ES2343008T3 - Filtro para un conjunto de paquete de hilatura. - Google Patents
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Abstract
Un filtro (12) de paquete de hilatura que comprende una estructura porosa de fibras metálicas cortas sinterizadas, teniendo dichas fibras metálicas cortas una sección transversal poligonal y teniendo dichas fibras metálicas cortas una relación de longitud a diámetro (L/d) comprendida entre 30 y 100.
Description
Filtro para un conjunto de paquete de
hilatura.
La invención se refiere a un filtro de paquete
de hilatura que comprende un cuerpo poroso de fibras metálicas
cortas sinterizadas.
En la hilatura de fibras de polímeros se somete
la masa fundida polímera a una filtración por medio de un filtro de
paquete de hilatura antes de que el polímero sea hecho pasar a
través de los agujeros de hilatura de una hilera.
La finalidad del filtro de paquete de hilatura
es capturar impurezas y cizallar los geles contenidos en el
polímero.
Se conocen en la técnica filtros de paquetes de
hilatura que comprenden partículas de arena.
Sin embargo, después de un cierto período de uso
se crean canales preferenciales en la arena y se termina el efecto
de cizalladura.
Los filtros de paquetes de hilatura que
comprenden polvo metálico adolecen del inconveniente de que tienen
una baja porosidad y, por tanto, una alta caída de presión.
El documento US 5 665 479 describe un filtro de
paquete de hilatura que comprende una banda de fibras metálicas.
Las fibras metálicas se obtienen por estirado de un mazo de
ellas.
Se conocen por el documento US 3 505 032 bandas
hechas de fibras metálicas obtenidas por un proceso de afeitado.
Es un objeto de la presente invención
proporcionar un filtro de paquete de hilatura que tenga una alta
porosidad y, por tanto, una baja caída de presión.
Es otro objeto de la invención proporcionar un
filtro de paquete de hilatura que tenga una distribución homogénea
de tamaños de poros.
Es un objeto más proporcionar un filtro de
paquete de hilatura que pueda resistir las altas presiones aplicadas
durante su uso.
Según un primer aspecto de la presente
invención, se proporciona un filtro de paquete de hilatura que
comprende un cuerpo poroso de fibras metálicas cortas sinterizadas.
Las fibras metálicas cortas según la presente invención tienen una
sección transversal poligonal, tal como una sección transversal
trigonal o sustancialmente trigonal, una sección transversal
cuadrada o sustancialmente cuadrada o una sección transversal
rectangular o sustancialmente rectangular. Las fibras metálicas
cortas tienen preferiblemente bordes afilados.
Un modo preferido de fabricar las fibras
metálicas cortas utilizadas en un filtro de paquete de hilatura
según la presente invención consiste en partir de fibras
afeitadas.
Las fibras afeitadas se fabrican afeitando el
borde de una bobina de chapa metálica delgada.
A partir de las fibras afeitadas así obtenidas
pueden hacerse fibras cortas por cualquier método conocido en la
técnica. Se pueden obtener fibras metálicas cortas, por ejemplo,
cortando mecánicamente fibras metálicas largas en fibras cortas o
cortando fibras metálicas largas en fibras cortas por medio de un
método químico.
Se puede utilizar también lana metálica, tal
como lana de acero, como material de partida para obtener fibras
metálicas cortas.
Las fibras metálicas cortas tienen
preferiblemente un diámetro equivalente comprendido entre 1 y 150
\mum, por ejemplo 2, 22, 30, 35, 65 y 100 \mum. Con el término
"diámetro equivalente" se quiere dar a entender el diámetro de
un círculo imaginario que tenga la misma superficie que la
superficie de una fibra cortada perpendicularmente al eje mayor de
dicha fibra.
Para los fines de esta invención, las fibras
metálicas cortas se definen como fibras metálicas que tienen una
relación de longitud a diámetro (L/d) que fluctúa entre 30 y
100.
Las fibras metálicas cortas pueden comprender
fibras que tengan una forma columnar o pueden comprender fibras
curvas y/o enmarañadas tales como las fibras descritas en el
documento WO02/057035.
Pueden preferirse fibras curvadas y/o
enmarañadas tal como en un conjunto de fibras curvadas y/o
enmarañadas, creándose numeroso puntos de contacto entre las fibras
de modo que esta fibras puedan sinterizarse fácilmente sin que se
requieran grandes fuerzas.
Se puede utilizar cualquier tipo de metal o
aleación metálica para proporcionar las fibras metálicas cortas
utilizadas para construir el filtro de paquete de hilatura.
Las fibras metálicas cortas se hacen, por
ejemplo, de acero tal como acero inoxidable. Aleaciones preferidas
de acero inoxidable son aleaciones de la serie AISI 300 o de la
serie AISI 400, tales como AISI 316L o AISI 347, o bien se utilizan
aleaciones que comprenden hierro, aluminio, cromo, acero inoxidable
que comprende cromo, aluminio y/o níquel y 0,05 a 0,3% en peso de
itrio, cerio lantano, hafnio o titanio (conocidas como
Fecralloy®).
Las fibras metálicas cortas pueden hacerse
también de níquel, titanio, aluminio, cobre o una aleación de uno
de estos metales.
Un filtro de paquete de hilatura según la
presente invención tiene una porosidad superior a 60%, por ejemplo
entre 60% y 90%, tal como 70%, 80% u 85%.
Dado que el filtro de paquete de hilatura está
sinterizado, el filtro muestra una distribución homogénea de poros.
El tamaño de los poros es igual en todo el filtro. No se crean
canales preferidos.
Se ha visto que las formas irregulares y/o los
bordes afilados de las fibras metálicas cortas son extremadamente
eficaces para cizallar geles polímeros, así como para retirar
impurezas de la masa fundida polímera. Esto constituye una ventaja
frente a filtros de paquetes de hilatura conocidos, tales como
filtros de paquetes de hilatura que comprenden fibras metálicas
dotadas de una sección transversal redonda.
Los filtros de paquetes de hilatura conocidos en
la técnica, tales como los filtros de paquetes de hilatura que
comprenden polvo metálico, tienden a densificarse durante su uso
bajo las altas presiones que se aplican (hasta 120 e incluso hasta
250 bares). La densificación puede alterar las características del
filtro de paquete de hilatura durante la vida útil del filtro.
Un filtro de paquete de hilatura según la
presente invención puede resistir la compactación y mantiene su
alta porosidad durante la hilatura. Un filtro de paquete de hilatura
según la presente invención puede utilizarse así para hilatura a
alta velocidad y tiene una vida útil más larga que la de los filtros
de paquetes de hilatura conocidos en la técnica.
Además, un filtro de paquete de hilatura según
la presente invención es inerte frente a masas fundidas polímeras
calientes.
Conforme a un segundo aspecto de la presente
invención, se proporciona un conjunto para filtración con paquete
de hilatura. El conjunto comprende un filtro de paquete de hilatura
según la presente invención.
El conjunto puede comprender, además, un tamiz
situado en el lado de aguas abajo del filtro de paquete de
hilatura.
Este tamiz puede comprender, por ejemplo, una
malla, tal como una malla soldada o tejida, o puede comprender un
vellón no tejido que consta de fibras metálicas. Preferiblemente, el
vellón no tejido está sinterizado.
Según un tercer aspecto de la presente
invención, se proporciona un método para fabricar un filtro de
paquete de hilatura. El método comprende los pasos de
- -
- habilitar un juego de fibras metálicas cortas;
- -
- introducir dicho juego de fibras metálicas cortas en un molde de forma tridimensional;
- -
- sinterizar dicho juego de fibras metálicas cortas para formar un filtro de paquete de hilatura sinterizado.
La introducción de un juego de fibras metálicas
cortas en un molde de forma tridimensional comprende, por ejemplo,
el vertido de un juego de fibras metálicas cortas en este molde.
Como alternativa, las fibras metálicas cortas
son puestas en suspensión utilizando un agente apropiado o una
mezcla de agentes apropiados, y la suspensión es cargada en un
molde. El líquido de la suspensión puede ser retirado, por ejemplo,
por evaporación o succión.
Las condiciones de sinterización dependen de la
aleación y de las propiedades requeridas por el producto final.
Posiblemente, antes de la sinterización se
prensan las fibras metálicas cortas unas contra otras para mejorar
la coherencia y/o cambiar la densidad.
Según otro aspecto de la presente invención, se
proporciona un método para aumentar la cizalladura de geles
polímeros durante la filtración de un polímero. El método comprende
el uso de un filtro de paquete de hilatura que comprende una
estructura porosa de fibras metálicas cortas sinterizadas que tienen
secciones transversales poligonales.
Se describirá ahora la invención con más detalle
haciendo referencia a los dibujos que se acompañan, en los que:
La figura 1 muestra un conjunto para filtración
con paquete de hilatura que comprende un filtro de paquete de
hilatura según la presente invención.
En la figura 1 se muestra un conjunto 10 para
filtración con paquete de hilatura que comprende un filtro 12 de
paquete de hilatura según la presente invención. Un polímero viscoso
fundido de material formador de fibras es introducido en el
conjunto 10 por medio de un elemento de suministro 13. El material
polímero viscoso fundido es suministrado a presión a un filtro 12
de paquete de hilatura y es extruido en forma filamentaria a través
de agujeros de hilatura 14 de una hilera 15 situada en un lado de
aguas abajo del filtro 12 de paquete de hilatura.
El filtro 12 de paquete de hilatura comprende,
por ejemplo, fibras metálicas cortas que tienen un diámetro
equivalente de 22 \mum. La porosidad del filtro de paquete de
hilatura es, por ejemplo, del 72%.
El filtro de paquete de hilatura puede tener
cualquier forma. En una realización preferida el filtro 12 de
paquete de hilatura tiene una forma semejante a un disco o semejante
a un cilindro, teniendo un diámetro comprendido entre 10 y 100 mm y
una altura comprendida entre 5 y 100 mm. Un filtro 12 de paquete de
hilatura preferido tiene, por ejemplo, un diámetro de 50 mm y una
altura de 50 mm.
El filtro 12 de paquete de hilatura puede tener
también una forma tubular.
Posiblemente, en el lado de aguas abajo del
filtro de paquete de hilatura, entre dicho filtro 12 de paquete de
hilatura y la hilera 15, está presente un tamiz 16.
El tamiz puede comprender, por ejemplo, una
malla, tal como una malla soldada o tejida, o puede comprender un
vellón no tejido compuesto de fibras metálicas.
Este vellón de fibras metálicas comprende
preferiblemente fibras metálicas con un diámetro comprendido entre
1 y 100 \mum, por ejemplo entre 2 y 25 \mum. Las fibras
metálicas pueden obtenerse, por ejemplo, por estirado de un mazo de
ellas o por técnicas de afeitado (por ejemplo, como se describe en
el documento US 4 930 199), o por cualquier otro procedimiento
conocido en la técnica.
El vellón de fibras metálicas está
sinterizado.
Puede utilizarse cualquier tipo de metal o
aleación metálica para proporcionar las fibras metálicas del vellón
de fibras metálicas. Preferiblemente, se utilizan fibras de acero o
de acero inoxidable, por ejemplo fibras de acero inoxidable de
aleaciones de la serie AISI 300 o de la serie AISI 400, o bien se
utilizan aleaciones que comprenden hierro, aluminio y cromo, acero
inoxidable que comprende cromo, aluminio y/o níquel y 0,05 a 0,3%
en peso de itrio, cerio, lantano, hafnio o titanio (conocidas como
Fecralloy®).
Las fibras metálicas pueden hacerse también de
níquel, titanio, aluminio, cobre o una aleación de uno de estos
metales.
El vellón de fibras metálicas no tejidas tiene
preferiblemente un peso comprendido entre 300 y 1500 g/m^{2}. La
porosidad de la banda de fibras metálicas está comprendida
preferiblemente entre 30 y 80%.
El vellón de fibras metálicas puede comprender
solamente una capa de fibras metálicas o puede ser un apilamiento
de diferentes capas de fibras, comprendiendo cada capa de fibras
unas fibras metálicas con un diámetro de fibra equivalente, una
densidad de fibras y un peso específicos de la capa. Este peso de
cada capa se expresa en g/m^{2} y en lo que sigue se denominará
"peso de capa específico".
Las diferentes capas del vellón de fibras
metálicas pueden sinterizarse por separado. Como alternativa, se
puede sinterizar el apilamiento que comprende las diferentes
capas.
Un ejemplo de un vellón de fibras metálicas no
tejidas en múltiples capas comprende una primera capa que contiene
fibras metálicas con un diámetro de 6,5 \mum, una segunda capa que
contiene fibras metálicas con un diámetro de 4 \mum y una tercera
capa que comprende fibras metálicas con un diámetro de 2 \mum.
Posiblemente, el vellón de fibras metálicas se
prensa isostáticamente en frío.
Durante el prensado isostático en frío se expone
la banda a una presión isostática superior a 2 x 10^{8} Pa y
preferiblemente a una presión superior a 2,5 x 10^{8} Pa.
Debido a la operación de prensado isostático se
obtiene una porosidad homogénea en toda la superficie de la
banda.
Claims (9)
1. Un filtro (12) de paquete de hilatura que
comprende una estructura porosa de fibras metálicas cortas
sinterizadas, teniendo dichas fibras metálicas cortas una sección
transversal poligonal y teniendo dichas fibras metálicas cortas una
relación de longitud a diámetro (L/d) comprendida entre 30 y
100.
2. Un filtro (12) de paquete de hilatura según
la reivindicación 1, en el que dicha estructura porosa tiene una
porosidad superior a 60%.
3. Un filtro (12) de paquete de hilatura según
la reivindicación 1 ó 2, en el que dichas fibras metálicas cortas
se obtienen afeitando el borde de una bobina de chapa metálica para
fabricar fibras afeitadas y cortando subsiguientemente dichas
fibras afeitadas para obtener fibras metálicas cortas.
4. Un filtro (12) de paquete de hilatura según
una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichas
fibras metálicas cortas tienen un diámetro equivalente comprendido
entre 1 y 150 \mum.
5. Un conjunto (10) para filtración con paquete
de hilatura, que comprende un filtro (12) de paquete de hilatura
según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.
6. Un conjunto (10) según la reivindicación 5,
en el que dicho conjunto comprende, además, un tamiz (16) en el
lado de aguas abajo de dicho filtro de paquete de hilatura.
7. Un conjunto (10) según la reivindicación 6,
en el que dicho tamiz comprende una malla soldada o tejida o un
vellón no tejido que consta de fibras metálicas.
8. Un método para fabricar un filtro (12) de
paquete de hilatura, comprendiendo dicho método los pasos de
- -
- habilitar un juego de fibras metálicas cortas que tienen una sección transversal poligonal y que presentan una relación de longitud a diámetro (L/d) comprendida entre 30 y 100;
- -
- introducir dicho conjunto de fibras metálicas cortas en un molde de forma tridimensional;
- -
- sinterizar dicho juego de fibras metálicas cortas para formar un filtro sinterizado (12) de paquete de hilatura.
9. Un método para aumentar la cizalladura de
geles polímeros durante la filtración de un polímero utilizando un
filtro (12) de paquete de hilatura que comprende una estructura
porosa de fibras metálicas cortas sinterizadas, teniendo dichas
fibras metálicas cortas una sección transversal poligonal y
presentado dichas fibras metálicas cortas una relación de longitud
a diámetro (L/d) comprendida entre 30 y 100.
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