ES2224954T3 - Procedimiento y dispositivo para la fabricacion de un compuesto del tipo de madeja de fibras de vidrio. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la fabricación de un compuesto (2) del tipo de madeja de fibras de vidrio, en el que con la ayuda de una superficie de estiramiento giratoria (6), configurada en la superficie de un tambor de hilatura (5), se estiran hebras de vidrio (4) paralelamente adyacentes entre sí, que son elevadas desde la superficie de estiramiento (6) y desviadas después de un tiempo de residencia predeterminado, siendo concentradas las hebras de vidrio (4) después de la elevación transversalmente a la dirección circunferencial de la superficie de estiramiento (6) y siendo estiradas en una dirección paralela a una dirección radial de la superficie de estiramiento (6), caracterizado porque se configura un cojín de aire, con el que se amortiguan las hebras de vidrio (4) durante el cambio de dirección.

Description

Procedimiento y dispositivo para la fabricación de un compuesto del tipo de madeja de fibras de vidrio.

La invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de un compuesto del tipo de madeja de fibras de vidrio, en el que con la ayuda de una superficie de estiramiento giratoria, configurada en la superficie de un tambor de hilatura, se estiran hebras de vidrio paralelamente adyacentes entre sí, que son elevadas desde la superficie de estiramiento y desviadas después de un tiempo de residencia predeterminado, siendo concentradas las hebras de vidrio después de la elevación transversalmente a la dirección circunferencial de la superficie de estiramiento y siendo estiradas en una dirección paralela a una dirección radial de la superficie de estiramiento. Además, la invención se refiere a un dispositivo para la fabricación de un compuesto del tipo de madeja de fibras de vidrio con una superficie de estiramiento giratoria, configurada en la superficie de un tambor de hilatura, en la que está dispuesta una instalación de elevación, en la que se conecta una instalación de guía dirigida hacia delante.

Se conocen por el documento US-A-2 621 444 un procedimiento de este tipo y un dispositivo de este tipo. Las hebras de vidrio son estiradas allí con la ayuda de un tambor de estiramiento y son elevadas con una hoja raspadora, pudiendo insuflarse aire entre la hoja raspadora y el tambor de tracción para mejorar el proceso de elevación. Delante de la hoja raspadora está dispuesto un sujetador con una pared regulable, que define un intersticio entre ella y el tambor de estiramiento, a través del cual deben pasar las fibras de vidrio, antes de que puedan ser elevadas por la hoja raspadora. Detrás de la hoja raspadora está dispuesta una instalación de cambio de dirección, detrás de la cual está previsto de nuevo una especie de embudo, en el que se concentran las fibras de vidrio transversalmente a la dirección circunferencial del tambor de estiramiento. Durante el cambio de dirección, se conducen las fibras de vidrio a lo largo de la pared de la instalación de cambio de dirección.

Se conocen, por ejemplo, por el documento DE 36 34 904 A1 otro procedimiento y otro dispositivo. Aquí se introducen las fibras de vidrio, después de la elevación, en un embudo de hilatura, cuyo eje se encuentra esencialmente paralelo al eje de rotación del tambor, que forma la superficie de estiramiento. En un extremo frontal del embudo de hilatura se puede estirar un compuesto de fibras y se puede bobinar posteriormente. El tiempo de residencia se determina de esta manera a través del ángulo de apoyo sobre el tambor y la velocidad de rotación.

Aunque las fibras de vidrio se encuentran prácticamente sin fin sobre el tambor de estiramiento, se puede observar que el compuesto de fibras producido de esta manera es un compuesto de fibras cortadas. Las fibras cortadas tienen una longitud limitada de pocos centímetros. Se adhieren particularmente bien unas con otras en virtud de la fluidización en el embudo de hilatura, aunque la resistencia, es decir, la fuerza de tracción o fuerza máxima de tracción, de un compuesto de fibras de este tipo es limitada. Esto conduce, por ejemplo, a dificultades cuando debe emplearse un compuesto de fibras de este tipo para hebras de urdimbre. Para hacer que un hilo de fibras cortadas de este tipo sea apto para urdimbre son necesarios trabajos de repaso en parte relativamente costosos.

La invención tiene el cometido de fabricar un hilo especialmente apto para urdimbre con una resistencia más elevada que un hilo de fibras cortadas.

Este cometido se soluciona en un procedimiento del tipo mencionado al principio porque se configura un cojín de aire, con el que se amortiguan las hebras de vidrio durante el cambio de dirección.

Por lo tanto, se genera, por así decirlo, un "hilo directo". La pluralidad de fibras de vidrio, que se encuentran paralelamente sobre el tambor, es elevada desde el tambor -también como hasta ahora-. Sin embargo, se suprime la etapa de fluidización siguiente hasta ahora. En esta etapa de fluidización ha aparecido la mayoría de las roturas de las fibras. En su lugar, las fibras de vidrio son concentradas, y en concreto a lo largo de una dirección paralelamente al eje del tambor de estiramiento. Este haz de fibras no es estirado entonces ya paralelamente al eje del tambor de estiramiento, sino en una dirección perpendicular al mismo fuera del tambor de estiramiento. Con otras palabras, si se parte de que las hebras de vidrio llegan desde los casquillos utilizados habitualmente, desde atrás al tambor de estiramiento, y son elevadas por delante, entonces el compuesto de fibras concentrado es estirado adicionalmente hacia delante. De esta manera, se consigue la configuración de un haz de fibras con estructura similar a filamentos. Aunque, de hecho, no sólo están presentes hebras de vidrio sin fin, se obtiene una resistencia esencialmente más elevada de este compuesto de fibras que en el caso de utilización de fibras cortadas, como existen en el documento DE 36 34 904 A1 mencionado anteriormente. Además, se obtiene un material muy denso. La calidad de este hilo directo alcanza casi la calidad de hilos de fibras de vidrio (rovings). No obstante, en la fabricación de hilos de fibras de vidrio se aplica, en general, una substancia encoladora acuosa, cuya porción de agua debe eliminarse por secado a continuación en las bobinas acabadas. Por lo tanto, existe siempre una cierta porción de agua en la bobina de los hilos de fibras de vidrio bobinados. Este inconveniente desaparece en la invención. El procedimiento se puede realizar "en seco". Las hebras de vidrio no tienen que apoyarse en una pared durante el cambio de dirección. En su lugar, están en suspensión sobre un cojín de aire guiado.

Con preferencia, el cambio de dirección se lleva a cabo con un radio y un ángulo, en los que no se rompe al menos una porción predeterminada de las fibras de vidrio. Tal porción se puede determinar estadísticamente. De esta manera, se eleva adicionalmente la resistencia del hilo. Por ejemplo, si se procura que al menos el 50% o al menos el 70% de las hebras de vidrio superen sin peligro el cambio de dirección, entonces se obtiene un hilo con fibras individuales relativamente largas.

Con preferencia, las hebras de vidrio concentradas son sometidas a un proceso de cierre. Este cierre puede consistir, por ejemplo, en una fluidización, a cuyo fin se utiliza una corriente de aire. Esto eleva adicionalmente la resistencia del hilo. El proceso de cierre concentra las fibras en un hilo directo, de manera que las fibras individuales que no descansan ya sobre la bobina fibras individuales colocadas paralelas, sino que se puede estirar un compuesto coherente desde la bobina.

De una manera más preferida, se lleva a cabo la aplicación de una preparación después de la concentración de las hebras de vidrio. Esta aplicación de la preparación se puede realizar también antes o durante el proceso de cierre. Con la preparación se pueden mejorar, por ejemplo, las propiedades de deslizamiento o de avance del hilo.

Con preferencia, la concentración se lleva a cabo con la ayuda de una corriente de aire guiada. Las hebras de vidrio individuales son guiadas, por lo tanto, prácticamente "sin contacto" a través de las partes del dispositivo. Esto reduce adicionalmente el peligro de un daño. Para la conducción de la corriente de aire son necesarios, naturalmente, paredes o canales de guía de algún tipo. En la corriente de aire pueden flotar al mismo tiempo las fibras de vidrio individuales.

De una manera más preferida, aparte de un movimiento durante la concentración, todas las fibras son movidas solamente en un plano respectivo. De esta manera, se mantienen pequeños los movimientos de cambio de dirección. De esta manera, se mantiene igualmente pequeño el peligro de un daño, por ejemplo de una rotura de la hebra. Además, se simplifica la conducción de la hebra. Cuando menores son las desviaciones de la dirección, tanto más elevada puede ser la velocidad de estiramiento.

Con preferencia, las hebras de vidrio están formadas por vidrio C.

El cometido se soluciona en un dispositivo del tipo mencionado al principio porque la instalación de guía presenta al menos por secciones una estructura en forma de embudo, que se estrecha cónicamente en la dirección del movimiento de avance de las fibras de vidrio y la sección de cambio de dirección presenta un espacio de desviación para el alojamiento de un cojín de aire que amortigua las fibras de vidrio.

Con esta configuración es posible concentrar en forma de haz las hebras que se encuentran adyacentes entre sí y paralelas entre sí sobre el tambor de estiramiento, sin fluidizarlas. Las hebras de vidrio concentradas se pueden estirar entonces directamente hacia delante. Si es necesario un cambio de dirección de las hebras, se puede realizar en un plano, aparte del movimiento de concentración. Las hebras de vidrio no tienen que apoyarse en una pared durante el cambio de dirección. En su lugar, están en suspensión sobre un cojín de aire guiado. Si se prevé ahora un espacio de desviación en la sección de cambio de dirección, entonces se puede configurar allí un cojín de aire correspondientemente grande, de manera que las hebras pueden ser amortiguadas todavía mejor durante el cambio de dirección. En este caso, se pueden absorber también las oscilaciones menores de la velocidad de alimentación.

Con preferencia, la instalación de guía presenta una sección de cambio de dirección, que está dispuesta detrás de la instalación de elevación, presentando la sección de cambio de dirección un ángulo de cambio de dirección menor que 120º. El ángulo de cambio de dirección indica en este caso la modificación de la dirección. En virtud de la modificación reducida de la dirección, el peligro de que se produzca una rotura de las hebras de vidrio es relativamente reducido. De esta manera, se pueden fabricar hilos de fibras de vidrio muy estables con alta resistencia.

También es ventajoso que el radio de cambio de dirección sea mayor que un radio de pandeo, en el que se rompe una porción predeterminada de las hebras de vidrio. Cuanto menor es el radio, con el que se desvían las hebras de vidrio, tanto mayor es el peligro de una rotura de la hebra de vidrio. A la inversa, en el caso de un cambio de dirección sólo moderado, que se posibilita a través de un radio de cambio de dirección mayor, se reduce el peligro de una rotura del hilo.

Con ventaja, en la dirección de avance, detrás de la instalación de guía está dispuesta una instalación de tratamiento posterior. La instalación de tratamiento posterior puede estar formada, por ejemplo, como dispositivo de cierre, de fluidización o de texturización. También se puede tratar simplemente de una tobera de aire. El hilo procesado de esta manera se puede emplear más o menos directamente como hebra de urdimbre.

Con la estructura descrita se puede obtener un hilo, que es comparable con los hilos, que están formados de vidrio E. Sin embargo, la materia prima es de precio esencialmente más favorable.

A continuación se describe en detalle la invención con la ayuda de un ejemplo de realización en combinación con el dibujo. En éste:

La figura 1 muestra una representación en perspectiva de un dispositivo para la fabricación de un hilo a partir de hebras de vidrio, y

La figura 2 muestra una vista lateral esquemática.

Un dispositivo 1 para la fabricación de un llamado hilo directo 2 presenta casquillos 3, es decir, cubetas de fusión pequeñas para vidrio, por ejemplo en forma de gránulos, que presentan de una manera conocida en su lado inferior una pluralidad de toberas, desde las que fluyen las hebras de vidrio 4. Las hebras de vidrio 4 llegan de una manera conocida en sí al lado trasero de un tambor de hilatura 5, que se puede designar también como tambor de estiramiento. La superficie 6 del tambor de hilatura forma, cuando se gira el tambor de hilatura 5 en la dirección de la flecha 7, una superficie de estiramiento giratoria. En este caso, las hebras de vidrio 4 se adhieren a la superficie 6 y, por lo tanto, se pueden estirar. Después de un ángulo de giro predeterminado, las hebras de vidrio son recibidas en un dispositivo de recepción 8, por ejemplo una hoja raspadora, es decir, que son elevadas desde la superficie 6 del tambor de hilatura 5.

La hoja raspadora no actúa en este caso, en el fondo, directamente de forma mecánica sobre las hebras de vidrio, que descansan, como se deduce a partir de la figura 1, adyacentes y paralelas entre sí sobre la superficie 6 del tambor de hilatura 5, sino que hoja raspadora eleva la capa de aire que se adhiere al tambor de hilatura y, por lo tanto, también las hebras de vidrio 4 que se encuentran encima de ella.

Las hebras de vidrio elevadas llegan entonces a una instalación de guía 9. En la instalación de guía 9, llegan en primer lugar a una sección de cambio de dirección 10, siendo modificada su dirección de movimiento algo más que 90º. Si se considera que las hebras de vidrio 4 se encuentran, durante su circulación alrededor del tambor de hilatura 5, en el fondo, en un plano (plano de corte con una sección perpendicularmente al eje de rotación), entonces se lleva a cabo también este cambio de dirección en la sección de cambio de dirección 10 esencialmente en este plano. Las hebras de vidrio no son estiradas, por lo tanto, como se conoce a partir del documento DE 36 34 904 A1, paralelamente al eje de rotación.

Sin embargo, es inevitable un movimiento lateral pequeño para las hebras de vidrio. Este movimiento lateral es necesario para concentrar las hebras de vidrio 4 paralelamente al eje de rotación 11 del tambor de hilatura 5. A tal fin, la instalación de guía 9 presenta una sección de embudo 12, cuyas paredes laterales 13, 14 confluyen hacia delante.

El aire, que se eleva con la ayuda de la hoja raspadora del dispositivo de recepción 8 desde la superficie del tambor de hilatura 5, llega a la instalación de guía 9. Se desvía en la sección de cambio de dirección 10 hacia delante y se concentra en la sección de embudo 12 desde los dos extremos axiales del tambor de hilatura 5. En este caso, se produce una cierta aceleración de la corriente de aire. Por lo tanto, está conducción del aire tiene dos efectos. Por una parte, sirve para concentrar la pluralidad de hebras de vidrio 4 que se encuentran paralelamente adyacentes entre sí y para impulsarlas en este caso con una cierta tensión de tracción. Esto es especialmente ventajoso durante el "arranque" del dispositivo 1. Tan pronto como ha sido agarrado un haz de fibras 18 concentrado, se puede conducir sobre un dispositivo de bobinado 15 y se puede arrollar allí con la tensión deseada del
hilo.

En la sección de cambio de dirección 10 puede estar previsto todavía un cojín de aire en un espacio de desviación 16. Allí se forma una cierta contrapresión, de manera que las hebras de vidrio no son presionadas, en el funcionamiento, contra la pared superior de la instalación de guía 9, sino que pueden ser estiradas, como se representa, en el extremo inferior de la instalación de guía, en muchos casos incluso ligeramente fuera de la instalación de guía.

Detrás de la instalación de guía está prevista una instalación de tratamiento 17. Ésta puede estar configurada como dispositivo de cierre, de fluidización o de texturización o simplemente como tobera de aire. Por medio de una adaptación selectiva de la velocidad circunferencial del tambor a la velocidad de estiramiento del dispositivo de bobinado 15 se puede ejercer influencia sobre el volumen del hilo. Si ambas son iguales, se obtiene, por ejemplo, un hilo más compacto que cuando la velocidad circunferencial es mayor que la velocidad de estiramiento.

Pero en todos los casos, en virtud de la instalación de guía, se garantiza que este hilo esté compuesto por hebras, que no forman, en efecto, fibras sin fin en el sentido matemático, sino que presentan una longitud relativamente grande, por lo que exceden en un múltiplo la longitud de las fibras cortadas. Esto se consigue, entre otras cosas, también porque el cambio de dirección se lleva a cabo de una manera relativamente cuidadosa en la sección de cambio de dirección 10 de la instalación de guía. Además del ángulo relativamente pequeño del cambio de dirección, se utiliza también un radio, que es tan grande que se mantiene pequeño el peligro de roturas del hilo.

Detrás del dispositivo de tratamiento 17 puede estar previsto todavía un dispositivo para la aplicación de una preparación. El dispositivo 19 puede estar dispuesto también delante del dispositivo de tratamiento 17 o en él cuando en el dispositivo de tratamiento 17 se trata de una tobera de aire. Esto depende, entre otras cosas, del tipo de la preparación.

Como vidrio se puede utilizar el llamado vidrio C, que es un vidrio de precio relativamente favorable. A pesar de todo, se obtienen hilos 2, cuya resistencia es comparable, en general, con hilos correspondientes de vidrio E.

Por lo tanto, con el dispositivo y el procedimiento no se fluidizan ya las hebras de vidrio en la instalación de guía, sino que solamente se concentran en un haz de fibras con estructura similar a filamento. Este hilo se comporta entonces como un hilo de fibras de vidrio sin fin. Se obtiene un material muy denso. Pero en oposición a un procedimiento de fabricación de hilos de fibras de vidrio (roving), se ahorra el secado. El hilo fabricado de esta manera se puede utilizar como hilo de urdimbre en tejidos o géneros de punto. Una mecha de fibras cortadas correspondiente debería girarse, para hacerla apta para urdimbre, lo que requiere una etapa de trabajo adicional.

El hilo 2 tiene una resistencia, que está entre la de hilos de fibras cortadas e hilos de filamentos. Se puede conseguir, por ejemplo en el dispositivo de tratamiento 17, una compactación adicional del hilo. En cuanto al aspecto, el hilo 2 tiene es similar al hilo de fibras de vidrio (roving) o al hilo texturizado. La velocidad de producción es relativamente alta. Se consiguen hasta 1600 m/min.

Claims (11)

1. Procedimiento para la fabricación de un compuesto (2) del tipo de madeja de fibras de vidrio, en el que con la ayuda de una superficie de estiramiento giratoria (6), configurada en la superficie de un tambor de hilatura (5), se estiran hebras de vidrio (4) paralelamente adyacentes entre sí, que son elevadas desde la superficie de estiramiento (6) y desviadas después de un tiempo de residencia predeterminado, siendo concentradas las hebras de vidrio (4) después de la elevación transversalmente a la dirección circunferencial de la superficie de estiramiento (6) y siendo estiradas en una dirección paralela a una dirección radial de la superficie de estiramiento (6), caracterizado porque se configura un cojín de aire, con el que se amortiguan las hebras de vidrio (4) durante el cambio de dirección.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el cambio de dirección se realiza con un radio y un ángulo, en el que no se rompe al menos el 50% de las fibras de vidrio (4).

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque las hebras de vidrio (4) concentradas son sometidas a un proceso de cierre.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque después de la concentración de las hebras de vidrio (4), se lleva a cabo la aplicación de una preparación.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la concentración se realiza con la ayuda de una corriente de aire dirigida.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque, aparte de un movimiento durante la concentración, todas las hebras de vidrio (4) se mueven solamente en un plano respectivo.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque las hebras de vidrio (4) están constituidas por vidrio C.

8. Dispositivo para la fabricación de un compuesto (2) del tipo de madeja de fibras de vidrio (4) con una superficie de estiramiento giratoria (6), configurada en la superficie de un tambor de hilatura (5), en la que está dispuesta una instalación de elevación (8), en la que se conecta una instalación de guía (9) dirigida hacia delante, caracterizado porque la instalación de guía (9) presenta al menos por secciones una estructura (12) en forma de embudo, que se estrecha cónicamente en la dirección del movimiento de avance de las fibras de vidrio (4) y la sección de cambio de dirección (10) presenta un espacio de desviación (16) para el alojamiento de un cojín de aire que amortigua las fibras de vidrio.

9. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado porque la instalación de guía (9) presenta una sección de cambio de dirección (10), que está dispuesta detrás de la instalación de elevación (8), presentando la sección de cambio de dirección un ángulo de cambio de dirección menor que 120º.

10. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado porque el radio de cambio de dirección es mayor que un radio de pandeo, en el que se rompe por porción predeterminada de las hebras de vidrio.

11. Dispositivo según una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque en la dirección de la marcha detrás de la instalación de guía (9) está dispuesta un instalación de tratamiento posterior (17).