BRPI0809318B1 - método para evitar ou reduzir a formação de depósito de material superabsorvente e/ou de óleo sobre rolos de guia durante o método de aplicação de uma emulsão de água em óleo superabsorvente sobre um fio - Google Patents
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Description
“MÉTODO PARA EVITAR OU REDUZIR A FORMAÇÃO DE DEPÓSITO DE MATERIAL SUPERABSORVENTE E/OU DE ÓLEO SOBRE ROLOS DE GUIA DURANTE O MÉTODO DE APLICAÇÃO DE UMA EMULSÃO DE ÁGUA EM ÓLEO SUPERABSORVENTE SOBRE UM FIO” A invenção refere-se a um método para evitar ou reduzir a formação de depósito em material superabsorvente e/ou de óleo sobre rolos de guia durante o método de aplicação de uma emulsão de água em óleo superabsorvente sobre um fio em que o óleo é uma mistura que compreende hidrocarbonetos alifáticos. A aplicação de materiais superabsorventes foi divulgada na EP 779389 para fios de aramida e na EP 0784116 para outros fios de multifilamento. O método descrito naquele caso compreende aplicar à superfície do fio uma camada de uma emulsão de água em óleo que contém o material superabsorvente em sua fase aquosa. Este método provou ser o método escolhido para a produção comercial de fio superabsorvente. Este método, no entanto tem como seu inconveniente um alto preço de custo, devido ao fato de que a emulsão de água em óleo contém grandes quantidades de água, habitualmente desde 25 até 40 % em peso, que necessita uma etapa de secagem depois da aplicação do material superabsorvente. O uso de outras emulsões que contenham muito menos água foi experimentado sem sucesso, porque pareceu impossível aplicar estas emulsões de uma maneira controlada sobre o fio e/ou sobre os rolos de guia que são usadas para a limpeza dos mesmos.
De acordo com um outro método para a aplicação de materiais superabsorventes, na WO 9910591 foi aplicada uma solução aquosa de um material superabsorvente solúvel em água sobre o fio seguido de secagem e aquecimento do fio para reticular ou polimerizar o material superabsorvente solúvel em água para obter um fio dotado de material superabsorvente. Este método também tem a desvantagem de que é usada uma etapa de secagem depois da aplicação do material superabsorvente, e, além disso, é necessária uma etapa de aquecimento para obter a reticulação do material.
No WO 00/31752 foi descrita uma fibra que é revestida com um material bloqueador de água que inclui uma dispersão essencialmente livre de água que compreende um polímero superabsorvente e um meio dispersante. Este método não faz uso de uma emulsão de água em óleo, porém de material superabsorvente disperso em um óleo. Os óleos usados não são hidrocarbonetos saturados, porém lubrificantes de esteroíla compostos de um álcool e de um ácido carboxílico, tendo em geral menos do que 20 átomos de carbono. Este método foi desenvolvido para se obter uma aplicação mais simples ao fio do que com a utilização de materiais bloqueadores de água à base de água em óleo. Este método, no entanto, parece desfavorável em relação à fraca estabilidade destas dispersões e riscos para a saúde de se trabalhar com partículas superabsorventes finas respiráveis que se formam sobre os rolos de guia e similares. E, portanto um objetivo da presente invenção fornece um método para a aplicação de material superabsorvente sobre um fio sem a necessidade de se realizar etapas adicionais do método depois da aplicação do material superabsorvente sobre o fio e sem formar depósito ou pelo menos diminuindo bastante a formação de depósitos sobre os rolos de guia ou sobre outras peças da linha de produção. O termo "rolos de guia" como usado em todo este relatório descritivo rolos de guia, rolos livres, rolos de pressão, bastões de direcionamento, pinos, bobinadores e similares.
Para esta finalidade a invenção refere-se a um método para evitar ou reduzir a formação de depósito de material superabsorvente e/ou de óleo sobre rolos de guia durante o método de aplicação de uma emulsão de água em óleo superabsorvente sobre um fio em que o óleo é uma mistura que compreende hidrocarbonetos saturados, caracterizado pelo fato de que pelo menos 70 % em peso dos hidrocarbonetos têm 20 a 32 átomos de carbono. É preferível usar um óleo em que pelo menos 75 % em peso dos hidrocarbonetos tenham 20 a 32 átomos de carbono e mais preferivelmente ainda que pelo menos 79 % em peso tenham os ditos hidrocarbonetos. O método da invenção permite a utilização desta emulsão de água em óleo diretamente em linha sobre um fio. Desse modo o fio obtido de um método de fiação pode ser tratado diretamente por esta emulsão de água em óleo sem primeiro enrolar o fio em uma bobina. Nenhuma etapa de secagem nem de aquecimento é necessária depois da aplicação da emulsão que contém superabsorvente e o fio é enrolado em uma bobina no final do método. Antes da aplicação da emulsão de água em óleo o fio pode ser completamente ou parcialmente seco. O termo "em linha" significa que o fio é usado como fiado sem ser enrolado em uma bobina, um carretei, um rolo ou similares. O método também permite usar altas velocidades do método. A velocidade do fio pode ser de pelo menos 220 m/minuto, porém também são possíveis velocidades muito mais altas, tal como 600 m/minuto. O método pode ser usado para qualquer fio em multifilamento e é particularmente adequado para fio de aramida e de vidro.
Foram descritos materiais superabsorventes na EP 779389. Estes materiais têm propriedades hidrofílicas e são capazes de absorver e de reter uma quantidade comparativamente grande de água, opcionalmente sob pressão. Assim, os materiais a serem aplicados de acordo com a presente invenção incluem, além dos superabsorventes insolúveis mencionados na p. 198 de P. K. Chatterjee, ed's Absorbency, Elsevier, Amsterdam (1985) e no Pedido de Patente Européia 0 351 100, os materiais superabsorventes que são completamente ou parcialmente solúveis em água. Embora o fio de aramida de acordo com a invenção possa ser fornecido com qualquer material que tenha propriedades superabsorventes, é dada preferência àqueles superabsorventes que possam ser processados em emulsões estáveis de água em óleo. Particularmente adequados para uso são os derivados de ácido poliacrílico superabsorventes. Estes incluem os homopolímeros e os copolímeros derivados de acrilamida, de acrilamida e acrilato de sódio de acrilamida metacrilato de dialquiloaminoetila. Estes compostos são selecionados dos grupos de (co) polímeros não iônicos, aniônicos e catiônicos, respectivamente. Eles são preparados geralmente por ligação das unidades de monômero para formar um polímero solúvel em água. Este pode então ser tomado insolúvel por meio de reticulação iônica e/ou covalente.
Exemplos de superabsorventes que podem ser usados na fabricação dos fios de acordo com a invenção incluem: ácido poliacrílico reticulado parcialmente neutralizado no sal de sódio, acrilato de polipotássio, copolímeros de acrilato de sódio e acrilamida, terpolímeros de acrilamida e grupos carboxila e monômeros contendo gmpo sulfo (sal de sódio) e copolímeros de poliacrilamida.
De preferência, é feito uso de um terpolímero de acrilamida e de monômeros contendo gmpo carboxila e gmpo sulfo (sal de sódio ou de potássio) ou de um copolímero de acrilamida e de sal de ácido acrílico (de sódio ou de potássio) do mesmo. Os fios da invenção são obtidos usando um método em que sobre o fio aramida é fornecida uma camada de uma emulsão de água em óleo que contenha em sua fase aquosa um material que tenha propriedades superabsorventes e que não seja necessário tratamento de secagem adicional. A emulsão de água em óleo que contém superabsorvente permanece imutável no fio. Quando esta emulsão estiver em contato com água ela se inverte para uma emulsão de óleo em água formando desse modo um gel altamente viscoso. Este gel evita que a água penetre em um fio ou em um cabo danificado. A preparação de uma tal emulsão é como a seguir: utilização de um monômero emulsificante solúvel em água misturado com uma quantidade de água é dispersa em um solvente não polar imiscível com água e com o monômero e então polimerizado para formar uma emulsão de água em óleo. O polímero formado está na fase aquosa da emulsão. O teor de água da emulsão pode ser diminuído por um tratamento a vácuo da emulsão preparada. Desta maneira é obtido um produto líquido que contém superabsorvente altamente concentrado enquanto que a viscosidade do líquido permanece baixa e a quantidade de componentes voláteis na emulsão pode ser reduzida. Como fase oleosa contínua da emulsão podem ser usados hidrocarbonetos lineares e ramificados que são imiscíveis ou fracamente miscíveis com água. De preferência, são usados hidrocarbonetos alifáticos saturados lineares ou ramificados. Os hidrocarbonetos são constituídos principalmente de moléculas tendo 20 a 32 átomos de carbono. Os hidrocarbonetos menores podem estar presentes, até em 30 % em peso, de preferência menos do que 20 % em peso. Foi descoberto que os melhores resultados foram obtidos usando-se misturas contendo tanto menos quanto possível de hidrocarbonetos que tenham menos de 20 átomos de carbono, more de preferência tanto menos quando possível hidrocarbonetos que tenham menos de 23 átomos de carbono. Os hidrocarbonetos, em grande maioria que contenham 20 a 32 átomos de carbono, podem ser hidrocarbonetos puros não ramificados ou ramificados, porém usualmente são misturas de hidrocarbonetos ramificados e não ramificados de vários comprimentos. Os hidrocarbonetos adequados são comercialmente disponíveis sob vários nome comerciais em indústrias tais como Shell Lubricants, Ineos, Dow, Exxon Mobile, Chevron Phillips, Total, British Petrol and LubLine. Estes hidrocarbonetos também podem ser usados como um diluente para reduzir a viscosidade da emulsão de água em óleo. Um exemplo de um hidrocarboneto ramificado e saturado adequado é o Isoeicosano de Ineos. As emulsões prontas para uso estão disponíveis em vários fabricantes, tais como Ashland, Cytec, Defotec, Bozzetto, Nalco e Drew Chemical.
Os emulsificantes empregados são selecionados de tal modo que a dita mistura possa ser convertida em uma emulsão de água em óleo. Isto significa que o emulsificante devia ter um valor de HLB (equilíbrio hidrofílico-lipofílico) de 3-12. A concentração de material superabsorvente na emulsão usada de acordo com a invenção é de 1-90 %, de preferência de 2565 % calculada no peso global da emulsão.
Outros aditivos, tais como lubrificantes, estabilizadores, emulsificantes e/ou diluentes podem ser adicionados à emulsão. A quantidade de emulsão de água em óleo que contém superabsorvente sobre o fio é selecionada tal que são obtidas propriedades de bloqueio de água quando o fio é usado em cabos. Resultados favoráveis são usualmente obtidos se o fio contiver 0,3-10 % em peso, de preferência 0,5-8 % em peso e mais particularmente 1,0-5,0 % em peso da emulsão.
No processo para a obtenção dos fios de acordo com a invenção a emulsão de água em óleo pode ser aplicada usando um método por si conhecido, por exemplo, por um rolo de toque (“kiss roll”), um aplicador de líquido ou um banho de acabamento. A invenção é ilustrada pelo seguinte exemplo não limitativo.
Exemplo Uma massa de fiação de aramida foi preparada por misturação de ácido sulfurico concentrado (99,8 % em peso) com gelo com poli-p-fenileno tereftalamida em pó. A massa de fiação foi desaerada, aquecida até 85-90° C em uma amassadeira para misturação e dispositivo para fusão e alimentada a uma fieira por meio de um filtro e uma bomba de fiação. A fieira tinha 1000 orifícios de 59 micrômetro de diâmetro. A massa de fiação foi bombeada através dos orifícios de fiação e depois disso sucessivamente passada através de uma zona de ar de 6 mm de comprimento e um banho de coagulação de uma solução diluída de ácido sulfurico em água (em tomo de 18 % em peso) a uma temperatura de 10° C. O feixe de filamento assim formado passou sucessivamente através de um banho de neutralização que contém uma solução de hidróxido de sódio diluída e de um banho de lavagem em que os filamentos foram lavados muito bem com água em tomo de 70° C. O excesso de adesão da água foi removido com a ajuda de um par de rolos para espremer. A seguir o feixe de filamentos não secos foi dotado de um acabamento de spin não iônico (de uma solução aquosa a 15 % em peso) com a ajuda de um aplicador de líquido e uma bomba de dosagem. Então o fio foi passado sobre uma série de 3 tambores de secagem (6 envoltórios de 160 0 C, 6 envoltórios de 200° C, 4 envoltórios de 230° C). O tempo de contato do fio com a superfície dos tambores foi de 6-7 segundos no total. Subsequentemente, o fio foi passado sobre um tambor de transporte (4 envoltórios de aproximadamente 25° C). Diretamente depois do tambor de transporte, uma emulsão de água em óleo contendo um superabsorvente (ver a Tabela) foi aplicada sobre o fio com a ajuda de um aplicador de líquido e uma bomba de dosagem. Finalmente o fio tratado foi enrolado em uma embalagem a uma velocidade de 340 m/min. O fio Twaron® obtido tinha uma densidade linear de 1610 dtex.
Os resultados são apresentados na Tabela A Tabela demonstra que os hidrocarbonetos que tenham predominantemente hidrocarbonetos C20 -C32 (Isoeicosano, origem: Ineos) não fornecem depósitos (ou quase nenhum) sobre os rolos de guia, permitindo tempos de corrida de produção de mais do que 19 horas. As emulsões de hidrocarboneto convencionais (exemplos A e B; Drewfloc 2585, origem: Ashland Specialty Chemical Company, Barendrecht, Netherlands e Estesol AFW, origem: Bozzetto GmbH, Krefeld, Alemanha, respectivamente), que contêm hidrocarbonetos de baixo peso molecular, apresentam depósitos graves sobre os rolos de guia, tomando impossível os tempos de corrida de produção mais longos do que algumas horas. Foi necessária limpeza frequente para continuar o método. Os hidrocarbonetos de alto peso molecular da invenção (exemplos 1 e 2) podiam ser obtidos com teores de água muito baixos (teores menores do que 10 % em peso, de preferência menores do que 8 % em peso, mais preferivelmente ainda menores do que 5 % em peso é possível). Assim não é mais necessária secagem depois da aplicação.
REIVINDICAÇÕES
Claims (6)
1. Método para evitar ou reduzir a formação de depósito de material superabsorvente e/ou de óleo sobre rolos de guia durante o método de aplicação de uma emulsão de água em óleo superabsorvente sobre um fio em que o óleo é uma mistura que compreende hidrocarbonetos saturados, caracterizado pelo fato de que pelo menos 70 % em peso dos hidrocarbonetos têm 20 a 32 átomos de carbono.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos 75 % em peso dos hidrocarbonetos têm 20 a 32 átomos de carbono.
3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos 79 % em peso dos hidrocarbonetos têm 20 a 32 átomos de carbono.
4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o método também é aplicado em linha a um fio que é obtido diretamente de um processo de fiação.
5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a velocidade do fio é de pelo menos 220 m/minuto.
6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o fio é aramida ou fio de vidro.
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