ES2214556T3 - Procedimiento de fabricacion de fibras con rizado permanente. - Google Patents
Procedimiento de fabricacion de fibras con rizado permanente.Info
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Abstract
LA INVENCION SE REFIERE A FIBRAS DE RIZADO PERMANENTE OBTENIDAS POR TEXTURACION TRIDIMENSIONAL Y AL PROCEDIMIENTO DE FABRICACION DE LAS MISMAS. DICHAS FIBRAS SE OBTIENEN VENTAJOSAMENTE POR HILADO DE UNA MECHA DE FILAMENTOS Y, EN SU CASO, POSTERIOR ESTIRADO DE ESTA. LA MECHA SE INTRODUCE A CONTINUACION EN UNA ETAPA DE TEXTURACION TRIDIMENSIONAL Y DESPUES EN UN MECANISMO DE CORTE PARA SER TROCEADA EN FIBRAS DE UNA LONGITUD DETERMINADA. LAS FIBRAS OBTENIDAS PRESENTAN UN ELEVADO VOLUMEN Y PERMITEN FABRICAR SUPERFICIES NO TEJIDAS CON UN NOTABLE PODER ABRASIVO, ASI COMO ALFOMBRAS CON PROPIEDADES DE USO MEJORADAS.
Description
Procedimiento de fabricación de fibras con rizado
permanente.
La invención se refiere a un procedimiento de
fabricación continua de fibras de rizado permanente obtenidas por
texturización tridimensional.
Las fibras hechas con material sintético se
utilizan en numerosas aplicaciones para la fabricación de hilados de
fibras, superficies textiles o de revestimiento, o como elemento de
relleno, por ejemplo. Tanto en el caso de fabricación de superficies
textiles aterciopeladas, como en el caso de superficies de
revestimiento tales como alfombras, revestimientos murales etc...
las fibras se disponen y mantienen sobre una superficie de soporte
que puede ser una tela tejida, una tela tricotada, o una tela no
tejida, hecha con material sintético o natural reforzada o no por
medio de cargas.
Las fibras se utilizan igualmente para la
fabricación de superficies no tejidas o fieltros que tienen
numerosas aplicaciones, tales como filtración, estabilización de
suelos, superficies abrasivas, capas de relleno o de aislamiento,
entretela, entre forros, tela de refuerzo, por ejemplo.
En estas diferentes aplicaciones, las fibras que
se utilizan son generalmente fibras rizadas. Los procedimientos
actuales de fabricación de fibras tienen por finalidad fabricar por
hilado en masa fundida mechas que contienen un número importante de
filamentos dispuestos paralelamente. Esta mecha se recoge o en
recipientes o sobre una bobina y se alimentará en una instalación de
estiramiento/rizado.
El estiramiento se realiza generalmente en un
banco de estiramiento de rodillos, obteniéndose el rizado por
sobrealimentación de la mecha sobre una superficie mantenida en un
recinto calentado. La mecha se acumula sobre esta superficie y forma
pliegues. La deformación de los filamentos se establece por la
temperatura del recinto. A continuación la mecha se alimenta en una
cortadora para ser cortada regularmente en fibras de la longitud
deseada. Se conoce dicho procedimiento descrito en
EP-A-28844.
Las fibras obtenidas de esta manera presentan un
bajo volumen debido a que el rizado se realiza preferentemente en un
plano, pudiéndose describir la fibra como una línea en zigzag.
Además, este procedimiento de rizado requiere
velocidades lentas y por lo tanto no puede ser realizado en línea
con el hilado, es decir sin etapa de almacenamiento y recogida de la
mecha entre la etapa de hilado y la etapa de rizado, particularmente
para las fibras o filamentos de título elevado.
La invención tiene particularmente por objeto
subsanar estos inconvenientes proponiendo un procedimiento
integrado, sin etapa de almacenamiento y recogida de la mecha entre
la etapa de hilado y la etapa de corte del cable, mediante la
aplicación de un rizado tridimensional que permite obtener fibras
con aspecto voluminoso, y sobre todo conservando una tasa de rizado
elevada incluso bajo tensión.
De esta manera, las fibras obtenidas por el
procedimiento de la invención, presentan una tasa de rizado superior
a 30% bajo una tensión de 100 mg, superior a 25% bajo una tensión de
200 mg y todavía más ventajosamente una tasa de rizado superior a
20% bajo una tensión de 400 mg.
A título comparativo, fibras de igual título pero
con rizados situados únicamente en un plano, presentan una tasa de
rizado inferior a 30% a partir de una tensión de 100 mg.
La tasa de rizado se determina mediante la medida
de la longitud (L_{d}) de una fibra desenrollada y situada en una
superficie plana, y la longitud (L_{f}) de la fibra rizada a la
que se aplica una tensión determinada. La tasa de rizado (T_{f})
se calcula mediante la fórmula:
\frac{(L_{d}-L_{f})x100}{L_{d}}
=
T_{f}(%)
Este rizado se obtiene por medio de una
texturización tridimensional de los filamentos. Esta texturización
se realiza por amontonamiento neumático de la mecha
multifilamentosa, como será descrito posteriormente en la presente
memoria.
Los materiales sintéticos que componen las fibras
obtenidas por el procedimiento de la invención son ventajosamente un
polímero del tipo poliamida o copolímeros de poliamida.
A título de ejemplo de poliamidas o copolímeros
de poliamidas apropiados para la invención, se pueden citar
polihexametilen-adipamida, policaprolactama,
copolímeros de estas dos poliamidas o sus mezclas. Estas poliamidas
pueden igualmente contener otras unidades recurrentes tales como
unidades aromáticas sulfonadas como la unidad recurrente derivada
del ácido 5-sulfoisoftálico o análogo, o unidades
derivadas de otros diácidos carboxílicos como los ácidos iso- o
tere-ftálico o diaminas.
Igualmente las poliamidas se pueden utilizar con
diferentes aditivos tales como pigmentos, agentes mateantes, agentes
estabilizadores frente al calor o la luz, agentes protectores del
calor, agentes antimicrobianos, agentes antisuciedad o análogos.
Esta lista no tiene ningún carácter exhaustivo.
Como poliamida preferida, se citará la
polihexametilen-adipamida y los copolímeros de
poliamida o sus mezclas que contienen mayoritariamente unidades de
hexametilen-adipamida.
El procedimiento de la invención tiene por
finalidad hilar en una o varias hileras una composición de material
sintético a una temperatura superior a la temperatura de fusión de
dicha composición con el fin de obtener un cierto número de
filamentos.
A continuación, estos filamentos se enfrían
mediante un fluido de refrigeración para disminuir su temperatura a
un valor inferior o cercano a la T_{g} del polímero. Los
filamentos se agrupan entonces en un punto llamado punto de
convergencia, para formar una mecha. Se denomina mecha a una
agrupación de filamentos situados de forma paralela entre ellos.
Eventualmente se somete la mecha a un
estiramiento, y después se alimenta en una etapa de texturización
tridimensional por amontonamiento neumático. Este rizado se
establece en la etapa de texturización. La mecha rizada de esta
manera es alimentada dentro de un instrumento de corte para ser
cortada regularmente en fibras de la longitud deseada.
Ventajosamente, varias mechas texturizadas se pueden agrupar y
alimentar conjuntamente en la cortadora.
Estas etapas se realizan sin etapa de
almacenamiento ni recogida intermedias de la mecha.
De esta manera, el procedimiento de la invención
es un procedimiento continuo e integrado que comprende las etapas de
hilado, estiramiento, rizado, fijación y corte en línea de mechas de
filamentos.
Según sea el título de los filamentos, la
velocidad de hilado puede variar de 500 m/min a 2.500 m/min.
La temperatura de hilado está comprendida entre
250ºC y 300ºC. Los filamentos se enfrían a la salida de la hilera
por medio de un fluido que es ventajosamente agua o aire.
De esta manera, para los filamentos de título
superior a 50 dtex y preferentemente superior a 70 dtex, el fluido
de refrigeración es ventajosamente agua.
Los filamentos, después de la convergencia en
forma de mecha, se someten eventualmente a un estiramiento en el que
la tasa de estiramiento está comprendida ventajosamente entre 1 y 5,
y preferentemente entre 2 y 4.
Este estiramiento se realiza generalmente entre
dos o varios trenes de rodillos que pueden estar o no calentados. Se
puede realizar en frío o a una temperatura que puede alcanzar
120ºC.
Los filamentos estirados se alimentan en una
etapa de rizado o texturización según el principio de amontonamiento
neumático descrito particularmente en la patente francesa nº
2.041.654. De esta manera, los filamentos son arrastrados dentro de
una tobera por un fluido preferiblemente calentado a una temperatura
superior a 100ºC, siendo recogidos de nuevo a la salida de la tobera
sobre un rodillo de arrastre, a una velocidad inferior a la
velocidad de entrada de los filamentos en la tobera. Los filamentos
se amontonan dentro de la tobera formando pliegues mientras el
fluido de arrastre se escapa lateralmente por orificios previstos
sobre la pared de la tobera.
La mecha rizada se desenrolla y después se
alimenta en instrumentos de corte para producir fibras de longitud
determinada, por ejemplo comprendida ventajosamente entre 25 y 200
mm.
El procedimiento de la invención permite obtener
filamentos y después fibras que contienen rizados tridimensionales,
pero con el mínimo enmarañamiento entre los filamentos. De esta
manera, a la salida de los instrumentos de corte, las fibras se
separan fácilmente y son compatibles para ser utilizadas
particularmente en la fabricación de telas no tejidas e hilados de
fibras o en los procedimientos de flocado, por ejemplo.
Otras aplicaciones de esas fibras,
particularmente para las fibras de título elevado, por ejemplo
superior a 70 dtex, son la realización de superficies no tejidas
para la fabricación de tampones abrasivos.
Otras ventajas y detalles de la invención
aparecerán más claramente a la vista de los ejemplos dados
posteriormente en la presente memoria a título ilustrativo y sin
limitación.
En una hilera que contenía 272 orificios redondos
de diámetro 0,34 mm, se extruye una poliamida PA 66 con un caudal
del polímero dentro de la hilera de 380 g/min. Los filamentos fueron
enfriados al pasar por un baño de agua fría y ser arrastrados por
medio de un rodillo de salida a una velocidad de 286 m/min.
Después, los filamentos fueron arrastrados por
medio de un rodillo de estiramiento a una velocidad de 720 m/min. La
tasa de estiramiento de los filamentos fue 2,85.
Los filamentos agrupados bajo la forma de una
mecha de 272 filamentos se sometieron a una texturización de acuerdo
con la patente 2.041.654. El fluido acumulador, compuesto por una
mezcla aire/vapor de agua, tenía una temperatura de 170ºC.
El título de la mecha fue 5.860 dtex.
La mecha se alimentó a una cortadora que contenía
4 cuchillas para formar fibras de 155 mm de longitud.
Las fibras así producidas se analizaron para
determinar sus propiedades mecánicas.
- - Fibras
- título: 21,6 dtex
- tenacidad: 23,5 cN/tex
- % de alargamiento en la rotura: 87%
- módulo de Young: 84 cN/tex
Se realizó otro ensayo con el mismo polímero y
según el mismo método operativo, pero con una hilera de 32 capilares
de forma redonda para obtener un título de filamento después del
estiramiento de aproximadamente 200 dtex. El caudal del polímero
dentro de los capilares fue 310 g/min. La tasa de estiramiento
aplicada fue 3, con una velocidad de 583 m/min. Las fibras se
cortaron a una longitud de 60 mm.
- Las fibras tenían las siguientes propiedades:
- título de la mecha: 197,5 dtex
- tenacidad: 23 cN/tex
- % de alargamiento en la rotura: 60%
- contracción en agua en ebullición: 2,7%
La tasa de rizado bajo tensión de 200 mg fue
42%.
Según un procedimiento idéntico a éste empleado
en los dos primeros ensayos, se obtuvieron fibras de PA 66 de
título 110 dtex. La hilera utilizada contenía 56 capilares. El
caudal del polímero dentro de los capilares fue 420 g/min. La tasa
de estiramiento fue 2,9 con una velocidad de estiramiento de 770
m/min.
- Las fibras de 52 mm de longitud presentaron las siguientes características:
- título: 109 dtex
- tenacidad: 25 cN/tex
- % de alargamiento en la rotura: 52%
- Contracción en agua en ebullición: 3,5%
La tasa de rizado bajo tensión de 200 mg fue
24%.
Se produjo una superficie alfombrada con un
hilado de fibras obtenido por hilatura de las fibras del ejemplo 1
(aproximadamente 22 dtex de título). El hilado de fibras fabricado
según las técnicas habituales de hilatura tenía un título de 200 tex
y se almacenó en forma de bobinas.
Se fabricó una superficie alfombrada según el
procedimiento TUFT utilizando como fondo o soporte una superficie no
tejida comercializada por la sociedad AKZO bajo la marca comercial
COLBACK®. Dos superficies alfombradas (A y B) se obtuvieron con un
telar que presentaba una galga de 1/10º y un número de puntos de
62/dm para la superficie A y de 48/dm para la superficie B. La
altura de los pelos después del enrase fue 6 mm para las dos
superficies.
La superficie A tenía una densidad de 700
g/m^{2} mientras que la de la superficie B era 540 g/m^{2}.
Las propiedades de uso de estas superficies se
determinaron mediante los ensayos denominados VETTERMAN (referencia
ISO TR 10361 de 15/11/1990) y el ensayo con el aparato de ruedas o
silla rodante (referencia ISO TR 4918 de 15/10/1990).
El ensayo VETTERMAN tiene por finalidad disponer
de probetas de superficie alfombrada sobre la cara interna de un
tambor que contiene una bola de acero que presenta en su superficie
salientes de caucho. El tambor se pone a rotar provocando el
movimiento de la bola de acero que se pone en contacto con la
superficie de las probetas. Después de 22.000 ciclos del tambor, se
evalúa el aspecto de la superficie de las probetas según la norma
ISO/TR 9405. La superficie A tenía una cotación igual a 3,7,
mientras que la superficie B tenía una cotación de 3,5. El ensayo
con el aparato de ruedas o sillas rodantes tiene por finalidad hacer
desplazarse una o varias ruedas sometidas a una carga de 90 Kg,
sobre la superficie de una probeta alfombrada. El aspecto de la
superficie de las probetas y su pérdida de espesor se determinan
conforme a las normas ISO TR 4918 e ISO TR 9405. Los resultados
obtenidos se indican en la siguiente tabla:
Estos resultados fueron superiores a los
obtenidos para una alfombra fabricada mediante el empleo de la misma
técnica, pero utilizando un hilado de fibras que se hila con fibras
rizadas por medio de un amontonamiento mecánico.
Ensayos para la fabricación de alfombras según la
técnica de superficies entrelazadas demuestran igualmente la buena
aptitud de las fibras de acuerdo a la presente invención para dicha
aplicación.
Lo mismo puede aplicarse a la producción de
almohadillas para fregado.
Claims (5)
1. Procedimiento de fabricación continua de
fibras de rizado permanente que comprende las siguientes etapas
consecutivas:
- -
- hilar una composición de material sintético a una temperatura superior a la temperatura de fusión de dicha composición;
- -
- enfriar por medio de un fluido de refrigeración las fibras obtenidas;
- -
- hacer converger los filamentos para formar una mecha;
- -
- eventualmente estirar los filamentos,
caracterizado porque las etapas
precedentes son seguidas por las siguientes:
- -
- someter los filamentos en forma de mecha a una texturización tridimensional por medio de un amontonamiento neumático de la mecha en una tobera;
- -
- fijar la texturización mediante un tratamiento térmico, y
- -
- alimentar la mecha a un dispositivo de corte para cortar los filamentos en fibras.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el fluido para realizar el
amontonamiento neumático es aire, vapor de agua o una mezcla
aire/vapor de agua.
3. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la temperatura
del fluido de amontonamiento neumático es superior a 100ºC.
4. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el fluido de
refrigeración de los filamentos bajo las hileras es aire o agua.
5. Procedimiento según la reivindicación 4,
caracterizado porque el fluido de refrigeración de los
filamentos es agua y el fluido para realizar el amontonamiento
neumático una mezcla vapor de agua/aire.
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