PT97516A

PT97516A - Fio de multifilamentos previamente redemoinhado de filamentos individuais com elevado modulo e processo para a fabricacao desse fio

Info

Publication number: PT97516A
Application number: PT97516A
Authority: PT
Inventors: Josef Geirhos; Ingolf Jacob
Original assignee: Hoechst Ag
Priority date: 1990-04-30
Filing date: 1991-04-29
Publication date: 1993-07-30
Also published as: DK0455193T3; US5293676A; DE59102054D1; IE911436A1; DE4013946A1; JPH04228641A; ES2057651T3; EP0455193A1; US5424123A; IE65104B1; ATE107974T1; EP0455193B1

Description

"FIO DE MULTIFILAMENTOS PREVIDENTE REDEMOINHADO DE FILAMENTOS INDIVIDUAIS COM ELEVADO MÓDULO E PROCESSO PARA A FABRICAÇÃO DESSE FIO"

DESCRIÇÃO A presente invenção refere-se a ura processo para a fabricação de ura fio de multifilamentos com um titulo total de 500 - 4 000 dtex, de preferência 700 ^ 3 000 dtex, em que pelo menos uma parte do fio consiste em filamentos individuais de elevado modulo com um módulo inicial maior do que 50 GPa, de preferência maior do que 80 GPa, no qual o fio ê redemoinhado num meio de remoinhamento, em especial ar; assim como um fio de multifilamentos deste tipo.

Os fios de elevado modulo deste tipo que consistem em polímeros de elevada massa molecular líquido-cristalinos ou especiais com cadeias pouco flexíveis, como, por exemplo, aramida, carbono e vidro, são em geral muito rígidos. 0 processo tradicio nal de redemoinhamento em ar como se utiliza, por exemplo, para aumentar o acabamento do fio ou para misturar com outros componentes do fio, origina, '".especialmente no caso de elevado grau de redemoinhamento consideráveis dificuldades porque os filamentos individuais, por causa da sua rigidez, são muito difíceis de redemoinhar e por causa da sua fragilidade têm tendência a rom-per-se, o que se traduz especialmente na considerável diminuição da força máxima de resistência a tracçao. relativamente â finura (resistência de finura]. 0 acabamento de fios deste tipo ê, portanto, insufucierite e por causa do grande número de rupturas dos -2- V. filamentos individuais.não e possível fabricar um fio liso isen to de borbotas» Um intenso redemoinhamento do ar dos fios de elevado módulo deste tipo.não origina portanto resultados aceitáveis na prática»

Por meio da presente invenção, proporciona-se um processo para a fabricação de um fio de multifilamentos de elevado modulo, assim como um fio de multifilamentos deste tipo que per mite obter um elevado acabamento de fio e que é o mais possível liso e isento de borbotos» Deve notar—se especialmente uma diftti nuição da força máxima de tracçao relativamente a finura provocada pelo redemoinhamento*

Para atingir este objectivo, propõe-se um processo com as características típicas mencionadas antes de acordo com a presente invenção, que se caracteriza pelo facto de o redemoi nhamento se realizar a uma temperatura de (0,25 -" 0,9)T , em - que o símbolo T representa a temperatura de fusão ou a tempe-s ratura de decomposição, dos filamentos individuais de elevado too dulo, expressa em gaus Celsius» O fio de multifilamentos de acordo com a presente invenção caracteriza-se pelo facto de a distância media de rede-moinhamento do fio, medida no ensaio de a,gulha (por meio de um Rothschild Entanglement Tester 2050), ser menor do que 150 mm e o numero de rupturas dos filamentos individuais, medido pelo processo da estufa de luz num lado do fio, ser menor do que 20/m. A patente de invenção norte-americana N9 29 85 995 que serve de base ao processo de"redemoinhamento contém já a indicação. geral de que o redemoinhamento de fios se pode realizar a uma temperatura elevada, em especial no caso de .tensão, demasiadamente grande dos fios e/ou a uma pressão demasiadamente pe -3-

quena do meio de redemoinhamentosendo favorãyel uma determinada piastificação- do fio .por modificação- é/ou aquecimento do meio de redemoinhamerito„' 'Este pensamento ê aproveitado nas memórias descritivas das patentes· de invenção, norte-americanas N9 30 69 836 e N9 30 83 523,. em que fios de poliêster ou de po-liamida são redemoinhados com ar aquecido para produzir fios que têm um pequeno encolhimento. Na memória descritiva da paten te de invenção-europeia N9 01 64 624, redemoinha-se um fio de poliêster com ar aquecido para que o fio possa ser enrolado no estado aquecido, A memória descritiva da patente de invenção alemã oriental N9 240 032 finalmente descreve a preparação de um fio de poliamida, poliêster. ou poliolefina em que o fio ê tratado num dispositivo de acabamento do fio com vapor de água ou ar quente húmido para se obter uma seda bobinãvel sem dificuldade ,

Centrarlamente a este estado da técnica, a presente invenção baseia-se no conhecimento de que, no caso de fios de multifllamentos com módulos especialmente elevados, o redemoinha mento a quente ao contrário do redemoinhamento de frio, não tem praticamente como consequência nenhuma diminuição da força mãxi ma de resistência â traeção relativamente â finura e assim poder originar o aumento da força máxima de traeção* Com efeito, consegue^se pela primeira vez preparar um fio de multifilamen-tos fortemente redemoinhado com um módulo inicial maior do que 50 GPa, que tem um elevado acabamento do fio, é liso e pratica-mento isento de irregularidades e cuja elevada força de traeção relativamente ã finura não. ê menor ou não ê essencialmente menor do que a do fio não. redemoinhado,

Convenientemente, redemoinha-se o fio.tão. intensamen- te que a distância media de redemoinhamento do fio, medida no ensaio de agulha,, ê menor do que 150 mm, de preferencia menor do que 70 mm ou 50 mm.

Para o redemoinhamento, podem utilizar-se bocais de redemoinhamento usuais* A distância de redemoinhamento. ou a in tensidade de redemoinhamento determinasse prineipalmente pela pressão do meio de redemoinhamento e pelo tipo especial dos bocais. Para atingir a distância de redemoinhamento pretendida, deve. escolher-se com determinado tipo de bocal uma pressão de redemoinhamento correspondente, .Convenientemente, a pressão de trabalho fica compreendida dentro do intervalo de 1 a 10 bar, de preferência 1,5 a 8 bar e, em especial, 2 a 4 bar, A temperatura de redemoinhamento estã compreendida, de preferência, dentro do intervalo de (0,5 —'0,9}T, em especial de (0,7 - 0,8)T. Se, por exemplo, os filamentos indivi-

M duais de elevado modulo consistirem em aramida, então a fempe-ratura de redemoinhamento estâ convenientemente compreendida dentro do intervalo de 200 a 360°C, sendo de preferencia igual a 300 C. No caso de fios de fibras de carvao, a temperatura de redemoinhamento estã compreendida entre 200 e 500°C, de preferência entre 300 e 500°C, Nos filamentos individuais de elevado módulo que consistem em vidro, então a temperatura de redemoinha mento estã compreendida dentro do intervalo de 300 a 600°C, de preferência entre 300 e 500°C,

Os filamentos individuais de elevado módulo podem ser aquecidos antes do redemoinhamento atê â temperatura de redemojl nhamento em que o aquecimento se pode realizar por meio de tambores, superfícies de aquecimento, tubos de aquecimento, aqueci mento por irradiação, sob tensão, prévia ou com ar quente. Se o fio total consistir em filamentos individuais de elevado módulo, então o meio de redemoinhamento .pode também ser aquecido atê â temperatura de redemoinhamento, A invenção pode utilizar-se hão sô para fios de um com ponente, mas também para os chamados fios misturados nos quais apenas uma parte, do fio ê constituída por filamentos individuais de elevado módulo.e a outra parte por filamentos individuais ter moplãsticos com módulo inicial pequeno, Á, expressão "fio inter-misturado. ê esclarecida, por exemplo, em Chemiefasern/Textilin-dustrie (Industrie Textilien), 39/91, T 185 (1989), Neste caso, só se aquecem previamente os filamentos individuais de elevado módulo â temperatura de redemoinhamento, enquanto os filamentos individuais termoplásticos com baixo ponto de fusão não são previamente aquecidos e o meio de redemoinhamento também não é aque eido.

Como filamentos individuais termoplásticos de pequeno módulo inicial, interessam, por exemplo, PEEK (poliêter-éter-ce-tona), PEI (polieterimida), PET (politereftalato de etileno) e PPS (poli-sulfureto de fenileno),

Como jã se mencionou, os fios de multifilamentos preparados de acordo com a presente invenção caracterizam-se pelo facto de possuírem um mínimo de fios partidos do filamento individual menor do que 20 por metro. De preferência, o número de fios partidos é na realidade menor do que 10 por metro e pode na realidade ser quase nulo, em especial menor do que 3/m e de maneira muito especialmente preferida, menor do que 0,1/m, Os fios partidos dos filamentos individuais são medidos pelo processo de observação com luz habitual que abrange as extreiíiidádes partidas dos filamentos individuais que saiem por um lado do fio (por exemplo, com o medidor de pilosidade Shirley do Shirley Institu- -6- -6-

te, Manches ter f Reino. Unido),

Uma característica importante do fio de multifilamen-tos preparado de acordo com a presente invenção reside no facto de a força máxima, de resistência â tracção relativamente â finu ra ser essencialmente maior do que a de um redemoinhamento realizado a frio do fio. Isto deve provocar um menor número de fios partidos do filamento individual e, por outro lado, ser compatível com uma direcção vantajosa dos filamentos individuais. Se se tratar de um fio de um único componente, que consiste totalmente em filamentos individuais de elevado modulo, então a força máxima de tracção relativamente â finura do fio redemoinha do deve ser pelo menos 80% do fio não redemoinhado. Frequente-mente, ohtem-se na realidade uma força máxima de resistência ã tracção relativamente â finura pelo menos igual a 90% e, em determinados casos, de atê 100% da força do fio não redemoinhado.

Também no caso de fios misturados, a invenção origina o aumento da força de resistência â tracção máxima relativamente â finura em comparação com fios redemoinhados a frio. De facto, os fios intermisturados caracterizam-se por um elevado fecha mento do fio e uma grande lisura que podem .tornar os fios na r'ea lidade aptos para serem tecidos.

Por meio dos diagramas representados nas Figuras, esclarecem-se os Exemplos da presente invenção. Nelas; as Figuras 1 a 5 representam diagramas em que, para fios de multifllamentos de aramida, se representa graficamente a relação entre a força de resistência S, tracção máxima relativa-mente â finura (resistência:â finura) e o redemoinhamento a quen te previsto de acordo com a presente invenção? as Figuras 6 e 7 representam diagramas que se referem a fios de multifilamentos de vidro e de carbono e representam graficamente a relação- entre a resistência I finura e o redemoinhamento a quente previsto de acordo com a presente invenção; e a Figura S representa um diagrama que mostra grafi- / camente a resistência â finura de fios de um componente feitos de acordo com a presente invenção e de fios intermisturados.

No diagrama representado na Figura 1, está represen tada graficamente a resistência de finura (expressa em cN/tex) de um fio de aramida existente â venda no comércio, em que a curva tracejada "a" se refere a um fio com uma torção Z100 e a curva ”b?.\ se refere a um fio não. torcido ensaiado para finalidades de investigação. As extremidades da esquerda das. duas curvas referem-se ao fio não. submetido a redemoinhamento, enquanto a parte media das curvas se refere a fio redemoinhado a frio e as extremidades da direita das curvas se referem a um fio de acordo com a presente invenção que foi redemoinhado depois de aquecimento prévio a 300°C,

Como as duas curvas mostram nitidamente, a resistência da finura diminui .consideravelmente com o redemoinhamento a frio, enquanto no caso do redemoinhamento a quente previsto de acordo com a presente invenção se mantêm essencialmente cons tante. No eixo horizontal do diagrama, está representada a distância de redemoinhamento (em milímetros) do f.io que, no caso do fio redemoinhado a frio, ê igual a 32 milímetros e no caso do fio redemoinhado a quente, ê igual a 19 mm, 0 diagrama da Figura 2 mostra a relação existente entre a resistência, da finura e a temperatura de redemoinhamento e, na realidade, para um outro fio de aramida â venda .np comer- -8- -8-

cíq- com a, torção Z1QQ„ Como ê evidente, neste caso a resistência de finura aumenta .com' a temperatura, de redemoinhamento, A distância de redemoinhamento ê preponderantemente independente da temperatura de redemoinfiamerito,, , No diagrama da figura 3 esta representada graficamen te a relação entre a resistência, de finura e os diversos tipos de aquecimento para o fio de aramida utilizado na Figura 1, Assim, prê-aqueceu-se o fio .com tambores a 300 c ou prê-aqueceu-se com ar quente a 300, o.u á 400°C. e de acordo com outra pos sibilidade aqueceu-se o ar de redemoinhamento a 300^0, Também neste diagrama se indica claramente que a resistência de finura diminui nitidamente com o redemoinhamento a frio enquanto pra-ticamente se mantêm ou aumenta no caso de redemoinhamento a quente previsto de acordo com a presente invenção.

No diagrama da Figura 4, além da resistência â finura (curva I), ainda se representa o alongamento (em percentagem? curva II) para o fio de aramida representado na Figura 2. Os quatro pontos de inflexão, das duas curvas são validos para o fio de assentamento não redemoinhado sem torção, o fio de assen tamento não redemoinhado com torção de ZIOOO, assim como o fio redemoinhado a quente com ou sem torção,. Também neste fio o redemoinhamento a quente origina um determinado aumento de resistência de finura, enquanto, o alongamento permanece praticamente constante, 0 diagrama da Figura 5 representa uma série de medições que correspondem I curva 1 da Figura 4 com a forma de um diagrama de barras para um outro fio de aramida existente no co mêrcio. No diagrama, vê-se que o redemoinhamento de acordo com EE,invenção não origina diminuição da resistência, Conelui-se ain âa que no caso de elevada torção dos fios (não r edemoinhados e redemoinhados) se verifica um aumento da resistência em que es ta ê maior no fio redemoinhado do que no fio nao redemoinhado.

No diagrama da Figura 6, estâ representada a resistência de finura de um fio de multifilamentos de vidro que pri meiramente existiu como fio de colocação não tratado, depois como fio redemoinhado a frio e finalmente como fio redemoinhado a quente. No caso de redemoinhamento a quente, prê-aqueceu-—se o fio com ar quente e, na realidade, num caso a 300 C e no outro a 600°c, A pressão de redemoinhamento foi respectivamen-te igual a 1,0 bar.

Como se vê claramente no diagrama, o redemoinhamento a frio também no caso de fio de vidro origina uma nitida diminuição da resistência de finura, enquanto com o redemoinhamento a quente esta se mantém ou mesmo aumenta. O diagrama da Figura 7 mostra a mesma relação, no qual a curva inferior se aplica a um fio de vidro de tipo E e a curva superior a um fio de carbono.

No diagrama da Figura 8, estã representada a resistência de finura para fios de um componente redemoinhados 'e não redemoinhados de diferentes materiais, assim como também para diversos fios intermisturados. As barras marcadas com uma cruz referem-se a fios não redemoinhados de aramida, carbono, vidro e PEEK, As barras tracejadas a inclinado aplicam-se aos fios redemoinhados a quente dos mesmos materiais. As colunas marcadas com linhas tracejadas,finalmente, referem-se a fios inter misturados de aramida, carbono ou vidro, com os quais se misturou respectivamente PEEK.

Verifica-se em todos os diagramas que, no caso de re demoinhamento a quente, a temperatura de redemoinhamento foi igual a 300°C,, sempre que, nos diagramas,. nao se indique, outro valor diferente.

Claims

REIVINDICAÇÕES 1.- Processo para a fabricação de um fio de multifila-mentos com um título total de 500 - 4000 dtex, de preferência 700 - 3000 dtex, em que pelo menos uma parte do fio consiste em filamentos individuais com um elevado módulo cujo valor inicial é maior do que 50 GPa, de preferência maior do que 80 GPa, no qual o fio é redemoinhado por acção de um meio turbilionar, em especial ar, caracterizado pelo facto de o tratamento por turbiliona-mento se realizar a uma temperatura de (0,25 - 0,9)T , de prefe- S rência de (0,5 - 0,9)T , em que o símbolo T representa a tempe- s s ratura de fusão ou a temperatura de decomposição dos filamentos individuais com elevado módulo, expressa em °C. J 4
2. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracte rizado pelo facto de o fio ser redemoinhado tão intensamente que a distância de turbilionamento média do fio, medida de acordo com o ensaio de agulha,, é menor do que 150 mm, de preferência me nor do que 70 mm, ou melhor, menor do que 50 mm.
3. - Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo facto de os filamentos individuais de elevado módulo consistirem em aramida e a temperatura de redemoinhamento estar compreendida entre 200 e 360°C, de preferência 300°C.
4. - Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo facto de os filamentos individuais de elevado módulo 'consistirem em carbono e a temperatura de redemoinhamento estar compreendida entre 200° e 500°C, de pre ferência entre 300° e 500°C.
5. - Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações. 1 ou 2, caracterizado pelo facto de os filamentos individuais de elevado módulo consistirem em vidro e a temperatura de redemoinhamento estar compreendida entre 300° e 600°C, de preferência entre 300° e 500°C.
6.- Processo de acordo com uma qualquer das reivindi- 3

cações anteriores, caracterizado pelo facto de os filamentos individuais de elevado módulo serem aquecidos à temperatura de re-demoinhamento antes de serem submetidos a esta operação, especialmente por intermédio de almofadas ("galettes"), contacto com superfícies quentes, tubo de aquecimento, aquecimento por radiação sob prê-tensionamento ou por ar quente.
7,- Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, em que o fio consiste completamente em filamentos individuais de elevado módulo, caracterizado pelo facto de se aquecer o meio que provoca o redemoinhamento â temperatura de redemoinhamento.
8. - Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 6, em que apenas uma parte do fio consiste em filamen tos de elevado módulo e a outra parte consiste em filamentos individuais termoplásticos de um pequeno módulo inicial, de preferência de polieteretercetona (PEEK), polieterimida (PEI), polite reftalato de etileno (PET) ou polissulfureto de fenileno (PPS), caracterizado pelo facto de apenas os filamentos individuais de elevado módulo serem pri-aquecidos até à temperatura de redemoinhamento e de o redemoinhamento.das duas partes se. fazer com meio de redemoinhamento não aquecido.
9. - Fio de multifilamentos com um título total de

500 - 4 000 dtex, de preferência 700 - 3 000 dtex, no qual pelo menos uma parte do fio consiste em filamentos individuais de elevado módulo maior do que 50 GPa, de preferência maior do que 80 GPa, e que é submetido a um tratamento de redemoinhamento, caracterizado pelo facto de a distância média de redemoinhamento do fio, determinado pelo ensaio da agulha, ser menor do que 150 mm, de preferência menor do que 70 mm, e de o número de filamentos individuais partidos, determinado pelo processo de limitação da luz num lado do fio, ser menor do que 20/m, de preferência menor do que 0,1/m.
10, - Fio de raultifilamentos de acordo com a reivindicação 9, que consiste totalmente em filamentos de elevado módulo, caracterizado pelo facto que a carga máxima de tracção referida â finura do fio submetido a remoinhamento ser pelo menos igual a 80%, de preferência mais do que 100% do fio não tratado.
11. - Fio de multifilamentos de acordo com uma das rei vindicações 9 e 10, caracterizado pelo facto de os filamentos individuais de módulo elevado consistirem em aramida,· carbono ou vidro.
12.- Fio de multifilamentos de acordo com uma qualquer das reivindicações 9 a 11, caracterizado pelo facto de apenas uma parte do fio consistir nos filamentos individuais de módulo ele- 5 vado e a outra parte consistir em filamentos individuais termoplásticos de pequeno módulo inicial, em especial de polietereter cetona (PEEK), polieterimida (PEI), politereftalato de etileno (PET) ou polissulfureto de fenileno (PPS). O Agente Oficial da Propriedade indusiroai

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