ES2234889T3 - Procedimiento y dispositivo de produccion de un hilo de material compuesto. - Google Patents
Procedimiento y dispositivo de produccion de un hilo de material compuesto.Info
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Abstract
Procedimiento de fabricación de un hilo de material compuesto (9, 10, 27) formado por entremezclado de filamentos continuos de vidrio (2, 34) salidos de una matriz (2) y de filamentos continuos de una materia orgánica termoplástica (8, 14) salida de, al menos un cabezal de hilado (11), caracterizado porque se separan los filamentos de vidrio en varios haces (2a, 2b) o napas (34a, 34b), se separan los filamentos termoplásticos en varias napas (14a, 14b) y se proyectan los filamentos termoplásticos en los filamentos de vidrio, proyectándose, al menos una napa (14a, 14b) de filamentos termoplásticos en cada haz (2a, 2b) o napa (34a, 34b) de filamentos de vidrio, y se reúnen los filamentos entremezclados (25a, 25b) en, al menos un hilo de material compuesto (9, 10, 27) arrastrado mecánicamente.
Description
Procedimiento y dispositivo de producción de un
hilo de material compuesto.
La presente invención se refiere a un
procedimiento y a un dispositivo de fabricación de un hilo de
material compuesto que comprende filamentos continuos de vidrio y
filamentos continuos de materia orgánica termoplástica
entremezclados.
Se conocen ya procedimientos que permiten
producir un hilo de material compuesto que comprende tales
filamentos de vidrio y de materia orgánica termoplástica.
En el documento
EP-A-0367661 se describe un
procedimiento que sugiere una primera instalación que comprende una
matriz, a partir de la cual se estiran filamentos continuos de
vidrio, y una segunda instalación que comprende un cabezal de
hilado, alimentado, a presión, por una materia orgánica
termoplástica que proporciona filamentos continuos orgánicos. En el
momento de la reunión, los dos tipos de filamentos pueden estar en
forma de napas, o de napa y de hilo. En el hilo de material
compuesto vidrio/termoplástico obtenido, los filamentos
termoplásticos circundan los filamentos de vidrio y los preservan de
los frotamientos generados cuando dicho hilo entra en contacto con
superficies sólidas. Sin embargo, esta disposición no permite
obtener una mezcla perfectamente homogénea de los dos tipos de
filamentos: un corte recto del hilo de material compuesto presenta
zonas distintas para cada tipo de filamentos.
Por otro lado, este hilo de material compuesto
tiene tendencia a ondularse. Por tanto, cuando el hilo se enrolla en
forma de bobinas, la contracción de los filamentos termoplásticos
produce una ondulación en toda la periferia de la bobina. Este
fenómeno presenta inconvenientes: necesita el empleo de manguitos
gruesos para la realización de bobinas a fin de que, por una parte,
resistan a la acción de zunchado ejercido por el hilo de material
compuesto y, por otra parte, perturba el devanado de la bobina por
el hecho de que no se conservan las características geométricas.
En el documento
EP-A-0505275 se propone un
procedimiento de preparación de hilo de material compuesto semejante
al descrito precedentemente en el documento
EP-A-0367661, que utiliza, al menos
un cabezal de hilado habitualmente utilizado en el campo de la
industria de fibras sintéticas. De esta manera, se puede obtener un
hilo de material compuesto, formado con uno o varios hilos de vidrio
circundados con filamentos orgánicos, que es independiente de la
configuración del cabezal de hilado utilizado para extruir los
filamentos orgánicos.
Este documento preconiza el estiramiento de los
filamentos orgánicos en una o varias napas que delimitan, en parte o
en totalidad, una zona de forma cónica o piramidal que comprende un
sector abierto por el que se introduce el hilo de vidrio. El hilo de
material compuesto obtenido presenta los mismos defectos (reparto no
homogéneo de los filamentos y ondulación) que el hilo descrito
precedentemente.
El documento
EP-A-0599695 sugiere la fabricación
de un hilo de material compuesto de vidrio/termoplástico que
consiste en mezclar un haz o una napa de filamentos continuos de
vidrio salidos de una matriz y una napa de filamentos continuos
termoplásticos salidos de un cabezal de hilado, con una velocidad,
cuando penetra en el haz o la napa de filamentos de vidrio, que es
superior a la velocidad de estiramiento de los filamentos de vidrio.
Con este procedimiento, los filamentos termoplásticos se
sobreestiran para compensar su contracción, de manera que el hilo de
material compuesto no presenta ondulación en su formación y
permanece estable en el tiempo.
En el documento
EP-A-0616055, se propone otro
procedimiento de producción de hilo de material compuesto de
vidrio/termoplástico que consiste en mezclar una napa de filamentos
termoplásticos en un haz o una napa de filamentos de vidrio, siendo
calentados los filamentos termoplásticos, por encima del punto de
convergencia, a una temperatura superior a su temperatura de
transformación, estirados y luego enfriados.
Por razones de reducción de costes de fabricación
especialmente, se busca aumentar la capacidad de producción de
matrices industriales, aumentando el número de orificios, para
alcanzar 800, incluso 1.600 ó 2.400 orificios
Con los procedimientos que se acaban de
describir, difícilmente se puede producir, en las condiciones
precitadas, un hilo de material compuesto cuyo reparto de los dos
tipos de filamentos sea homogéneo. En efecto, cuando el número de
orificios de la matriz llega a ser importante, se constata que la
proyección de la napa de filamentos termoplásticos en el haz o la
napa de filamentos de vidrio ya no es regular, teniendo los
filamentos termoplásticos tendencia a repartirse preferencialmente
en el centro del haz o de la napa de filamentos de vidrio. Por otro
lado, cuando la longitud de la matriz aumenta, la distancia
recorrida por los filamentos de vidrio situados en el dentro y en
los extremos de la matriz ya no es idéntica. De ello resulta una
variación en el diámetro de los filamentos producidos.
El problema presentado por la calidad del
entremezclado de los filamentos de vidrio y de termoplástico en el
seno de un hilo de material compuesto que desarrolla una matriz de
gran tamaño (número de orificios superior a 800) se resuelve
mediante un procedimiento de fabricación de un hilo de material
compuesto de acuerdo con la reivindicación 1, formado por
entremezclado de filamentos continuos de vidrio salidos de una
matriz y de filamentos continuos de materia orgánica termoplástica
salidos de un cabezal de hilado en el que se separan los filamentos
de vidrio en varias napas, se separan los filamentos termoplásticos
en varias napas y se proyectan los filamentos termoplásticos en los
filamentos de vidrio a fin de mezclarlos, a razón de, al menos una
napa de filamentos termoplásticos en cada napa de filamentos de
vidrio, reuniéndose, luego, los filamentos mezclados en, al menos un
hilo de material compuesto.
La separación así realizada, permite obtener un
excelente entremezclado de los filamentos de vidrio y de los
filamentos termoplásticos, que se traduce en un reparto homogéneo y
uniforme de dichos filamentos, como lo demuestra el índice de
entremezclado y el corte recto del hilo de material compuesto, dados
más adelante. De acuerdo con un modo de realización preferido de la
invención, se asocia a cada napa de filamentos de vidrio, por
proyección, una sola napa de filamentos termoplásticos.
Gracias a la invención, es posible formar un solo
hilo de material compuesto de vidrio/termoplástico, de título
elevado (masa lineica del orden de 3.000 g/km), o incluso varios
hilos de título inferior que se pueden enrollar sobre uno o varios
manguitos portados por la mismo broca de una devanadera.
Otra ventaja del procedimiento de acuerdo con la
invención reside en el hecho de que es posible obtener el hilo de
material compuesto directamente, a partir de materias fundidas
constitutivas de los filamentos, sin pasar por etapas intermedias de
reunión y de bobinado de los filamentos. Este procedimiento hay que
distinguirlo de los procedimientos descritos especialmente en los
documentos WO-A-96/10660,
WO-A-97/10101 y
WO-A-96/40596 que proceden por
asociación de una napa de filamentos de vidrio formados a partir de
una matriz que contiene vidrio fundido, y de hilo(s) de
materia termoplástica obtenido(s) por devanado de una o
varias bobinas.
Otra ventaja del procedimiento de acuerdo con la
invención, es que permite formar un hilo de material compuesto a
partir de filamentos termoplásticos de naturaleza diferente,
utilizando un mismo cabezal de hilado. Esta manera de proceder
permite especialmente evitar la multiplicación de los cabezales de
hilado y, por tanto, no obstruir el espacio en la proximidad de la
matriz.
La invención propone, igualmente, un dispositivo
de acuerdo con la reivindicación 10 que permite el desarrollo de
este procedimiento.
De acuerdo con la invención, para permitir la
fabricación de un hilo de material compuesto formado con filamentos
continuos de vidrio y filamentos continuos termoplásticos
entremezclados, este dispositivo comprende, por una parte, una
instalación que comprende, al menos una matriz, alimentada con
vidrio fundido, cuya cara inferior comporta una multitud de
orificios, en general, al menos 800 orificios, estando esta matriz
asociada a un dispositivo de impregnación y a medios que permiten
separar los filamentos de vidrio en varios haces o napas y, por otra
parte, una instalación que comprende, al menos un cabezal de hilado
alimentado, a presión, con materia orgánica termoplástica fundida,
estando este cabezal de hilado asociado a medios que permiten
separar los filamentos termoplásticos en varias napas y estando
asociada a un manuar y a medios de proyección de dichos filamentos
con el fin de mezclarlos con los filamentos de vidrio, por último,
medios comunes a las dos instalaciones que permiten la unión y el
devanado de, al menos un hilo de material compuesto. El manuar
utilizable en el marco de la invención puede ser, por ejemplo, del
tipo de tambores descrito en el documento
WO-A-98/01751 ó en
EP-A-0599695, el cual puede
comportar, además, un medio de calefacción tal como se sugiere en el
documento EP-A-0616055.
De manera preferida, se procede a la separación
de los filamentos de vidrio tanto de napas como de napas de
filamentos termoplásticos, proyectándose, a continuación, cada napa
de filamentos termoplásticos en una sola napa de filamentos de
vidrio. De manera particularmente ventajosa, las napas de filamentos
termoplásticos son, por un lado, idénticas, y por otro lado, los
haces o napas de filamentos de vidrio son idénticas.
De acuerdo con un modo de realización preferido
de la invención, los medios de separación de los filamentos de
vidrio están dispuestos de tal manera, que cada napa delimitada por
el rodillo de revestimiento y dichos medios, tiene la forma de un
triángulo isósceles, en el que se proyectan los filamentos
termoplásticos. De esta manera, la distancia recorrida por los
filamentos externos es idéntica, lo que permite reducir la
dispersión del diámetro de los filamentos de vidrio.
El medio que permite separar los filamentos de
vidrio en varias napas, puede estar constituido con peines de atasco
o poleas de garganta, fijas o móviles, teniendo este medio, además,
por función, absorber las tensiones al nivel del dispositivo de
devanado. Esta disposición es doblemente ventajosa: permite la
separación de los filamentos en napas y, también, la reunión de los
filamentos de vidrio y de termoplástico con el fin de formar el hilo
o hilos de material(es) compuesto(s). Por tanto, se
puede obtener fácilmente la geometría deseada de cada napa,
regulando, por un lado, la distancia entre dichos medios de
separación y el rodillo de revestimiento y, por otro lado, la
distancia entre estos mismos medios.
De acuerdo con otro modo de realización preferido
de la invención, las napas de filamentos termoplásticos pasan sobre
un manuar común, y cada napa se asocia a los filamentos de vidrio
por medio de un dispositivo independiente de proyección. La
orientación del dispositivo de proyección permite ajustar, lo mejor
posible, la proyección de los hilos termoplásticos en la napa de
filamentos de vidrio, lo que conduce a un excelente entremezclado de
los filamentos.
El medio que permite proyectar los filamentos
termoplásticos puede estar constituido, especialmente, por un
sistema Venturi. Este dispositivo presenta la ventaja de crear un
entremezclado de los filamentos de vidrio y de los filamentos
termoplásticos, llegando estos con velocidades idénticas. Se puede,
así, formar filamentos entremezclados que son lineales.
En una variante, es posible obtener hilos de
materiales compuestos cuyos filamentos de vidrio son lineales y los
filamentos termoplásticos están ondulados. Este tipo de hilo, más o
menos voluminoso, se busca en ciertas aplicaciones textiles. Para
esto, basta conferir a los filamentos termoplásticos una velocidad
superior a la de los filamentos de vidrio. La velocidad superior de
los filamentos se fija a nivel del manuar por intermedio de la
velocidad de rotación de los rodillos de tambor.
Los dispositivos descritos precedentemente
permiten utilizar matrices que comportan un número elevado de
orificios para producir de manera continua, directamente y con un
coste más reducido, un hilo de material compuesto, compuesto con
filamentos de vidrio y con filamentos termoplásticos repartidos de
manera homogénea en el seno de este hilo.
Tales dispositivos presentan igualmente la
ventaja de realizar, con una productividad elevada, rollos de hilos
de materiales compuestos de título elevado (del orden de 3.000 tex o
g/km) o incluso varios rollos simultáneos de hilos de materiales
compuestos, de manera continua y directamente a partir de materias
que constituyen los filamentos.
Otros detalles y características ventajosos de la
invención aparecen en la lectura de dispositivos ilustrados con las
figuras siguientes:
- la figura 1 es una vista esquemática del
conjunto de una instalación de acuerdo con el segundo modo de
realización de la invención,
- la figura 2 es una vista esquemática del
conjunto de una instalación de acuerdo con un segundo modo de
realización de la invención,
- la figura 3A es un corte recto, visto con lupa
binocular, de hilos de materiales compuestos obtenidos en
condiciones de acuerdo con la invención,
- la figura 3B es una representación
esquemática de este corte,
- la figura 4A es un corte recto visto con lupa
binocular, de hilos de materiales compuestos obtenidos en
condiciones no conformes con la invención, y
- la figura AB es una representación de este
corte.
La invención ilustrada por la figura 1 comprende
una matriz 1, alimentada con vidrio fundido desde el antecuerpo de
un horno que dirige directamente el vidrio hasta su cumbre, o por
una tolva que contiene vidrio frío, por ejemplo, en forma de bolas
que caen por simple gravedad.
Sea cual sea la alimentación, la matriz 1 es
habitualmente de aleación de platino-rodio y se
calienta por efecto Joule con el fin de fundir el vidrio o para
mantenerlo a una temperatura elevada. De la matriz 1 sale una
multitud de hebras de vidrio fundido que se estiran en forma de dos
haces 2a, 2b de filamentos mediante un dispositivo, no representado,
que permite igualmente formar las bobinas 5 y 6. Los haces 2a, 2b se
mantienen separados por medio de dos poleas de garganta 3 y 4. En el
trayecto de los haces 2a, 2b está dispuesto un rodillo 7 de
revestimiento, por ejemplo de grafito, que deposita sobre los
filamentos de vidrio, un apresto destinado a prevenir o limitar los
frotamientos de los filamentos sobre los órganos con los que se
ponen en contacto. El apresto puede ser acuoso o anhidro (es decir,
que contiene menos de 5% de agua) y comprende compuestos o derivados
de estos compuestos, que entran en la constitución de los filamentos
termoplásticos 8, que vienen a asociarse con los filamentos de
vidrio para formar los hilos 9 y 10 de materiales compuestos.
Igualmente, en la fig. 1 está representada
esquemáticamente una cabeza de hilado 11 desde donde se extruyen los
filamentos termoplásticos 8. La cabeza de hilado 11 se alimenta con
un material termoplástico fundido salido, por ejemplo, de una
extrusora, no representada, alimentada con gránulos, que sale a
presión por múltiples orificios situados bajo la cabeza de hilado
11, para formar los filamentos 8 por estiramiento y enfriamiento. El
enfriamiento de los filamentos se efectúa por convección forzada,
por medio de un dispositivo de acondicionamiento 12 de forma
adaptada a la cabeza de hilado 11 y que genera un deslizamiento
laminar de aire perpendicular a los filamentos. El aire de
enfriamiento tiene un caudal, una temperatura y una hidrometría
mantenidos constantes. Los filamentos 8 pasan, a continuación, sobre
un rodillo 13 que permite, por un lado, reunirlos en forma de una
napa 14 y, por otro lado, desviar su trayectoria. Después del paso
sobre el rodillo 13, la napa 14 de filamentos termoplásticos se
dirige hacia el manuar de tambores 15, manuar que está constituido
aquí con seis tambores 16, 17, 18, 19, 20 y 21.
Los tambores 16, 17, 18, 19, 20 y 21 tienen
velocidades diferentes, de manera que crean una aceleración en el
sentido de la marcha de la napa 14. En el caso presente, estos
tambores funcionan por pares. A los tambores 16, 17 que forman el
primer par está asociado un dispositivo de calentamiento, no
representado, que puede ser, por ejemplo, un sistema eléctrico que
permite, por contacto, aumentar la temperatura de los hilos
termoplásticos de una manera homogénea y rápida. La elevación de la
temperatura depende de la naturaleza del termoplástico utilizado.
Los tambores 16, 17 están animados de una velocidad idéntica, que
permite el estiramiento de los filamentos termoplásticos 8 desde la
cabeza de hilado 11.
El segundo par de tambores 18, 19 está animado de
una velocidad superior a la el primer par. La napa 14 de los
filamentos termoplásticos calentados por paso sobre el primer par de
tambores 16, 17 experimenta una aceleración debida a la diferencia
de velocidad de los dos pares de tambores, aceleración que se
traduce en el alargamiento de los filamentos de la napa 14 y la
modificación de su estructura.
El último par de tambores 20, 21 está animado de
una velocidad idéntica o superior a la del par precedente y comporta
un dispositivo de enfriamiento, no representado, por ejemplo del
tipo "camisa de enfriamiento", que permite coagular la
estructura de los filamentos de la napa 14.
El calentamiento y enfriamiento de la napa 14 de
filamentos termoplásticos se deben efectuar rápidamente, de manera
homogénea.
El manuar 15 puede comprender un número más
elevado de tambores, a condición de que sean respetadas las tres
zonas preeditadas: calentamiento, estiramiento y enfriamiento. Por
otro lado, cada una de estas zonas puede no estar constituida más
que por solo tambor. El manuar puede estar constituido, igualmente,
por una sucesión de grupos constituidos por las tres zonas que se
acaban de citar.
Para contribuir a las etapas de calentamiento o
de enfriamiento, es posible igualmente intercalar dispositivos
fijos, calefactores o de enfriamiento, entre los rodillos del manuar
15 sobre los cuales viene a deslizarse la napa 14 de filamentos
termoplásticos.
La napa 14 de filamentos termoplásticos pasa,
luego, sobre un rodillo 22 de desviación, a partir del cual se
divide en dos napas 14a, 14b, que pasan, luego, a través de dos
sistemas Venturi 23, 24 independientes. Los sistemas 23, 24
permiten, por una parte, mantener los filamentos termoplásticos
individualizados y, por otra parte, proyectarlos en los filamentos
de vidrio que vienen de los haces 2a, 2b. Los dispositivos 23, 24 no
comunican ninguna velocidad suplementaria a las napas 14a, 14 b por
un aporte de aire comprimido, lo cual limita el peligro de
perturbación de dichos filamentos de vidrio.
La unión de las napas 14a, 14b de filamentos
termoplásticos y de filamentos de vidrio salidos de los haces 2a, 2b
tiene lugar sobre la generatriz del rodillo de revestimiento 7.
Las napas 25a, 25b de filamentos entremezclados
de vidrio y termoplásticos pasan, luego, sobre las poleas 3, 4 que
permiten reunir los filamentos de vidrio y termoplásticos en dos
hilos 9, 10 de materiales compuestos, los cuales se enrollan
inmediatamente en forma de las dos bobinas 5, 6 gracias al
dispositivo de estiramiento, no representado, que funciona a una
velocidad lineal dada, mantenida constante para garantizar la masa
lineica deseada.
Esta velocidad lineal que permite el estiramiento
de los filamentos de vidrio es aquí idéntica a la que comunican los
tambores 20, 21 a la napa 14 de los filamentos termoplásticos. De
esta manera, los filamentos termoplásticos tienen la misma velocidad
en el momento de la mezcla y el hilo de material compuesto no
presenta ondulación durante su formación.
En la figura 2, que ilustra el segundo modo de
realización de la invención, los elementos idénticos a los de la
figura 1 llevan los mismos números de referencia.
Hebras de vidrio fundido que salen de una matriz
1 son estirados en dos haces 2a, 2b de filamentos de vidrio gracias
a un dispositivo, no representado, que permite igualmente formar la
bobina 5.
Los haces 2a, 2b pasan sobre un rodillo de
revestimiento 7, luego sobre dos poleas 3, 4 de separación de los
haces y de reunión de los filamentos, para formar dos hilos de
materiales compuestos 9, 10, los cuales se reúnen, luego, mediante
un elemento de reunión 26 para constituir el hilo de material
compuesto 27 que se enrolla en forma de la bobina 5.
Simultáneamente, se extruyen filamentos
termoplásticos en forma de dos haces 8a, 8b por medio de la cabeza
de hilado 11, que comporta dos series distintas de orificios, llena
de materia termoplástica en estado fundido. Los haces 8a, 8b se
enfrían por el dispositivo de acondicionamiento 12, luego se reúnen
sobre el rodillo 13 en dos napas 14a, 14b que se dirigen hacia un
segundo rodillo 28 de desviación, luego sobre un manuar 29 formado
aquí por un par de tambores 30, 31.
Los tambores 30, 31 tienen una velocidad de
rotación idéntica, pero también pueden funcionar con velocidades
diferentes. En el caso presente, la velocidad del tambor 31 es
superior a la velocidad del dispositivo que sirve para estirar los
filamentos de vidrio y formar la bobina 5, que permite, así, la
relajación de los filamentos termoplásticos.
El manuar 29 puede estar constituido con una
sucesión de pares de tambores, calentados o enfriados, entre los
cuales pueden estar intercalados dispositivos de calentamiento o de
enfriamiento.
Las napas 14a y 14b de filamentos termoplásticos
relajados pasan sobre dos rodillos 32, 33 orientables, luego a
través de los sistemas Venturi 23, 24 antes de ser proyectadas
individualmente en las napas 34a, 34b de filamentos de vidrio.
La reunión de las napas 14a, 14b de filamentos
termoplásticos y de las napas 34a, 34b de filamentos de vidrio tiene
lugar entre el rodillo de revestimiento 7 y las poleas 3, 4. Esta
disposición es particularmente ventajosa, ya que permite adaptar
bien la geometría de las napas de los filamentos de vidrio 34a, 34b
y procura un reparto homogéneo de los dos tipos de filamentos. Dos
deflectores 35, 36 provistos de entalladuras, aseguran el
mantenimiento, en particular sobre los bordes, de los filamentos y
permiten atenuar la perturbación experimentada por las napas 34a,
34b de filamentos de vidrio en el momento de la proyección de las
napas 14a, 14b de filamentos termoplásticos.
Las napas 25a, 25b de filamentos entremezclados
de vidrio y termoplásticos pasan, luego, sobre el par de poleas 3, 4
que permite reunir los filamentos y formar dos hilos de materiales
compuestos 9 y 10. Estos hilos se reúnen, luego, en un hilo de
material compuesto 27 que inmediatamente se enrolla en la forma de
la bobina 5 por el dispositivo, no representado, que permite el
estiramiento de los filamentos de vidrio a la velocidad deseada.
Tal como se indica precedentemente, la velocidad
de estiramiento de los filamentos de vidrio es, aquí, inferior a la
velocidad del tambor 30, lo cual permite la relajación de los
filamentos termoplásticos antes de su paso sobre los rodillos 32,
33. De esta manera, la contracción ulterior de los filamentos
termoplásticos no provoca la ondulación de los filamentos de vidrio
y se evita la acción de zuncho del hilo sobre la bobina 5.
De acuerdo con uno u otro modo de realización de
la invención, es posible igualmente fabricar un hilo de material
compuesto con alta capacidad de relleno, es decir, un hilo que
comporta filamentos de vidrio lineales y filamentos termoplásticos
ondulados. Este tipo de hilo de material compuesto se prueba
ventajoso en ciertas aplicaciones textiles que necesitan un espesor
de la tela relativamente importante.
Para realizar tal hilo de material compuesto, es
preferible modificar el dispositivo representado en las figuras 1 y
2, aumentando la velocidad comunicada a la napa de filamentos
termoplásticos por intermedio del manuar 15, 29, más precisamente
por los tambores 18, 19, 31. Al modificar la velocidad de proyección
de los filamentos termoplásticos en los filamentos de vidrio, es
posible regular la amplitud de las ondulaciones de los filamentos
termoplásticos y, por tanto, fabricar un hilo de material compuesto
"voluminoso" o "texturizado", es decir, que presenta un
volumen más o menos importante.
En las figuras 1 y 2, las napas 14a, 14b de
filamentos termoplásticos se proyectan en los filamentos de vidrio
sobre la generatriz del rodillo de revestimiento 7 y, después de su
paso sobre dicho rodillo, respectivamente. Sin embargo, es posible
proyectar los filamentos termoplásticos en los haces 2a, 2b formados
por los filamentos de vidrio, es decir, antes del paso de estos
últimos sobre el rodillo de revestimiento 7. Esta manera de
efectuar el entremezclado es, sin embargo, más difícil de llevar a
cabo, ya que los filamentos termoplásticos se proyectan en los
filamentos de vidrio, mientras que no están revestidos de ningún
apresto. Es, entonces, necesario controlar con precisión las
condiciones de la proyección, a fin de evitar que los filamentos de
vidrio, en esta etapa, particularmente frágiles, se puedan
romper.
Las bobinas obtenidas con ayuda de procedimiento
de acuerdo con la invención están constituidas con un hilo de
material compuesto que presenta un excelente índice de
entremezclado. En el marco de la presente invención, es preciso
considerar como "excelente índice de entremezclado" a un índice
de entremezclado cuyo valor medio es inferior a 12. El valor medio
del índice de entremezclado se mide de la manera siguiente:
- -
- se realiza un cierto número de cortes transversales del hilo de material compuesto sobre una longitud dada,
- -
- se efectúa una medida de malla de cada uno de los cortes,
- -
- sobre cada malla así definida, se mide, por un método micrográfico del tipo análisis de imagen, el reparto superficial entre los filamentos de vidrio y los filamentos termoplásticos,
- -
- se calcula, para cada corte, la desviación típica de los repartos superficiales del conjunto de las mallas, que es el índice de entremezclado del corte considerado, y
- -
- se calcula el valor medio del índice de entremezclado para todos los cortes. Por regla general, las bobinas obtenidas en el marco de la invención están constituidas con un hilo de material compuesto cuyos filamentos no están ondulados, pudiendo los filamentos termoplásticos, en cuanto a ellos, presentar ondulaciones. Por este hecho, se puede fácilmente extraer el hilo ya sea desenrollándolo, ya sea devanándolo por el interior después de haber retirado el manguito que sirve de soporte a la(s) bobina(s), lo cual no presenta ningún problema.
La figura 3A es un corte transversal, visto con
lupa binocular, de un hilo de material compuesto de acuerdo con la
invención constituido con 800 filamentos de polipropileno (título
del hilo mixto: 932 tex; 60% en peso de vidrio y 40% en peso de
polipropileno), obtenido de acuerdo con el modo de realización de la
figura 2. El hilo de material compuesto posee un índice de
entremezclado igual a 9,86. En la figura 3B, que es una
representación esquemática del corte de la figura 3A, los filamentos
de vidrio 37 (en negro) y los filamentos de polipropileno 38 (en
blanco) son sensiblemente del mismo tamaño y están repartidos de
manera homogénea en el interior del hilo.
La figura 4A es un corte transversal de un hilo
de material compuesto no de acuerdo con la invención, obtenido por
proyección de una sola napa de 800 filamentos de polipropileno en
una sola napa de 800 filamentos de vidrio. Este hilo posee un índice
de entremezclado igual a 15. En la figura 4B, que corresponde a la
representación esquemática del corte 4A, los filamentos de vidrio
37' y los filamentos de polipropileno 38' están menos bien
mezclados. En particular, se notas la presencia de aglomerados
importantes de filamentos de vidrio 37' y de filamentos de
polipropileno 38', estando estos últimos repartidos
preferencialmente en la periferia del hilo.
Es posible aportar algunas modificaciones a los
dispositivos de acuerdo con la invención que se acaban de describir.
En primer lugar, es posible utilizar un apresto constituido con
diversas disoluciones, acuosas o no, que comprenden compuestos
susceptibles de co-polimerizar en un tiempo
relativamente corto cuando se ponen en contacto los unos con los
otros. En este caso, el dispositivo de revestimiento comprende dos
rodillos separados, depositando cada uno de ellos sobre los
filamentos de vidrio, una de las disoluciones de apresto. Es
igualmente posible prever un dispositivo de secado que permite
eliminar el agua de los filamentos de vidrio, o al menos reducir
notablemente el contenido, antes del bobinado.
En el desarrollo del procedimiento de acuerdo con
la invención, se puede utilizar todo tipo de vidrio conocido, por
ejemplo vidrio AR, R, S o E, prefiriéndose este último.
De la misma manera, es posible utilizar toda
materia orgánica con carácter termoplástico, siendo las materias
preferidas el polietileno, el polipropileno, el
poli(tereftalato de etileno), el poli(tereftalato de
butileno), la poliamida 6, la poliamida 6,6 y la poliamida 12.
Es igualmente posible asociar la invención con la
realización de hilos de materiales compuestos complejos, es decir,
de hilos de materiales compuestos que comportan diferentes materias
orgánicas termoplásticas. Por esto, es posible formar filamentos de
naturaleza diferente, por ejemplo a partir de uno o varios cabezales
de hilado, y de proyectarlos, en forma individualizada o después de
haberlos reunido, sobre los filamentos de vidrio.
Claims (13)
1. Procedimiento de fabricación de un hilo de
material compuesto (9, 10, 27) formado por entremezclado de
filamentos continuos de vidrio (2, 34) salidos de una matriz (2) y
de filamentos continuos de una materia orgánica termoplástica (8,
14) salida de, al menos un cabezal de hilado (11),
caracterizado porque se separan los filamentos de vidrio en
varios haces (2a, 2b) o napas (34a, 34b), se separan los filamentos
termoplásticos en varias napas (14a, 14b) y se proyectan los
filamentos termoplásticos en los filamentos de vidrio,
proyectándose, al menos una napa (14a, 14b) de filamentos
termoplásticos en cada haz (2a, 2b) o napa (34a, 34b) de filamentos
de vidrio, y se reúnen los filamentos entremezclados (25a, 25b) en,
al menos un hilo de material compuesto (9, 10, 27) arrastrado
mecánicamente.
2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado porque se forman tantas napas (14a, 14b) de
filamentos termoplásticos como de haces (2a, 2b) o napas (34a, 34b)
de filamentos de vidrio.
3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado porque se separan los filamentos de vidrio
en haces (2a, 2b) o napas (34a, 34b) idénticos.
4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado porque se separan los filamentos
termoplásticos en napas (14a, 14b) idénticas.
5. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se proyectan las
napas (14a, 14b) de filamentos termoplásticos en los haces (2a, 2b)
de filamentos de vidrio, entre la base de la matriz (1) y un
dispositivo de revestimiento (7).
6. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se proyectan las
napas (14a, 14b) de filamentos termoplásticos en los filamentos de
vidrio sobre la generatriz de un dispositivo de revestimiento
(7).
7. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se proyectan las
napas (14a, 14b) de filamentos termoplásticos en las napas (34a,
34b) de filamentos de vidrio, entre un dispositivo de revestimiento
(7) y medios de separación (3, 4) de los filamentos de vidrio.
8. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque se alargan los
filamentos termoplásticos sobre un manuar (15, 29) antes de
proyectarlos en los filamentos de vidrio (2, 34).
9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación
8, caracterizado porque la velocidad del manuar (15, 29), que
permite el alargamiento de los filamentos termoplásticos, es
superior o igual a la velocidad de arrastre del hilo de material
compuesto (9, 10, 27).
10. Dispositivo para la fabricación de un hilo de
material compuesto (9, 10, 27) formado por entremezclado de
filamentos continuos de vidrio (2, 34) y de filamentos continuos de
materia orgánica termoplástica (8, 14), que comprende, por una
parte, al menos una matriz (1) alimentada con vidrio fundido cuya
cara inferior está provista con una multiplicidad de orificios,
asociada a un dispositivo de revestimiento (7), por otra parte, al
menos un cabezal de hilado (11) alimentado con materia orgánica
termoplástica fundida, cuya cara inferior está provista con una
multiplicidad de orificios, asociada a un manuar (15, 29) de
velocidad variable, y medios (3, 4, 26) comunes a la matriz (1) y al
cabezal de hilado (11), que permite separar los filamentos de vidrio
en varios haces (2a, 2b) o napas (34a, 34b) y el cabezal de hilado
(11) está asociado a medios (23, 24) que permiten separar los
filamentos termoplásticos en, al menos una napa (14a, 14b) y
mezclar, al menos una de estas napas (14a, 14b) en cada haz (2a, 2b)
o napa (34a, 34b) de filamento de vidrio.
11. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
10, caracterizado porque los medios que permiten mezclar los
filamentos termoplásticos con los filamentos de vidrio son
dispositivos Venturi (23, 24).
12. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
11, caracterizado porque cada dispositivo Venturi (23, 24)
está asociado a un deflector (35, 36) colocado delante de los
filamentos de vidrio.
13. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
10, caracterizado porque los medios (3, 4) que permiten la
separación de los filamentos de vidrio (2, 34) están dispuestos
entre un dispositivo de revestimiento (7) y el dispositivo que
permite arrastrar mecánicamente el hilo de material compuesto (9,
10, 27).
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