ES2337204T3 - Estructura textil tridimensional constituida de hilos altamente resistentes y procedimiento para su fabricacion. - Google Patents

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Abstract

Estructura textil tridimensional constituida de hilos altamente resistentes y expuesta a cargas en direcciones definidas durante la utilización conforme a su destinación, caracterizada por el hecho de que la estructura está compuesta de capas enrolladas, superpuestas, de portadas (3, 4) constituidas de hilos altamente resistentes, y de al menos una portada (2) constituida de dichos hilos altamente resistentes y que se extiende a lo largo de la estructura del componente y que los hilos de cada portada (2) que se extiende longitudinalmente están fijados en su posición por una estructura textil (5) de sistemas de hilos que se entrecruzan.

Description

Estructura textil tridimensional constituida de hilos altamente resistentes y procedimiento para su fabricación.
La invención se refiere a una estructura textil tridimensional según el concepto genérico de la reivindicación 1, así como a un procedimiento según el concepto genérico de la reivindicación 13.
Las estructuras tridimensionales con un desarrollo de la sección transversal constante o también no constante sobre la longitud del componente se fabrican cada vez más bajo utilización de hilos textiles altamente resistentes, p. ej. fibras de carbón. Estos hilos altamente resistentes están en posición de tomar considerables fuerzas en su dirección longitudinal sin una modificación de forma permanente. Estas estructuras textiles bien forman una armadura para estos componentes o ellas mismas son la parte integrante del componente. En el último caso, las estructuras textiles están estabilizadas en su forma particularmente por aglutinantes elásticos, como p. ej. la resina sintética. Componentes de este tipo se utilizan en el sector de automóviles o de aviación así como en el sector de componentes de alta potencia para la construcción general de maquinaria y plantas industriales. La ventaja principal de estas estructuras textiles, además de los altos valores de resistencia, es el bajo peso específico, el cual da lugar especialmente a la reducción de la inercia en caso de su utilización en componentes movidos, particularmente acelerados.
Un caso de utilización frecuente consiste en que los cuerpos moldeados que presentan esencialmente la forma del componente deseado sirvan como núcleo para la estructura textil del componente.
A este respecto es sabido realizar la estructura textil del componente por trenzado del núcleo preformado. Así pueden integrarse en este trenzado, mediante los sistemas de bolillos, hilos en el ángulo de 0º a +/- 45º con respecto al eje longitudinal del núcleo del componente. En caso de cargas a 90º es necesario un empleo considerable del material en el componente, puesto que la dirección de la carga difiere de la dirección longitudinal de hilo de todos los hilos del trenzado. Además, la elaboración simultánea de hilos a 45º e hilos a 0º causa problemas durante el proceso de trenzado debido al empujador y a la empalmadora, que surgen por los componentes urdidores de filamentos de carbón a partir de los dos sistemas de hilos. Si se incorporan por esta razón los hilos de carbón a 0º- en los filamentos de vidrio a 45º, la estructura en caso de cargas a 90º es muy inestable. Los filamentos de vidrio en dirección longitudinal conducen a su vez a una inestabilidad en dirección longitudinal.
Es por eso la tarea de la invención proponer una estructura textil tridimensional que se adapte mejor a la carga según su destinación, así como un procedimiento correspondiente para la fabricación de esta estructura textil tridimensional.
Esta tarea se soluciona mediante las características de la reivindicación 1, así como por parte del procedimiento mediante las características de la reivindicación 13. La invención está perfeccionada ventajosamente por las reivindicaciones secundarias 2 a 12 y 14 a 20.
La estructura textil tridimensional según la invención consiste según la reivindicación 1 en capas enrolladas, dispuestas la una sobre la otra de portadas de hilos altamente resistentes y al menos una portada de hilos altamente resistentes que se extiende a lo largo de la estructura del componente, siendo fijados en su posición los hilos de cada portada de hilos altamente resistentes que se extienden longitudinalmente por una estructura textil de sistemas de hilos entrecruzados.
La parte portante de la estructura textil tridimensional se forma por portadas de hilos superpuestas en capas, que no forman entre sí ningunos puntos de ligamento o en cruz que pudieran dar lugar a componentes urdidores y por lo tanto a un deterioro de la estructura de fibras. Estas portadas de hilos pueden ser colocadas en casi cualquier ángulo. Igual que el ángulo de distribución de las portadas de hilos puede ser adaptada también la respectiva densidad de las portadas de hilos a la situación de carga en la respectiva dirección.
La estructura textil de sistemas de hilos entrecruzados tiene únicamente la función de fijar la posición de los hilos de la portada de hilos que se extienden longitudinalmente, que incluso en caso de secciones transversales variables de la estructura del componente permanecen distribuidos uniformemente sobre el perímetro, es decir poseen distancias esencialmente iguales las unas de las otras sobre el perímetro. La estructura de capas según la invención puede presentar en caso de altas fuerzas longitudinales también varias portadas de hilos que se extienden longitudinalmente y fijadas por respectivamente una estructura textil.
Por la adaptación del ángulo de distribución de la respectiva portada de hilos hacia el eje del componente se logra que los componentes de fuerza se extiendan esencialmente en dirección longitudinal de los hilos altamente resistentes en caso de carga. Esto conduce a un aprovechamiento óptimo de la sustancia de los hilos altamente resistentes. Esto a su vez da lugar a que sea posible un uso de tejido de fibra económico para una determinada situación de carga. La dirección de distribución y el número de hilos son por consiguiente adecuados a la situación de carga. El campo angular de la distribución de las portadas de hilos con respecto al eje longitudinal del componente llega de 0º hasta aproximadamente 90º. Por lo tanto están cubiertas todas las variantes imaginables de la carga. Por consiguiente permite la invención una construcción personalizada para la toma de fuerza requerida.
Alternativamente, las portadas de hilos pueden ser transferidas a un ángulo de distribución permanente o variable. Un ángulo permanente garantiza una estructura unitaria cerrada de las capas de hilos, mientras que en un ángulo que se modifica pueden ser considerados óptimamente los estados de carga locales. La estructura de distribución por consiguiente debe ser prefijada en función de la estructura de carga conocida durante la utilización del componente.
La estructura textil que fija los hilos longitudinales en posición puede estar formada por hilos, a cuya resistencia a la tracción no se piden requisitos comparables con los hilos altamente resistentes y que no se deterioran en los puntos de cruce mismos. Para ello por ejemplo entran en consideración los filamentos de vidrio que son claramente más económicos que por ejemplo los hilos de fibras de carbón.
Los sistemas de hilos entrecruzados de la estructura textil, cuyos hilos presentan ventajosamente una sección transversal más reducida que los hilos altamente resistentes, en un perfeccionamiento de la invención están formados más fuertes en favor de una posición extendida de los hilos altamente resistentes, de modo que las texturas resultantes del entrecruzado son tomadas casi completamente por los hilos entrecruzados. De esta manera se garantiza una posición extendida en dirección de la fuerza requerida por los hilos que toman la carga. Los hilos longitudinales están incorporados ventajosamente como llamados hilos fijos en la estructura textil.
La estructura textil puede estar formada alternativamente como trenzado o tejido. La estructura del componente está estabilizada en el espacio por ejemplo por una resina.
Por parte del procedimiento las capas de hilos de las portadas de hilos están dispuestas en ángulos diferentes la una tras la otra alrededor de un núcleo preformado, es decir que los mecanismos de distribución y el componente son movidos los unos respecto a los otros, estando dispuestos los mecanismos de distribución los unos detrás de los otros. Por ello, las capas se montan una tras otra alrededor del núcleo del componente en diferentes ángulos. La portada de hilos que se extiende a lo largo de la estructura del componente se fija en su posición mediante una estructura textil de sistemas de hilos entrecruzados. En cuanto a la sucesión de la disposición de las capas individuales de hilo no hay ninguna norma obligatoria, también cuando la formación de la portada de hilos dispuesta longitudinalmente es ventajosa como capa más interior. Finalmente sin embargo puede ser formada otra capa de hilos que se extienden longitudinalmente.
Los diferentes ángulos de distribución vienen determinados por una parte por las velocidades periféricas de los medios de distribución que llevan las portadas de hilos y por otra parte por la velocidad relativa entre el componente y los medios de distribución. Si aumenta por ejemplo la velocidad periférica de los medios de distribución con la misma velocidad relativa entre los medios de distribución y el componente, aumenta también el ángulo hacia el eje longitudinal del componente o del núcleo del componente. En caso de una velocidad periférica muy alta de los medios de distribución para las portadas de hilos y una escasa velocidad de avance del componente se puede lograr un ángulo de distribución de aproximadamente 90º. Si los medios de distribución no participan en una rotación, se ponen los referidos hilos de 0º que se extienden coaxialmente al eje longitudinal del componente. Estos hilos se incorporan entonces como los llamados hilos de puente en la estructura textil. Según la dirección de rotación de los medios de distribución se logran ángulos de distribución positivos o negativos en proporción al eje longitudinal.
Por variación de las respectivas velocidades pueden ser adaptados los ángulos de distribución a las exigencias locales.
La estructura textil de sistemas de hilos entrecruzados para la fijación de las capas de hilos orientadas longitudinalmente apenas tiene importancia para las características de uso futuras de la estructura del componente. Hay que atribuir importancia al hecho de que se elija lo material más escaso posible o necesario y que el procedimiento garantice una alta productividad. Eso quiere decir que la estructura también puede ser configurada de forma relativamente abierta, por lo cual aumenta el rendimiento de este proceso. Particularmente es ventajoso guiar los hilos que se entrecruzan con una tensión de hilo relativamente baja, para tomar las texturas resultantes del entrecruzado casi completamente mediante estos hilos, mientras que los hilos longitudinales que toman fuerza están incorporados de manera casi completamente extendidos en la estructura textil.
Puesto que todos los procesos de colocación y el proceso de fijación de los hilos longitudinales pueden transcurrir simultáneamente en etapas, es decir, durante un pasaje de la estructura del componente, es garantizada una alta productividad.
Mediante el sucesivo ligamento con una resina se fija la estructura también en el espacio de tal manera que sea posible eliminar a continuación el núcleo aún necesario al producir la estructura del componente textil. Surge un cuerpo cóncavo que posee tanto buenas características de elasticidad como también un excelente confort de vestir. Su bajo peso proporciona además características excelentes en la aplicación.
La eliminación del núcleo puede tener lugar por disolución del material del núcleo (arenas solubles) o por contracción (por ejemplo estructura hinchable).
La invención se explica sucesivamente mas en detalle mediante un ejemplo de realización. La figura única muestra la estructura textil del componente incluyendo el núcleo en el proceso de fabricación.
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El núcleo 1 está formado por ejemplo como parachoques de un automóvil. Este núcleo 1 es empujado en dirección de la flecha a través de los órganos de alimentación correspondientes para las portadas de hilos 2 a 4, así como las herramientas trenzadoras para producir un trenzado 5.
Primero se conduce una portada de hilos 2, cuyos órganos de alimentación están dispuestos localmente fijos, de modo que esta portada de hilos se encuentre paralelamente al eje longitudinal del núcleo 1. Esta portada de hilos 2 se incorpora mediante un trenzado 5 como una portada de llamados hilos fijos y se fija en su posición, de modo que también en caso de modificaciones de la forma y de la sección transversal del núcleo, los hilos de la portada 2 tienen las mismas distancias los unos de los otros sobre el perímetro del núcleo 1.
La portada 3 es colocada en el sentido de las agujas del reloj alrededor del núcleo 1 con una velocidad periférica relativamente alta, de modo que resulte un ángulo de distribución de aprox. 70º. La portada de hilos 4 se pone en dirección contraria alrededor del núcleo 1 con una velocidad de circulación algo más baja. Por ello resulta un ángulo de distribución de -60º.
Alternativamente al movimiento del núcleo 1 podrían ser movidos también los correspondientes órganos de colocación y trenzadores a lo largo del componente. En este caso tiene importancia respectivamente la velocidad relativa correspondiente.
Para la simplificación está representado en el dibujo respectivamente sólo un hilo de la respectiva portada de hilos 3, 4. En la práctica se coloca, como se expresa por el concepto "portada de hilos", una portada de hilos situados paralelamente los unos respecto a los otros. Entonces se debería ajustar la anchura de la portada de hilos, de manera que durante el enrollamiento las capas queden la una al lado de la otra, que la distancia de hilo permanente esté garantizada no sólo dentro de la portada, sino también entre las capas que se extienden de manera helicoidal.

Claims (20)

1. Estructura textil tridimensional constituida de hilos altamente resistentes y expuesta a cargas en direcciones definidas durante la utilización conforme a su destinación, caracterizada por el hecho de que la estructura está compuesta de capas enrolladas, superpuestas, de portadas (3, 4) constituidas de hilos altamente resistentes, y de al menos una portada (2) constituida de dichos hilos altamente resistentes y que se extiende a lo largo de la estructura del componente y que los hilos de cada portada (2) que se extiende longitudinalmente están fijados en su posición por una estructura textil (5) de sistemas de hilos que se entrecruzan.
2. Estructura textil tridimensional según la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que las portadas de hilos están dispuestas en ángulos hacia el eje del componente, que están sintonizados con las direcciones de carga principales definidas, de manera que los componentes de fuerza que actúan durante la carga se extienden esencialmente en dirección longitudinal de los hilos altamente resistentes.
3. Estructura textil tridimensional según la reivindicación 1 o 2, caracterizada por el hecho de que el número de hilos altamente resistentes dentro de la respectiva portada es diferente y está sintonizado con la amplitud de cargas previstas.
4. Estructura textil tridimensional según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por el hecho de que las portadas de hilos están dispuestas en una zona angular de 0º hasta aproximadamente 90º.
5. Estructura textil tridimensional según la reivindicación 4, caracterizada por el hecho de que cada portada de hilos está puesta en un ángulo constante.
6. Estructura textil tridimensional según la reivindicación 4, caracterizada por el hecho de que en al menos una portada de hilos, el ángulo de distribución varía en función de los estados de carga locales del componente durante su utilización conforme a su destinación.
7. Estructura textil tridimensional según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada por el hecho de que la estructura textil (5) que fija la portada de hilos (2) que se extiende longitudinalmente está formada por hilos que son de una calidad inferior a la de los hilos de primera calidad de la estructura de capas y tienen una resistencia más reducida a la tracción.
8. Estructura textil tridimensional según la reivindicación 4, caracterizada por el hecho de que los hilos de la estructura textil (5) fijadora presentan una sección transversal más escasa que los hilos altamente resistentes (2-4) y no influyen negativamente en la forma ampliamente extendida de los hilos altamente resistentes.
9. Estructura textil tridimensional según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada por el hecho de que la estructura textil fijadora (5) está realizada por trenzado.
10. Estructura textil tridimensional según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada por el hecho de que la estructura textil fijadora (5) es una estructura de tejido.
11. Estructura textil tridimensional según una de las reivindicaciones 9 o 10, caracterizada por el hecho de que los hilos (2) a fijar están incorporados en la estructura textil (5) como hilos fijos.
12. Estructura textil tridimensional según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada por el hecho de que las portadas de hilos están estabilizadas en el espacio mediante una resina sintética.
13. Procedimiento para producir estructuras textiles tridimensionales según la reivindicación 1, que están dispuestas al menos durante su proceso de fabricación alrededor de un núcleo preformado, caracterizado por el hecho de que las portadas de hilos (2-4) están puestas como capas de hilo en diferentes ángulos una tras otra alrededor del núcleo (1) preformado para producir capas autónomas de hilos altamente resistentes paralelos, fijando al menos una capa de hilo (2) que se extiende a lo largo de la estructura del componente mediante una estructura textil (5) de sistemas de hilos que se entrecruzan, mientras que las demás portadas de hilos (3, 4) son enrolladas.
14. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado por el hecho de que los diferentes ángulos de distribución son ajustados por la velocidad periférica de los medios de distribución que guían las portadas de hilos con respecto a la velocidad de la variación de posición del núcleo del componente con respecto a los medios de distribución.
15. Procedimiento según la reivindicación 14, caracterizado por el hecho de que los hilos entrecruzados de la estructura textil (5) son guiados bajo una tensión tan baja del hilo que no desvíen sensiblemente de su dirección de distribución los hilos (2) de un material de alta calidad, donde aseguran la fijación en posición.
16. Procedimiento según una de las reivindicaciones 13 a 15, caracterizado por el hecho de que la fijación de la capa de hilos (2) que se extiende longitudinalmente se efectúa por trenzado.
17. Procedimiento según una de las reivindicaciones 13 a 15, caracterizado por el hecho de que la fijación de la capa de hilos (2) que se extiende longitudinalmente se efectúa por tejido.
18. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado por el hecho de que la estructura textil tridimensional es ligada por una resina sintética tras su fabricación y por lo tanto es fijada en su forma.
19. Procedimiento según la reivindicación 18, caracterizado por el hecho de que después de la fijación de la forma de la estructura textil del componente es eliminado el núcleo (1) preformado.
20. Procedimiento según la reivindicación 19, caracterizado por el hecho de que el núcleo (1) es disuelto o contraído y eliminado en este estado de la estructura hueca del componente.
ES07711424T 2006-02-11 2007-02-01 Estructura textil tridimensional constituida de hilos altamente resistentes y procedimiento para su fabricacion. Active ES2337204T3 (es)

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