MXPA05000325A - Metodo de hilatura. - Google Patents

Abstract

Se provee un metodo para hilar un hilo de filamentos multiples a partir de un material termoplastico, que comprende los pasos de extruir el material fundido a traves de una hilandera con una pluralidad de orificios de hilandera dentro de un haz de filamentos con una pluralidad de filamentos, enrollar los filamentos como hilo despues de su solidificacion, y enfriar el haz de filamentos en dos pasos por debajo de la hilandera, con lo cual en una primera zona de enfriamiento el medio de enfriamiento gaseoso es dirigido de modo tal que fluya a traves del haz de filamentos transversalmente, y el metodo esta caracterizado porque el medio de enfriamiento abandona el haz de filamentos practicamente de forma completa en el lado opuesto al lado del influjo, y en una segunda zona de enfriamiento por debajo de la primera zona de enfriamiento el haz de filamentos se enfria adicionalmente y de forma esencial mediante la autosuccion del medio de enfriamiento gaseoso que rodea el haz de filamentos.

Description

METODO DE HILATURA MEMORIA DESCRIPTIVA La presente invención se relaciona con un método para hilar un hilo de filamentos múltiples a partir de un material termoplástico que comprende los pasos de extruir el material fundido a través de una hilandera con una pluralidad de orificios de hilandera para formar un haz de filamentos que comprende una pluralidad de filamentos, enrollar los filamentos como un hilo después de su solidificación, y enfriar el haz de filamentos por debajo de la hilandera. La presente invención también se relaciona con hebras y cuerdas de filamentos de poliéster que contienen hebras de filamentos de poliéster. Se conoce un método de este tipo de EP-A-1 079 008. El movimiento de filamentos recién eximidos es sostenido durante el procedimiento de hilatura mediante una corriente de aire. Entonces tiene lugar el enfriamiento esencialmente a través de una corriente de agente de enfriamiento que fluye paralelo al hilo. Generalmente se logran buenos resultados con este tipo de enfriamiento, especialmente con velocidades elevadas de extracción. Se describe en JP 11061550 un método de enfriamiento en dos pasos para hilar un hilo de filamentos múltiples a partir de material termoplástico. En la primera zona de enfriamiento el flujo de aire se dirige de forma tal que alcanza los filamentos de un lado o circunferencialmente, y en una segunda zona se sopla aire comprimido en la sección superior de la zona de enfriamiento para que exista un flujo descendente de aire paralelo a los filamentos. El propósito de esto es producir filamentos con propiedades físicas que sean lo más uniformes posibles. El comportamiento de enfriamiento de polímeros termoplásticos ciertamente se complica y depende de una serie de parámetros. En especial durante el procedimiento de enfriamiento, se pueden generar diferencias en la doble refracción sobre la sección transversal del filamento, ya que la capa externa de filamento se enfría más rápido que el interior del filamento; es decir, el núcleo del filamento. Este procedimiento de enfriamiento también conlleva diferencias en el comportamiento de cristalización de los filamentos. Así, el enfriamiento determina la cristalización de los polímeros en enfriamiento en un grado importante, lo cual se puede advertir en el uso final de los filamentos, por ejemplo en el estiramiento. Para una serie de aplicaciones se desea lograr un nivel elevado de enfriamiento lo más rápido posible después de la extrusión, para alentar una rápida cristalización. Los procedimientos de enfriamiento de esta técnica antecedente no cumplen, o cumplen de manera incompleta, con estos requerimientos. El objeto de la presente invención es proveer un método para el enfriamiento efectivo de filamentos extruidos, lo cual conlleva así una buena cristalización, incluso a velocidades de enrollado relativamente bajas.

Se logra el objetivo con el método de la invención en el sentido que el método, como se describe anteriormente en el preámbulo de la reivindicación 1 , se distingue porque el enfriamiento se lleva a cabo en dos pasos, soplándose el haz de filamentos con un medio de enfriamiento gaseoso en la primera zona de enfriamiento de modo tal que el medio de enfriamiento gaseoso fluye a través del haz de filamentos transversalmente y abandona el haz de filamentos de forma prácticamente completa en el lado opuesto al lado del influjo, y en una segunda zona de enfriamiento por debajo de la primera zona de enfriamiento el haz de filamentos se enfría aún más esencialmente a través de la autosucción del medio de enfriamiento gaseoso que rodea el haz de filamentos. La presente invención se relaciona así con un procedimiento de enfriamiento en dos pasos. En el primer paso un medio de enfriamiento gaseoso fluye a través del filamento. Es decisivo que el agente de enfriamiento abandone el haz de filamentos de forma prácticamente completa en el lado opuesto al lado de influjo. En este paso de procedimiento de enfriamiento, no se debe extraer el medio de enfriamiento junto con el filamento si es posible. Para ejecutar este primer paso de enfriamiento es concebible que el medio de enfriamiento gaseoso fluya a través del haz de filamentos de forma transversal a la dirección en la cual se está moviendo el haz de filamentos, para que se provea un llamado flujo de aire transversal. Este flujo de aire puede crearse efectivamente al succionar el medio de enfriamiento gaseoso con un dispositivo de succión después de que ha pasado a través del haz de hilos. Se logra así una corriente de enfriamiento bien dirigida y se asegura que el agente de enfriamiento abandone cuantitativamente el haz de filamentos. Se puede llevar a cabo así el diseño de modo tal que el haz de filamentos sea guiado entre un dispositivo de soplado y un dispositivo de succión, por ejemplo. Otra posibilidad sería dividir el flujo del filamento y colocar un dispositivo de soplado a medio trayecto entre dos flujos de filamento por ejemplo, como a través de un tubo perforado que corra paralelo a y entre los flujos de filamento en una cierta distancia. Así se puede soplar el medio de enfriamiento gaseoso desde el centro del as de filamento a través del as de filamento hacia el exterior. Nuevamente, es importante cerciorarse que el medio de enfriamiento abandone el haz de forma prácticamente completa. Por supuesto, crear el flujo de aire y la succión en la otra (dirección es concebible, en el sentido que el tubo que corra a través del centro de las corrientes de filamento sirva como un dispositivo de succión y el soplado tenga lugar desde afuera hacia adentro. En el método de la invención, se prefiere que la velocidad de flujo del medio de enfriamiento gaseoso se encuentre entre 0.1 y 1 m/s. A esas velocidades, se puede lograr un enfriamiento uniforme casi sin entremezclado o creación de diferencias entre capa externa/núcleo durante la cristalización. Además, ha probado ser completamente adecuado que la primera zona de enfriamiento tenga una longitud entre 0.2 y 1.2 m.

Al soplar en estas longitudes y bajo las condiciones que se describieron anteriormente, se logra el grado deseado de enfriamiento en la primera zona o paso. El segundo paso de enfriamiento se lleva a cabo utilizando el llamado "enfriamiento de hebra por autosucción" en donde el haz de filamentos jala el medio de enfriamiento gaseoso en su proximidad, como el aire ambiental, consigo y se enfría aún más. En este caso el medio de enfriamiento gaseoso fluye principalmente de forma paralela a la dirección en la cual se está moviendo el haz de filamentos. Es importante que el medio de enfriamiento gaseoso alcance el haz de filamentos desde por lo menos dos lados. Se puede crear la unidad de autosucción con dos paneles perforados, llamados paneles de doble cara, que corran en paralelo al haz de filamentos. La longitud es de por lo menos 10 cm y puede ser de hasta varios metros. Las longitudes comunes para estas distancias de autosucción están en la escala de 30 cm a 150 cm. En el método de la invención se prefiere que el segundo paso de enfriamiento se lleve a cabo de modo tal que al conducir los filamentos entre materiales perforados, como paneles perforados, el medio de enfriamiento gaseoso pueda alcanzar los filamentos desde dos lados durante la autosucción. Conducir el haz de filamentos en la segunda zona de enfriamiento a través de un tubo perforado ha probado ser ventajoso. Tales tubos de autosucción son conocidos por los expertos en la técnica. Posibilitan jalar el medio de enfriamiento gaseoso a través del haz de filamentos de modo tal que se puede evitar casi completamente el entremezclado. Es posible regular la temperatura del medio de enfriamiento succionado a través del haz de filamentos al utilizar intercambiadores de calor, por ejemplo. Esta modalidad permite un control del procedimiento independientemente de la temperatura del ambiente, lo cual es conveniente para la estabilidad continua del procedimiento, por ejemplo por diferencias entre día/noche o verano/invierno. Entre la hilandera, o la tobera plana, y el inicio de la primera zona de enfriamiento existe algo que se llama generalmente "tubo de calentamiento". Dependiendo del tipo de filamento, la longitud de este elemento, que es conocido por expertos en la técnica, se encuentra entre 10 y 40 cm. Entre la primera y segunda zonas de enfriamiento se puede implementar convenientemente un paso de atado adicional en una forma conocida en sí, es decir, utilizando los llamados elevadores de presión del aire (Airmover) o navajas de aire Airknives). Este paso de atado también puede tener lugar dentro de la segunda zona de enfriamiento. El procedimiento de conformidad con la invención evidentemente puede incluir el estiramiento de los filamentos en una forma conocida en sí después de las zonas de enfriamiento y previo al enrollado. El término "estiramiento" en la presente incluye todos los métodos conocidos por los expertos en la técnica para estirar los filamentos. Esto se puede realizar con un rodillo individual o doble, o algo similar. Debe mencionarse explícitamente que el estiramiento se refiere a relaciones de estiramiento mayores a 1 , así como a relaciones menores a 1. Estas últimas relaciones son conocidas por el experto en la técnica bajo el término relajación. Las relaciones de estiramiento menores y mayores a uno pueden presentarse al mismo tiempo dentro de un procedimiento. La relación de estiramiento completa generalmente se calcula a partir de la relación de la velocidad de estiramiento o, si también tiene lugar una relajación, la velocidad de enrollado al final del procedimiento y las velocidades de hilatura de los filamentos; es decir, la velocidad con la cual los haces de filamentos pasan a través de las zonas de enfriamiento. Una constelación típica es por ejemplo una velocidad de hilatura de 2760 m/m¡n, estiramiento a 6000 m/min, una relajación adicional después del estiramiento de 0.5%, es decir, una velocidad de enrollado de 5970 m/min. Esto genera una relación de estiramiento total de 2.16. Las velocidades de enrollado preferidas de conformidad con la invención son por ende de por lo menos 2000 m/min. En principio no hay restricciones a la velocidad máxima para el procedimiento dentro de lo que es técnicamente posible. Sin embargo, en general, se prefiere una velocidad máxima de enrollado de 6000 m/min. Para las relaciones de estiramiento total comunes de 1.5 a 3, la velocidad de hilatura se encuentra dentro de la escala de alrededor de 500 a aproximadamente 4000 m/min, preferiblemente 2000 a 3500 m/min. Adicionalmente se puede ubicar una celda de enfriamiento en flujo ascendente del dispositivo de estiramiento y después de las zonas de enfriamiento. Este elemento también es conocido en sí. Para el medio de enfriamiento gaseoso, se prefiere aire o un gas inerte como nitrógeno o argón. En principio, el método de la invención no está restringido a ciertos tipos de polímeros y se puede aplicar a todo tipo de polímeros que sean extruibles en filamentos. Sin embargo, se prefieren como materiales termoplásticos polímeros como poliéster, poliamida, poliolefina o mezclas de copolímeros de estos polímeros. Es especialmente preferible que el material termoplástico consista esencialmente de tereftalato de polietileno. El método de la invención permite la producción de filamentos particularmente adecuados para aplicaciones técnicas, especialmente para su uso en cuerdas de llantas. Aún más, este método es adecuado para la fabricación de hebras técnicas. El experto en la técnica conoce el diseño necesario para hilar hebras técnicas, en particular la selección de la boquilla y la longitud del tubo de calentamiento. Por ello, la invención también está dirigida a hebras de filamentos, en particular hebras de filamentos de poliéster, las cuales se obtienen con el método descrito anteriormente.

La presente invención está dirigida en particular a hebras de filamentos de poliéster con una tenacidad de rotura T en mN/tex y un alargamiento a la ruptura E en %, para lo cual el producto de la tenacidad de rotura T y la raíz cúbica del alargamiento en la ruptura E (T*E1 3) es de por lo menos 1600 mM %13/tex. Se prefiere que este producto se encuentre entre 1600 y 1800 mN% 3/tex. Las mediciones de la tenacidad de rotura T y el alargamiento a la ruptura E para determinar el parámetro t*?1/3 se llevan a cabo de conformidad con ASTM 885 y son conocidas por un experto en la técnica. En una modalidad preferida, la invención está dirigida a hebras de filamentos de poliéster, por los cual la suma de su alargamiento en % después de aplicar una carga específica EAST (alargamiento a tensión específica) de 410 mN/tex y su encogimiento con aire caliente a 180°C (HAS) en %, o la suma de EAST+ HAS, es menor a 11 %, preferiblemente menor a 10.5%. La medición del EAST se lleva a cabo de conformidad con ASTM 885, y el HAS también se lleva a cabo de conformidad con ASTM 885 bajo la condición de que la medición se lleva a cabo a 180°C, a 5 mN/tex, y durante 2 minutos. Finalmente, la presente invención está dirigida a cuerdas de llanta, las cuales contienen hebras de filamento de poliéster y en las cuales las cuerdas tiene una capacidad de retención Rt en %, distinguiéndose las cuerdas de llantas en que el factor de calidad Qf, es decir el producto de T*E1/3 de las hebras de filamentos de poliéster y Rt de la cuerda es mayor a 1350 mN %iy3/tex. Se debe entender la capacidad de retención como el cociente de la tenacidad a la rotura de la cuerda después de la inmersión y la tenacidad de la rotura de los hilos. Especialmente se prefiere tener un factor de calidad mayor a 1375 mN%1/3/tex y convenientemente de hasta 1800 mN%1 3/tex. Se explicará adicionalmente la invención con la ayuda de los siguientes ejemplos, sin estar restringida a estos ejemplos. Se hilaron y enfriaron gránulos de tereftalato de polietileno con una viscosidad relativa de 2.04 (medida con una solución de 1 g de polímero en 125 g de una mezcla de 2,4,6-triclorofenol y fenol (TCF/F, 7:10 m/m) a 25°C en un viscosímetro Ubbelohde (DIN 51562)) bajo las condiciones que se enlistan en el cuadro 1. La velocidad de estiramiento fue de 6000 m/min. Se estableció una relajación adicional de 0.5%, con una velocidad de enrollado de 5970 m/min.

CUADRO 1 Se determinaron las propiedades de hebra en estas tres muestras y se muestran en el cuadro 2.

CUADRO 2 Finalmente se determinaron las propiedades de la cuerda después de la inserción y se resumen en el cuadro 3. El factor de calidad QF se calcula como el producto de T*E1/3 y la retención.

CUADRO 3

Claims (15)

NOVEDAD DE LA INVENCION REIVINDICACIONES

1.- Un método para hilar un hilo de filamentos múltiples a partir de un material termoplástico que comprende los pasos de extruir el material fundido a través de una hilandera con una pluralidad de orificios de hilandera para formar un haz de filamentos con una pluralidad de filamentos, enrollar los filamentos como hilos después de su solidificación, y enfriar el haz de filamentos en dos pasos por debajo de la hilandera, con lo cual en una primera zona de enfriamiento el flujo del medio de enfriamiento gaseoso se dirige de modo tal que fluye a través del haz de filamentos transversalmente, estando el método caracterizado porque el medio de enfriamiento abandona el haz de filamentos de forma prácticamente completa al lado opuesto del lado del influjo, y en una segunda zona de enfriamiento por debajo de la primera zona de enfriamiento el haz de filamentos se enfría adicionalmente de forma esencial mediante la autosucción del medio de enfriamiento gaseoso que rodea el haz de filamentos.

2.- El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el medio de enfriamiento gaseoso es succionado hacia fuera con un dispositivo de succión después del soplado a través del haz de hilo.

3. - El método de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado además porque la velocidad de flujo del medio de enfriamiento gaseoso se encuentra entre 0.1 y 1 m/s.

4. - El método de conformidad con una o más de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado además porque la primera zona de enfriamiento tiene una longitud entre 0.2 y 1.2 m.

5. - El método de conformidad con una o más de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado además porque el segundo paso de enfriamiento se lleva a cabo al guiar los filamentos entre materiales perforados, por ejemplo paneles perforados, de modo tal que el modo de enfriamiento gaseoso pueda alcanzar los filamentos desde dos lados durante la autosucción.

6. - El método de conformidad con una o más de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado además porque el segundo paso de enfriamiento se lleva a cabo al guiar el haz de filamentos a través de un tubo perforado.

7. - El método de conformidad con una o más de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado además porque los filamentos son estirados en una forma conocida en sí después del enfriamiento y antes de ser enrollados.

8. - El método de conformidad con una o más de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado además porque el enrollado se lleva a velocidades de por lo menos 2000 m/min.

9. - El método de conformidad con una o más de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado además porque el medio de enfriamiento gaseoso es aire o un gas inerte.

10. - El método de conformidad con una o más de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado además porque el material termoplástico se selecciona de un grupo que comprende poliéster, poliamida, poliolefina o mezclas de estos polímeros.

11. - El método de conformidad con una o más de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado además porque el material termoplástico consiste esencialmente de tereftalato de polietileno.

12. - Hebras de filamentos, en particular hebras de filamentos de poliéster, que se obtiene mediante un procedimiento de conformidad con una o más de las reivindicaciones precedentes 1 a 11.

13. - Hebras de filamentos de poliéster con una tenacidad a la ruptura T en mN/tex y un alargamiento a la ruptura T en porcentaje, siendo el producto de la tenacidad a la rotura T y la raíz cúbica del alargamiento a la ruptura E, T*E1/3, de por lo menos 600 mN% /3/tex.

14. - Las hebras de filamentos de poliéster de conformidad con la reivindicación 12 ó 13, caracterizadas además porque para las cuales la suma de su alargamiento en porcentaje después de la aplicación de una carga específica EAST (alargamiento a tensión específica) de 410 mN/tex y su encogimiento con aire caliente HAS a 180°C en %, por ende la suma de EAST + HAS, es menor a 11%, preferiblemente menor a 0.5%.

15.- Una cuerda que comprende hebras de filamentos de poliéster de conformidad con una o más de las reivindicaciones 12 a 14, teniendo la cuerda una capacidad de retención Rt en porcentaje después de la inmersión, en donde el factor de calidad Qf, es decir el producto de T+E1/3 de las hebras de filamento de poliéster y Rt de la cuerda es mayor a 1350 mN%1/3/tex.