MXPA98004711A - Fibras de polimeros huecas utilizando proceso rotatorio - Google Patents

Abstract

En un método para producir fibras de polímero huecas (20), se suministra polímero fundido a un extractor centrífugo de polímero giratorio (109 que tiene una pared periférica (14). El extractor centrífugo gira de manera tal que el polímero fundido se centrifuga a través de un primer tubo (24), que se extiende a través de la pared periférica del extractor centrifugo para formar fibras. Se introduce gas al interior del polímero fundido para formar fibras de polímero huecas. Las fibras de polímero huecas luego se recolectan como un producto tal como una estera. Las fibras de polímero huecas producidas por el método, son micro fibras que tienen un diámetro exterior promedio de aproximadamente 2.5 micras a aproximadamente 62.5 micras.

Description

FIBRAS DB POLÍMEROS HUECAS UTILIZANDO PROCESO ROTATORIO CAMPO TÉCNICO Esta invención se refiere en general a la fabricación de fibras de polímeros y específicamente a un método para fabricar fibras de polímeros huecas por un proceso rotatorio modificado. TÉCNICA PREVIA En el pasado, las fibras de polímeros sólidas tradicionalmente se han empleado en una tobera de centrifugado estacionaria, desde la cual las fibras se estiran o jalan. Esto se conoce como un "proceso textil". También se sabe el hacer fibras de polímeros huecas utilizando un proceso textil. Son más ligeras en peso que las fibras de polímeros solidas, que tienen la misma longitud y diámetro. Debido que a menudo proporcionan el mismo desempeño con peso reducido, las fibras de polímeros huecas en ocasiones son más útiles en ciertas aplicaciones que las fibras de polímeros sólidas. Por ejemplo, el peso reducido es particularmente conveniente cuando las fibras de polímeros huecas se emplean como fibras de aislamiento de prendas de vestir y en otras ciertas aplicaciones de aislamiento. Desgraciadamente, el proceso textil para producir fibras de polímeros huecas tiene un rendimiento limitado, debido a que el proceso se basa solamente en atenuación mecánica para formar el polímero fundido en fibras. Las micro fibras de polímeros son fibras de diámetro muy pequeño, que son particularmente adecuadas para ciertas aplicaciones tales como aislamiento térmico y acústico, productos absorbentes y productos de filtración. El proceso textil no está bien adaptado para producir micro fibras de polímeros, debido a que hay un límite en que tan pequeño puede formarse el diámetro de las fibras con atenuación mecánica. Se conoce el producir micro fibras de polímeros sólidas por un proceso de soplado con fusión que utiliza una corriente de aire para atenuar las fibras. Sin embargo, no se conoce el producir microfibras de polímero huecas por el proceso de soplado con fusión. La corriente de aire que atenúa las fibras, probablemente interferirá con la introducción de gas al interior de las fibras para hacer las fibras huecas. Además, el proceso de soplado con fusión es muy costoso. De esta manera, la actual tecnología de polímero no proporciona una forma para hacer micro fibras de polímero huecas centrifugadas directamente. Por lo tanto sería conveniente el proporcionar un procedimiento para producir fibras de polímero huecas que tenga un rendimiento superior que el proceso textil . Sería particularmente conveniente el proporcionar un procedimiento para producir micro fibras de polímero huecas . DESCRIPCIÓN DE LA INVENCION Esta invención se relaciona a un método para producir fibras de polímeros huecas. En el método, se suministra polímero fundido a un hilador o extractor centrífugo de polímero rotatorio que tiene una pared periférica. El extractor centrífugo gira de manera tal que el polímero fundido se centrífuga a través de un primer tubo que se extiende a través de la pared periférica del extractor centrífugo para formar fibras. Se introduce gas al interior del polímero fundido para formar las fibras de polímero huecas. De preferencia, el gas se introduce a través de un segundo tubo. Las fibras de polímero huecas luego se recolectan para formar un producto, tal como una estera. Este proceso rotatorio para producir fibras de polímero huecas, tiene un rendimiento superior que un proceso textil. Logra un alto rendimiento al utilizar fuerza centrífuga, para formar fibras a través de la pared periférica del extractor centrífugo. Ventajosamente, las fibras de polímero huecas formadas por este procedimiento son micro fibras. La atenuación centrífuga del polímero fundido por la rotación del extractor centrífugo, es suficiente para formar el diámetro pequeño deseado de micro fibras. Las micro fibras de polímero huecas tienen un diámetro exterior promedio desde aproximadamente 2.5 mieras (aproximadamente 10 cien milésimas de pulgada) a aproximadamente 62.5 mieras (aproximadamente 250 cien milésimas de pulgada) . No era aparente antes de esta invención que pudieran producirse fibras de polímero huecas por un proceso rotatorio, particularmente microfibras de polímero huecas. Se conoce el fabricar más grandes fibras de polímero sólidas, por un proceso rotatorio. Sin embargo, la fabricación de fibras huecas significativamente es diferente de la fabricación de fibras sólidas. Se conocen diversos procesos para fabricar fibras de vidrio. Sin embargo, la fabricación de fibras de vidrio es un campo diferente de la fabricación de fibras de polímeros. Los dos materiales tienen diferentes propiedades físicas tales como viscosidades y densidades. Las micro fibras de polímero huecas de acuerdo con esta invención pueden producir una estera con alto esponjado (no tejidas). De esta manera, las fibras proporcionan excelente desempeño en una amplia variedad de aplicaciones, incluyendo por ejemplo productos absorbentes, productos de aislamiento acústico y térmico, textiles y productos de filtración. El desempeño de las fibras de polímero huecas se mantiene constante o mejora respecto a las fibras de polímero sólidas. Al mismo tiempo, las fibras de polímero huecas se reducen en peso de aproximadamente 10% a aproximadamente 80%, de preferencia de aproximadamente 25% a aproximadamente 50%, en comparación con fibras de polímeros sólidas. Diversos objetos y ventajas de esta invención serán aparentes para aquellos con destreza en la técnica a partir de la siguiente descripción detallada de la modalidad preferida, cuando se lee a la luz de los dibujos acompañantes. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una vista seccional esquemática en elevación del aparato para centrifugar fibras de polímero de acuerdo con el proceso rotatorio de esta invención. La Figura 2 es una vista en sección tranversal agrandada de una estructura de punta localizada en la pared periférica de un extractor centrífugo de polímero de acuerdo con esta invención. La Figura 3 es una vista en sección tranversal agrandada de una segunda modalidad de una estructura de punta de acuerdo con esta invención. La Figura 4 es una vista lateral de la estructura de punta de la Figura 3, como se ilustra sobre la línea 44.

La Figura 5 es una vista en sección tranversal agrandada de una tercer modalidad de una estructura de punta de acuerdo con esta invención. La Figura 6 es una vista en sección tranversal agrandada de una cuarta modalidad de una estructura de punta de acuerdo con esta invención. La Figura 7 es una vista en sección tranversal agrandada de una quinta modalidad de una estructura de punta de acuerdo con esta invención. La Figura 8 es una vista en sección tranversal agrandada de una sexta modalidad de una estructura de punta de acuerdo con esta invención. La Figura 9 es una vista en sección tranversal agrandada de una séptima modalidad de una estructura de punta de acuerdo con esta invención. MEJOR MODO PARA LLEVAR A CABO LA INVENCION Como se ilustra en la Figura 1, el aparato para producir fibras de polímero huecas por un proceso rotatorio, incluye un extractor centrífugo de polímero montado giratoriamente 10, que está constituido generalmente por una pared de fondo 12 y una pared periférica 14. El extractor centrífugo puede moldearse a partir de aleación de níquel/cobalto/cromo, como se emplea para la producción de fibras de vidrio, o puede ser cualquier otro extractor centrífugo conveniente tal como uno a partir de acero inoxidable soldado. La pared periférica 14 tiene de aproximadamente 200 a 25,000 orificios 16, para la centrifugación de las fibras de polímero, de preferencia de aproximadamente 200 a aproximadamente 5,000 orificios y más preferiblemente de aproximadamente 1,000 a aproximadamente 3,000 orificios. El número de orificios es algo dependiente del diámetro extractor centrífugo. Como se discutirá a continuación en relación a la Figura 2, pero no se ilustra en la Figura 1, las estructuras de punta 22 se localizan en los orificios 16. Se deja caer el polímero fundido en el extractor centrífugo rotatorio 10 como corriente de alimentación 18. En forma alterna, el polímero fundido puede alimentarse al extractor centrífugo a través de tuberías u otros conductos de suministro. El polímero fundido puede producirse o suministrarse al utilizar equipo extrusor comúnmente conocido por aquellos con destreza en la especialidad de materiales poliméricos, tales como PET. El polímero puede ser cualquier polímero termo ablandable. Ejemplos incluyen pero no están limitados a polipropileno, poli (etilen tereftalato) ("PET"), poli(fenilen sulfuro) ("PPS"), policarbonato, poliestireno, polietileno, poli(butilen tereftalato) ("PBT") y poliamida. Pueden emplearse tanto polímeros termoplásticos como termofijos.

Al llegar a la pared de fondo del extractor centrífugo 12, el polímero fundido se desplaza radialmente hacia afuera y hacia arriba de la pared periférica 14, en donde la fuerza centrífuga impulsa al polímero a través de las estructuras de punta 22 localizadas en los orificios 16 para formar una pluralidad de fibras de polímero huecas 20. El extractor centrífugo 10 gira típicamente a una velocidad de aproximadamente 1200 rpm a aproximadamente 3000 rpm, y de preferencia a aproximadamente 1500 rpm a aproximadamente 2000 rpm. Extractor centrífugos de diversos diámetros pueden emplearse, y las velocidades de rotación se ajustan para dar la aceleración radial deseada en la superficie interior de la pared periférica del extractor centrífugo. El diámetro del extractor centrífugo típicamente es desde aproximadamente 20.3 cm (8") a aproximadamente 101.6 cm (40"), de preferencia desde aproximadamente 25.4 cm (10") a aproximadamente 63.5 cm (25") y más preferiblemente 38.1 cm (15") aproximadamente. La aceleración radial (velocidad al cuadrado/radio) de la superficie interior de la pared periférica del extractor centrífugo es de aproximadamente 4572 metros/segundo cuadrado (15,000 pies/segundo cuadrado) a aproximadamente 13,716 metros cuadrados/segundo cuadrado (45,000 pies/segundo cuadrado) y de preferencia de aproximadamente 6,096 metros/segundo cuadrado (20,000 pies/segundo cuadrado) a aproximadamente 9,144 metros/segundo cuadrado (30,000 pies/segundo cuadrado. Como puede verse de la Figura 2, las estructuras de punta 22 se localizan en los orificios 16 en la pared periférica 14 del extractor centrífugo. Cada estructura de punta 22 incluye un primer tubo generalmente cilindrico 24. El primer tubo 24 se extiende a través de la pared periférica 14. El primer tubo 24 incluye una entrada 26, una perforación 28 y una salida 30. Polímero fundido se centrífuga a través del primer tubo 24 para formar las fibras 20. El polímero fundido circula desde dentro del interior del extractor centrífugo a la entrada 26, luego a través de la perforación 28 y luego sale por la salida 30. De preferencia, el polímero fundido que sale del primer tubo 24 se reduce en diámetro en un cono formador de fibra 32 para formar las fibras 20. El cono 32 se forma en donde el polímero fundido se dobla hacia abajo desde el diámetro de salida 30 del primer tubo 24 a un diámetro más pequeño. Cada estructura de punta 22 se adapta para mover o dirigir el gas inmediatamente circundante a la estructura de punta, e introducirlo al interior del polímero fundido. De preferencia el gas es aire ambiente. Sin embargo, el gas también puede ser nitrógeno, argón, gases de combustión u otros gases convenientes . Al introducir gas al interior del polímero fundido, huecos continuos 34 se producen al interior de las fibras de polímero para formar las fibras de polímeros huecas 20. De preferencia, el gas se introduce al cono 32. En la modalidad preferida ilustrada en la Figura 2, el gas se introduce al interior del polímero fundido a través de un segundo tubo 36. De preferencia, como se ilustra en la Figura 2, el segundo tubo 36 se coloca al interior del primer tubo 24 en la pared periférica 14 del extractor centrífugo. El segundo tubo ilustrado con 36 generalmente tiene forma de "L", pero puede ser cualquier forma conveniente para el flujo suficiente de gas para formar los huecos en las fibras. En particular, el primer tubo 24 incluye manguitos 38 que tienen una abertura 40 localizada intermedia al hombro 42 y el extremo distante 44. El primer extremo 46 del segundo tubo 36 se conecta al manguito 38 en la abertura 40. De esta manera, la entrada 48 del pasaje 49 del segundo tubo 36 está en comunicación con la región inmediatamente adyacente al exterior del primer tubo 24. El extremo distante 30 del segundo tubo 36 y de esta manera la salida 51 del pasaje 49, se localizan cerca al extremo distante 44 del primer tubo 24. En la modalidad ilustrada, la salida 51 se localiza ligeramente fuera del extremo distante 44, pero la salida 51 también puede localizarse incluso con o ligeramente al interior del extremo distante 44.

Como resultado de la estructura anteriormente descrita, la entrada 48 del segundo tubo 36 está abierta a la presión de gas ambiente, inmediatamente circundante a la estructura de punta 22, fuera de la pared periférica del extractor centrífugo. La salida 51 del segundo tubo 36 se localiza cerca de la salida 30 del primer tubo 24. Conforme el polímero fundido circula a través del anillo formado entre el primer tubo 24 y el segundo tubo 36, gas en la región o zona de formación, se aspira a través del pasaje 49 del segundo tubo 36 al cono 32 que se atenúa en una fibra 20, formando de esta manera una fibra de polímero hueca 20. La fibra generalmente es circular en sección transversal radial debido a que la perforación 28 del primer tubo 24 tiene una sección transversal radial circular. De preferencia, la entrada 48 del segundo tubo 36 se coloca lejos del extremo distante 44 del primer tubo 24, una distancia al menos tan grande como el diámetro interior del segundo tubo 36 a la salida 51. Esta colocación asegura un flujo óptimo de gas a las fibras de polímero huecas . En la modalidad preferida ilustrada en la Figura 2, la estructura de punta 22 se coloca primordialmente al interior de la pared periférica 14 del extractor centrífugo, es decir en la dirección del espesor de la pared periférica. Específicamente, la entrada 48 del segundo tubo 36 se coloca dentro de la pared periférica 14. El orificio 16 en la pared periférica 14 generalmente es cilindrico e incluye una porción de diámetro más pequeña 16 ' y una porción de diámetro más grande 16 ' ' . La estructura de punta 22 depende de la porción de diámetro 16''. La porción de diámetro más grande 16'' tiene un diámetro que es mayor que el diámetro exterior del primer tubo 24. Como resultado, puede introducirse gas a la entrada 48 del segundo tubo 36. De preferencia, el diámetro de la porción de diámetro más grande 16 ' ' es al menos aproximadamente .025 cm (.010") mayor que el diámetro exterior del primer tubo 24. Se ha encontrado que la estructura de punta 22 para producir las fibras de polímero huecas de acuerdo con esta invención debe ser significativamente más pequeña que una estructura de punta para producir las fibras de vidrio huecas por un proceso textil tal como se describe en la patente de los E.U.A. No. 4,846,864 otorgada a Huey, en julio 11 de 1989. La longitud del primer tubo 24 de preferencia es de aproximadamente .127 cm (.050") a aproximadamente .762 cm (.300") y en especial aproximadamente .483 cm (.190") . El diámetro interior del primer tubo 24 a la salida 30, de preferencia es de aproximadamente .102 cm (.040") a aproximadamente .381 cm (.150") y en especial aproximadamente .160 cm (.063"). El diámetro interior del segundo tubo 36 en la salida 51 es de preferencia de aproximadamente .038 cm (.015") a aproximadamente .305 cm (.120") y en especial aproximadamente .084 cm (.033"). El diámetro exterior del segundo tubo 36 a la salida 51 es de preferencia de aproximadamente .051 cm (.020") a aproximadamente .356 cm (.140") y en especial aproximadamente .130 cm (.051"). El extremo distante 50 del segundo tubo 36, de preferencia se coloca en algún lugar en la región en la gama desde el interior del extremo distante 44 del primer tubo 24, una distancia igual a aproximadamente el doble del diámetro exterior del segundo tubo 36, a más allá del extremo distante 44 del primer tubo 24, una distancia igual a aproximadamente el doble del diámetro exterior del segundo tubo 36. Más preferiblemente, el extremo distante 50 y el segundo tubo 36 ya está aproximadamente a nivel con el extremo distante 44 del primer tubo 24 o se extiende desde ahí hasta y que incluye una distancia igual a aproximadamente el diámetro exterior del segundo tubo 36. En la Figura 2, la salida 51 del segundo tubo 36 es generalmente concéntrica con la salida 30 del primer tubo 24. Esto produce una fibra de polímero hueca que tiene un hueco continuo localizado central en general. Habrá de entenderse sin embargo que son aceptables otras orientaciones . Una variación incluye el tener un alineamiento no concéntrico entre las salidas 51 y 30. Además de tener un alineamiento no concéntrico, la perforación 28 del primer tubo 24 puede tener una sección transversal radial no circular, para permitir la formación de fibras no circulares o el segundo tubo 36 puede tener una sección transversal radial no circular para permitir la formación de huecos no circulares. Los tubos pueden tener cualquier cantidad de formas y orientaciones. En la modalidad ilustrada, el gas se dirige al interior del cono 32 por el hecho de que la presión interna del polímero fundido en ese sitio es sub-atmosférica debido entre otras cosas a la atenuación del cono 32 en una fibra 20. Esto es, no se requiere fuente externa de gas a presión para producir la configuración hueca. Sin embargo, habrá de entenderse que la presente invención puede adaptarse para ser utilizada en conjunto con un sistema a presión, como se describe en la patente de los E.U.A. No. 4,846,864 otorgada a Huey, en julio 11 de 1989 (incorporada aquí por referencia) . La naturaleza hueca de las fibras puede cuantificarse en términos de su fracción hueca, que se define como (DL/D0)2, en donde Dx es el diámetro interior y D0 es el diámetro exterior de la fibra. La fracción hueca promedio de las fibras de polímero huecas depende de la viscosidad de polímero, la presión del gas y el diseño de estructura de punta, particularmente el diámetro de las salida 51 del segundo tubo 36. La fracción hueca promedio de las fibras de polímero huecas puede variarse desde muy pequeño (aproximadamente 10%) a muy grande (aproximadamente 80 o 90%) . De preferencia, la fracción hueca promedio es de aproximadamente 20% a aproximadamente 60%. Aún cuando las fibras de polímero de acuerdo con esta invención se han denominado "huecas", pueden incluir algunas partes que sean sólidas y que aún se consideren huecas. El diseño de la estructura de punta 54 ilustrado en las Figuras 3 y 4 incorpora un segundo tubo en forma generalmente de "T" 58 conectado dentro del primer tubo 56 en una pluralidad de sitios. El manguito 60 del primer tubo 56 contiene aberturas opuestas 62 que se adaptan para recibir los extremos 64 de la viga 66 al segundo tubo 58. Las aberturas 62 se localizan intermedias al hombro 68 y el extremo distante 70 del manguito 60. La proyección 72 del segundo tubo 58 se extiende desde la viga 66, substancialmente concéntrica, hacia afuera a través de la perforación 74 del primer tubo 56. El extremo distante 66 de la proyección 72 se localiza en el extremo distante 70 del primer tubo 56. De esta manera, el gas de la región inmediatamente fuera de la pared periférica 14 del extractor centrífugo y que circunda el primer tubo 56, se dirigirá en las entradas 78 del pasaje 80 del segundo tubo 58 y se descargara a la salida 82 en el extremo distante 76 de acuerdo con los principios de esta invención. La estructura de punta mostrada en la Figura 5, incluye un segundo tubo con forma generalmente de "L" 102 colocado dentro de un primer tubo 100. El primer tubo 100 es similar en estructura al primer tubo 24 mostrado en la Figura 2, pero su extremo distante 104 se estrecha radialmente y no se extiende fuera del orificio 106 en la pared periférica del extractor centrífugo. La estructura de punta 98 también tiene primeros y segundos tubos de diámetro más grande 100 y 102 que la estructura de punta 22 mostrada en la Figura 2. El orificio 106 incluye una porción de diámetro más pequeño 106' y una porción de diámetro más grande 106''. La porción de diámetro más grande 106' ' tiene un diámetro que es mayor que el diámetro del primer tubo 100, de manera tal que puede introducirse gas a la entrada 108 del segundo tubo 102. La Figura 6 muestra una estructura de punta 110 similar a la estructura de punta 98 de la Figura 5. Sin embargo, el orificio 112 no incluye una porción de diámetro más grande. Por el contrario, el primer tubo 116 se acoda hacia abajo desde una porción amplia 114 a una porción estrecha 118, de manera tal que puede introducirse gas a la entrada 120 del segundo tubo 122.

La estructura de punta 22 mostrada en la Figura 2 extrae gas desde el exterior de la pared periférica 14 del extractor centrífugo. Sin embargo, la invención no se limita a ello. La Figura 7 muestra una estructura de punta 124 que extrae gas desde el interior de la pared periférica 126 del extractor centrífugo. El segundo tubo 128 se extiende al interior de la pared periférica 126, una distancia suficiente para estar en el interior del polímero fundido que se centrífuga a través de la pared periférica. De esta manera, puede introducirse gas a la entrada 130 del segundo tubo desde el interior del extractor centrífugo. En la estructura de punta 22 mostrada en la Figura 2, el primer tubo 24 se ha ilustrado como una estructura separada. Sin embargo, la Figura 8 muestra una estructura de punta 132, en donde el orificio 134 en la pared periférica 136 del extractor centrífugo comprende el primer tubo. El primer tubo no es una estructura separada aparte del orificio 134. Esta modalidad también muestra que se introduce gas a través de la entrada 138 del segundo tubo 140 desde el interior del extractor centrífugo. La Figura 9 muestra una estructura de punta 142 que se extiende primordialmente fuera de la pared periférica 144 del extractor centrífugo en vez de colocarse primordialmente al interior de la pared periférica. El primer tubo 146 se extiende desde la pared periférica 144.

El segundo tubo 148 se coloca dentro del primer tubo 146. La entrada 150 del segundo tubo 148 se coloca fuera de la pared periférica 144, de manera tal que puede circular libremente gas a la entrada conforme el extractor centrífugo gira. En la estructura de punta 142 de la Figura 9, la entrada 150 del segundo tubo 148, se orienta generalmente en la dirección hacia arriba. Sin embargo, un beneficio de proceso rotatorio cuando el montaje de punta 142 se extiende primordialmente fuera de la pared periférica 144 hacia el extractor centrífugo, es que la presión de gas que circula a través de la entrada 150 puede ajustarse al cambiar la posición de la entrada. Si la entrada 150 se orienta generalmente en la dirección de avance (la dirección de rotación del extractor centrífugo) , se forza gas a través de la entrada para incrementar la presión de gas. La cantidad de hueco en las fibras de polímeros huecas puede incrementarse al aumentar la presión del gas que se introduce al interior. Otras configuraciones convenientes para el primer y segundo tubo se describen en la patente de los E.U.A. No. 4,846,864 otorgada a Huey anteriormente citada. La patente de Huey también describe diseños "sin punta" que como se describió anteriormente, son una modalidad alterna para formar las fibras de polímero huecas. Habrá de entenderse que las estructuras de extractor centrífugo/punta de la presente invención pueden utilizarse para formar fibras discontinuas así como continuas, si se desea. De nuevo con referencia a la Figura 1, después de emanar de las estructuras de punta 22 del extractor centrífugo 10, las fibras de polímeros huecas 20 se dirigen hacia abajo por el soplador anular 84 para formar un flujo o velo que se mueve hacia abajo 86 de fibras de polímero huecas . Cualquier medio puede emplearse para girar las fibras desde una trayectoria generalmente radial hacia afuera a una trayectoria dirigida hacia una superficie de recolección. Las fibras de polímero huecas 20 se recolectan como una trama de fibras de polímero huecas 88 en cualquier superficie de recolección conveniente, tal como el transportador 90. Atenuación centrífuga por la rotación del extractor centrífugo es suficiente para producir microfibras de polímero huecas que tienen un diámetro exterior promedio desde aproximadamente 2.5 mieras (10 cien milésimas de pulgada) a aproximadamente 62.5 mieras (250 cien milésimas de pulgada) , de preferencia de aproximadamente 2.5 mieras (10 cien milésimas de pulgada) a aproximadamente 25 mieras (100 cien milésimas de pulgada), y en particular de aproximadamente 3.75 mieras (15 cien milésimas de pulgada) a aproximadamente 12.5 mieras (50 cien milésimas de pulgada) . Un diseño de punta más pequeño, un rendimiento menor, y un polímero menos viscoso todos en general producirán fibras más pequeñas. Si se desea, el soplador impelente anular 84 puede suministrarse con presión de gas suficiente para facilitar atenuación de las fibras. Las fibras también pueden tratarse químicamente para reducir su diámetro exterior. El rendimiento total del método, de preferencia es de aproximadamente 2.27 g/hr (5 libras/hora), a aproximadamente 340.5 kg/hr (750 libras/hora), en particular de aproximadamente 4.54 kg/hr (10 libras/hora), aproximadamente 113.5 kg/hr (250 libras/hora), y en particular de aproximadamente 36.32 kg/hr (80 libras/hora) , a aproximadamente 113.5 kg/hr (250 libras/hora). El rendimiento depende de una cantidad de variables incluyendo el tamaño del extractor centrífugo y el número de orificios . Subsecuente a la etapa de formación de fibras de polímero huecas, la trama de fibras de polímero huecas 88 puede transportarse a través de cualesquiera etapas adicionales de procesamiento, tales como horno 92, para resultar en un producto de fibras de polímero huecas finales tales como la estera 94. Más etapas de procesamiento también pueden incluir laminar la estera o capa de fibras de polímero huecas con una capa de refuerzo tal como una estera de fibras de vidrio.

Una característica opcional de la invención es el uso de un medio de calentamiento, tal como un calentador por inducción 96, para calentar ya sea el extractor centrífugo 10 o las fibras de polímero huecas 20, o ambos, para facilitar la atenuación de fibras de polímero huecas y mantener la temperatura del extractor centrífugo al nivel para óptima centrifugación del polímero en fibras huecas. El extractor centrífugo 10 también puede calentarse por aire calentado a presión que se forza contra el interior del extractor centrífugo, por ejemplo desde una cámara de aire caliente colocada al interior del extractor centrífugo. La mayor parte del aire caliente se ventilará desde la parte superior del extractor centrífugo, pero parte del aire caliente puede ventilarse a través del fondo del extractor centrífugo a través de una serie de orificios . Otros medios de calentamiento para el extractor centrífugo pueden emplearse, tales como calentamiento con resistencia eléctrica. La temperatura del extractor centrífugo de preferencia es de aproximadamente 149°C (300°F) a aproximadamente 260°C (500°F) para polipropileno y puede variar para otros polímeros. Ejemplo Se extruye polipropileno y suministra a un extractor centrífugo de polímero a una temperatura de aproximadamente 204°C (400°F) . El extractor centrífugo de polímero se gira para proporcionar una aceleración radial de 7620 metros/segundo2 (25,000 pies/segundo2). La pared periférica del extractor centrífugo se adapta con 350 orificios. Las estructuras de punta como se ilustra en la Figura 2 se localizaron en los orificios. La longitud del primer tubo 24 de la estructura de punta fue .483 cm (.190") y tiene un diámetro interior de .16 cm (.063") en su salida. El diámetro interior del segundo tubo 36 en su salida fue .084 cm (.033") y su diámetro exterior en su salida fue .13 cm (.051") . Rendimiento total del extractor centrífugo fue 9.07 kg/hora (20 libras/hora) de fibras de polipropileno huecas desde el extractor centrífugo. No hubo calentamiento externo desde un calentador por inducción y sin atenuación desde un soplador impelente anular. Las fibras de polipropileno huecas se recolectaron como una estera. Más del 90% de las fibras producidas fueron huecas. Las fibras de polipropileno huecas tuvieron una fracción de huecos promedio de 40%. El diámetro exterior promedio de las fibras fue 8 mieras (32 cien milésimas de pulgada) . De acuerdo con las disposiciones y estatutos de patente el principio y modo de operación de esta invención se ha explicado e ilustrado en su modalidad preferida. Sin embargo, habrá de entenderse que esta invención puede practicarse en otra forma como se explica específicamente e ilustra, sin apartarse de su espíritu y alcance. APLICABILIDAD INDUSTRIAL La invención puede ser útil en fabricar fibras de polímero huecas para utilizar en productos absorbentes y de filtración, y productos acústicos y aislantes.

Claims (20)

1. REIVINDICACIONES 1.- Un método para producir fibras de polímeros huecas, caracterizado porque comprende: suministrar polímero fundido a un centrifugador de polímeros giratorio, que tiene una pared periférica; centrifugar el polímero fundido a través de un primer tubo que se extiende a través de un primer tubo que se extiende a través de la pared periférica del extractor centrífugo para formar fibras; introducir gas al interior de polímero fundido para formar fibras de polímero huecas; y recolectar las fibras de polímero huecas.
2. 2. - Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque se introduce gas al interior del polímero fundido a través de un segundo tubo colocado al interior del primer tubo.
3. 3. - Método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el segundo tubo incluye una entrada colocada en la pared del primer tubo, y en donde el gas se introduce a través de la entrada desde el exterior de la pared periférica del extractor centrífugo.
4. 4. - Método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el primer tubo se coloca cuando menos primordialmente al interior de la pared periférica del extractor centrífugo en un orificio, en donde la entrada del segundo tubo se coloca dentro de la pared periférica del extractor centrífugo, y en donde el orificio y el primer tubo en conjunto se adaptan para permitir el flujo de gas a la entrada.
5. 5.- Método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el orificio incluye una porción del diámetro más grande que se extiende hacia adentro desde la superficie exterior de la pared periférica, en donde el diámetro de la porción de diámetro más grande es al menos aproximadamente .025 cm (.010") más grande que el diámetro exterior del primer tubo, y en donde la entrada del segundo tubo se coloca al interior de la porción de diámetro más grande .
6. 6. - Método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la entrada del segundo tubo se coloca fuera de la pared periférica del extractor centrífugo, y en donde la entrada se orienta generalmente en la dirección de avance.
7. 7. - Método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el segundo tubo incluye una salida, y en donde el diámetro interior del segundo tubo a la salida es de aproximadamente .038 cm (.015") a aproximadamente .305 cm (.120").
8. 8. - Método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el primer tubo incluye una salida, y en donde el diámetro interior del primer tubo a la salida es de aproximadamente .102 cm (.040") a aproximadamente .381 cm (.150") .
9. 9. - Método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el polímero fundido que sale del primer tubo se reduce en diámetro en un cono formador de fibra, y en donde el gas se introduce a través del segundo tubo al cono.
10. 10.- Método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el primer tubo incluye un extremo distante y en donde la entrada del segundo tubo se coloca lejos del extremo distante, una distancia al menos tan grande como el diámetro interior del segundo tubo en su salida.
11. 11.- Método de conformidad con la reivindicación l, caracterizado porque el rendimiento total del método es de aproximadamente 2.27 kg/hora (5 libras/hora) a aproximadamente 340.5 kg/hora (750 libras/hora).
12. 12. - Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el polímero se elige del grupo que consiste de polipropileno, poli (etilen tereftalato) poli(fenilen sulfuro), policarbonato, poliestireno, polietileno, poli(butilen tereftalato), poliamida y sus mezclas .
13. 13. - Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque de aproximadamente 200 a aproximadamente 5,000 primeros tubos, se extienden a través de la pared periférica del extractor centrífugo.
14. 14. - Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la aceleración radial de la superficie interior de la pared periférica del extractor centrífugo es de aproximadamente 4,572 metros/segundo2 (15,000 pies/segundo2) a aproximadamente 13,716 metros/segundo2 (45,000 pies/segundo2) .
15. 15. - Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el extractor centrífugo gira a una velocidad de aproximadamente 12,000 rpm a aproximadamente 3,000 rpm.
16. 16. - Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el diámetro del extractor centrífugo es de aproximadamente 20.3 cm (8") a aproximadamente 101.6 cm (40").
17. 17.- Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la fracción promedio de huecos de las fibras de polímeros huecas es de aproximadamente 20% a aproximadamente 60%.
18. 18.- Un método para producir fibras de polímeros huecas, caracterizado porque comprende: suministrar polímero fundido a un extractor centrífugo de polímero giratorio, que tiene una pared periférica en donde la aceleración radial de la superficie interior de la pared periférica del extractor centrífugo es de aproximadamente 6,096 metros/segundo2 (20,000 pies/segundo2) a aproximadamente 9,144 metros/segundo2 (30,000 pies/segundo2) ; centrifugar el polímero fundido a través de un primer tubo que se extiende a través de la pared periférica del extractor centrífugo, en donde el polímero fundido que sale del primer tubo se reduce en diámetro en un cono formador de fibra para constituir las fibras; introducir gas al cono a través de un segundo tubo colocado al interior del primer tubo, para formar fibras de polímero huecas; y recolectar las fibras de polímero huecas.
19. 19.- Fibras de polímero huecas caracterizadas porque tienen un diámetro exterior promedio desde aproximadamente 2.5 mieras (10 cien milésimas de pulgada) a aproximadamente 62.5 mieras (250 cien milésimas de pulgada) y una fracción promedio de huecos desde aproximadamente 20% a aproximadamente 60%.
20. 20.- Fibras de polímero huecas de conformidad con la reivindicación 19, caracterizadas porque las fibras tienen diámetro exterior de promedio desde aproximadamente 2.5 mieras (10 cien milésimas de pulgada) a aproximadamente 25 mieras (100 cien milésimas de pulgada) .