ES2878070T3

ES2878070T3 - Poliamida con terminación doble para aplicación de hilado a alta velocidad

Info

Publication number: ES2878070T3
Application number: ES16880109T
Authority: ES
Inventors: Yu Zhang; Min Wang; Shuwen Peng; David Loy; Jie Wei; Tingzhi Chen
Original assignee: Advansix Resins and Chemicals LLC
Current assignee: Advansix Resins and Chemicals LLC
Priority date: 2015-12-23
Filing date: 2016-12-22
Publication date: 2021-11-18
Anticipated expiration: 2036-12-22
Also published as: KR20180087445A; TWI702317B; CN108368645B; EP3394330B1; KR102615689B1; TW201736654A; JP2018538460A; EP3394330A1; CN108368645A; US20170183796A1; MY183674A; JP6927979B2; WO2017112890A1; US10494740B2; EP3394330A4

Abstract

Un procedimiento de producción de una pluralidad de fibras, comprendiendo el procedimiento: proporcionar una poliamida de terminación doble; e hilar la poliamida de terminación doble a una velocidad de 3.500 m/min a 8.000 m/min para formar las fibras, en el que la poliamida es poliamida-6 (PA-6), y en el que la poliamida-6 tiene una concentración de grupo terminal amina de 25 mmol/kg a 40 mmol/kg, y tiene una concentración de grupo terminal carboxilo de 18 mmol/kg a 50 mmol/kg, y en el que la poliamida-6 tiene una viscosidad relativa de 2,6 RV a 3,0 RV, cuando los valores de los parámetros se miden de acuerdo con los procedimientos especificados en la presente descripción.

Description

DESCRIPCIÓN

Poliamida con terminación doble para aplicación de hilado a alta velocidad

Referencia cruzada con solicitudes relacionadas

Esta solicitud reivindica el beneficio bajo el título 35 del Código de los Estados Unidos, párrafo 119(e) de la solicitud provisional de patente de los Estados Unidos No. 62/387.441, presentada el 23 de diciembre de 2015.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a materiales y procedimientos para producir materiales de poliamida y, en particular, fibras y filamentos formados a partir del hilado a alta velocidad de materiales de poliamida.

Antecedentes

Para formar un material de fibra de poliamida, la resina de poliamida, típicamente en forma de chips de poliamida, se alimenta a una extrusora, se calienta hasta un estado de fusión y se bombea a través de una tobera para hilar (boquilla) que tiene múltiples orificios, también conocida como hilado, para formar los filamentos de poliamida. Las fibras hiladas, que contienen los filamentos, se solidifican y pueden someterse a una o más etapas de estiramiento y recogerse en un carrete para embobinado. Los materiales típicos de poliamida incluyen materiales de poliamida-6 (PA-6), poliamida-6,6 (PA-66), poliamida-666 (PA-666), poliamida-46 (PA-46), poliamida-610 (PA-610) y de poliamida-1212 (PA-1212).

Los materiales típicos de poliamida-6 se polimerizan con terminación sencilla usando un ácido difuncional. Durante el hilado, el material de PA-6 se puede mantener en estado fundido desde aproximadamente 230 °C a 300 °C durante un máximo de 5 a 45 minutos antes de ser extrudido del hilado. Durante este tiempo a temperatura elevada, el material de PA-6 con terminación sencilla comienza a degradarse térmicamente, aumentando la viscosidad del material de PA-6 con terminación sencilla. El aumento de la viscosidad conduce a un aumento en la presión del paquete de la hilatura, lo que afecta la capacidad de hilado y acorta la vida útil del paquete de hilado del material de PA-6 con terminación sencilla. Estos efectos perjudiciales se pueden ver especialmente en aplicaciones de hilatura a alta velocidad, tal como para textiles.

Se desean mejoras en los procesos mencionados anteriormente.

Sumario

La presente divulgación proporciona fibras y filamentos formados a partir del hilado de materiales de poliamida polimerizados con doble terminación de los grupos terminales amino y carboxilo, denominados en el presente documento poliamidas de doble terminación o PA de doble terminación. En una realización, la poliamida de doble terminación es útil en la producción de textiles.

En una realización ejemplar, se proporciona un procedimiento para producir una fibra como se especifica en la presente reivindicación independiente de procedimiento. El procedimiento incluye proporcionar una poliamida de doble terminación e hilar la poliamida de doble terminación a una velocidad de 3.500 m/min a 8.000 m/min para formar una fibra, o en una realización más particular, a una velocidad de 4.000 m/min a 6.000 m/min. En una realización más particular, la fibra es una fibra de forma trilobular.

La poliamida de doble terminación es poliamida-6 (PA-6).

En una realización más particular de cualquiera de las realizaciones anteriores, la resina de PA de terminación doble tiene una concentración de grupo terminal activo total (grupos terminales amina grupos terminales carboxilo) de 60 mmol/kg a 50 mmol/kg. La resina de PA-6 de terminación doble tiene un grupo terminal amina de 40 mmol/kg a 25 mmol/kg, o incluso más particularmente de 35 mmol/kg a 25 mmol/kg. La resina de PA de doble terminación tiene una concentración de grupo terminal carboxilo de 50 mmol/kg a 18 mmol/kg, o incluso más particularmente de 30 mmol/kg a 20 mmol/kg, o aún más particularmente de 25 mmol/kg a 20 mmol/kg.

La poliamida de doble terminación tiene una viscosidad relativa de 2,6 RV a 3,0 RV.

En una realización más particular de cualquiera de las realizaciones anteriores, el hilado de la poliamida-6 de doble terminación incluye calentar la poliamida-6 de doble terminación a una temperatura de 230 °C a 300 °C. En una realización aún más particular, la poliamida-6 de terminación doble se mantiene a una temperatura de 230 °C a 300 °C durante 5 minutos a 45 minutos.

En una realización más particular de cualquiera de las realizaciones anteriores, la fibra es una fibra trilobular. En una realización más particular, la fibra se forma a partir de una tobera para hilar que tiene un radio de arco de la articulación entre dos brazos, o un valor R, de 0 a 0,1 mm.

En una realización más particular de cualquiera de las realizaciones anteriores, el procedimiento incluye además estirar la fibra hilada. En otra realización más particular de cualquiera de las realizaciones anteriores, el procedimiento incluye además aplicar un tinte a la fibra.

En una realización ejemplar, se proporciona una fibra de poliamida. La fibra se produce a partir de una poliamida de doble terminación de acuerdo con cualquiera de las realizaciones anteriores.

En una realización ejemplar, se proporciona un hilo. El hilo se produce formando una pluralidad de fibras a partir de una poliamida de doble terminación de acuerdo con cualquiera de las realizaciones anteriores, seguido de la formación del hilo a partir de la pluralidad de fibras.

Las características de la invención mencionadas anteriormente y otras, y la manera de lograrlas, se harán más evidentes y la invención en sí se entenderá mejor con referencia a la siguiente descripción de las realizaciones de la invención en conjunto con los dibujos adjuntos.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1A ilustra un procedimiento ejemplar para producir fibras o filamentos.

La Figura 1B ilustra un sistema ejemplar para producir fibras o filamentos.

La Figura 2 ilustra una salida ejemplar de tobera para hilar con un radio de arco de la articulación del brazo de aproximadamente 0 mm a 0,2 mm.

La Figura 3A ilustra fibras formadas a partir de una tobera para hilar trilobular ejemplar con un radio de arco de articulación del brazo de aproximadamente 0 a 0,1 mm.

La Figura 3B ilustra fibras formadas a partir de una tobera para hilar redonda ejemplar.

La Figura 3C ilustra fibras formadas a partir de una tobera para hilar trilobular ejemplar con un radio de arco de articulación del brazo de aproximadamente 0,05 mm a 0,15 mm.

La Figura 3D ilustra fibras formadas a partir de una tobera para hilar trilobular ejemplar con un radio de arco de articulación del brazo de aproximadamente 0,1 mm a 0,2 mm.

La Figura 4 está relacionada con el Ejemplo 1 e ilustra la estabilidad de la viscosidad en estado fundido para diversas resinas de PA-6.

La Figura 5A está relacionada con el Ejemplo 1 e ilustra la estabilidad térmica de la viscosidad relativa para diversas resinas de PA-6.

La Figura 5B está relacionada con el Ejemplo 1 e ilustra el % de estabilidad térmica de la caprolactama para diversas resinas de PA-6.

La Figura 5C está relacionada con el Ejemplo 1 e ilustra el % de estabilidad térmica extraíble para varias resinas de PA-6.

La Figura 5D está relacionada con el Ejemplo 1 e ilustra la estabilidad térmica de la concentración de grupos terminales amino para diversas resinas de PA-6.

La Figura 5E está relacionada con el Ejemplo 1 e ilustra la estabilidad térmica de la concentración de grupos terminales carboxilo para diversas resinas de PA-6.

La Figura 5F está relacionada con el Ejemplo 1 e ilustra la distribución de peso molecular para diversas resinas de PA-6.

La Figura 6 está relacionada con el Ejemplo 1 e ilustra la estabilidad térmica por TGA de varias resinas de PA-6. La Figura 7 está relacionada con el Ejemplo 1 e ilustra la estabilidad térmica reológica de varias resinas de PA-6. La Figura 8A está relacionada con el Ejemplo 2 e ilustra una vista desde un extremo de fibras trilobulares 70D/24F hiladas a partir de material de PA-6 de terminación doble.

La Figura 8B está relacionada con el Ejemplo 2 e ilustra una vista desde un extremo de fibras trilobulares 40D/24F hiladas a partir de material de PA-6 de terminación doble.

La Figura 8C está relacionada con el Ejemplo 2 e ilustra una comparación de una tela formada a partir del material de PA-6 de terminación doble con una tela 100D/36F formada a partir de un material de PA-6 de terminación sencilla.

Las Figuras 9A y 9B están relacionadas con el Ejemplo 3 e ilustran bobinas teñidas de material hilado a partir de resina de PA-6 de terminación doble.

Las Figuras 10A-10C están relacionadas con el Ejemplo 3 e ilustran una tela 40/24 satinada amarilla formada a partir de un material de PA-6 de terminación doble.

Las Figuras 11A-11C están relacionadas con el Ejemplo 3 e ilustran una tela 70/24 gris lisa formada a partir de un material de PA-6 de terminación doble.

Las Figuras 12A-12C están relacionadas con el Ejemplo 3 e ilustran una tela 40/24 rosa lisa formado a partir de un material de PA-6 de terminación doble.

Las Figuras 13A y 13B están relacionadas con el Ejemplo 3 e ilustran una comparación de material teñido formado a partir de PA-6 de terminación doble y material teñido formado a partir de PA-6 terminación sencilla.

La Figura 14A está relacionada con el Ejemplo 2 e ilustra una vista desde un extremo de fibras trilobulares 40D/12F hiladas a partir de material de PA-6 de terminación doble.

La Figura 14B está relacionada con el Ejemplo 2 e ilustra una vista desde un extremo de fibras trilobulares 40D/24F hiladas a partir de material de PA-6 de terminación doble.

La Figura 15 está relacionada con el Ejemplo 3 e ilustra bobinas teñidas de material de fibras trilobulares 40D/24F hiladas a partir de resina de PA-6 de terminación doble.

Los caracteres de referencia correspondientes indican las partes correspondientes en las distintas vistas. Las ejemplificaciones expuestas en el presente documento ilustran realizaciones ejemplares de la invención y dichas ejemplificaciones no deben interpretarse como limitantes del alcance de la invención de ninguna manera.

Descripción detallada

Las fibras y filamentos ejemplificados a continuación se forman a partir de material de PA-6 de terminación doble. El material de PA de terminación doble descrito en este documento es particularmente útil para formar hilo para textiles.

Con referencia en primer lugar a la Figura 1A, se ilustra un procedimiento 100 ejemplar para producir fibras hiladas. Como se muestra en el bloque 102, se proporciona una resina de PA-6 de terminación doble. En la Figura 1B se proporciona un sistema 120 ejemplar para producir una fibra. La resina de PA-6 de terminación doble incluye diferentes terminadores para los grupos terminales amina (-NH2) y grupos terminales carboxilo (-COOH) de la resina de PA-6. En una realización ejemplar, los diferentes terminadores son químicamente distintos. Los terminadores amina ejemplares incluyen terminadores ácidos tales como ácidos monofuncionales, y los terminadores carboxilo ejemplares incluyen terminadores amina tales como aminas monofuncionales. La resina de PA-6 de terminación doble se puede producir añadiendo dos terminadores separados durante el proceso de polimerización de poliamida para terminar los grupos terminales amina y carboxilo. Se usa un terminador ácido para terminar los grupos terminales amina NH2, y se usa un terminador amina para terminar los grupos terminales carboxilo -COOH de la resina de PA-6. Los niveles aumentados de adiciones de terminadores reducen los niveles de grupos terminales de los grupos terminales amina y carboxilo, lo que logra una mayor estabilidad de fusión del polímero. Las resinas de PA-6 ejemplares incluyen resinas de nailon 6 de terminación doble disponibles a través de Honeywell International, Inc., Morristown, N.J.

El material de PA-6 incluye tanto grupos terminales amina como grupos terminales carboxilo.

La concentración del grupo terminal amina se puede determinar mediante la cantidad de ácido p-toluenosulfónico (PTSA) necesaria para valorar una muestra de la poliamida en 68% de fenol/32% de metanol de acuerdo con la fórmula:

(ml de PTSA para valorar la muestra - ml de PTSA para valorar el blanco) * (normalidad de PTSA) * 1.000 A x peso de la muestra (g)

En una realización ejemplar, la resina de PA-6 de terminación doble tiene una concentración de grupo terminal amina tan grande como 40 mmol/kg, 37 mmol/kg, 35 mmol/kg, 32 mmol/kg, tan solo 30 mmol/kg, 27 mmol/kg, 25 mmol/kg, o dentro de cualquier intervalo definido entre dos de los valores anteriores, tales como 40 mmol/kg a 25 mmol/kg, 35 mmol/kg a 25 mmol/kg o 35 mmol/kg o menor.

La concentración del grupo terminal carboxilo se puede determinar por la cantidad de hidróxido de potasio (KOH) necesaria para valorar una muestra de la poliamida en alcohol bencílico de acuerdo con la fórmula:

(ml de KOH para valorar la muestra - ml de KOH para valorar el blanco) * (normalidad de KOH) * 1.000

peso de la muestra (g)

En una realización ejemplar, la resina de PA-6 de terminación doble tiene una concentración de grupo terminal carboxilo tan grande como 50 mmol/kg, 40 mmol/kg, 30 mmol/kg, 25 mmol/kg, tan solo 22 mmol/kg, 20 mmol/kg, 18 mmol/kg, o dentro de cualquier intervalo definido entre dos de los valores anteriores, tales como 50 mmol/kg a 18 mmol/kg, 30 mmol/kg a 20 mmol/kg, 25 mmol/kg a 20 mmol/kg, o 25 mmol/kg o menor. En una realización ejemplar, la resina de PA-6 de terminación doble tiene una concentración de grupo terminal total (grupos terminales amina grupos terminales carboxilo) tan grande como 80 mmol/kg, 60 mmol/kg, 55 mmol/kg, tan solo 50 mmol/kg, 45 mmol/kg, o dentro de cualquier intervalo definido entre dos de los valores anteriores, tales como 60 mmol/kg a 50 mmol/kg, o 65 mmol/kg o menor.

En una realización ejemplar, la resina de PA-6 de terminación doble tiene una viscosidad relativa (RV), de acuerdo con GB/T 12006.1-2009/lSO 307: 2007 tan pequeña como 2,6 RV, tan grande como 2,65 RV, 2,7 RV, 2,75 RV, 2,8 RV, 2,85 RV, 2,9 RV, 2,95 RV, 3,0 RV o dentro de cualquier intervalo definido entre dos de los valores anteriores, tales como 2,6 RV a 3,0 RV. En algunas aplicaciones, tal como para una fibra textil trilobular, una viscosidad relativa molecular relativamente alta tal como 2,6 RV o superior, 2,65 RV a 3,0 RV, o 2,7 RV a 3,0 RV, correspondiente a un peso molecular relativamente alto, puede proporcionar estabilidad dimensional mejorada.

En una realización ejemplar, la resina de PA-6 de terminación doble tiene una viscosidad de ácido fórmico (FAV), de acuerdo con la norma ASTM D-789 tan pequeña como 35 FAV, 40 FAV, 45 FAV, tan alta como 50 FAV, 55 FAV, 60 FAV, 65 FAV o dentro de cualquier intervalo definido entre dos de los valores anteriores, tales como 35 FAV a 65 FAV, 35 FAV a 50 FAV o 55 FAV a 65 FAV.

En una realización ejemplar, la resina de PA-6 de terminación doble tiene una distribución de peso molecular relativamente estrecha. En una realización ejemplar, el índice de polidispersidad, definido como la relación entre el peso molecular promedio en peso y el peso molecular promedio en número (Mw/Mn) es tan grande como 2,0; 1,95; 1,9; tan pequeña como 1,85, 1,8, 1,75, 1,7, o menos, o dentro de cualquier intervalo definido entre dos de los valores anteriores, tales como 2,0 a 1,7, 1,9 o menos, 1,85 a 1,75, o 1,8 o menos. En una realización ejemplar, el índice de polidispersidad es inferior a 1,8.

En una realización ejemplar, la resina de PA-6 de terminación doble tiene un contenido extraíble relativamente bajo de acuerdo con la norma ISO 6427. En una realización ejemplar, el contenido extraíble es tan grande como 0,8% en peso, 0,7% en peso, 0,65% en peso, tan pequeño como 0,6% en peso, 0,55% en peso, 0,5% en peso, 0,4% en peso o menos, o dentro de cualquier intervalo definido entre dos de los valores anteriores, tales como 0,8% en peso a 0,4% en peso, 0,65% en peso a 0,5% en peso, o 0,8% en peso o menos. En una realización ejemplar, el contenido extraíble es inferior al 0,6% en peso.

En una realización ejemplar, la resina de PA-6 de terminación doble tiene un nivel de humedad relativamente bajo de acuerdo con la norma ASTM D-6869. En una realización ejemplar, el nivel de humedad es tan grande como 1.200 ppm, 1.000 ppm, 800 ppm, 700 ppm, tan solo 600 ppm, 500 ppm, 400 ppm o menos, o dentro de cualquier intervalo definido entre dos de los valores anteriores, tales como 1.200 ppm a 400 ppm, 700 ppm a 400 ppm o 600 ppm o menos. En una realización ejemplar, el contenido extraíble es inferior a 600 ppm.

Como se muestra ilustrativamente en la Figura 1B, la resina de PA-6 de terminación doble se proporciona ilustrativamente como una alimentación 122 a una tolva 124, luego se funde en la extrusora y se bombea a través de la tobera 126 para hilar. Con referencia a la Figura 1A en el bloque 104, la resina de PA-6 de terminación doble se calienta y se hila en una fibra. En una realización ejemplar, la resina de PA-6 calentada se hila usando una tobera 126 para hilar (Figura 1B). Una tobera para hilar incluye ilustrativamente una o más salidas para formar fibras 128 individuales. En la Figura 2 se proporciona una salida 10 ejemplar para formar una fibra trilobular. Como se muestra en la Figura 2, la salida trilobular comprende tres brazos 12A, 12B, 12C que se extienden desde un centro 14.

Cada brazo 12 define el primer lado 16 y el segundo lado 18, terminando en la punta 20. Cada uno de los brazos 12 incluye una anchura 21 definida por la distancia entre el primer lado 16 y el segundo lado 18 como se muestra en la Figura 2. En una realización ejemplar, la anchura 21 es tan pequeña como 0,08 mm, 0,09 mm, 0,1 mm, tan grande como 0,13 mm, 0,14 mm, 0,15 mm, o dentro de cualquier intervalo definido entre dos de los valores anteriores, tales como 0,08 mm a 0,15 mm, 0,09 mm a 0,14 mm o 0,1 mm a 0,13 mm. En una realización ejemplar, el primer lado 16 y el segundo lado 18 son paralelos. En otra realización ejemplar, el primer lado 16 y el segundo lado 18 están en ángulo para disminuir la anchura 21 del brazo 12 entre el centro 14 y la punta 20.

En una realización ejemplar, la salida 10 incluye el radio 26 del arco de articulación entre dos brazos, también denominado valor R. En una realización ejemplar, el valor R puede ser tan pequeño como 0 mm, 0,005 mm, 0,01 mm, 0,02 mm, 0,025 mm, 0,03 mm, tan grande como 0,05 mm, 0,08 mm, 0,09 mm, 0,1 mm o dentro de cualquier intervalo definido entre dos de los valores anteriores, tales como 0 mm a 0,1 mm, 0,01 mm a 0,05 mm, 0,02 mm a 0,05 mm o 0,02 mm a 0,03 mm.

En una realización ejemplar, la punta 20 está sustancialmente redondeada. En una realización ejemplar, la punta 20 tiene un radio que puede ser tan pequeño como 0,03 mm, 0,035 mm, 0,04 mm, tan grande como 0,055 mm, 0,06 mm, 0,065 mm, o dentro de cualquier intervalo definido entre dos de los valores anteriores, tales como 0,03 mm a 0,06 mm, 0,035 mm a 0,055 mm, 0,04 mm a 0,065 mm.

Como se ilustra en la Figura 2, la salida de la tobera para hilar define una circunferencia 22 exterior que circunscribe los brazos 12A, 12B y 12C y una circunferencia 24 interior alrededor del centro 14. En una realización ejemplar, la circunferencia exterior tiene un radio 19 tan pequeño como 0,2 mm, 0,22 mm, 0,25 mm, tan grande como 0,3 mm, 0,31 mm, 0,32 mm, o dentro de cualquier intervalo definido entre dos de los valores anteriores, tales como 0,2 mm a 0,32 mm, 0,22 mm a 0,31 mm o 0,25 mm a 0,3 mm.

En la Figura 3A se muestra una vista desde un extremo de las fibras 20 ilustrativas formadas a partir de una tobera para hilar trilobular con un radio de arco de articulación del brazo de 0 a 0,1 mm.

En otra realización, la tobera para hilar incluye una o más salidas para formar una fibra redonda, triangular o triangular cóncava. En la Figura 3B se muestran fibras 22 ilustrativas formadas a partir de una tobera para hilar redonda. En la Figura 3C se muestran fibras 24 ilustrativas formadas a partir de una tobera para hilar trilobular con un radio de arco de articulación del brazo de 0,05 a 0,15 mm. En la Figura 3D se muestran fibras 24 ilustrativas formadas a partir de una tobera para hilar trilobular con un radio de arco de articulación del brazo de 0,1 mm a 0,2 mm.

En una realización ejemplar, la resina de PA-6 de terminación doble se calienta a una temperatura tan baja como 230 °C, 235 °C, 240 °C, 245 °C, 250 °C, tan alta como 285 °C, 290 °C, 295 °C, 300 °C o superior, o dentro de cualquier intervalo definido entre dos de los valores anteriores, tales como 230 °C a 285 °C, 255 °C a 285 °C o 260 °C a 300 °C. En una realización más particular, la resina de PA-6 de terminación doble se puede mantener a la temperatura anterior durante un tiempo tal como 5 minutos, 10 minutos, 15 minutos, tan grande como 30 minutos, 40 minutos, 45 minutos o superior, o dentro de cualquier intervalo definido entre dos de los valores anteriores, tales como de 5 minutos a 40 minutos o de 10 minutos a 30 minutos.

En una realización ejemplar, la resina de PA-6 de terminación doble es térmicamente estable a temperaturas relativamente altas, tales como temperaturas tan bajas como 260 °C, 265 °C, 270 °C, tan altas como 275 °C, 280 °C, o superior, o dentro de cualquier intervalo definido entre dos de los valores anteriores, tales como 260 °C a 280 °C. En una realización ejemplar, la resina de PA-6 de terminación doble se puede hilar a velocidades relativamente altas. En una realización ejemplar, la resina de PA-6 de terminación doble se hila a velocidades de 3.500 m/min, 4.000 m/min, 4.500 m/min, tan altas como 6.000 m/min, 7.000 m/min, 8.000 m/min, o dentro de cualquier intervalo definido entre dos de los valores anteriores, tales como 3.500 m/min a 6.000 m/min, o 4.000 m/min a 6.000 m/min. En una realización ejemplar, la fibra de PA hilada es de alta calidad. En una realización ejemplar, un porcentaje de hilo de mejor calidad, (% de AA), se determina mediante la siguiente fórmula, con la condición de que la uniformidad de teñido sea buena:

% de AA = (número de bobinas completas) * (peso de cada bobina llena) / (peso del material total alimentado para hilar)

La calificación de calidad superior es una calificación de "AA" determinada por los estándares de la industria textil de China. El número de bobinas llenas se refiere al número de bobinas que alcanzan un peso predeterminado (tal como 6 kg) sin experimentar una rotura de fibra o filamento durante el hilado a este peso. Si una fibra se rompe antes de que la bobina alcance su peso total, la bobina se clasifica con una clasificación de "A", no "AA". En una realización ejemplar, la fibra hilada tiene un % de AA tan grande como 100%, 99%, 97,5%, tan bajo como 95%, 92,5%, 90%, 85%, o dentro de cualquier intervalo definido entre dos de los valores anteriores, tales como 85% a 100%, 90% a 100% o 95% a 100%.

Como se muestra en la realización ilustrativa de la Figura 1B, las fibras 128 individuales pueden recogerse 132 y estirarse sobre uno o más rodillos 134 de estiramiento antes de que las fibras 136 resultantes se recojan en una bobina 138 de embobinado. Con referencia de nuevo a la Figura 1A, en el bloque 106, la fibra hilada puede someterse a una o más etapas de estiramiento. En realizaciones ejemplares, la fibra se puede estirar totalmente (desde la tobera para hilar hasta el bobinado) tan poco como 300%, 350%, 400%, tan grande como 600%, 650%, 700% o dentro de cualquier intervalo definido entre dos de los valores anteriores, tales como 300% a 700% o 400% a 600%. La relación es la relación de estiramiento total de las fibras, desde la tobera para hilar hasta el bobinado. En una realización ejemplar, las fibras 136 tienen un alargamiento tan pequeño como 10%, 20%, 25%, tan grande como 50%, 60%, 70% o dentro de cualquier intervalo definido entre dos de los valores anteriores, tales como 10% a 70%. En el bloque 106, las fibras hiladas se enrollan para formar una bobina. En una realización ejemplar, cada fibra puede contener tan pocos como 3, 6, 12 o tantos como 48, 72, 96 filamentos, o dentro de cualquier intervalo definido entre dos de los valores anteriores, tales como 12 a 48. Las fibras pueden tener un denier total tan pequeño como 20, 30, tan grande como 350, 400, o dentro de cualquier intervalo definido entre dos de los valores anteriores, tales como 30 a 150. El denier por filamento puede ser tan pequeño como 1,5, 1,7, 2, tan grande como 3, 4, 5 o dentro de cualquier intervalo definido entre dos de los valores anteriores, tales como 1,5 a 5, 1,7 a 5 o 1,7 a 3.

En el bloque 108, la fibra hilada puede teñirse. Los tintes ejemplares incluyen tintes ácidos, tales como Neutral Gray-2BL, Neutral Blue-BNL, Erionyl Red y Lanaset Blue-2R.

Ejemplos

Ejemplo 1 - Estabilidad térmica de varios materiales de PA-6

Se ensayó la estabilidad térmica de materiales de PA de diversas fuentes. Las resinas ensayadas se proporcionan en la Tabla 1 a continuación, junto con la viscosidad del ácido fórmico (FAV), la concentración total del grupo terminal activo y la concentración del grupo terminal amino (NH2) y carboxilo (COOH).

Tabla 1: Resinas de PA-6 para estabilidad térmica

Cada resina de PA se mantuvo a una temperatura de 260 °C durante 60 minutos. Se tomó una medición de la viscosidad cada 2 minutos a partir de los 15 minutos usando una prueba de reología. Los resultados se proporcionan en la Figura 4.

Como se muestra en la Figura 4, las resinas de PA-6 de terminación doble tuvieron un aumento relativamente pequeño de viscosidad durante la duración de la prueba en comparación con las resinas de PA-6 de terminación sencilla.

Las muestras de la resina comparativa # 2 de RV baja de terminación sencilla y la resina comparativa # 9 de RV alta y la resina de ejemplo # 8 de RV alta de terminación doble se envejecieron a 265 °C en el equipo de moldeo por inyección, permaneciendo durante 0, 10, 30 y 60 minutos. Luego se formaron las barras, se sellaron las barras en la bolsa de papel aluminio antes de la prueba. Todas las pruebas que se muestran en la Figura 5 se realizaron a una temperatura por debajo de 23 °C, 50% de humedad relativa en el laboratorio. La viscosidad relativa, el % de caprolactama, el % de extraíbles, las concentraciones de los grupos terminales -NH2 y -COOH y la distribución del peso molecular se determinaron para cada muestra. Los resultados se proporcionan en las Figuras 5A-5F.

Como se muestra en las Figuras 5A-5F, el material del Ejemplo # 8 de terminación doble tuvo un cambio relativamente pequeño en las propiedades durante el período de tiempo probado en comparación con el Ejemplo Comparativo # 2 y # 9 de RV baja y RV alta de terminación sencilla. Esto respalda que el material de PA de terminación doble sea más estable térmicamente que cualquiera de los materiales de PA de terminación sencilla probados, y es mejor utilizarlo para hilatura de alta velocidad.

Las resinas comparativas # 2 y # 9 de terminación sencilla y la resina de ejemplo # 8 de terminación doble se probaron luego usando análisis termogravimétrico (TGA) bajo gas nitrógeno desde temperatura ambiente hasta 265 °C con un aumento de temperatura de 20 °C/min. Los resultados se muestran en la Figura 6. Como se muestra en la Figura 6, el material de la resina de Ejemplo # 8 de terminación doble experimentó solo una pérdida de peso del 0,38%, mientras que el ejemplo comparativo # 2 de terminación sencilla experimentó una pérdida de peso del 3,26% y el ejemplo comparativo # 9 de terminación sencilla experimentó una pérdida de peso del 0,94%. Esto respalda que el material de PA de terminación doble sea más estable térmicamente que cualquiera de los materiales de PA de terminación sencilla probados.

Las muestras de reología de las muestras de las resinas del ejemplo comparativo # 9 de terminación sencilla y del Ejemplo # 8 de terminación doble se ensayaron luego usando un barrido de tiempo a 265 °C y 10 rad/s durante 30 minutos. Los resultados se muestran en la Figura 7. Como se muestra en la Figura 7, aunque ambos materiales tenían una viscosidad inicial similar, la resina de terminación sencilla tenía un aumento mucho más rápido del módulo de almacenamiento G', módulo de pérdida G" y viscosidad compleja n* en comparación con la resina de terminación doble. Además, apoya que el material de PA de terminación doble sea más estable térmicamente que el material de PA de terminación sencilla probado.

Ejemplo 2 - Ensayos de hilado de fibra de PA-6

La resina de PA-6 de terminación doble que tiene una RV de 2,83, un contenido extraíble del 0,6% y 600 ppm de H2O se hiló con éxito de acuerdo con las condiciones de la Tabla 2.

Tabla 2: Condiciones de hilado

Como se muestra en la Tabla 2, la resina de PA-6 de terminación doble proporcionó una buena capacidad de hilado. Además, la resina de PA-6 de terminación doble proporcionó un alto porcentaje de fibras de la mejor calidad, como lo indica el porcentaje relativamente alto de AA.

La tenacidad y elongación de varias fibras trilobulares se ensayaron de acuerdo con el estándar de prueba GB14344, usando equipo Instron, por debajo de 23 °C, 50% de humedad relativa. La fibra FDY utilizando el Ejemplo # 8 de terminación doble tenía una tenacidad mínima requerida de 3,8 cN/dtex y una elongación mínima del 35%. La fibra HOY y la fibra POY tenían una tenacidad mínima requerida de 3,8 cN/dtex y un intervalo de elongación de 57-63%. Los resultados se proporcionan en la Tabla 3.

Tabla 3: Pro iedades físicas de la fibra

Como se muestra en la Tabla 3, cada fibra cumplió con los requisitos mínimos. Además, la fibra de terminación doble tenía mejor tenacidad y elongación que las fibras comparables de terminación sencilla.

Las fibras de PA FDY trilobulares de terminación doble también se ensayaron para determinar la irregularidad, el contenido de aceite y la contracción por agua caliente de acuerdo con el estándar de la industria textil de China, por debajo de 23 °C, 50% de humedad relativa. Los resultados se proporcionan en la Tabla 4.

Tabla 4: Pro iedades físicas^ de la fibra

Como se muestra en la Tabla 4, cada hilo cumplió con los requisitos mínimos.

En las Figuras 8A y 8B se ilustra una vista desde un extremo de las fibras trilobulares de una tela 70D/24F y 40D/24F, respectivamente. Ambos conjuntos de fibras indicaron que el material de PA de terminación doble mantuvo la forma trilobular, lo que le confirió un brillo superior como el de la seda.

En la Figura 8C se muestra una comparación del Ejemplo # 8 con una tela tejida 100D/36F con fibra trilobular superbrillante comercial del proveedor del Ejemplo # 9. Como se muestra en la Figura 8C, el material de PA del Ejemplo # 8 de terminación doble tenía un brillo similar en comparación con el del proveedor del Ejemplo # 9 producido como fibra superbrillante de alta calidad reconocida por el mercado.

Ejemplo 3 - Tela teñida y tela tejida

Se tejieron más de 20 bobinas de fibra para formar medias largas, luego se pusieron en el tanque de teñido para teñir por debajo de 96 °C, durante 30 minutos, y luego se comparó la uniformidad de teñido bajo una caja de luz estándar de acuerdo con los estándares de la industria textil de China.

Como se muestra en las Figuras 9A y 9B, el material de PA de terminación doble proporcionó un teñido uniforme y clasificaciones de comparación de tarjetas grises superiores a > 4,5 en la prueba en el laboratorio.

Como se muestra adicionalmente en la Figura 15, el material de PA de terminación doble 40D/24F proporcionó un teñido uniforme y clasificaciones de comparación de tarjeta gris de aproximadamente 4,5 en la prueba en el laboratorio.

Con referencia a continuación a las Figuras 10-12, se evaluó la tela tejida formada a partir del material de PA de terminación doble.

La Figura 10A ilustra una tela 40/24 de satín amarillo. La urdimbre se formó con fibra trilobular, como se muestra en la Figura 10B, mientras que la trama se formó con fibra redonda, como se muestra en la Figura 10C. Como se muestra en la Figura 10A, se observó que la tela tejida tenía buen brillo, iluminación y la fibra trilobular mantuvo la forma después del tejido. El brillo y el efecto de iluminación de la tela tejida se midieron mediante un examen visual por parte de un usuario. La sección transversal de la fibra también se examinó no solo para determinar si la fibra trilobular mantuvo su forma después del tejido, sino también para determinar el grado de brillo que se espera del material (es decir, si la sección transversal de la fibra es trilobular y más uniforme, se espera un mejor efecto de brillo del tejido).

La Figura 11A ilustra una tela 70/24 gris lisa. La urdimbre se formó con fibra trilobular, como se muestra en la Figura 11B, mientras que la trama también se formó con fibra trilobular, como se muestra en la Figura 11C. Como se muestra en la Figura 11A, la tela tejida tenía buen brillo, iluminación y la fibra trilobular mantuvo la forma después del tejido.

La Figura 12A ilustra una tela 40/24 rosa lisa. La urdimbre se formó con fibra trilobular, como se muestra en la Figura 12B, mientras que la trama también se formó con fibra trilobular, como se muestra en la Figura 12C. Como se muestra en la Figura 12A, la tela tejida tenía buen brillo, iluminación y la tela trilobular mantuvo la forma después del tejido.

Con referencia a continuación a las Figuras 13A y 13B, la tela tejida formada a partir del material de PA de terminación doble se evaluó frente a un material de PA de terminación sencilla comparable en un experimento de teñido. Los resultados se proporcionan en las Figuras 13A y 13B. Para comparación de color como con 13A, se revisó la propiedad de color equivalente mediante verificación visual. Y para el experimento de teñido a diferentes temperaturas, se observó una propiedad de teñido muy similar, ya que generalmente la temperatura de teñido es de aproximadamente 90-100 °C. Como se muestra en las Figuras 13A y 13B, el material de PA con terminación sencilla tiene propiedades de teñido equivalentes en comparación con los materiales de PA con terminación sencilla típica. Si bien la presente divulgación se dirige principalmente a aplicaciones de hilado de alta velocidad, debe entenderse que las características divulgadas en este documento pueden tener aplicación a otros procesos de hilado y extrusión, incluido el hilado a baja velocidad, tal como el hilado de fibras de alfombras y el hilado de velocidad media, tal como el hilado convencional.

Aunque esta invención se ha descrito en relación con diseños ejemplares, la presente invención puede modificarse adicionalmente dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas. Además, esta solicitud está destinada a cubrir las desviaciones de la presente divulgación que entran dentro de la práctica conocida o habitual en la técnica a la que pertenece esta invención.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento de producción de una pluralidad de fibras, comprendiendo el procedimiento:

proporcionar una poliamida de terminación doble; e

hilar la poliamida de terminación doble a una velocidad de 3.500 m/min a 8.000 m/min para formar las fibras, en el que la poliamida es poliamida-6 (PA-6), y en el que la poliamida-6 tiene una concentración de grupo terminal amina de 25 mmol/kg a 40 mmol/kg, y tiene una concentración de grupo terminal carboxilo de 18 mmol/kg a 50 mmol/kg, y en el que la poliamida-6 tiene una viscosidad relativa de 2,6 RV a 3,0 RV, cuando los valores de los parámetros se miden de acuerdo con los procedimientos especificados en la presente descripción.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el hilado incluye calentar la poliamida-6 de terminación doble a una temperatura de 230 °C a 300 °C.

3. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el hilado incluye extrudir la poliamida de terminación doble a través de una tobera para hilar que incluye orificios de forma trilobular, en la que los orificios de forma trilobular definen un valor R de 0 a 0,1 mm.

4. Una fibra de poliamida, en la que la fibra de poliamida se produce hilando una poliamida de terminación doble a una velocidad de 3.500 m/min a 8.000 m/min para formar la fibra de poliamida, en la que la poliamida es poliamida-6 y en la que la poliamida-6 tiene una concentración de grupo terminal amina de 25 mmol/kg a 40 mmol/kg, y tiene una concentración de grupo terminal carboxilo de 18 mmol/kg a 50 mmol/kg, y en la que la poliamida-6 tiene una viscosidad relativa de 2,6 RV a 3,0 RV .

5. La fibra de poliamida de la reivindicación 4, en la que la fibra es una fibra trilobular.

6. La fibra de poliamida de la reivindicación 5, en la que la fibra trilobular se forma a partir de una tobera para hilar que tiene un valor R de 0 a 0,1 mm.

7. La fibra de poliamida de la reivindicación 4, en la que la fibra de poliamida comprende una pluralidad de filamentos y la fibra de poliamida tiene un denier por filamento de 1,5 a 5.

8. Un hilo que comprende una pluralidad de fibras, en el que el hilo se produce mediante las etapas de:

hilar una poliamida de terminación doble a una velocidad de 3.500 m/min a 8.000 m/min para formar la pluralidad de fibras de poliamida; y

formar el hilo a partir de la pluralidad de fibras de poliamida,

en la que la poliamida es poliamida-6, y en la que la poliamida-6 tiene una concentración de grupo terminal amina de 25 mmol/kg a 40 mmol/kg, y tiene una concentración de grupo terminal carboxilo de 18 mmol/kg a 50 mmol/kg, y en la que la poliamida-6 tiene una viscosidad relativa de 2,6 RV a 3,0 RV.

9. El hilo de la reivindicación 8, en el que la pluralidad de fibras de poliamida son fibras trilobulares.

10. El hilo de la reivindicación 9, en el que las fibras trilobulares se forman a partir de una tobera para hilar que tiene un valor R de 0 a 0,1 mm.