ES2246329T3 - Bobina de hilo estirado y metodo para su produccion. - Google Patents
Bobina de hilo estirado y metodo para su produccion.Info
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Abstract
Bobina de hilo estirado de poli(tereftalato de trimetileno), es decir, una bobina en forma de queso formada devanando un hilo estirado con una cantidad de estirado de 2 kg o más, obtenida mediante un proceso directo de hilatura y estirado de un poli(tereftalato de trimetileno) que comprende el 95% por mol o más de unidades repetitivas de tereftalato de trimetileno, cumpliendo la bobina con los siguientes requisitos (1) al (4): (1) el hilo estirado muestra una tensión de contracción térmica en seco de 0, 01 a 0, 15 cN/dtex; (2) se modifica el ángulo transversal según el diámetro de devanado de la bobina y se selecciona entre 3 a 10 grados según el diámetro de devanado, y la diferencia entre el valor mínimo y el valor máximo de dicho ángulo es de un grado por lo menos; (3) la diferencia de diámetros entre la parte del borde y la parte central de la bobina es de 10 mm o menor; y (4) la diferencia de tensión en el desenrollado DeltaF (cN/dtex) durante el desenrollado del hilo estirado que ha sido devanado en la bobina satisface la siguiente fórmula (1): DeltaF <_ 8, 0 x 10-4 u (1) en la que u es la velocidad de desenrollado (m/min).
Description
Bobina de hilo estirado y método para su
producción.
La presente invención se refiere a una bobina de
hilo estirado de poli(tereftalato de trimetileno) obtenido
mediante un proceso directo de hilatura y estirado, y se refiere
además a un método para producir dicho hilo.
Las fibras de poli(tereftalato de etileno)
(a continuación denominado PET) se fabrican en grandes cantidades en
todo el mundo como las fibras sintéticas más adecuadas para
aplicaciones en prendas de vestir, y su fabricación se ha convertido
en una gran industria.
Las fibras de poli(tereftalato de
trimetileno) (a continuación denominadas PTT) son conocidas en la
técnica anterior, tal como se dan a conocer en las siguientes
referencias: (A) J. Polymer Science: Polymer Physics Edition, Vol.
14 p. 263-274 (1976); (B) Chemical Fibers
International, Vol. 45, p 110-111 Abril (1995); (C)
Chemical Fibers International, Vol. 47, p. 72 Febrero (1997); y (D)
WO 99/27168.
Las referencias (A) y (B) de la técnica anterior
describen las propiedades fundamentales de las características de
tensión-alargamiento de las fibras de PTT, e indican
que dichas fibras son adecuadas para su aplicación en prendas de
vestir y en alfombras, debido a que las fibras de PTT presentan un
módulo inicial pequeño y, en comparación con las fibras de nylon y
de PET, tienen una excelente recuperación elástica.
Además, la referencia (C) de la técnica anterior
describe un proceso directo de hilatura y estirado. La referencia
(D) de la técnica anterior describe fibras de PTT obtenidas mediante
un proceso directo de hilatura y estirado; describe que cuando las
fibras de PTT presentan un alargamiento a la rotura apropiado, una
resistencia térmica y una contracción después del descrudado
adecuados, las telas tejidas o de género de punto para las que se
utilizan las fibras de PTT, pueden presentar un módulo elástico bajo
y un tacto suave. La referencia (D) de la técnica anterior describe
además que dichas fibras de PTT son apropiadas para prendas de
vestir tales como ropa interior, prendas exteriores, ropa deportiva,
calcetería, telas para revestimientos y trajes de baño.
La referencia (D) de la técnica anterior da a
conocer lo siguiente. Un hilo estirado obtenido mediante un proceso
directo de hilatura y estirado, se encoge de forma considerable
durante y después del devanado, y las superficies finales de la
bobina resultante vienen a tener una forma hinchada denominada
abultamiento. Como consecuencia de ello, es difícil obtener una
bobina aceptable. Además, incluso resulta difícil extraer de la
devanadora una bobina que tenga una forma abultada de este tipo.
La investigación por parte de los presentes
inventores ha demostrado que la bobina de hilo estirado obtenida
mediante el proceso directo de hilatura y estirado tiene problemas
que se explicarán a continuación, distintos de los descritos en las
referencias previas de la técnica anterior.
Un hilo estirado de PTT es muy sensible a la
temperatura y a la humedad. Concretamente, el calor generado por el
propio motor de la devanadora durante el devanado se transmite a la
bobina a través del eje del carrete y aumenta la temperatura de la
bobina. Además, el calor generado por la fricción entre la bobina y
el rodillo de contacto aumenta también la temperatura de la bobina.
Como resultado de ello, el hilo estirado de la bobina se
contrae.
La contracción del hilo estirado no se produce
esencialmente en ambas partes del borde de la bobina devanada que
tiene una dureza elevada. La contracción se produce en la otra
parte, concretamente, solamente en el hilo estirado devanado de la
parte central. Como resultado de ello, durante el devanado, la
bobina llega a adoptar una forma con bordes salientes. Cuando la
bobina tiene una forma con bordes salientes, solamente las partes
del borde están luego en contacto con el rodillo de contacto, y la
generación de calor por fricción se concentra de forma creciente en
la parte de los bordes, con un aumento de la magnitud del devanado.
En consecuencia, para que una bobina devanada de esta manera tenga
un diámetro de devanado determinado, no solamente tiene una forma
con un devanado de bordes salientes, sino que también está en un
estado en que los hilos estirados devanados en cada una de las
partes del borde están comprimidos por el calor.
Un estudio por parte de los presentes inventores
ha aclarado que dicha contracción del hilo estirado producida por la
generación de calor de la bobina está muy influenciada por la
tensión de la contracción térmica en seco del hilo estirado.
Una bobina fabricada de hilo estirado raramente
es suministrada de forma inmediata al proceso siguiente, sino que
generalmente es utilizada después de un periodo de almacenamiento
comprendido entre un mes y un año. Además, la temperatura de
almacenamiento alcanza una temperatura elevada, del orden de unos 30
a 40ºC cuando hace calor.
Cuando se almacena la bobina durante un largo
periodo de tiempo a una temperatura tan elevada, el hilo estirado de
PTT se contrae, dando como resultado una compresión de la bobina y,
de ello resultan unos bordes salientes y una forma abultada
considerables. Además, el hilo estirado de PTT arrollado en los
bordes de la bobina tiene una elevada densidad, ya que los
filamentos del mismo están adheridos entre sí debido a la
contracción.
La figura 1 es una vista esquemática que muestra
una bobina que tiene una forma de devanado normal. La figura 2 es
una vista esquemática que muestra una bobina deformada que tiene
bordes salientes. Además, los numerales de referencia (20), (21) de
la figura 1 indican, respectivamente, un carrete y una bobina; los
signos (\alpha) y (\beta) de la figura 2 indican el diámetro de
la parte del borde y el diámetro de la parte central,
respectivamente.
En las aplicaciones para telas de revestimiento y
para ropa interior, se utiliza una tela tejida de trama sencilla
cuya estructura está representada por tafetán, sarga o similar y una
tela tejida de urdimbre de género de punto tal como un tricot.
Debido a que el hilo estirado de PTT se utiliza sin un proceso
posterior tal como un falso retorcido, en estos tejidos las fibras
están dispuestas de forma regular en la tela. En consecuencia,
existe el problema de que los defectos de tamaño pequeño presentes
en las fibras permanecen intactos y tienden a manifestarse como
defectos cualitativos tales como "rayas de urdimbre", "picada
tirante" o "teñido desigual".
A medida que la competencia en costes se ha ido
haciendo más dura en los últimos años, la velocidad del proceso ha
ido aumentando, incluso en la fase de tejido o en la fabricación de
género de punto, con el fin de hacer frente a la competencia. Por
ejemplo, la velocidad de urdido, que es una fase de la preparación
del hilo en la urdimbre de una tela tejida, ha llegado a ser del
orden de los 500 a 1.000 m/min, mientras que esta velocidad era
anteriormente de 100 a 200 m/min. La velocidad industrial de tejido
de un hilo urdido en un telar es normalmente de 800 a 1.500
m/min.
Cuando se desenrolla a alta velocidad un hilo
estirado de una bobina de PTT, el hilo estirado que ha estado
almacenado a elevadas temperaturas durante un largo periodo de
tiempo, se incrementan las roturas del hilo, y se genera una
variación en la tensión de desenrollado que corresponde a un tramo
del hilo de una superficie extrema con respecto a la opuesta de la
bobina. Cuando la diferencia entre los valores máximo y mínimo de la
variación de la tensión (denominada a continuación diferencia de
tensión de desenrollado) es grande, se generan defectos cualitativos
en la tela tejida o en el género de punto.
La figura 3 es un gráfico que muestra la
variación de la tensión de desenrollado que se observa cuando un
hilo estirado es desenrollado a gran velocidad de una bobina que
tiene una forma de bobinado aceptable, tal como se muestra en la
figura 1. La figura 4 es un gráfico que muestra la variación de la
tensión de desenrollado que se observa cuando un hilo estirado es
desenrollado a gran velocidad de una bobina que tiene una forma de
bobinado con bordes salientes tal como se muestra en la figura
2.
En las figuras 3 y 4, la abscisa indica la
longitud de hilo de un hilo estirado y la ordenada indica la tensión
de desenrollado (g).
Aunque la referencia (D) de la técnica anterior
antes mencionada propone la solución del tensado de la bobina
durante el devanado y la reducción del abultamiento, no se refiere a
la formación de bordes salientes ni a la compresión causada por la
generación de calor de una bobina durante el bobinado, ni al tensado
de la bobina causado por el envejecimiento, ni a los problemas
producidos por el tensado de la bobina cuando la bobina es
desenrollada a gran velocidad.
La referencia (D) de la técnica anterior describe
que el peso del hilo devanado en una bobina debe ser de 2 kg o
menos, y da a conocer una realización de una bobina que tiene una
anchura de devanado de hasta 300 mm y un peso de devanado entre 1 y
1,5 kg (correspondiente a un diámetro de devanado de 130 mm). No
obstante, cuando una bobina que tiene una cantidad de devanado tan
pequeña es desenrollada a alta velocidad, debe realizarse con mucha
frecuencia la sustitución de la bobina agotada por una nueva. Por
consiguiente, industrialmente no es conveniente la utilización de
una bobina de este tipo. Además, dado que la anchura de devanado es
grande, existe el problema de que la diferencia de la tensión de
desenrollado de una cierta longitud de hilo entre la superficie de
un lado y la del otro lado de la bobina es considerable. La
referencia (D) de la técnica anterior solamente describe una
realización de una bobina que tiene una cantidad de 5 kg de hilo
devanado. Dado que la tensión de la contracción térmica en seco del
hilo llega a ser de 0,22 a 0,30 cN/dtex, la bobina muestra durante
el almacenamiento un tensado significativo de la bobina originado
por la contracción debida al envejecimiento. Como resultado de ello,
aumenta la variación de la tensión de desenrollado, y la capacidad
de desenrollado a alta velocidad es deficiente.
Además, en la publicación de la patente japonesa
sin examinar (Kokai) Nº 2000-239921 (E) se describe
una propuesta de mejora del tensado de la bobina y de la forma de
devanado durante el devanado, con el mismo objeto que la referencia
(D) de la técnica anterior. Sin embargo, la publicación de esta
patente ni describe ni sugiere bordes salientes ni la compresión
causada por la generación de calor en una bobina durante el
devanado, ni el envejecimiento y la capacidad de desenrollado a alta
velocidad de una bobina.
La publicación de la patente japonesa Nº 3073963
(F) da a conocer que puede obtenerse una bobina en forma de queso
que tenga una pequeña proporción de abultamiento enrollando el hilo
estirado mientras el hilo está siendo destensado enfriándolo antes
del devanado. Sin embargo, existe una relación de antinomia entre la
reducción de la proporción de abultamiento y la solución para los
bordes salientes; una reducción en la proporción del abultamiento no
es más que un incremento de los bordes salientes. Además, la
publicación de la patente ni describe ni sugiere la influencia de la
tensión de contracción térmica en un hilo estirado en la formación
de los bordes salientes, ni los problemas de la formación de los
bordes salientes ni la compresión causada por la generación de calor
en la bobina durante el devanado.
Por otra parte, la publicación de la patente
japonesa sin examinar (Kokai) Nº 9-175731 (G)
describe un método de devanado en el que el ángulo transversal varía
de acuerdo con el diámetro de devanado al enrollar una fibra
sintética. El método es efectivo para resolver los problemas de
abultamiento y una caída de los bordes del hilo devanado. No
obstante, en el caso de una fibra de PTT, no ha sido resuelto el
problema de dicho hilo estirado que se contrae en la bobina a medida
que pasa el tiempo, ni de los bordes salientes ni de la deficiente
capacidad de desenrollado. Además, la publicación de la patente no
describe ni sugiere los problemas de la formación de los bordes
salientes y de la compresión causada por la generación de calor en
una bobina durante el devanado.
Las referencias (D) a (G) de la técnica anterior
dan a conocer diversas propuestas relativas a un proceso directo de
hilatura y estirado. Sin embargo, tampoco dan a conocer ni sugieren
los problemas relativos a la capacidad de desenrollado a velocidad
elevada de una bobina de hilo estirado de PTT que tenga un peso de
devanado industrialmente práctico, ni a métodos para resolver el
problema.
A continuación se describe la presente invención
en los puntos 1 al 8.
1. Bobina de hilo estirado de PTT, es decir, una
bobina en forma de queso formada devanando un hilo estirado en una
cantidad devanada de 2 kg o más, obtenida mediante estirado y
rotación directa de un tipo de PTT que comprende el 95% por mol o
más de unidades repetitivas de tereftalato de trimetileno,
satisfaciendo la bobina los siguientes requisitos (1) al (4):
- (1)
- el hilo estirado presenta una tensión por contracción térmica en seco de 0,01 a 0,15 cN/dtex;
- (2)
- el ángulo transversal varía de acuerdo con el diámetro de devanado de la bobina siendo escogido entre 3 y 10 grados para cada diámetro de devanado, y la diferencia entre el valor mínimo y el máximo de la misma es, por lo menos, de un grado;
- (3)
- la diferencia de diámetro entre la parte del borde y la parte central de la bobina es de 10 mm o menos; y
- (4)
- la diferencia de tensión de desenrollado \DeltaF (cN/dtex) durante el desenrollado del hilo estirado que ha sido devanado en la bobina satisface la fórmula siguiente (1):
(1)\Delta F
\leq 8,0 \ \times \ 10^{-6} \
u
- en la que u es la velocidad de desenrollado (m/min).
2. Bobina de hilo estirado de PTT según el punto
1, en la que la tensión de contracción térmica del hilo estirado es
de 0,02 a 0,13 cN/dtex.
3. Bobina de hilo estirado de PTT según el punto
1 ó 2, en la que la anchura de devanado de la bobina varía de 60 a
200 mm, y el diámetro de devanado de la misma es de 200 a 400
mm.
4. Bobina de hilo estirado de PTT según
cualquiera de los puntos 1 a 3, en la que el ángulo transversal en
la parte devanada que tiene un espesor de devanado superior a 10 mm
es mayor que el de la parte devanada que tiene un espesor de
devanado de 10 mm o menos.
5. Bobina de hilo estirado de PTT según
cualquiera de los puntos 1 a 4, en la que el alargamiento a la
rotura del hilo estirado es del 40 al 90%.
6. Método para producir una bobina de hilo
estirado de PTT, en el que el PTT es estirado y tratado térmicamente
utilizando dos pares de rodillos de guía en un proceso directo de
hilatura y estirado del PTT, y el hilo estirado es devanado en una
bobina, satisfaciendo el método los siguientes requisitos de (a) a
(d) durante el devanado:
- (a)
- la tensión de estirado varía desde 0,05 a 0,45 cN/dtex;
- (b)
- la relación V/R_{2} de la velocidad de devanado V (m/min) con respecto a la velocidad R_{2}(m/min) del rodillo de guía del tratamiento térmico final satisface la siguiente fórmula (2):
(2)0,8 \leq
V/R_{2} \leq -6,6 \ \times \ 10^{-5} \ R_{2} +
1,15
- supuesto que la velocidad R_{2} del rodillo de guía del tratamiento térmico final varíe de 2.300 a 4.500 m/min;
- (c)
- el ángulo transversal de devanado durante el devanado del hilo estirado en una bobina varía desde el inicio hasta el final del devanado de 3 a 10 grados de acuerdo con el diámetro de devanado; y
- (d)
- durante el devanado del hilo estirado la bobina es enfriada a una temperatura de 30ºC o menos.
7. Método para producir una bobina de hilo
estirado de PTT según el punto 6, en el cual durante el devanado se
devana un hilo estirado mediante un proceso directo de hilatura y
estirado, y el hilo estirado es devanado con una devanadora que
tiene un eje del carrete y un rodillo de contacto que entra en
contacto con el eje del carrete, teniendo cada uno de ellos una
fuerza de accionamiento, mientras que la velocidad periférica
V_{c} (m/min) del rodillo de contacto se ha hecho que sea más
elevada que la velocidad de devanado V (m/min) entre un 0,3 y un
2%.
8. Método para producir una bobina de hilo
estirado de PTT según el punto 6 ó 7, en el que la velocidad de
devanado varía de 1.800 a 3.800 m/min.
Un objetivo de la presente invención es dar a
conocer una bobina de hilo estirado de PTT obtenida por un proceso
directo de hilatura y estirado del PTT, siendo de una magnitud
industrialmente práctica y con una forma mejorada de devanado, y
mostrando una excelente capacidad de desenrollado incluso después de
estar almacenada durante un largo periodo de tiempo, y un método
para producir dicha bobina.
Con más detalle, un objetivo de la presente
invención es dar a conocer una bobina de hilo estirado de PTT
formada devanando un hilo estirado de PTT adecuado para prendas de
vestir, que tiene un peso industrialmente práctico de devanado
cuando es utilizada para una tela tejida o de género de punto, con
falsa torsión o similar, y que muestra una excelente capacidad de
desenrollado a alta velocidad incluso después de estar almacenada
durante un largo periodo de tiempo, y un método para producir de
forma estable dicha bobina.
La presente invención mejora la calidad del
teñido de los tejidos que antes era deficiente debido a la escasa
capacidad de desenrollado de la bobina de hilo estirado de PTT.
Como resultado de las investigaciones llevadas a
cabo de forma exhaustiva para resolver los problemas antes
mencionados, los presentes inventores han descubierto que los
anteriores problemas pueden resolverse especificando, en la
producción de una bobina de hilo estirado de PTT mediante un proceso
directo de hilatura y estirado, una combinación de propiedades de
contracción térmica en seco del hilo estirado y de las condiciones
de devanado de la bobina, y similares, y de esta manera se ha
conseguido la presente invención.
La presente invención será explicada a
continuación detalladamente.
(A) Se explicará la bobina de hilo estirado de
PTT de la presente invención.
En la presente invención, un polímero de PTT que
forma un hilo estirado de PTT se compone del 95% por mol o más de
unidades repetitivas de tereftalato de trimetileno y un 5% por mol o
menos de unidades repetitivas de otros ésteres.
Es decir, un polímero de PTT que forma el hilo
estirado de PTT de la invención es un homopolímero o un polímero de
PTT copolimerizado que comprende un 5% por mol o menos, de unidades
repetitivas de otros ésteres.
A continuación se muestran ejemplos de
componentes de copolimerización.
Los ejemplos del componente ácido incluyen ácidos
dicarboxílicos aromáticos representados por el ácido isoftálico y el
ácido sulfoisoftálico 5-sodio, y por ácidos
dicarboxílicos alifáticos representados por el ácido adípico y el
ácido itacónico. Los ejemplos del componente glicol comprenden
etilén glicol, butilén glicol y polietilén glicol. Además, también
se incluyen ácidos hidrocarboxílicos tales como el ácido
hidroxibenzoico. Varios de estos componentes pueden estar también
copolimerizados.
Además, el hilo estirado de PTT de la presente
invención puede estar fabricado de modo que contenga o esté
copolimerizado con aditivos tales como agentes deslustrantes (tales
como el óxido de titanio), estabilizadores térmicos, antioxidantes,
agentes antiestáticos, absorbentes de rayos ultravioleta, agentes
antibacterianos y diversos pigmentos, siempre que los efectos de la
presente invención no queden afectados.
En la presente invención, la viscosidad
intrínseca del hilo de PTT antes del estirado y de ser orientado
está preferentemente comprendida entre 0,7 y 1,3 dl/g, más
preferentemente entre 0,8 y 1,1 dl/g. Cuando la viscosidad
intrínseca está comprendida dentro de los límites anteriores, la
resistencia del hilo estirado es la adecuada, y puede obtenerse una
tela que tenga una resistencia mecánica utilizable en aplicaciones
deportivas, que requieren resistencia. Además, el hilo estirado
puede ser fabricado de forma estable porque nunca se producen
roturas del hilo en la fase de producción del hilo estirado.
En la presente invención, puede aplicarse un
proceso conocido al método de fabricación de un polímero de PTT. Un
ejemplo típico del proceso es un proceso en dos fases en el que se
lleva a cabo la polimerización en estado de fusión para incrementar
el grado de polimerización hasta que el polímero tenga una
determinada viscosidad intrínseca, y a continuación se lleva a cabo
una polimerización en estado sólido hasta que el polímero tenga un
grado de polimerización correspondiente a una viscosidad intrínseca
predeterminada.
En el caso de la bobina de hilo estirado de la
invención, la tensión de contracción térmica en seco del hilo
estirado es de 0,01 a 0,15 cN/dtex, preferentemente de 0,02 a 0,13
cN/dtex. Cuando el hilo estirado que tiene una tensión de
contracción térmica comprendida dentro de estos límites es utilizado
para una tela tejida o para un género de punto, la tela resultante
se contrae durante la fase de acabado después del teñido para
conseguir una tela tejida o un género de punto que tenga un buen
tacto. Además, incluso cuando la bobina de hilo estirado tiene un
diámetro de devanado grande, la bobina no tiene bordes salientes, y
presenta una buena capacidad de desenrollado durante el desenrollado
a alta velocidad porque el hilo estirado se encoge menos durante el
almacenamiento.
La bobina de hilo estirado de la presente
invención muestra preferentemente un alargamiento a la rotura del
40 al 90%, y más preferentemente del 45 al 65%.
Cuando el alargamiento a la rotura del hilo
estirado está comprendido dentro de estos límites, no se forman
motas ni se producen roturas del hilo estirado en la fase de
estirado rotativo continuo por fusión. Además, dado que el hilo
estirado no tiene variaciones en las dimensiones del hilo y presenta
una resistencia a la rotura de unos 2 cN/dtex o superior, puede
obtenerse una tela excelente tanto en resistencia como en calidad de
teñido.
El ángulo transversal de la bobina de hilo
estirado de la presente invención varía de acuerdo con el diámetro
de devanado de la misma. El ángulo transversal es de 3 a 10º para
cada diámetro, preferentemente de 4 a 9º, y la diferencia entre el
valor mínimo y el máximo del ángulo transversal es de 1º o más,
preferentemente de 2º o superior. Cuando el ángulo transversal y la
diferencia entre el valor mínimo y el valor máximo del ángulo
transversal están comprendidos dentro de los límites anteriores, no
se produce desmoronamiento de la bobina ni se forman bordes
salientes. Además, el efecto de variar el ángulo transversal está
suficientemente demostrado y puede realizarse un devanado normal. De
esta manera, pueden evitarse los bordes salientes de la bobina y la
compresión del hilo estirado en las partes de los bordes,
modificando el ángulo transversal de acuerdo con el diámetro de
devanado.
El ángulo transversal es un ángulo realizado por
un hilo estirado que se enrolla en una bobina, estando el ángulo
determinado por la relación entre la velocidad de devanado y la
velocidad transversal; es un ángulo \theta trazado por un hilo
estirado devanado en forma cruzada para formar una bobina en forma
de queso, tal como se muestra en la figura 1. En general, el ángulo
transversal se diferencia mediante una partición realizada con una
cinta durante el devanado con el propósito de evitar una
configuración en diamante.
En el caso de la bobina de hilo estirado de la
invención, el ángulo transversal del hilo estirado en una parte
devanada que tenga un espesor de devanado desde el carrete que
supera los 10 mm, es preferentemente mayor que en una parte devanada
que tiene un espesor de devanado de 10 mm o inferior. Una
realización preferente del ángulo transversal que varía de acuerdo
con el diámetro de devanado es la siguiente: el ángulo transversal
empieza siendo pequeño al inicio del devanado, es decir, en la capa
interna de la bobina; el ángulo transversal se incrementa
gradualmente a medida que aumenta el diámetro del devanado, y llega
al máximo en la capa intermedia de la bobina; y el ángulo
transversal disminuye de nuevo hasta que el hilo estirado forma la
capa exterior.
Por ejemplo, para una bobina que tenga un espesor
de devanado de 110 mm, se escoge un ángulo transversal,
preferentemente como se explica a continuación. El ángulo
transversal varía de 3 a 6º para la capa interior que tiene un
espesor de devanado de 10 mm o inferior, varía desde más de 6 hasta
10º en la capa intermedia que tiene un espesor de devanado desde más
de 10 hasta 60 mm, y varía de 3 a 7º en la capa exterior que tiene
un espesor de devanado desde más de 60 hasta 110 mm.
Tal como se ha explicado anteriormente, el hilo
estirado va siendo devanado mientras varía el ángulo transversal de
acuerdo con el diámetro de devanado. Como resultado de ello, pueden
reducirse tanto el abultamiento como los bordes salientes de la
bobina, y la capacidad de desenrollado a alta velocidad llega a ser
aceptable porque no se producen bordes salientes ni una compresión
en la parte de los bordes.
La anchura de devanado de una bobina de hilo
estirado en la presente invención está preferentemente comprendida
de 60 a 200 mm, más preferentemente desde 80 a 190 mm; el diámetro
de devanado de la misma es preferentemente de 200 a 400 mm, más
preferentemente de 250 a 350 mm. Cuando la anchura de devanado y el
diámetro de devanado están dentro de los límites anteriores, las
diferencias en la tensión de desenrollado son pequeñas, y puede
obtenerse una elevada capacidad de desenrollado a alta velocidad;
además, puede garantizarse una cantidad de devanado de unos 2 kg o
más que es una cantidad industrialmente útil.
En general, para devanar un hilo estirado para
prendas de vestir obtenido por un proceso directo de hilatura y
estirado por fusión se utiliza un carrete de cartón que tenga un
diámetro de unos 50 a 100 mm
Por ejemplo, una bobina de hilo estirado formada
sobre un carrete de un diámetro de unos 100 mm y que tenga una
anchura de devanado de 80 mm y un diámetro de devanado de 250 mm,
tiene un peso de hilo estirado devanado de unos 3 kg. De manera
similar, la bobina de hilo estirado tiene un peso de devanado de
unos 4 kg cuando la anchura de devanado es de 200 mm y el diámetro
de devanado es de 200 mm, y un peso de devanado de unos 40 kg cuando
la anchura de devanado es de 200 mm y el diámetro de devanado es de
400 mm.
Una bobina de hilo estirado que tenga un mayor
peso devanado es industrialmente más ventajosa porque el periodo de
sustitución de una bobina agotada por una nueva aumenta incluso
cuando se lleva a cabo un desenrollado a alta velocidad durante su
utilización. En general, se toma en consideración la facilidad de
manipulación de una bobina de hilo estirado, e industrialmente se
utiliza un peso de devanado de 5 a 10 kg. La anchura de devanado y
el diámetro de devanado de una bobina de hilo estirado que tenga un
peso industrialmente útil de devanado se escogen dentro de los
límites definidos por la presente invención.
La diferencia de diámetros entre la parte de los
bordes y la parte central de la bobina de hilo estirado de la
presente invención es de 10 mm o menos. Cuando la diferencia de
diámetros es de 10 mm o menos, la diferencia de tensión en el
desenrollado es pequeña, y la capacidad de desenrollado a alta
velocidad es aceptable. Se prefiere una menor diferencia de diámetro
entre la parte de los bordes y la parte central de la bobina, y es
más preferible una diferencia de diámetro de 5 mm o menos porque la
diferencia de tensión en el desenrollado todavía es menor.
En el caso de la bobina de hilo estirado de la
presente invención, la diferencia de tensión de desenrollado
\DeltaF (cN/dtex) durante el desenrollado del hilo estirado, que
ha sido devanado sobre la misma, satisface la siguiente
fórmula:
fórmula:
(1)\Delta F
\leq 8,0 \ \times \ 10^{-4} \
u
en la que u es la velocidad de
desenrollado
(m/min).
La fórmula (1) muestra la dependencia de la
diferencia de la tensión de desenrollado de la bobina de hilo
estirado con respecto a la velocidad de desenrollado. Cuando la
diferencia de tensión en el desenrollado está dentro de los límites
de la fórmula (1), no se producen roturas del hilo, ni excesivo
tensado del hilo, ni defectos de teñido u otros defectos similares
causados por la variación de la tensión de desenrollado de la bobina
de hilo estirado durante la fabricación de telas tejidas, de género
de punto o de falsa torsión.
De la fórmula (1) puede deducirse que por
ejemplo, cuando la velocidad de desenrollado del hilo estirado de la
bobina es de 1.000 m/min, la diferencia en la tensión de
desenrollado \DeltaF (cN/dtex) debe ser de 0,008 cN/dtex o
menos.
La gama de las diferencias de tensión de
desenrollado en la presente invención, cuando se ilustra de una
forma comprensible, está comprendida en la gama por debajo de la
línea oblicua de la figura 5. En la figura 5, la abscisa indica una
velocidad de desenrollado u (m/min) durante el desenrollado de un
hilo estirado de la bobina de hilo estirado, y la ordenada indica
una diferencia de tensión de desenrollado \DeltaF (cN/dtex).
Aunque no existe una limitación específica en las
dimensiones del hilo o en las dimensiones del filamento individual
de un hilo estirado de PTT en la presente invención, las dimensiones
del hilo son preferentemente de 20 a 300 dtex, más preferentemente
de 30 a 150 dtex, y el tamaño del filamento individual varía
preferentemente de 0,5 a 20 dtex, y más preferentemente de 1 a 3
dtex.
El hilo estirado de PTT a utilizar puede ser
también un hilo conjunto preparado reuniendo hilos de PTT que
difieren uno de otro en la viscosidad intrínseca, lado a lado o de
una forma excéntrica ¿...núcleo envolvente...? Además, la sección
transversal del filamento individual del hilo estirado de PTT puede
tener una sección transversal con una forma modificada tal como una
forma redonda, una forma en Y, y una forma en W, una forma con una
sección transversal hueca o similar. No existen limitaciones
específicas en cuanto a la forma de la sección transversal.
Además, con el fin de conferir suavidad
superficial, convergencia y propiedades antiestáticas al hilo
estirado de PTT, puede aplicarse al mismo preferentemente un agente
de acabado en una cantidad de 0,2 al 2% en peso. De manera
adicional, con el fin de mejorar todavía más la capacidad de
desenrollado y la convergencia durante la falsa torsión, pueden
impartirse filamentos entrelazados en una cantidad de
preferentemente 50 puntos/m o menos, más preferentemente de 2 a 20
puntos/m.
(B) Se explicará el método de producción de la
presente invención.
A continuación se ilustra un ejemplo preferente
del método para producir una bobina de hilo estirado de PTT de la
presente invención, utilizando la figura 6.
En la figura 6, los gránulos de PTT secados en
una máquina secadora (1) para tener un contenido de humedad de 30
ppm o menos, son alimentados a una prensa de extrusión (2) graduada
a una temperatura de entre 255 a 265ºC, y son fundidos. El PTT
fundido es transferido a continuación mediante una curvatura (3) a
un cabezal de hilatura (4) graduado a una temperatura de entre 250 a
265ºC, y se dosifica con una bomba de engranajes. El PTT fundido es
extrusionado a continuación en una cámara de hilatura, en forma de
multifilamentos (7), mediante una hilera (6) montada sobre un
conjunto de hilatura (5) que tiene una serie de toberas.
Las temperaturas óptimas de la prensa de
extrusión y del cabezal de hilatura son escogidas entre las gamas
mencionadas anteriormente, mientras se toma en consideración la
viscosidad intrínseca y la forma de los gránulos de PTT.
Los multifilamentos de PTT extrusionados en la
cámara de hilatura son enfriados a temperatura ambiente con el aire
de enfriamiento (8) para que solidifiquen. Se aplica un agente de
acabado a los filamentos solidificados, que son recogidos por los
rodillos de recogida de guía (10) (que también se utilizan para el
estirado) que giran a una velocidad determinada, son estirados de
forma continua entre los rodillos (10) y los rodillos de guía (11)
del tratamiento térmico final (rodillos de estirado) sin doblarlos
una sola vez, y son enrollados en una devanadora en forma de bobina
(12) de hilo estirado que tiene unas dimensiones determinadas.
Se aplica un agente de acabado a los
multifilamentos solidificados (7) con un aplicador (9) del agente de
acabado antes de que los multifilamentos entren en contacto con los
rodillos de guía de recogida (10).
El agente de acabado a aplicar es preferentemente
un agente del tipo de emulsión acuosa. La concentración de la
emulsión acuosa como agente de acabado es preferentemente del 10% en
peso o superior, más preferentemente del 15 al 30% en peso.
Después de aplicar un agente de acabado, puede
conferirse un entrelazado al hilo estirado mediante un aparato de
entrelazado. El número de entrelazados es preferentemente de 1 a 50
puntos/m, más preferentemente de 2 a 10 puntos/m.
Por lo menos se utilizan dos pares de rodillos de
guía. Por ejemplo, en la figura 6, pueden estar dispuestos también
un par de rodillos de pretensado antes de los dos rodillos de guía
de recogida. Entre los dos pares de rodillos de guía se estira el
hilo con un factor de 1,2 a 3, variando la velocidad periférica de
los rodillos de guía. Durante el estirado, la temperatura del primer
rodillo de guía es preferentemente de 50 a 70ºC, más preferentemente
de 55 a 60ºC.
A continuación del estirado, el hilo es sometido
al tratamiento térmico necesario mediante los segundos rodillos de
guía. La temperatura del tratamiento térmico es preferentemente de
100 a 150ºC, más preferentemente de 110 a 130ºC.
En el método productivo de la presente invención,
la tensión de estirado es de 0,05 a 0,45 cN/dtex, preferentemente de
0,15 a 0,40 cN/dtex. Cuando la tensión de estirado está comprendida
dentro de los límites anteriores, la resistencia del hilo estirado
resulta ser de unos 2 cN/dtex o superior. Como resultado de ello, el
hilo tiene una resistencia mecánica suficiente y su alargamiento a
la rotura llega a ser del 40% o superior; no se forman motas ni hay
rotura del hilo durante el estirado, y el hilo puede ser fabricado
industrialmente de manera estable.
La tensión de estirado es una tensión entre los
rodillos de guía de recogida y los rodillos de guía de estirado (los
mismos que los rodillos del tratamiento térmico final de la figura
6), y se determina escogiendo la relación de la velocidad periférica
de los rodillos de guía de recogida con respecto a la velocidad
periférica de los rodillos de guía de estirado, es decir, la
relación de estirado, y la temperatura del rodillo de guía de
recogida.
En el método productivo de la presente invención,
se devana el hilo estirado con la condición de que la relación
(V/R_{2}) de la velocidad de devanado V (m/min) con la velocidad
R_{2}del rodillo de guía del tratamiento térmico final (m/min)
satisfaga la fórmula (2):
(2)0.8 \leq
V/R_{2} \leq -6.6 \ \times 10^{-5} \ R_{2} +
1.15
La relación de velocidad V/R_{2} significa una
relación de destensado desde los rodillos de guía del tratamiento
térmico final con respecto al devanado. Cuando V/R_{2} está dentro
de los límites que aparecen en la fórmula (2), la tensión del hilo
entre los rodillos de guía del tratamiento térmico final y la
devanadora es la apropiada, y puede realizarse un devanado
estabilizado. Además, debido a que la tensión por la contracción
térmica en seco del hilo estirado está dentro de los límites
definidos por la presente invención, no se produce un tensado de la
bobina.
La gama que cumple con la fórmula (2) queda
ilustrada de forma comprensible mediante una zona rodeada por una
línea ligeramente más gruesa en la figura 7. En la figura 7, la
abscisa indica la velocidad R_{2} del rodillo de guía del
tratamiento térmico final, y la ordenada indica la relación
V/R_{2} de la velocidad de devanado V con respecto a la velocidad
R_{2} del rodillo de guía del tratamiento térmico final.
En la presente invención, siempre que se cumpla
la fórmula (2), el hilo estirado es devanado con una relación de
velocidad tal que la tensión del hilo entre los rodillos de guía
del tratamiento térmico final y la devanadora llega a ser
preferentemente de 0,04 a 0,12 cN/dtex, más preferentemente de 0,04
a 0,07 cN/dtex. Cuando la tensión del devanado está comprendida
dentro de los límites anteriores, la bobina de hilo estirado no
tiene nunca bordes salientes ni abultamiento.
En la presente invención, la velocidad del
rodillo de guía de recogida es preferentemente de 3.000 m/min o
inferior. Cuando la velocidad supera los 3.000 m/min, la velocidad
del rodillo de guía del tratamiento térmico final sobrepasa los
4.500 m/min, y la contracción del hilo estirado enrollado en una
bobina llega a ser considerable. La velocidad del rodillo de guía de
recogida es más preferentemente de 2.000 m/min o inferior.
En el método para producir una bobina de hilo
estirado de la invención, la velocidad R_{2} del rodillo de guía
del tratamiento térmico final es de 2.300 a 4.500 m/min,
preferentemente de 2.500 a 3.500 m/min.
Cuando la velocidad R_{2} de los rodillos de
guía del tratamiento térmico final está dentro de los límites
anteriores, la variación de los filamentos es insignificativa
durante un periodo en el cual los filamentos son fundidos por
rotación y devanados sobre los primeros rodillos de guía, y el
proceso de hilatura y estirado puede ser llevado a cabo de forma
estable. Además, como el hilo estirado durante el devanado, o el que
ha sido devanado en una bobina, no se contrae de manera substancial,
no se producen bordes salientes ni un hinchado de las superficies
laterales de la bobina, denominado abultamiento.
La velocidad de devanado V es preferentemente de
1.800 a 3.800 m/min o inferior. Cuando la velocidad sobrepasa los
3.800 m/min, el devanado a alta velocidad no solamente disminuye la
tensión de devanado sino que hace que tienda a dificultarse la
mejora de la capacidad de desenrollado de la bobina de hilo estirado
por los motivos explicados más adelante. Cuando la velocidad de
devanado es más elevada, se considera que el hilo estirado se
contrae en las condiciones de una bobina de hilo estirado.
En la presente invención se prefiere que, durante
el devanado en una bobina de un hilo estirado en un proceso directo
de hilatura y estirado de PTT, tanto el eje del carrete como el
rodillo de contacto que está en contacto con la devanadora dispongan
de una fuerza de accionamiento. Según ello, una devanadora para ser
utilizada en la presente invención tiene preferentemente un sistema
de accionamiento en el cual, tanto el eje del carrete (13) como el
rodillo de contacto (14) están en contacto con dicho sistema,
disponiendo cada uno de ellos de una fuerza de accionamiento.
En el método productivo de la invención, el hilo
estirado es devanado mientras la velocidad periférica V_{c}
(m/min) del rodillo de contacto se hace mayor que la velocidad de
devanado V (m/min) preferentemente del 0,3 al 2%, más
preferentemente del 0,5 al 1,5%. Cuando la velocidad periférica
V_{c} del rodillo de contacto llega a ser mayor que la velocidad
de devanado V en un 0,3% o más, mejora aun más la reducción de los
bordes salientes de la bobina de hilo estirado y mejora la reducción
del abultamiento. Cuando la relación de la velocidad periférica
(V_{c}/V) llega a ser de un 0,3% o mayor, puede quedar suprimida
la contracción del hilo estirado en la bobina incluso a una
velocidad del rodillo de guía de recogida de 3.000 m/min o
menos.
Aunque una mayor relación de la velocidad
periférica (V_{c}/V) incrementa más los efectos de reducción de
los bordes salientes y del abultamiento de la bobina, el motor de
accionamiento del rodillo de contacto llega a ser demasiado grande
para hacer que V_{c}/V sea mayor del 2%, y la devanadora es
difícil de diseñar.
En el método productivo de la presente invención,
durante un periodo desde el inicio hasta el final del devanado de un
hilo estirado en una bobina, el hilo es devanado mientras que el
ángulo transversal de devanado va variando de acuerdo con el
diámetro de devanado, desde 3 a 10º, preferentemente de 4 a 9º.
Cuando el ángulo transversal está dentro de los límites anteriores,
el hilo puede ser devanado normalmente sin que el devanado se
desmorone, y no se forman bordes salientes en la bobina. Además,
puede fijarse el ángulo transversal regulando la velocidad de
devanado y la velocidad transversal.
En la presente invención, se prefiere hacer que
el ángulo transversal de la capa exterior sea mayor que el de la
capa interior. La capa interior de la bobina se refiere a la parte
devanada que tiene un espesor desde el carrete de unos 10 mm o
menos.
Una realización preferente de la variación del
ángulo transversal según el diámetro de devanado es la siguiente: al
inicio del devanado, es decir, en la capa interior de la bobina, se
hace que el ángulo transversal sea pequeño; de forma gradual se va
incrementando con el diámetro de devanado, y llega a ser el máximo
en la capa intermedia; a continuación, vuelve a disminuir de nuevo
hasta que el hilo a devanar alcanza la capa exterior. Tal como se
ha explicado anteriormente, puede disminuirse tanto el abultamiento
como los bordes salientes devanando el hilo estirado mientras el
ángulo transversal va variando de acuerdo con el diámetro de
devanado.
Las configuraciones de variación del ángulo
transversal según el diámetro de devanado están ejemplificadas en la
figura 8. En la figura 8, las configuraciones a, b y c son ejemplos
preferentes (en la presente invención) de la variación del ángulo
transversal; la configuración d es un ejemplo (ejemplo comparativo)
en el cual el ángulo transversal no varía incluso cuando varía el
diámetro.
En el método productivo de la presente invención,
se devana un hilo estirado mientras la bobina va siendo enfriada
durante el devanado a temperaturas de 30ºC o inferiores,
preferentemente a unos 25ºC o menos, más preferentemente a 20ºC o
inferiores. Cuando la temperatura de la bobina es de 30ºC o menos,
la contracción del hilo estirado devanado es pequeña, y la bobina no
tiene bordes salientes. Se prefiere una temperatura inferior de la
bobina. Puede obtenerse una bobina que muestre una mejor capacidad
de desenrollado al devanar un hilo estirado a una temperatura de
unos 25ºC o menos y seleccionando otras condiciones de devanado.
El enfriamiento de la bobina durante el devanado
a 30ºC o menos se consigue rodeando la devanadora y enfriando la
temperatura periférica de la bobina con aire de enfriamiento a unos
20ºC o menos. La devanadora a utilizar es seleccionada
preferentemente de manera que pueda eliminarse la transmisión del
calor generado por el propio motor a la bobina a través del eje del
carrete.
La utilización del hilo estirado de PTT obtenido
con la presente invención proporciona una tela tejida o de género de
punto que tiene una buena calidad sin defectos tales como defectos
de vetas o de hilo tensado, y proporcionando un tacto suave.
Los hilos estirados por sí solos, obtenidos
mediante la presente invención, pueden ser utilizados para producir
telas tejidas o de género de punto. Alternativamente, los hilos
estirados de la invención y de otras fibras pueden ser mezclados y
utilizados para una parte de las telas. Entre los ejemplos de otras
fibras compuestas para ser mezcladas se incluyen hilos de filamentos
y fibras cortas de poliéster, celulosa, nylon 6, nylon 66, acetato,
fibra acrílica, poliuretano (fibras elásticas), lana y seda; no
obstante, las fibras no están limitadas a los ejemplos
anteriores.
El hilo estirado obtenido mediante la presente
invención puede ser sometido a una falsa torsión, y utilizado para
un hilo texturado para una tela. Además, la tela puede estar formada
totalmente por el hilo de falsa torsión de la presente invención. De
manera alternativa, con el fin de obtener una tela tejida o de
género de punto en la cual el hilo con falsa torsión y de otra fibra
están compuestos por mezclado, el hilo compuesto por la mezcla puede
ser producido mediante diversos métodos de mezclado. Entre los
ejemplos de los métodos se incluyen los siguientes: el hilo con
falsa torsión y otra fibra son sometidos a un mezclado por
entrelazado; el hilo y otra fibra son sometidos a un mezclado
entrelazado y son estirados y sometidos a falsa torsión; el hilo u
otra fibra son sometidos a falsa torsión, y ambos son sometidos a un
mezclado por entrelazado; el hilo y otra fibra son sometidos a falsa
torsión por separado y ambos son sometidos a un mezclado por
entrelazado; el hilo u otra fibra son sometidos a un texturado
Taslan y ambos son sometidos a un mezclado por entrelazado; el hilo
y otra fibra son sometidos a un mezclado por entrelazado y el hilo
resultante es sometido a un texturado Taslan; el hilo y otra fibra
son sometidos a un mezclado Taslan. El hilo compuesto por mezcla
obtenido mediante un método del tipo antes mencionado es
preferentemente impartido con un entrelazado en una cantidad de 10
puntos/m o más, más preferentemente de 15 a 50 puntos/m.
La figura 1 es una vista que muestra de manera
esquemática una bobina que tiene una forma de devanado normal. En la
figura 1, los numerales de referencia (20) y (21) indican un
carrete y una bobina, respectivamente.
La figura 2 es una vista que muestra de manera
esquemática una realización de una bobina deformada que tiene los
bordes elevados. En la figura 2, los signos (\alpha) y (\beta)
indican el diámetro de la parte de los bordes y de la parte central,
respectivamente.
La figura 3 es un ejemplo de un gráfico que
muestra la variación de la tensión de desenrollado que se observa
cuando un hilo estirado es desenrollado a velocidad elevada de una
bobina que tiene una forma de devanado aceptable, tal como muestra,
la figura 1.
La figura 4 es un ejemplo de un gráfico que
muestra la variación de la tensión de desenrollado que se observa
cuando un hilo estirado es desenrollado a elevada velocidad de una
bobina que tiene una forma de devanado con bordes salientes, tal
como muestra la figura 2.
En las figuras 3 y 4, la abscisa indica una
longitud de hilo estirado y la ordenada indica la tensión de
desenrollado (g).
La figura 5 es un gráfico que muestra la relación
entre la velocidad de desenrollado y la diferencia de tensión
durante el desenrollado de un hilo estirado de una bobina.
La figura 6 es una vista esquemática que muestra
una realización de la etapa de producción de una bobina de hilo
estirado. En la figura 6, los numerales de referencia indican lo
siguiente: (1): una máquina secadora; (2): una prensa de extrusión;
(3): una curva; (4): un cabezal rotativo; (5): un conjunto de
hilatura; (6): una hilera; (7): multifilamentos; (8): aire de
enfriamiento; (9): un aplicador de un agente de acabado; (10):
rodillos de guía de recogida; (11): rodillos de guía del tratamiento
térmico final; (12): una bobina de hilo estirado ; (13): un rodillo
de contacto; (14): un eje de carrete.
La figura 7 es un gráfico que muestra la relación
entre la velocidad de un rodillo de guía del tratamiento térmico
final y la proporción entre la velocidad de devanado con respecto a
la velocidad del rodillo de guía del tratamiento térmico final.
La figura 8 es un gráfico que muestra ejemplos de
la configuración de la variación del ángulo transversal
correspondiente a un diámetro de devanado durante el devanado. En la
figura 8, las configuraciones a, b y c son ejemplos preferentes (en
la presente invención) de la variación del ángulo transversal; una
configuración d es un ejemplo (ejemplo comparativo) en el cual el
ángulo transversal no varía cuando el diámetro de devanado
aumenta.
La presente invención será explicada
adicionalmente a continuación haciendo referencia a ejemplos. No
obstante, no es preciso decir que la presente invención no está
limitada a los mismos.
Además, los métodos de medición, los métodos de
evaluación y similares son tal como los descritos a
continuación.
La viscosidad intrínseca es un valor determinado
en base a la definición de la siguiente fórmula:
- [\eta] = lim \ (\eta_{r} -1)/C
- C \rightarrow 0
en la que \eta_{r} es un valor
obtenido dividiendo la viscosidad a 35ºC de una solución diluida de
un polímero de PTT preparado disolviendo el polímero en un
disolvente de o-clorofenol con una pureza del 98% o
superior, por la viscosidad del disolvente medida a la misma
temperatura y definida como viscosidad relativa, y C es la
concentración de polímero expresada en g/100
ml.
Utilizando una máquina de hilatura y estirado
directo por fusión, sobre la cual está montada una tobera rotativa
que tiene 8 salidas por husillo, se lleva a cabo un estirado
rotativo continuo por fusión durante dos días en cada ejemplo.
La estabilidad de la rotación se evalúa a partir
del número de roturas del hilo durante este periodo, y la frecuencia
de formación de motas (proporción del número de bobinas con
formación de motas) presentes en las bobinas del hilo estirado
obtenido de esta forma según los siguientes criterios.
\varocircle: No se produce rotura, y la
proporción de formación de motas es del 5% o menos.
\medcirc: Se produce rotura del hilo dos veces
o menos, y la proporción de bobinas con formación de motas es
inferior al 10%.
X: Se produce una rotura del hilo tres o más
veces, y la proporción de bobinas con formación de motas es del 10%
o mayor.
La resistencia a la rotura y el alargamiento de
rotura se miden según JIS L 1013.
Se miden el diámetro (\alpha) de la parte del
borde y el diámetro (\beta) de la parte central de la bobina
ilustrada en la figura 2, y la diferencia se obtiene mediante la
siguiente fórmula:
Diferencia de
diámetros (mm) = \alpha -
\beta
Las mediciones se realizan con un aparato de
medición de tensiones térmicas (nombre comercial
KE-2, fabricado por Kanebo Engineering, LTD.). Se
corta un hilo estirado para obtener una muestra de hilo de 20 cm de
longitud. Se atan ambos extremos de la muestra para formar un
anillo, que se monta en el aparato de medición. Las mediciones se
realizan en las siguientes condiciones: una carga inicial de 0,044
cN/dtex; y una velocidad de calentamiento de 100ºC/min. Durante las
mediciones se traza un gráfico de la tensión por contracción térmica
con respecto a la temperatura.
La temperatura a la cual empieza a manifestarse
la tensión por contracción térmica en el gráfico se define como la
temperatura inicial de manifestación de la tensión térmica. La
tensión de contracción térmica dibuja una curva en forma de montaña
en la zona de las temperaturas elevadas. La temperatura a la cual se
manifiesta el valor pico se define como la temperatura extrema, y la
tensión se define como la tensión extrema.
Se desenrolla un hilo estirado de una bobina de
hilo estirado a una velocidad de 1.000 m/min, y se registra en un
gráfico la tensión de desenrollado.
La tensión se mide con un tensiómetro (nombre
comercial MODEL 1500, fabricado por Eiko Sokki K.K.).
En cada medición, se mide la tensión durante 60
segundos, y la variación de tensión se registra en un gráfico. En
los resultados registrados se lee la amplitud de la variación (g) de
la tensión de desenrollado, y la diferencia de tensión de
desenrollado se determina dividiendo la amplitud de la variación
por el tamaño del hilo estirado.
Las telas se preparan como se explica a
continuación.
Se utiliza un hilo estirado de PTT de 56 dtex/24
f y un hilo estirado de 84 dtex/36 f como hilo de urdimbre y como
hilo de trama, respectivamente, y se prepara una tela tejida
sencilla a partir de los hilos.
- Densidad de la urdimbre: 97 hilos de urdimbre/2,54 cm
- Densidad de la trama: 98 pasadas /2,54 cm
- Telar: nombre comercial Air Jet Loom ZA-103, fabricado por Tsudakoma Co., Ltd.
- Velocidad de tejido: 600 rpm (900 m/min).
La tela gris obtenida de esta manera es
blanqueada en las condiciones siguientes, y sometida a una serie de
tratamientos de teñido y acabado.
Blanqueo: se utiliza una máquina de blanqueo
continua del tipo de enjabonadora abierta (fabricada por Wakayama
Tekko Co., Ltd.). Se utiliza hidróxido sódico en una proporción de 5
g/l. La temperatura se fija a 100ºC.
Prefijado: se utiliza una máquina fijadora por
calor (fabricada por Hirano Kinzoku K.K.). La temperatura de
prefijado se fija a 180ºC. El tiempo de prefijado es de 30
segundos.
Teñido: se utiliza una máquina circular de teñir
(fabricada por HISAKA Works, Ltd.). Se utiliza un tinte (C.I.
Disperse Blue 291) en una proporción del 1%. Se utiliza un agente
dispersante (nombre comercial Disper TL) en una proporción de 1 g/l.
Se ajusta el pH con ácido acético en una proporción de 0,5 ml/l. La
temperatura de teñido se fija a 110ºC. El tiempo de teñido es de 30
segundos.
Fijación del acabado: la temperatura de fijación
del acabado es de 170ºC. El tiempo de fijación del acabado es de 30
segundos.
La tela obtenida de esta forma es inspeccionada
por un inspector experto, y la calidad del tejido es evaluada de
acuerdo con los siguientes criterios.
\varocircle: La tela no tiene defectos tales
como hilos tirantes o falta de uniformidad, y es muy buena.
\medcirc: La tela no tiene defectos tales como
hilos tirantes o falta de uniformidad, y es aceptable.
X: La tela tiene hilos tirantes y falta de
uniformidad, y no es aceptable.
\varocircle: Tanto la estabilidad a la rotación
como la calidad de la tela son extremadamente buenas.
\medcirc: Tanto la estabilidad a la rotación
como la calidad de la tela son aceptables.
X: Ni la estabilidad a la rotación ni la calidad
de la tela son aceptables.
Ejemplos 1 a 5, Ejemplos
comparativos 1 y
2
El efecto de la tensión de estirado se explicará
en los ejemplos presentes.
Se sometieron a rotación y se estiraron de forma
continua gránulos de PTT que contenían el 0,4% en peso de óxido de
titanio y que tenían una viscosidad intrínseca de 0,91, utilizando
una máquina rotativa, una máquina de estirado y una devanadora tal
como se muestra en la figura 6.
La relación entre la velocidad de devanado y la
velocidad de los rodillos de guía del tratamiento térmico final (con
el número de referencia (11) en la figura 6) se varió durante el
devanado tal como se muestra en la Tabla 1, y se obtuvo un hilo
estirado de PTT de 84 dtex/36 filamentos.
\newpage
Las condiciones de la rotación de los presentes
ejemplos y de los ejemplos comparativos son las que se explican a
continuación.
Temperatura de secado de los gránulos y contenido
de humedad alcanzado: 110ºC, 25 ppm
Temperatura de la prensa de extrusionado:
260ºC
Temperatura del cabezal de hilatura: 265ºC
Diámetro de la tobera giratoria: 0,40 mm
Cantidad de polímero inyectado: determinada en
cada una de las condiciones de manera que la dimensión del hilo
estirado sea de 84 dtex.
Condiciones del aire de enfriamiento: temperatura
22ºC, humedad relativa del 90%, velocidad de soplado de 0,5
m/seg.
Agente de acabado: emulsión acuosa de un agente
de acabado (concentración del 30% en peso) que contiene éster de
poliéter como componente principal
Velocidad del rodillo de guía de recogida: 1.200
m/min
Temperatura del rodillo de recogida: 55ºC
Temperatura del rodillo de guía del tratamiento
térmico final: 120ºC.
Devanadora: nombre comercial
AW-909, fabricada por TEIJIN SEIKI Co., Ltd.,
accionada biaxialmente mediante el eje del carrete y un rodillo de
contacto
Diámetro exterior del carrete de cartón para el
devanado: 108 mm
Relación entre la velocidad periférica del
rodillo de contacto V_{c} / velocidad de devanado V: 1,007
(0,7%)
Ángulo transversal: modificado de la manera que
se muestra mediante la configuración a de la figura 8.
Inicio del devanado: 5,5º
Espesor del devanado hasta 10 mm: 7,5º
Espesor del devanado de 30 a 60 mm: 8,5º
Espesor del devanado de 60 a 100 mm: disminuyendo
gradualmente desde 8 a 4º.
Espesor del devanado de 100 a 110 mm: 4º
Presión de contacto del devanado: 2 kg/bobina
Tensión de devanado: 0,04 cN/dtex
Temperatura de la bobina durante el devanado:
20ºC (medida con un termómetro sin contacto).
Tamaño/filamentos: 83,2 dtex/36 f
Porcentaje de humedad: 0,6% en peso
Anchura de devanado: 85 mm
Diámetro de devanado: 320 mm
Longitud de hilo desde la parte de borde hasta la
parte del borde opuesto: 90 cm
Peso de bobinado: 5,2 kg/carrete
La bobina devanada de hilo estirado se mantuvo en
un entorno a una temperatura de 30ºC y una humedad relativa del 60%
durante 60 días.
La Tabla 1 muestra las propiedades físicas y de
capacidad de desenrollado (velocidad de desenrollado de 1.000 m/min)
de la bobina de hilo estirado obtenida de esta manera.
Además, la figura 3 muestra un gráfico de la
variación de la tensión de desenrollado obtenido cuando la bobina de
hilo estirado del Ejemplo 4 fue desenrollada a una velocidad de
desenrollado de 1.000 m/min.
De manera similar, la figura 4 muestra un gráfico
de la variación de la tensión de desenrollado obtenido cuando la
bobina de hilo estirado en el Ejemplo comparativo 1 fue desenrollada
a una velocidad de desenrollado de 1.000 m/min.
Además, la Tabla 2 muestra la diferencia de
tensión de desenrollado obtenida desenrollando la bobina de hilo
estirado del Ejemplo 4 o la del Ejemplo comparativo 1, al variar
simultáneamente la velocidad de desenrollado.
Según las Tablas 1 y 2, resulta evidente que una
bobina de hilo estirado muestra una buena capacidad de desenrollado
después de almacenamiento durante un periodo de tiempo prolongado
siempre que la tensión de estirado y la tensión de contracción
térmica en seco estén comprendidas dentro de los límites de la
presente invención, y que la tela obtenida con el hilo estirado de
la bobina sea aceptable.
En el Ejemplo Comparativo 1, la tracción de
estirado era elevada, y a menudo se formaban motas en el hilo
estirado. Además, la bobina de hilo estirado obtenida de esta manera
tenía bordes salientes, y la diferencia en la tracción de
desenrollado era elevada. Como resultado de ello, la tela tenía una
mala calidad.
| Ej. 1 | Ej. 2 | Ej. 3 | Ej. 4 | Ej. 5 | Ej. 6 | Ej. Comp. 1 | |
| Tensión de estirado (cN/dtex) | 0,18 | 0,24 | 0,31 | 0,35 | 0,37 | 0,42 | 0,48 |
| Velocidad R_{2} del rodillo de guía | 2.660 | 2.965 | 3.260 | 3.395 | 3.480 | 3.630 | 3.760 |
| final (m/mind) | |||||||
| Velocidad V de devanado (m/min) | 2.500 | 2.700 | 2.900 | 2.990 | 3.030 | 3.114 | 3.500 |
| V\R_{2} | 0,94 | 0,92 | 0,89 | 0,88 | 0,87 | 0,86 | 0,93 |
| Estabilidad de la rotación | \varocircle | \varocircle | \varocircle | \varocircle | \varocircle | \medcirc | X |
| Alargamiento de la rotura (%) | 72 | 64 | 55 | 52 | 50 | 48 | 43 |
| Tensión de contracción térmica | |||||||
| en seco (cN(dtex) | 0,04 | 0,07 | 0,10 | 0,10 | 0,12 | 0,15 | 0,19 |
| Diferencias de diámetros de la | |||||||
| bobina (mm) | 3 | 4 | 4 | 4 | 6 | 8 | 11 |
| Diferencia de tensión de desen- | |||||||
| rollado \DeltaF (cN/dtex) | 0,002 | 0,002 | 0,003 | 0,003 | 0,004 | 0,007 | 0,010 |
| Calidad de la tela | \medcirc | \varocircle | \varocircle | \varocircle | \varocircle | \medcirc | X |
| Evaluación global | \medcirc | \varocircle | \varocircle | \varocircle | \varocircle | \medcirc | X |
| Velocidad de desenrollado u (m/min) | 500 | 800 | 1.000 | 1.300 | |
| Diferencia de tensión en el | Ej. 4 | 0,001 | 0,002 | 0,003 | 0,005 |
| desenrollado \DeltaF (cN/dtex) | Ej. compl. 1 | 0,006 | 0,008 | 0,010 | 0,013 |
Ejemplos 7 y 8, Ejemplos
comparativos 2 y
3
En los presentes ejemplos, se explicará el efecto
de la relación (V/R_{2}) de una velocidad de devanado V con
respecto a la velocidad R_{2} del rodillo de guía del tratamiento
térmico final.
Se repitió el procedimiento del Ejemplo 3 excepto
en que se modificó la velocidad de devanado, tal como muestra la
Tabla 3, y los resultados aparecen en la Tabla 3.
Según la Tabla 3 es evidente que puede obtenerse
una buena bobina de hilo estirado y una tela de excelente calidad
siempre que la relación entre la velocidad de devanado V y la
velocidad R_{2} del rodillo de guía del tratamiento térmico final
esté comprendida dentro de los límites de la presente invención.
\vskip1.000000\baselineskip
| Ej. 7 | Ej. 8 | Ej. Comp. 2 | Ej. Comp. 3 | |
| Velocidad R_{2} del rodillo de guía final (m/mind) | 3.395 | 3.395 | 3.395 | 3.395 |
| Velocidad V de devanado (m/min) | 3.000 | 3.080 | 3.180 | 3.280 |
| V/R_{2} | 0,89 | 0,91 | 0,94 | 0,96 |
| Tensión de devanado (cN/dtex) | 0,04 | 0,12 | 0,18 | 0,23 |
| Tensión de contracción térmica en seco (cN/dtex) | 0,10 | 0,12 | 0,17 | 0,20 |
| Diferencia de diámetros de la bobina (mm) | 4 | 8 | 11 | 13 |
| Diferencia de tensión de desenrollado \DeltaF (cn/dtex) | 0,002 | 0,007 | 0,010 | 0,016 |
| Cantidad de la tela | \varocircle | \medcirc | X | X |
| Evaluación global | \varocircle | \medcirc | X | X |
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplos 9 y 10, Ejemplo
Comparativo
4
En los presentes ejemplos, se explicará el efecto
de la modificación del ángulo transversal de acuerdo con el diámetro
de devanado.
El procedimiento del Ejemplo 1 fue repetido
excepto en que el ángulo transversal fue modificado durante el
devanado de acuerdo con el diámetro de devanado.
La configuración variable del ángulo agudo fue
seleccionada entre b, c ó d, ilustradas en la figura 8, y la Tabla 4
muestra los resultados.
Según la Tabla 4 queda claro que se obtuvo una
bobina de hilo estirado aceptable que presentaba una excelente
capacidad de desenrollado cuando se seleccionó la configuración de
modificación del ángulo transversal dentro de los límites de la
presente invención (b (Ejemplo 9) o c (Ejemplo 10)).
Por otra parte, cuando el ángulo transversal era
constante (Ejemplo comparativo 4), tal como muestra la configuración
d de la figura 8, se formó una bobina con bordes salientes, y la
bobina mostró una deficiente capacidad de desenrollado a elevada
velocidad.
| Ej. 9 | Ej. 10 | Compl. 4 | |
| Configuración de la modificación del ángulo transversal | b en la fig. 8 | c en la fig. 8 | d en la fig. 8 |
| Tensión de contracción térmica en seco (cN/dtex) | 0,04 | 0,04 | 0,05 |
| Diferencia de diámetros de la bobina (mm) | 7 | 8 | 11 |
| Diferencia de tensión de desenrrollado \DeltaF (cN/dtex) | 0,006 | 0,007 | 0,009 |
| Calidad de la tela | \varocircle | \medcirc | X |
| Evaluación global | \varocircle | \medcirc | X |
Ejemplos 11 a
14
En los presentes ejemplos, se explicará el efecto
de la anchura de devanado de una bobina de hilo estirado.
Se repitió el procedimiento del Ejemplo 4 excepto
en que se modificó la anchura transversal de la devanadora durante
el devanado, tal como se muestra en la Tabla 5. La Tabla 5 muestra
el peso del devanado y la forma de la bobina de hilo estirado
obtenida de esta manera, y la calidad de la tela así obtenida.
Según la Tabla 5, es evidente que cuando la
amplitud de devanado de una bobina de hilo estirado estaba
comprendida dentro de los límites preferentes de la invención, la
bobina mostró una mejor capacidad de desenrollado y la tela tenía
una mejor calidad.
\vskip1.000000\baselineskip
| Ej. 11 | Ej. 12 | Ej. 13 | Ej. 14 | |
| Amplitud de devanado de la bobina (mm) | 85 | 110 | 190 | 300 |
| Diámetro de devanado de la bobina (mm) | 300 | 300 | 300 | 200 |
| Peso del devanado de la bobina (Kg) | 4,5 | 5,9 | 10,4 | 7,0 |
| Diferencia de diámetros de la bobina (mm) | 5 | 4 | 4 | 3 |
| Diferencia de tensión de desenrollado \DeltaF (cN/dtex) | 0,003 | 0,005 | 0,006 | 0,008 |
| Calidad de la tela | \varocircle | \varocircle | \varocircle | \medcirc |
| Evaluación global | \varocircle | \varocircle | \varocircle | \medcirc |
Ejemplos 15 a
17
En los presentes ejemplos, se explicarán los
efectos del sistema de accionamiento del eje del carrete y del
rodillo de contacto que entra en contacto con dicho sistema de una
devanadora, y la relación de la velocidad periférica del rodillo de
contacto con respecto a la velocidad de devanado.
Se repitió el procedimiento del Ejemplo 4 durante
el devanado, excepto en que se modificó el tipo de devanadora y la
relación de la velocidad periférica V_{c} del rodillo de contacto
con respecto a la velocidad de devanado V, tal como se muestra en la
Tabla 6. La Tabla 6 muestra los resultados.
- Velocidad del rodillo de guía de recogida: 2.800 m/min
- Velocidad del rodillo de guía del tratamiento térmico final R_{2}: 4.005 m/min
- Tensión de estirado: 0,40 cN/dtex
- Velocidad de estirado: 3.440 m/min
- Tensión de devanado: 0,04 cN/dtex
Según la tabla 6 queda claro que cuando la
velocidad periférica V_{c} del rodillo de contacto era mayor que
la velocidad de devanado V, se obtuvo una bobina de hilo estirado
que mostraba una buena capacidad de desenrollado y una calidad
aceptable de la tela, con independencia de la elevada velocidad de
devanado.
| Ej. 15 | Ej. 16 | Ej. 17 | |
| Fuerza de accionamiento del rodillo del contacto | si | si | si |
| Vc/V | 1,000(0%) | 1004(0,4%) | 1,010(1,0%) |
| Diferencia de diámetros de la bobina (mm) | 8 | 6 | 5 |
| Diferencia de tensión de desenrollado \DeltaF (cN/dtex) | 0,008 | 0,005 | 0,006 |
| Calidad de la tela | \medcirc | \varocircle | \varocircle |
| Evaluación global | \medcirc | \varocircle | \varocircle |
Ejemplos 18 y 19, Ejemplos
comparativos 5 y
6
En los presentes ejemplos, se explicará el efecto
de la temperatura de una bobina de hilo estirado durante el
devanado.
Se repitió el ejemplo del ejemplo 4, excepto en
que se modificó la temperatura de la bobina durante el devanado tal
como muestra la Tabla 7. La Tabla 7 muestra la forma y la capacidad
de desenrollado de una bobina de hilo estirado obtenida de esta
manera.
Según la Tabla 7, es evidente que se obtuvo una
bobina que tenía una forma de devanado aceptable y una buena
capacidad de desenrollado, siempre que la temperatura de la bobina
durante el devanado se mantuvo dentro de los límites de la presente
invención.
| Ej. 18 | Ej. 19 | Ej. Comp. 5 | Ej. Comp. 6 | |
| Temperatura de la bobina durante el devanado (ºC) | 25 | 30 | 35 | 40 |
| Diferencia de diámetro de la bobina (mm) | 6 | 9 | 12 | 16 |
| Diferencia de tensión de desenrollado \DeltaF (cN/dtex) | 0,004 | 0,007 | 0,011 | 0,015 |
| Calidad de la tela | \varocircle | \medcirc | X | X |
| Evaluación global | \varocircle | \medcirc | X | X |
La presente invención da a conocer una bobina de
hilo estirado de PTT obtenida mediante un proceso directo de
hilatura y estirado, que tiene un peso de devanado industrialmente
práctico, y una excelente capacidad de desenrollado durante el
desenrollado a elevada velocidad incluso después de almacenamiento
durante un periodo de tiempo prolongado.
Una tela obtenida por tejeduría o por género de
punto, utilizando una bobina de hilo estirado de PTT de la presente
invención tiene una calidad aceptable sin defectos tales como
defectos de vetas o hilos tirantes.
Claims (8)
1. Bobina de hilo estirado de
poli(tereftalato de trimetileno), es decir, una bobina en
forma de queso formada devanando un hilo estirado con una cantidad
de estirado de 2 kg o más, obtenida mediante un proceso directo de
hilatura y estirado de un poli(tereftalato de trimetileno)
que comprende el 95% por mol o más de unidades repetitivas de
tereftalato de trimetileno, cumpliendo la bobina con los siguientes
requisitos (1) al (4):
(1) el hilo estirado muestra una tensión de
contracción térmica en seco de 0,01 a 0,15 cN/dtex;
(2) se modifica el ángulo transversal según el
diámetro de devanado de la bobina y se selecciona entre 3 a 10
grados según el diámetro de devanado, y la diferencia entre el valor
mínimo y el valor máximo de dicho ángulo es de un grado por lo
menos;
(3) la diferencia de diámetros entre la parte del
borde y la parte central de la bobina es de 10 mm o menor; y
(4) la diferencia de tensión en el desenrollado
\DeltaF (cN/dtex) durante el desenrollado del hilo estirado que ha
sido devanado en la bobina satisface la siguiente fórmula (1):
(1)\Delta F
\leq 8,0 \ \times \ 10^{-4} \
u
en la que u es la velocidad de
desenrollado
(m/min).
2. Bobina de hilo estirado de
poli(tereftalato de trimetileno), según la reivindicación 1,
en la que la tensión de contracción térmica en seco del hilo
estirado es de 0,02 a 0,13 cN/dtex.
3. Bobina de hilo estirado de
poli(tereftalato de trimetileno), según las reivindicaciones
1 ó 2, en la que la amplitud del devanado de la bobina es de 60 a
200 mm, y el diámetro de devanado de la misma es de 200 a 400
mm.
4. Bobina de hilo estirado de
poli(tereftalato de trimetileno), según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en la que el ángulo transversal en la parte
devanada que tiene un espesor de devanado superior a 10 mm es mayor
que el de la parte devanada que tiene un espesor de devanado de 10
mm o menor.
5. Bobina de hilo estirado de
poli(tereftalato de trimetileno), según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, en la que el alargamiento a la rotura del
hilo estirado es del 40 al 90%.
6. Método para producir una bobina de hilo
estirado de poli(tereftalato de trimetileno), en el que el
poli(tereftalato de trimetileno) es devanado y tratado
térmicamente utilizando por lo menos dos pares de rodillos de guía,
en un proceso de hilatura y estirado del poli(tereftalato de
trimetileno), y el hilo estirado es devanado en una bobina,
satisfaciendo el método los siguientes requisitos (a) a (d) durante
el devanado:
(a) la tensión de devanado es de 0,05 a 0,45
cN/dtex;
(b) la relación V/R_{2} de la velocidad de
devanado V (m/min) y la velocidad R_{2} (m/min) del rodillo de
guía del tratamiento térmico final satisface la fórmula siguiente
(2):
(2)0,8 \leq
V/R_{2} \leq -6,6 \ \times \ 10^{-5} \ R_{2} +
1,15
siempre que la velocidad R_{2}
del rodillo de guía del tratamiento térmico final esté comprendida
entre 2.300 y 4.500
m/min;
(c) el ángulo transversal del devanado durante el
devanado del hilo estirado en una bobina desde el inicio hasta el
final del devanado varía de 3 a 10 grados según el diámetro de
devanado; y
(d) la bobina es enfriada durante el devanado del
hilo estirado a una temperatura de 30ºC o inferior.
7. Método para producir una bobina de hilo
estirado de poli(tereftalato de trimetileno), según la
reivindicación 6, en el que, durante el devanado de un hilo estirado
en una bobina mediante un proceso directo de hilatura y estirado, el
hilo estirado es devanado con una devanadora que tiene un eje del
carrete y un rodillo de contacto que entra en contacto con el eje
del carrete, teniendo cada uno de ellos una fuerza de accionamiento
mientras que la velocidad periférica
V_{c} (m/min) del rodillo de contacto se hace mayor que la velocidad de devanado V (m/min) en un 0,3 a un 2,0%.
V_{c} (m/min) del rodillo de contacto se hace mayor que la velocidad de devanado V (m/min) en un 0,3 a un 2,0%.
8. Método para producir una bobina de hilo
estirado de poli(tereftalato de trimetileno), según las
reivindicaciones 6 ó 7, en el que la velocidad de devanado es de
1.800 a 3.800 m/min.
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