ES2296584T3 - Aparato y metodo para estirar, termofijar, y rizar un material filamentoso. - Google Patents

Abstract

Un procedimiento para la producción de fibras poliméricas en forma de un haz de filamentos continuos, que comprende: el estirado de dicho haz de filamentos entre 2 a 6 veces su longitud original, el termofijado de dicho haz de filamentos bajo tensión; y el rizado del mismo haz de filamentos para darle volumen, con lo que dicho haz de filamentos, después del estirado, tiene un denier nominal constante por pulgada de anchura (tex por 2¿54 cm de anchura) y en el que dicho termofijado se efectúa mediante un gas a presión que condensa sobre el haz de filamentos, o un baño de líquido calentado.

Description

Aparato y método para estirar, termofijar, y rizar un material filamentoso.

La presente invención se refiere a la producción de un material polimérico sintético en forma de filamento para usar en la manufactura de fibras y, más en particular, a un aparato y método para estirar, termofijar, y rizar dicho material filamentoso, en particular tereftalato de polietileno (PET) comúnmente referido como poliéster. En particular, la presente invención se refiere a un nuevo tren de estirado para un haz de filamentos continuos que tiene un denier sin estirar de alrededor de 3 millones (333.333'3 tex) o más y un haz de filamentos continuos estirado que tiene un denier de 1'0 millones denieres (1'1 x 10^{5} tex) o más. Más específicamente, la presente invención se refiere al estirado, termofijado y rizado de un haz de filamentos poliméricos, con los que el haz de filamentos tiene un denier constante por pulgada de anchura después de estirar.

En la manufactura convencional de hilos sintéticos, se extruye un material polimérico molido en forma de múltiples filamentos continuos que, después de enfriar bruscamente para enfriar los filamentos, son recogidos y transportados longitudinalmente en una unidad co-extensiva en sentido longitudinal referida corrientemente como un haz de filamentos continuos. Particularmente con los materiales poliméricos tales como el PET, los haces de filamentos se someten a un subsiguiente estirado y operación de calentamiento para orientar y termofijar la estructura molecular de cada filamento constituyente de cada haz de filamentos.

Una operación típica de estirado y termofijado implica el transporte de múltiples haces de filamentos dispuestos en relación lado a lado secuencialmente a través de dos o más estaciones de estirado que funcionan a velocidades de accionamiento progresivamente mayores a fin de ejercer una fuerza de estirado longitudinal sobre los haces de filamentos y sus filamentos individuales mientras se desplazan entre las estaciones de estirado, efectuando con ello un estirado para orientar molecularmente los filamentos individuales, seguido de una estructura de calandria alrededor de la cual el haz de filamentos se desplaza periféricamente siguiendo un camino sinuoso para ser calentado suficientemente y fijar la orientación molecular de los filamentos. Normalmente, el haz de filamentos es transportado a través de una estación de enfriado brusco para ser enfriado inmediatamente a continuación de la estructura de calandria y finalmente, un cierto número de haces de filamentos se combinan conjuntamente en un apilador y se trasladan a un dispositivo rizador, tal como uno de los llamados caja rellenadora, para impartir textura y volumen a los filamentos.

Los trenes de estirado convencionales extienden el haz de filamentos en una especie de napa antes de estirar los filamentos del haz, y el mismo haz de filamentos aplanado no se recombina hasta después del enfriado brusco y antes del rizado. Los trenes de estirado convencionales emplean unos rodillos montados en voladizo para la operación de estirado del haz de filamentos a modo de napa, lo cual requiere que las paredes soportantes sean muy grandes, y que las estructuras de apoyo mecánico de los rodillos en voladizo sean lo suficientemente sólidas para soportar los rodillos y resistir los momentos de flexión y fuerzas de desviación impuestas por los haces de filamentos del tamaño y denier que convencionalmente se está trabajando.

La patente US núm. 2.918.346 describe un procedimiento para orientar un haz de filamentos denso de filamentos de poliéster. La patente US núm. 2.918.346 describe el calentamiento de la banda de haces de filamentos en un baño calentado y el estirado del haz de filamentos de 2,3 á 5,8 veces su longitud original. En el Ejemplo 3, la misma describe un haz de filamentos sin estirar que tiene una densidad de 142.000 denieres por pulgada (6210 tex/cm), correspondiente a una densidad estirada de entre 24.000 y 62.000 denieres por pulgada (1050 y 2710 tex/cm).

La patente US núm. 3.259.681 ilustra esquemáticamente un procedimiento para hacer un haz de filamentos de poliéster empezando a partir de la tobera de hilar y continuar, con las etapas de estirado, termofijado, y finalmente rizado del haz de filamentos. En el Ejemplo 4 de dicha patente se describe un haz de filamentos sin estirar de 130.000 denieres por pulgada (5690 tex/cm).

La patente US núm. 3.567.817 describe un procedimiento para estirar un haz de filamentos por medio de una serie de rodillos, incluyendo un líquido caliente para calentar el haz de filamentos entre estirados. En el Ejemplo 4 de dicha patente, se describe un haz de filamentos de poliéster sin estirar de aproximadamente 267.000 denieres por pulgada (11.700 tex/cm).

A pesar de que las patentes arriba citadas describen unos haces de filamentos de gran denier, éstos son sin estirar. La presente invención produce unos haces de filamentos estirados de 150.000 denieres/pulgada (16.666,667 tex por 2,54 cm) o incluso mayores.

Los trenes de estirado de haces de filamentos y termofijado del tipo descrito más arriba han demostrado ser razonablemente efectivos y fiables para el cometido propuesto. Sin embargo, como que la industria de la fibra continuamente se esfuerza en mejorar la eficiencia y reducir los costes de fabricación, se han dedicado muchos esfuerzos a los intentos de aumentar el número de filamentos de cada haz de filamentos y aumentar la velocidad lineal con que los filamentos son tratados a través del tren de estirado y termofijado, lo cual presenta unas dificultades y problemas particulares en la construcción de los dispositivos dentro del tren y en conseguir eficazmente el termofijado de todos los filamentos constituyentes de un haz de filamentos.

La presente invención busca el superar la pesada construcción de los trenes de estirado convencionales que emplean unos haces de filamentos masivos no estirados de 3 millones de denieres (333.333,3 tex) o incluso mayores. A diferencia de los trenes de estirado convencionales que usan un apilador después del enfriado brusco para combinar varios haces de filamentos, la presente invención apila o combina varios haces de filamentos antes de la etapa de estirado, de manera que el haz de filamentos masivo se desplaza a través de todo el tren de estirado hacia el rizador. Al evitar un tren de estirado convencional, que extiende un haz de filamentos con una configuración a modo de napa, el haz masivo se constituye en forma aplanada, pero que no es una napa delgada. En vez de ello, el mismo es grueso como una banda muy gruesa y tiene 150.000 denieres por pulgada (16.666,67 tex por 2,54 cm de anchura) o más cuando el mismo pasa por el tren de estirado, aparato de termofijado y rizador. La construcción de los rodillos en voladizo de la presente invención es considerablemente más corta que en los rodillos convencionales. En consecuencia, la construcción de los rodillos en voladizo de la presente invención no necesita un soporte estructural pesado y unas características masivas de apoyo de carga. Por lo tanto, el aparato de la presente invención es considerablemente más económico de costes de inversión.

La presente invención consiste en un aparato según se define en la reivindicación 10, y un método según se define en la reivindicación 1 ó 4, para estirar, termofijar, enfriar bruscamente y rizar un haz de filamentos masiva.

En el sentido más amplio, la presente invención consiste en un procedimiento para la producción de fibras en haz de filamentos que se compone de las etapas de estirado, termofijado, y rizado con un denier de estirado nominal constante por pulgada de la anchura del haz de filamentos.

En el sentido más amplio, la presente invención consiste en un procedimiento para estirar, termofijar un paquete de fibras que tiene una densidad de estirado mayor de 150.000 denieres por pulgada (16.666,67 tex/2.54 cm) de anchura.

En el sentido más amplio, la presente invención comprende un aparato apilador, un aparato de estirado, y un aparato de termofijado, dispuestos cada uno de manera que un paquete de fibras en haz se traslade sucesivamente desde el aparato apilador al aparato de termofijación en forma compactada.

Otros objetivos y ventajas de la presente invención se harán evidentes con la lectura de la siguiente descripción detallada y bajo referencia a los dibujos, en los que:

la figura 1 ilustra un esquema de principio en una vista lateral de un funcionamiento de un tren de estirado convencional, desde el estirado al rizado de filamentos continuos en forma de un haz de filamentos;

la figura 2 ilustra un esquema de principio en una vista lateral del funcionamiento del tren de estirado de la presente invención, desde el estirado al rizado de filamentos continuos en forma de un haz de filamentos.

Con referencia ahora a los dibujos que se acompañan y primeramente a la figura 1, se ilustra esquemáticamente y se indica en general mediante el numeral de referencia 10 una línea convencional de tratado del PET para el estirado y termofijado de un haz de filamentos continuos, que la presente invención persigue mejorar. La línea de tratamiento comprende una serie de unidades mecánicas dispuestas en alineación entre sí para el traslado de un haz de filamentos, secuencialmente desde una máquina a la siguiente.

Básicamente, el haz de filamentos 15 a partir de los botes de almacenaje u otras fuentes adecuadas de alimentación de haz de filamentos (no ilustradas) es entregado inicialmente a una estación de pretensado 12 que tiene una serie de rodillos cilíndricos conducidos 14 dispuestos alternativamente en líneas horizontales superiores e inferiores a lo largo de la extensión en sentido longitudinal de un conjunto central 16 para el desplazamiento del haz de filamentos 15 en un camino serpenteante en contacto con la periferia de cada hilera superior e inferior secuencialmente, con lo que los múltiples rodillos 14 establecen colectivamente un punto de tensionado inicial en la línea de tratamiento 10 preliminar al estirado aguas debajo del haz de filamentos 15.

Hay dos estaciones de estirado 18,20 que están dispuestas en un espaciado aguas abajo de una cuba 17 y de una a la otra. Cada estación de estirado 18,20 comprende de manera similar un conjunto derecho central 22 a partir del cual los múltiples rodillos en voladizo se extienden hacia fuera alternativamente a lo largo de líneas horizontales superiores e inferiores para desplazar el haz de filamentos 15 de manera que vaya a lo largo de un camino serpenteante periféricamente alrededor de cada rodillo 24 secuencialmente, con lo que las dos estaciones de estirado 18,20 establecen unos puntos de tensado adicional a lo largo de la línea de tratamiento 10. Una cuba 17 que contiene un fluido de pre-estirado, preferible una emulsión basada en agua, está dispuesta entre la estación de pre-tensado 12 y la estación de estirado 18, para su aplicación al haz de filamentos 15 antes de entrar en la primera estación de estirado 18. El fluido ayuda al tratamiento del haz de filamentos, p.ejem., hilos rotos reducidos. Una serie de rodillos 26 está montada a la entrada de la cuba 17 y también dentro de la propia cuba 17, más abajo del nivel del fluido, para dirigir el desplazamiento del haz de filamentos 15 a su inmersión en el baño. Al final de la cuba 17 hay un par de rodillos de presión convencionales 28 destinados a exprimir el exceso de fluido del haz de filamentos. Un primer recipiente para fluido 30, básicamente construido como un túnel encerrado conteniendo rociadores de agua caliente, está situado entre las dos estaciones de estirado 18,20 a fin de aplicar agua caliente al haz de filamentos 15. El agua caliente es suficiente para calentar el haz de filamentos aproximadamente a su temperatura de transición vítrea. Otro recipiente para fluido 32 está dispuesto en el lado aguas abajo de la segunda estación de estirado 20, pero funciona a una temperatura más alta que el primer recipiente para fluido 30. Por lo general, el segundo recipiente para fluido aplica vapor al haz de filamentos 15 mientras éste se desplaza por el interior del recipiente, a fin de calentar el propio haz de filamentos por encima de su temperatura de transición vítrea.

Hay un conjunto de calandria 34 situado inmediatamente aguas abajo del segundo recipiente para fluido 32 y que básicamente comprende una estructura relativamente maciza que tiene una pluralidad de rodillos de gran diámetro 38, puestos en voladizo hacia fuera y alternativamente a lo largo de líneas horizontales superiores e inferiores para un desplazamiento serpenteante del haz de filamentos 15 periféricamente alrededor de dichos rodillos 38 secuencialmente, de manera similar a la que se describió previamente con respecto a la estación de pretensado 12 y estaciones de estirado 18,20. La periferia cilíndrica de cada rodillo de calandria 38, que es varias veces mayor que los diámetros de los rodillos empleados en los conjunto de estirado 18,20 ó en la estación de pretensado 12, es calentada desde el interior por unos medios adecuados, a una temperatura suficiente (seleccionada de acuerdo con las características físicas del haz de filamentos 15, su velocidad de desplazamiento, tiempo de estancia en los rodillos, y otras variantes conocidas) para termofijar el haz de filamentos mientras permanece bajo tensión. Debido a la configuración de los rodillos 38 en el conjunto de calandria 34, cada lado del haz de filamentos 15, que está en forma de napa, es calentado a alrededor de 180-205ºC típicamente para la fibra de tereftalato de polietileno. Hay otros polímeros, naturalmente, que tienen unas T_{g}'s diferentes y que requieren diferentes gamas de termofijado.

Inmediatamente aguas abajo del marco de calandria 34, hay una estación de enfriado brusco 40 que tiene unos rodillos en voladizo secuenciales 44 que se extienden hacia fuera del mismo, destinados a enfriar el haz de filamentos 15 lo suficientemente por debajo de la temperatura de termofijado, estabilizando con ello las propiedades físicas del haz de filamentos. A partir de la estación de enfriado brusco 40, el haz de filamentos avanza hacia la estación de rociado 46 en la que un rociado (no ilustrado) de una composición de acabado adecuada es aplicado al propio haz de filamentos 15 para mejorar el siguiente rizado de los filamentos del haz de filamentos.

El haz de filamentos 15, que permanece aún con su forma a modo de napa es demasiado delgado para ser tratado con los aparatos de rizado convencionales. En consecuencia, se emplea un apilador 48 situado aguas debajo de la estación de rociado de acabado 46 para apilar el haz de filamentos de modo que el mismo sea más estrecho y más grueso. El conjunto del apilador 48 comprende una pluralidad de rodillos 50 dispuestos e ilustrados en la figura 1 para definir unos caminos de desplazamiento separados por los cuales las partes divididas del haz de filamentos 15 pueden ser dirigidas y desplazarse a lo largo de caminos independientes. Los rodillos 50 definen los caminos diferentes estando cada uno generalmente en relación convergente entre sí para dirigir las partes divididas del haz de filamentos 15 a los rodillos 51 cerca de la hilera de salida del apilador 48 en la que las partes divididas del haz de filamentos 15 son rejuntadas una encima de la otra para formar una banda de haz de filamentos más gruesa y más estrecha.

El haz de filamentos 15 es entregado a partir del conjunto apilador 48 a un llamado conjunto flotante 52 que sirve como un dispositivo tomador "compensador de aflojamiento" para proporcionar una tensión constante al rizador de aguas abajo. El conjunto flotante 52 tiene una entrada y una salida 54,56 entre las cuales hay un tercer rodillo 58 móvil verticalmente para compensar las fluctuaciones de tensión del haz de filamentos 15, a fin de asegurar que el propio haz de filamentos sea entregado aguas abajo al rizador con una tensión sustancialmente constante. Luego, el haz de filamentos 15 es transportado desde el conjunto flotante 52 a través de un medio ambiente de vapor de agua en una cámara de vapor a modo de túnel 60 para calentar el haz de filamentos a una temperatura mayor que la de su transición vítrea, alrededor de 90ºC para estirar el tereftalato de polietileno, a fin de asegurar que el haz de filamentos 15 mantenga su naturaleza rizada cuando el mismo discurra por el rizador. A partir de la cámara de vapor 60 el haz de filamentos es entregado al rizador 62, conocido y convencional, para impartir el rizado o textura al propio haz de filamentos. El rizador 62 puede ser del tipo llamado "caja de rizado", una unidad de rizado de engranajes, u otro dispositivo alternativo adecuado y bien conocido en la industria. Si se desean filamentos cortados, entonces aguas abajo del rizador 62 el haz de filamentos 15 se seca típicamente y se corta a longitudes de fibra y se recoge en forma de bala para entregar a una operación convencional de hilatura para la fabricación de hilados.

El tren de estirado de la figura 1 es típicamente para fibras de poliéster. Las fibras de poliéster incluyen los homopolímeros de tereftalato de polietileno, tereftalato de polibutileno, tereftalato de polipropileno, y naftalato de polietileno. Las fibras de poliéster también incluyen los copolímeros basados en tereftalato de polietileno, tales como el isoftalato tereftalato de polietileno, adipato tereftalato de polietileno, o succinato tereftalato de polietileno, etc.; o los copolímeros basados en tereftalato de polibutileno tal como el adipato tereftalato de polibutileno, succinato tereftalato de polibutileno, etc.; ó los copolímeros basados en tereftalato de polipropileno tales como adipato tereftalato de polipropileno, o succinato tereftalato de polipropileno, etc.; o los copolímeros basados en naftalato de polietileno, succinato naftalato de polietileno, o una mezcla de dos cualesquiera o más de los citados.

Como se describió más arriba, aún cuando la línea de tratamiento del poliéster 10 representa una estructura efectiva y una metodología bajo el estado corriente de la técnica del estirado, termofijado, y rizado de filamentos sintéticos continuos, la estructura general es bastante masiva y muy cara, debido en gran parte al tamaño requerido del conjunto de calandria 34. Dicho conjunto de calandria 34 debe ser bastante macizo ya que el haz de filamentos ejerce toneladas de fuerza sobre cada rodillo y el tiempo de estancia debe ser bastante para calentar el haz de filamentos lo suficiente para "captar" las propiedades físicas, mientras el haz de filamentos está todavía en tensión. Calentar el haz de filamentos a su temperatura de termofijado impone unas limitaciones estrictas en la velocidad de desplazamiento con que el haz de filamentos 15 puede ser tratado. Por lo general, se requiere un tiempo de estancia de aproximadamente 5 segundos para calentar un haz de filamentos que tenga una densidad de 75.000 denieres/por pulgada de anchura (3280 tex/cm). Los requisitos estructurales de solidez del conjunto 34 y las estructuras de soporte del mismo para soportar los rodillos 38 contra deflexión, con el objeto de aplicar satisfactoriamente el calor de manera uniforme a todo el haz de filamentos 15 y a ambos lados de los filamentos constituyentes, puede costar como mucho 1/3 del coste de la línea entera 10.

Fundamentalmente, la presente invención supera sustancialmente esas dificultades y desventajas y puede funcionar con un denier constante por pulgada de anchura mucho más grueso (150.000 por pulgada de anchura del haz de filamentos (6.666,667 tex por 2,54cm de anchura o mayor) que lo que se conoce convencionalmente con el aparato de la figura 1 (75.000 denier por pulgada de anchura (3280 tex/cm) del haz de filamentos antes del apilador).

A continuación se explicará la presente invención con referencia a la figura 2. Con el numeral 110 se indica en general un tren de estirado de fibra sintética de la presente invención. Por lo general, muchos haces pequeños de filamentos procedentes de una fuente tal como contenedores altos se reúnen en un solo haz de filamentos de por lo general 3 millones de denieres o más y se introducen en el tren de estirado 110 por medio del dispositivo pretensor 112 que tiene una serie de rodillos 114 que sirven para aplicar una ligera tensión al haz de filamentos 115 a fin de que todas las arrugas, enredos, y fibras apiñadas queden en una configuración a modo de napa. Esto se consigue mediante el posicionamiento del haz de filamentos 115 alrededor de los rodillos 114 en un camino serpenteante como ya se conoce en la técnica. A la salida del dispositivo pretensor 114, el haz de filamentos sigue con un baño químico 117 que tiene un fluido lubricante de fibras, por lo general soluble en agua, y sirve para humedecer cada filamento individual a fin de que a medida que el haz de filamentos sea luego procesado, los filamentos no rocen entre sí. Los rodillos 126 guían el haz de filamentos hacia el baño químico y proporcionan un camino para que el haz de filamentos se desplace por debajo del nivel del líquido en la cuba del baño 117. Al final del baño químico, hay un par de rodillos de presión 128 destinados a extraer el exceso de fluido del mismo haz de filamentos a fin de que el líquido excesivo no moje todo el tren de estirado 110.

Al llegar a este punto el haz de filamentos 115 tiene una configuración aplanada a modo de napa y se introduce en un apilador 130 que tiene una pluralidad de rodillos 132 destinados a separar el haz de filamentos en varios segmentos y apilar esos segmentos verticalmente uno encima del otro, de manera que el haz de filamentos quede ahora en forma de una napa gruesa de alrededor de ½ (o menos) de la anchura con que originalmente entró en el apilador. A partir del apilador 130, el haz de filamentos se introduce en la primera estación de estirado que comprende unos primeros rodillos de estirado, un baño pulverizador y unos segundos rodillos. La primera estación de estirado 134 consta de una serie de rodillos 136. Luego, el haz de filamentos se introduce en un baño pulverizador 138 a una temperatura elevada de hasta unos 90ºC para el PET. Aunque se ilustre un baño pulverizador, será aceptable cualquier medio adecuado de calentamiento, tal como un baño de líquido calentado, una cámara de vapor, radiación elctromagnética, etc. A partir del baño pulverizador el haz de filamentos se introduce por los rodillos de presión 139 destinados a quitar el exceso de humedad del propio haz de filamentos, y luego se introduce en la segunda estación de estirado 144 que tiene una pluralidad de rodillos 146. Los rodillos 146 tienen una velocidad circunferencial de entre 2 á 6 veces mayor que la velocidad circunferencial de los rodillos 136 de la primera estación de estirado 134. Este diferencial de velocidad hace que las fibras se estiren de 2 á 6 veces su longitud original. Ahora el haz de filamentos entra en el estirado final y etapa de termofijado para un nuevo estirado y orientar el haz de filamentos a un grado mayor que el que puede conseguirse con la primera estación de estirado, y para termofijar el haz de filamentos en la condición orientada mientras está todavía bajo tensión. Opcionalmente, el estirado final y el termofijado se pueden efectuar en etapas separadas como ya es conocido. Las etapas de estirado final y termofijado comprenden una estación de rodillos 144, una cámara de calentamiento 148, y una estación de rodillos 154. Los rodillos 156 de la estación 154 son accionados a alrededor de 1,1X á 2,5X veces la velocidad de los rodillos 146 de la estación precedente 144 con el objeto de impartir la orientación de alta tensión y final del haz de filamentos 15. Al menos una parte de este estirado final tiene lugar en la cámara 148 que funciona a una temperatura elevada del orden de alrededor de 100ºC á alrededor de 200ºC ó mayor.

La etapa de estirado y termofijado opera a una densidad de haz de filamentos de 150.000 denieres por pulgada de anchura de haz de filamentos (16.666'667 tex por 25,4 cm de anchura) o más. Esto es considerablemente mayor que la práctica de la técnica conocida. La alta densidad permite que todos los rodillos sean considerablemente más cortos en longitud, reduciendo las cargas de flexión de los rodillos y estaciones de estirado. Las cargas reducidas permiten que la instalación sea más ligera y de construcción menos onerosa.

Con el objeto de calentar el haz de filamentos de alta densidad, la cámara 148 debe emplear uno o más métodos de calentamiento que permitan que el calor penetre en el interior del haz de filamentos, como oposición al calentamiento sólo de la superficie y de confiar en una simple conducción. Dicho método de calentamiento penetrante incluye unos baños y rociados de líquido calentado, y un flujo forzado de gases calientes a través del haz de filamentos. Particularmente adecuados son unos métodos que emplean la condensación de vapor saturado sobre el haz de filamentos, y especialmente la condensación de vapores presurizados. La presión proporciona unos medios para penetración de los vapores en el interior del haz de filamentos porosa.

En las altas temperaturas de la cámara 148, tiene lugar la cristalización del polímero mientras el mismo está todavía bajo las altas tensiones de la etapa de estirado final. Esto proporciona unos medios para "captar" la estructura orientada de las fibras, a fin de proporcionar unas propiedades deseables de módulo alto y bajo encogimiento del producto final. Después que el haz de filamentos se haya termofijado en la cámara 148 el mismo pasa sobre unos rodillos no calentados 156 de la estación de estirado 154 para enfriar bruscamente el haz de filamentos. La temperatura del haz es descendida a un punto por debajo de la temperatura de transición vítrea del polímero antes que la tensión se relaje, a fin de que quede retenida la estructura altamente orientada.

A partir de la estación de estirado 154 el haz de filamentos se introduce en la cámara de acabado 168 que tiene unos rodillos 170 con los que se aplica un líquido de revestimiento al haz de filamentos para facilitar el proceso, o para aplicar un tratamiento superficial a los filamentos del haz para obtener unas características particulares. Los acabados convencionales son bien conocidos en la industria. Después de la cámara de acabado, el haz de filamentos entra en una cámara de vapor 176 mediante un primer desplazamiento a través de una estación de rodillos tomadores 172 que es similar al conjunto flotante 52 de la figura 1. La cámara de vapor 176 eleva rápidamente la temperatura del haz de filamentos con el mismo propósito que la cámara de vapor 60 de dicha figura 1. El haz de filamentos se introduce en el rizador 178 por medio de un par de rodillos de presión convencionales 180. Dicho rizador 178 puede ser del tipo de caja de rizado o de cualquier equipo convencional capaz de tratar un haz de filamentos de al menos 150.000 denieres por pulgada (16.666'667 tex) por 2'54 cm de anchura. Dicho aparato es bien conocido.

En el funcionamiento, un haz de filamentos de al menos 3 millones de denieres, recogido a partir de varias fuentes de hilatura, o de una pluralidad de botes para haces (no ilustrados) se introduce en un dispositivo de pretensado 112 que tiene unos rodillos 114 destinados a enderezar los filamentos individuales dando al haz de filamentos una configuración a modo de napa. A la salida del dispositivo de pretensado 112, el haz de filamentos 115 entra en el baño químico destinado a proporcionarle un poco de humedad al propio haz haciéndolo así más procesable (reduciendo la abrasión entre fibra y fibra). Por lo general, el baño químico aplica una solución acuosa o disolvente, a una temperatura aproximadamente ambiente (temperatura ambiente en la mayoría de los casos). Luego el haz de filamentos entra en el apilador 130 donde el mismo haz es doblado uno sobre otro para crear un haz de filamentos total de ½ (o menos) de anchura y alrededor de 3 veces más grueso. Después del apilado, el haz de filamentos 115 entra en el primer conjunto de estirado en el que los rodillos 136 tienen por lo general una velocidad circunferencial del orden de
50 mpm (metros por minuto) á 200 mpm. El baño pulverizador 138 sirve para calentar el haz de filamentos a al menos por encima de la primera temperatura de transición vítrea del poliéster (que para el tereftalato de polietileno amorfo es de aproximadamente 70ºC). El haz de filamentos entra luego en el segundo conjunto de estirado 144 y sigue un camino serpenteante por el cual los rodillos del segundo conjunto de estirado giran a una velocidad circunferencial del orden de 100 mpm á 400 mpm. Debido a la diferencia de velocidades rotacionales, y al calentamiento de la fibra en el baño pulverizador 138, el haz de filamentos se estira entre 2'0 y 4'0 veces su longitud original en el baño pulverizador 138. Para las fibras poliméricas de tipo poliéster la proporción de estirado total es generalmente de entre 2 y 6 veces su longitud original. Para otras fibras poliméricas el estirado total puede ser de entre 2 y 10 veces su longitud original, dependiendo del tipo de polímero.

Después del primer estirado, el haz de filamentos es por lo general estirado nuevamente para aumentar aún más las propiedades físicas. El estirado debe producirse a una temperatura elevada, y eso se consigue en una cámara de calentamiento 148. En la técnica conocida, es corriente el separar las etapas de estirado final y de termofijado, efectuándose por lo general el termofijado en rodillos calentados siguientes a la zona de estirado. En la presente invención, es preferible combinar el estirado final y el termofijado en un dispositivo. Esto simplifica la instalación, y asegura también que el termofijado tenga lugar en la orientación máxima. Después del termofijado es importante no dejar que la tensión se relaje hasta que la temperatura se haya reducido a alrededor de la temperatura de transición vítrea o por debajo de la fibra polimérica ó sino se podría perder algo de la orientación. Es función de la estación de estirado 154 no sólo proveer una potencia motriz para el estirado final de la banda de haz de filamentos, sino también proporcionar el enfriado del haz de filamentos después de que ésta salga de la cámara de calentamiento 148 antes que la tensión se relaje. A este efecto, los rodillos 156 podrían estar dotados de medios de enfriamiento tales como una circulación interna de agua de refrigeración o unos ventiladores externos que soplen aire sobre el haz de filamentos.

Después del enfriamiento brusco, el haz de filamentos es tratado convencionalmente para una composición de acabado, calentado suficientemente para introducir el propio haz en un rizador, y rizado para dotar al haz de filamentos de las características de "volumen" como son conocidas convencionalmente. Entonces el haz de filamentos podrá ser enrollado mediante devanadoras (no ilustradas) sobre un huso (tampoco ilustrado) y vendido, o bien el haz de filamentos saliente del rizador podrá ser cortado en longitudes de fibra por equipos convencionales (no ilustrados) bien conocidos por los expertos en el ramo y embalado y vendido como fibras cortadas.

Claims (13)

1. Un procedimiento para la producción de fibras poliméricas en forma de un haz de filamentos continuos, que comprende: el estirado de dicho haz de filamentos entre 2 a 6 veces su longitud original, el termofijado de dicho haz de filamentos bajo tensión; y el rizado del mismo haz de filamentos para darle volumen, con lo que dicho haz de filamentos, después del estirado, tiene un denier nominal constante por pulgada de anchura (tex por 2'54 cm de anchura) y en el que dicho termofijado se efectúa mediante un gas a presión que condensa sobre el haz de filamentos, o un baño de líquido calentado.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicho haz de filamentos antes de ser estirado tiene un denier de al menos 3 millones (333.333'3 tex).

3. El procedimiento de la reivindicación 1 ó 2, en el que dicha fibra polimérica, después de estirar tiene un denier por anchura de pulgada de 150.000 (16.666'667 tex por 2'54 cm de anchura) o más.

4. Un procedimiento para la producción de fibras poliméricas en forma de un haz de filamentos continuos, que comprende: el estirado de dicho haz de filamentos entre 2 a 6 veces su longitud original y el termofijado de dicho haz de filamentos bajo tensión, con lo que el mismo haz de filamentos, después de estirar, tiene un denier por pulgada de anchura de 150.000 (16.666'667 tex por 2'54 cm de anchura) o más y en el que dicho termofijado se efectúa mediante un gas a presión que condensa sobre el haz de filamentos, o un baño de líquido calentado.

5. El procedimiento de una cualquiera o más de las reivindicaciones 1 a 4, en el que dicha fibra polimérica se selecciona a partir del grupo consistente en homopolímeros y copolímeros de tereftalato de polietileno; homopolímeros y copolímeros de tereftalato de polipropileno; homopolímeros y copolímeros de tereftalato de polibutileno; y homopolímeros y copolímeros de naftalato de polietileno.

6. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicho baño de líquido calentado comprende aceite calentado o cualquier líquido que no se evapore a temperaturas por debajo de 200ºC.

7. El procedimiento de la reivindicación 6, en el que dicho aceite calentado es aceite mineral.

8. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicho gas a presión es vapor (H_{2}O) que condensa sobre el haz de filamentos.

9. El procedimiento de una cualquiera o más de las reivindicaciones 1 a 8, en el que dicho haz de filamentos es enfriado bruscamente después de dicha etapa de termofijado.

10. Aparato para la producción de fibras de poliéster en forma de un haz de filamentos continuos, que comprende: un apilador para apilar un haz de filamentos; una primera estación de estirado que tiene una pluralidad de rodillos; formando dicho haz de filamentos un camino serpenteante alrededor de dichos rodillos, una segunda estación de estirado que tiene una pluralidad de segundos rodillos, formando dicho haz de filamentos un camino serpenteante alrededor de dichos segundos rodillos, unos medios de calentamiento destinados a calentar el haz de filamentos entre dicha primera estación de estirado y dicha segunda estación de estirado, y un dispositivo de termofijado que comprende uno o más baños de líquido calentado, y un dispositivo de gas a presión que condensa el gas sobre el haz de filamentos para termofijar el haz de filamentos después de que el mismo ha sido estirado, cual haz de filamentos tiene un denier constante por pulgada de anchura (tex por 2,54 cm de anchura).

11. El aparato de la reivindicación 10, en el que dicha pluralidad de rodillos de dichas primera y segunda estaciones de estirado tienen menos de 1 metro de longitud.

12. El aparato de la reivindicación 10 u 11, que incluye un rizador situado después de dicho dispositivo de termofijado para rizar el haz de filamentos.

13. El aparato de la reivindicación 12, que incluye un dispositivo cortante situado después de dicho rizador para cortar el haz de filamentos en longitudes de fibra.