AU2005233340B2; EP1730333A1; EP1730333B1; TW200613593A; AU2005233340A1; CN100558956C; KR20060132981A; CN1950550A

Description

DESCRIÇÃO

Monofilamentos à base de polipropileno com propriedade melhoradas A invenção refere-se a monofilamentos à base de polipropileno apresentando propriedades melhoradas, nomeadamente uma maior resistência à abrasão, a um processo de fabrico destes monofilamentos e à sua utilização. A invenção refere-se mais particularmente a monofilamentos à base de polipropileno, o polipropileno sendo obtido por polimerização de propileno na presença de um catalisador de metaloceno.

Os artigos têxteis de duas dimensões em polipropileno são de grande interesse, como meios de filtração resistindo quimicamente e mecanicamente, para a filtração nas indústrias quimica, farmacêutica e alimentar. Neste domínio procura-se, em particular, monofilamentos relativamente grosseiros, que tenham um diâmetro superior a 0,050 mm.

Os monofilamentos de polipropileno puro apresentam o inconveniente de formar uma grande quantidade de poeira, devido à fraca resistência desta substância à abrasão durante o processo de tecelagem. O problema da abrasão é também conhecido relativamente a outros termoplásticos. Assim, a EP-A2-0 784 107 refere monofilamentos fiados no estado fundido, de poliamida, poliéster ou polipropileno, destinados às telas de máquinas de papel e aos fios corta-bordaduras. De acordo com esta patente, obtêm-se monofilamentos resistentes à abrasão com o auxílio de 70 e 99% em peso de polímero fibrogénico e de 1 a 30% em peso de uma borracha de polietileno/polipropileno, modificada com anidrido maleico, e outros aditivos. No entanto, os exemplos limitam-se, no que diz respeito ao polímero fibrogénico, à 1 poliamida 6 e ao polietileno tereftalato, assim como a uma copoliamida de PA66 e de PA6. As velocidades de fiação não são especificadas.

Graças à EP-A-1059370 conhece-se igualmente um processo de fabrico de multifilamentos de polipropileno destinados a aplicações têxteis. Como material de partida, utiliza-se um polipropileno isotáctico, cujo indice de fluidez a quente é superior a 19 g durante 10 minutos. São descritos multifilamento FOY (Fully Orientated Yarns - Fios Totalmente Orientados) de 10 dpf (denier por filamento) [0,03953 mm] e POY (Partially Orientated Yarns - Fios Parcialmente Orientados) de 2 dpf (denier da fibra) [0, 01768 mm]. No que diz respeito aos fios fabricados, apenas figuram indicações gerais. Não há descrições de monofilamentos.

Os pedidos WO 02/086207 e WO 03/048434 descrevem monofilamentos de polipropileno que incluem aditivos. O polipropileno utilizado na fabricação dos monofilamentos apresenta um indice de viscosidade fundido maior ou igual a 6 g durante 10 minutos. Estes monofilamentos têm propriedades de resistência à abrasão adequadas. O problema da invenção consiste em colocar à disposição monofilamentos bobinados à base de polipropileno, mais resistente à abrasão do que os monofilamentos conhecidos da arte anterior. Outro objecto da invenção é a obtenção de monofilamento bobinados à base de polipropileno, que apresentam uma maior resistência no que diz respeito à abrasão durante a tecelagem. O problema é resolvido de acordo com a invenção, em particular através da implementação, para a fabricação de monofilamentos, de um polipropileno obtido por polimerização de propileno na presença de um catalisador de metaloceno. 2

Os polipropilenos utilizados convencionalmente no fabrico de monofilamentos são os polipropilenos isotácticos.

Por metaloceno entende-se um composto de coordenação (ferroceno, cobaltoceno, niqueloceno, titanoceno, zirconoceno, uranoceno, etc.) obtido como derivado ciclopentadienilico de um metal de transição.

Os catalisadores de metaloceno são conhecidos do perito na especialidade. Estes catalisadores de metaloceno são diferentes dos catalisadores conhecidos sob a designação de catalisadores de Ziegler-Natta.

Os catalisadores de metaloceno da presente invenção podem ser suportados ou não.

Os monofilamentos da invenção apresentam, vantajosamente, uma abrasão menor ou igual a 0,014%. A abrasão dos monofilamentos é determinada por medição gravimétrica da quantidade de cotão produzido durante a fabricação de um comprimento de tecido de 300 m, de acordo com o processo descrito abaixo na parte experimental. O valor de abrasão corresponde ao resultado da fórmula descrita abaixo na parte experimental, calculada para um comprimento de tecido de 300 m. É particularmente vantajoso que os monofilamentos apresentem uma resistência à abrasão inferior a 0,014%. Com efeito, quando a abrasão é maior do que 0,014%, podem produzir-se irregularidades na tecelagem devido à sujidade demasiado rápida dos pentes. Isto pode obrigar ao encurtamento dos intervalos entre limpezas, o que diminui a produtividade da actividade.

Os monofilamentos bobinados obteníveis de acordo com o processo da invenção têm, de preferência, uma abrasão menor ou igual a 0,005%. 3 É conveniente que os monofilamentos tenham uma resistência de pelo menos 50 cN/tex, para um alongamento que corresponde ao esforço de tracção máxima (tensão de rotura) pelo menos igual a 20%. Com efeito, uma resistência inferior a 50 cN/tex apresenta o inconveniente de aumentar o desperdício de fios durante o processo de tecelagem.

Os monofilamentos bobinados obteníveis de acordo com o processo da invenção apresentam, vantajosamente, uma constante mecânica maior ou igual a 285. O diâmetro dos monofilamentos bobinados obteníveis de acordo com o processo da invenção é maior ou igual a 0,05 milímetros.

Os monofilamentos bobinados obteníveis de acordo com o processo da invenção podem incluir aditivos. Os monofilamentos compreendem, de preferência, 0,01 a 20% em peso de aditivo em relação ao peso de polipropileno.

Com vantagem, é adequado utilizar como aditivo um copolímero de polipropileno/polietileno tendo um ponto de fusão > 140°C. Com vantagem, este aditivo está presente numa quantidade de 1 a 20% em peso em relação ao peso de polipropileno. A invenção refere-se, portanto, a um processo de fabrico de monofilamentos do invento, compreendendo as etapas de fiação do polipropileno fundido por extrusão, estiramento e bobinagem, e uma bobina obtenível por este processo.

Os monofilamentos à base de polipropileno da presente invenção podem ser obtidos por métodos de fiação convencionais. São obtidos, geralmente, por fiação por extrusão, arrefecimento num banho de água quando o título dos monofilamentos é maior ou igual a 0,05 mm, estiramento e bobinagem. Quando os monofilamentos da invenção incluem um aditivo, o aditivo é 4 geralmente adicionado ao polipropileno, a montante de uma extrusora antes da fiação.

Os monofilamentos bobinados obteníveis de acordo com o processo do invento são particularmente adequados para a produção de artigos técnicos em duas dimensões, e em particular para o fabrico de tais artigos na área de filtração. Estes artigos, quando são destinados à filtração, especialmente nas indústrias química, farmacêutica e alimentar são, de preferência, tecidos. A invenção será agora descrita em mais detalhe com o auxílio de exemplos.

Polímero

Como polímero utilizam-se, aquando dos ensaios, diferentes polipropilenos, obtidos por polimerização de propileno na presença de um catalisador de metaloceno, o índice de fluidez a quente (MFI) do polipropileno 230°C/2,16 kg, sendo variável.

Polímero A: polipropileno comercializado pela empresa Atofina com a referência MR 15 2002®, tendo um índice de fluidez a quente (MFI) 230°C/2,16 kg, de 15 g/10 min

Polímero B: polipropileno comercializado pela empresa Atofina com a referência MR 25 2001®, tendo um índice de fluidez a quente (MFI) 230°C/2,16 kg de 25 g/10 min.

Polímero C: polipropileno comercializado pela empresa Basell Metocene com a referência HM 562 S®, tendo um índice de fluidez a quente (MFI) 230°C/2,16 kg, de 30 g/10 min

Usa-se, de cada vez, 300 kg de grânulos de polipropileno, utilizando barricas de 25 kg.

Os grânulos de polipropileno e, eventualmente, os grânulos de aditivo são admitidos directamente na extrusora e fundidos. 5

Condições de fiação

Extrusora:

Pressão da extrusora:

Bomba de fiação: Bloco de fiação: Bomba de titulação: Fieira: Banho-maria: diâmetro: 40 mm, comprimento do cilindro: UD = 25 80 bar débito 16,5 kg/h 5 zonas de aquecimento cilindro: 10 cm3/rotação aquecido electricamente 21 rotações/min Diâmetro: 0,7 milímetros comprimento capilar: 3 x D distância entre a fieira e o banho-maria: 45 mm temperatura: 40°C (Exemplo 1) ou 50°C (Exemplo 2)

Bancos de estiramento e canais de aquecimento Banco de estiramento 1: 7 bobinas; diâmetro das bobinas: 230 mm; 1 canal de aquecimento

Banco de estiramento 2: 7 bobinas; diâmetro das bobinas: 230 mm; 1 canal de aquecimento

Banco de estiramento 3: 7 bobinas; diâmetro das bobinas: 230 mm; 2 canais de aquecimento

Banco de estiramento 4: 4 bobinas; diâmetro das bobinas: 230 mm Métodos de medição: • índice de fluidez a quente de acordo com a ASTM D1238 6 • determinação do título de acordo com a SN 197 012 e SN 197 015, completadas pela DIN 53830/ • o cálculo da constante mecânica CM é feito de acordo com a seguinte fórmula: CM = λ/Õ · F [cN/tex] em que D é o alongamento em [%] e F a resistência em [cN/tex]. • determinação da retracção térmica de acordo com a BISFA (Capítulo 11 do protocolo padrão: "Determinação da retracção térmica ao ar quente"), realizada nas seguintes condições: - Tensão 0,02 cN/dtex

- Temperatura: 120°C - Duração: 10 min

Descrição dos testes de abrasão

Fabricação rolos de teia seccionais

Os rolos de teia seccionais, com 1000 m cada um, foram fabricados com o auxílio de monofilamentos de 60 bobinas de diferentes variantes.

Ensaios de tecelagem

Os testes de tecelagem são realizados num tear de fita. 7

Produção máxima possível: 4000 voltas/min A cala é formada graças aos excêntricos.

Modo de trabalho: sem trama reentrante Densidade dos fios de teia: 22,80 fios/cm Pente: abertura: 0,175 mm Espessura dos dentes: 0,264 mm Largura dos dentes: 7,0 mm

Velocidade de rotação do tear: 1000 voltas/min Velocidade de tecelagem: 10 m/h Ponto do tecido: tela crua Ll/1

Avaliação do comportamento à abrasão: - avaliação visual dos pentes — determinação gravimétrica da quantidade de cotão produzido

Durante o exame visual, fotografam-se os pentes após uma duração de funcionamento correspondente a um comprimento de tecido de 300 m, e atribui-se-lhes uma classificação.

As figuras ΙΑ, 1B e 1C mostram fotografias de pentes após o teste de tecelagem de acordo com o processo descrito acima. A figura IA corresponde ao Exemplo 1, a figura 1B ao Exemplo 2, a Figura 1C ao o exemplo comparativo. Os pentes das figuras IA e 1B não apresentam praticamente nenhum cotão, enquanto que o da Figura 1C apresenta uma quantidade significativa de cotão. A avaliação do comportamento à abrasão de acordo com o método gravimétrico está descrito abaixo. Para isso, recolhe-se todo o cotão formado, depois de um período de tempo de funcionamento correspondente a um comprimento de tecido de 300 8 m, é pesado e relacionado com o peso dos fios de teia utilizando a seguinte fórmula: dépôt en % = masse des dépôts -100 nombre de fils de chaine · l°ngueurdesasdechame.titre

Depósito em % = massa de depósitos x 100/[(número de fios de teia x (comprimento de fios de teia x titulo)/10 000)]

Também pode avaliar-se o comportamento à abrasão usando o mesmo método gravimétrico descrito acima, para um comprimento de tecido de 1000 m. A Figura 2 mostra os resultados em termos de comportamento à abrasão dos Exemplos 1, 2 e do Exemplo Comparativo.

Exemplos

Exemplo 1

Os monofilamentos são obtidos a partir de grânulos de polimero A e através de um processo e condições descritos acima.

Exemplo 2

Os monofilamentos são obtidos a partir de grânulos de polimero A e de grânulos constituídos por polipropileno e poliolefina modificada PP/PE, com um ponto de fusão > 140°C, de acordo com um processo e condições descritos acima. 9

Exemplo 3

Os monofilamentos são obtidos a partir de grânulos de polímero B, de acordo com um processo e condições descritos acima. Exemplo 4 Os monofilamentos são obtidos a partir de grânulos de polímero c, de acordo com um processo e condições descritos acima.

Os exemplos estão resumidos na Tabela 1.

Exemplo 1 2 3 4 Polímero A A B C Aditivo (% em peso) - 10 - - Diâmetro (mm) 0,15 0,15 0,15 0,15 Resistência (cN/tex) 61, 9 56, 8 61, 6 59, 0 Alongamento correspondente ao esforço de tracção máximo (%) 31,2 35,3 33, 0 34, 6 Constante mecânica 345 337 354 347 Retracção térmica 4,0 3,3 4,4 7,4 Abrasão (%) (300 m de tecido) 0,0015 0,0046 0,0084 0,0076 Abrasão (%) (1000 m de tecido) 0,0085 0,0116 0,0245 0,0096

Exemplo Comparativo

Os monofilamentos são obtidos de acordo com o Exemplo 2 do pedido de patente WO 03/048434. A sua abrasão é 0,0156% (300 m de tecido). 10

Os monofilamentos bobinados obteníveis de acordo com o processo da invenção têm um diâmetro b 0,050 mm, adequados para a fabricação, sem abrasão, de tecidos destinados à filtração.

Graças aos monofilamentos bobinados obteníveis de acordo com o processo da invenção, conseguiu-se tecer, praticamente sem abrasão, monofilamentos de polipropileno e aumentar significativamente o tempo de operação do tear. Este monofilamento é particularmente adequado para o fabrico de tecidos que são utilizados para a filtração nas indústrias química, farmacêutica e alimentar.

Lisboa, 14 de Agosto de 2013. 11

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Processo de fabrico de uma bobina com um monofilamento bobinado tendo um diâmetro maior ou igual a 0,05 mm, compreendendo as etapas de extrusão/fiação por extrusão de um polipropileno obtido por polimerização de propileno na presença de um catalisador de metaloceno a fim de obter um monofilamento, o seu arrefecimento num banho de água, o seu estiramento e a sua bobinagem.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o polipropileno ter um índice de fluidez a quente (MFI) 230°C/2,16 kg de 15g/10min.
3. Bobina obtenível de acordo com o processo da reivindicação 1, o monofilamento tendo um diâmetro maior ou igual a 0,05 mm e até 0,15 mm. Lisboa, 14 de Agosto de 2013. 1 1/2

Figura 1A Figura 1B

FiguralC 2/2 Abrasão [%] 0,0160 0,0140 0,0120 o,oioo-f 0,0080 0,0060 0,0040 0,0020 0,0000

ex. 1 ex. 2 Comp. Figura 2