ES2267369B2 - Aparato y procedimiento para la fabricacion de fibras elasticas. - Google Patents

Abstract

Aparato y procedimiento para la fabricación de fibras elásticas, hilera y dispositivo de lubricación, comprendiendo la hilera una única fila de agujeros de hilatura, estando los filamentos descargados por los agujeros de hilatura de la hilera libres de torceduras y devanándose en un rodillo de recogida a través de un dispositivo de lubricación y unos rodillos de estiramiento; en la hilera también pueden formarse unas ranuras que se extienden en dirección radial con centro en el agujero de hilatura; un polimero fundido, filtrado por un medio de filtración, puede introducirse en el agujero de hilatura a través de las ranuras; el dispositivo de lubricación puede comprender un elemento de lubricación y un elemento de guía, evitando la cooperación de ambos que no se complete la lubricación.

Description

Aparato y procedimiento para la fabricación de fibras elásticas.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un aparato y procedimiento para la fabricación de fibras elásticas, hilera y dispositivo de lubricación. La invención se describirá a continuación más detalladamente.

En primer lugar, la presente invención se refiere a una hilera empleada para hilar una pluralidad de filamentos y para devanar a continuación los filamentos mientras los divide y solidifica, y a un procedimiento para la fabricación de fibras sintéticas que la utiliza. Más específicamente, la presente invención se refiere a una hilera que puede reducir la varianza de propiedades físicas entre una pluralidad de filamentos.

En segundo lugar, la presente invención se refiere a una hilera que puede emplearse adecuadamente para fabricar fibras de poliuretano, fibras de poliéster, fibras de poliamida, fibras de poliolefina, etc., y más específicamente, a una hilera que puede prolongar el ciclo de vida de un medio de filtración y descargar con estabilidad un polí-
mero.

En tercer lugar, la presente invención se refiere a un aparato para la fabricación, de fibras elásticas, incluyendo las de poliuretano y similares, que se utilizan en la ropa y otros artículos, a un procedimiento para la fabricación de fibras elásticas y a un dispositivo de lubricación para aplicar aceite a filamentos elásticos que se hilan de forma
continua.

Antecedentes de la técnica

Generalmente, un aparato de hilatura para fibras sintéticas está dotado de una hilera para hilar un polímero, de un dispositivo de lubricación para lubricar un filamento que se hila de un agujero de hilatura de la hilera, y de un rodillo de recogida para devanar el filamento tras la lubricación.

Hasta el momento, se han realizado varias mejoras en los aparatos de hilatura para permitir la producción estable de filamentos de alta calidad. Sin embargo, tal como se describirá a continuación, todavía han de mejorarse varios puntos en relación con los componentes constituyentes y su disposición.

Hilera

Con respecto a la fabricación de fibras sintéticas en la que se descarga un polímero por una hilera y se devana mientras se solidifica, generalmente se emplea un procedimiento que se describirá posteriormente. Concretamente, desde el punto de vista de la productividad, se descarga un polímero por una pluralidad de hileras por máquina de hilatura y a continuación se devana una pluralidad de filamentos.

Convencionalmente, con la finalidad de simplificar su manipulación, mantenimiento, etc., la hilera empleada en tal aparato de hilatura tiene unos agujeros de hilatura dispuestos en una pluralidad de filas, tal como una disposición circular, una disposición con forma de diamante, una disposición de cuadros, una disposición escalonada, etc., principalmente para conseguir un uso efectivo de la superficie de la hilera.

Sin embargo, en tales hileras empleadas hasta ahora, la temperatura varía enormemente entre los emplazamientos de los agujeros de hilatura. Además, dado que se descarga un polímero desde una pluralidad de filas, las condiciones del aire de enfriamiento que se sopla sobre los filamentos descargados varían. Estos factores aumentan la varianza de las propiedades físicas entre los filamentos, lo cual es un problema.

En particular, unas fibras elásticas fundidas se hilan con una tensión de hilatura extremadamente baja durante la hilatura por fusión. Por tanto, un cambio en la condición para enfriar un filamento descargado de un grado tal que en general no ocasione problema alguno en la hilatura por fusión, tal como la hilatura de poliéster y similares, afecta significantemente a las fibras elásticas fundidas y provoca la irregularidad de las mismas, degradando así la calidad del producto.

Además, en la hilera, generalmente se eliminan contaminantes mediante filtración del polímero fundido a través de un medio de filtración antes de descargar el polímero desde los agujeros de hilatura. En un proceso de hilatura por fusión así, desde el punto de vista de la facilidad de funcionamiento, la simplificación de los equipos, etc., se sabe que la filtración se lleva a cabo empleando una disposición tal como la ilustrada esquemáticamente en la figura 13. Es decir, se coloca un medio 100 de filtración en una disposición 102 de conjunto inmediatamente antes de una hilera 101 con un espacio proporcionado entre el medio 100 de filtración y la hilera 101 a fin de hacer pasar de una manera uniforme el polímero a través de toda la superficie del medio de filtración, y por tanto, la totalidad de la superficie del medio 100 de filtración puede emplearse eficientemente.

Sin embargo, en la hilatura por fusión, la presión aplicada al medio 100 de filtración es en general elevada, y se depositarán gradualmente contaminantes sobre el medio 100 de filtración durante su funcionamiento. Por consiguiente, la presión aplicada al medio 100 de filtración aumenta y, tal como se muestra en la figura 14, la totalidad o algunos componentes constituyentes del medio 100 de filtración se deforman. Esto puede ocasionar un flujo irregular en la parte de admisión del agujero 103 de hilatura de la hilera 101 y, en algunos casos, el agujero 103 de hilatura puede quedar parcialmente bloqueado. Una condición tal provoca un incremento rápido de la presión de filtración, un descenso en la eficiencia de filtración y un flujo irregular, lo que afecta negativamente a un filamento mientras se descarga por el agujero de hilatura, lo que da como resultado una descarga incompleta y similares. Por tanto, cuando se deforman algunas partes del medio de filtración, aunque el medio de filtración en sí sea todavía capaz de filtrar, debería reemplazarse todo el medio de filtración inmediatamente, lo que conduce a una reducción en la productividad. En particular, este problema es muy evidente cuando la hilera tiene una zona de descarga relativamente pequeña en comparación con la del medio de filtración, tal como ocurre en una hilera para monofi-
lamentos.

Dispositivo de lubricación

En un aparato de hilatura para fibra sintética, un dispositivo de lubricación aplica aceite a un filamento a fin de evitar daños al filamento causados por abrasión y similares y para aumentar la suavidad del mismo para facilitar su manipulación.

Un dispositivo de lubricación así es un dispositivo de lubricación de tipo rodillo en el que se hace rotar un rodillo mientras alguna parte del mismo se sumerge en un tanque de aceite para aplicar una capa uniforme de aceite a la superficie del rodillo y se hace desplazar el filamento mientras está sujeto a la superficie del rodillo para la aplicación de aceite.

También existe un dispositivo de lubricación al estilo de una guía en el que se suministra aceite en una ranura formada en un elemento de guía y se lleva un filamento adentro de la ranura y se desplaza, aplicándose así aceite al filamento.

En estos dispositivos de lubricación, antes de enrollarse el filamento en un rodillo, el filamento descargado entra en contacto con la superficie del elemento de guía poco antes o en el mismo instante en el que se aplica aceite a los filamentos.

La parte del filamento descargado sobre la superficie de lubricación y contacto es extremadamente inestable porque no está completamente solidificada y demás. Por tanto, cualquier fluctuación de resistencia a la fricción amplificará la condición de inestabilidad del filamento, y esto afecta negativamente a las propiedades del filamento devanado, especialmente a la homogeneidad del mismo.

Para solucionar los problemas descritos anteriormente, se propuso un dispositivo de lubricación que comprende al menos un elemento de guía para aplicar aceite, que se suministra a un filamento por una abertura de suministro de aceite formada en una ranura haciendo que el filamento pase a través de la ranura, en el que la ranura tiene un vértice que tiene una línea tangencial en una línea vertical (del filamento), y una pendiente superior y una pendiente inferior, retrocediendo cada una a partir del vértice en relación con la línea vertical (del filamento), con la parte más estrecha en una situación adyacente al vértice. La abertura de suministro de aceite está formada en la superficie ranurada en una posición a 3 mm o más por encima del vértice y alejada a 2 mm o más de la línea vertical (del filamento), y tiene un diámetro mayor que la anchura de la parte más estrecha de la misma (publicación de patente japonesa no examinada nº 1993-230706).

El dispositivo de lubricación descrito en la publicación de patente japonesa no examinada nº 1993-230706 es una invención excelente en la que se suministra aceite mientras se reduce la fricción al hacer que el área de contacto entre el filamento y la guía sea lo más pequeña posible.

En los últimos años, ha aumentado la demanda de fibras elásticas ya que éstas pueden conseguir un valor añadido al aumentar la elasticidad, mejorar la capacidad de ajuste y demás. Las fibras elásticas, tales como las fibras elásticas de poliuretano, como ejemplo típico, exhiben una gran propiedad de elongación, del 50 al 300% en el intervalo de utilización práctica. Un filamento de fibras elásticas se hila desde un agujero de hilatura y se seca con aire, y luego se aplica aceite de hilatura al mismo para reducir la fricción entre el filamento y la guía, etc. Teniendo en consideración su elevada propiedad de elongación, se aplica aproximadamente diez veces la cantidad de aceite en comparación con las fibras ordinarias.

Sin embargo, en el dispositivo de lubricación descrito en la publicación de patente japonesa no examinada nº 1993-230706, aún cuando la intención es aplicar a un filamento elástico la gran cantidad de aceite descrita anteriormente, si el filamento elástico no se encuentra constantemente en contacto con el dispositivo de lubricación, es decir, si se suelta del mismo aunque sólo sea momentáneamente debido a la desviación del hilatura, vibración u otros factores, aparecerá en el filamento elástico una parte a la que no se ha aplicado aceite suficientemente, degradando así significativamente el rendimiento del filamento elástico.

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Disposición del aparato de hilatura

Tal como se ha descrito anteriormente, en los últimos años las fibras elásticas de poliuretano han suscitado un gran interés debido a sus excelentes propiedades elásticas. Las fibras elásticas de poliuretano pueden emplearse para varias finalidades, ya que puede añadir valor a un tejido al aumentar la elasticidad, mejorar la capacidad de ajuste, estabilizar la forma y demás, con sólo mezclar una pequeña cantidad de la misma en el tejido.

Como procedimientos de producción para fibras elásticas de poliuretano, se conocen un procedimiento de hilatura en seco, un procedimiento de hilatura en húmedo, un procedimiento de hilatura por fusión y similares. Entre ellos, unas fibras elásticas de poliuretano obtenidas mediante hilatura por fusión tienen unas excelentes propiedades de solidificación por calor, resistencia a la abrasión y transparencia, así como un bajo coste de producción. Por tanto, en los últimos años ha aumentado la cantidad utilizada de fibras elásticas de poliuretano. Tal como se ha descrito anteriormente, en el procedimiento de hilatura por fusión, se descarga polímero fundido por una hilera, y el filamento descargado se solidifica con aire frío, se somete a lubricación y luego se devana en un rodillo.

Generalmente, el devanado de filamento elástico se lleva a cabo de la misma manera que el devanado de filamento de poliéster, filamento de nailon, etc., los cuales tienen bajas propiedades elásticas. Específicamente, se extruye un polímero fundido desde una extrusora (no mostrada) en una hilera y se descargan hacia abajo filamentos de fibras elásticas por cada agujero de hilatura en una dirección sustancialmente vertical hacia abajo. Cada filamento de fibras elásticas se solidifica soplando aire frío sobre el mismo con un ventilador, es lubricado por un dispositivo de lubricación, y una fila de los filamentos es girada por un elemento de guía. Después, la tensión de las fibras elásticas realineadas es ajustada por dos rodillos de estiramiento, y el filamento se suministra a un rodillo de recogida y se devana en rollos.

En el aparato de producción según se ha descrito antes, los filamentos elásticos hilados por una hilera se devanan mientras se tuercen, con su dirección de alineamiento rotándose 90º. Por tanto, las longitudes de las trayectorias de filamento y la fuerza de rozamiento recibida procedente del elemento de guía se vuelven diferentes entre los filamentos elásticos. Por tanto, surge un problema que no se producía cuando se devanaban los anteriores poliéster, nailon, etc. Concretamente, debido a que el filamento elástico de poliuretano se deforma elásticamente más fácilmente que el poliéster y similares, cuando los filamentos elásticos de poliuretano se devanan con diferentes longitudes de trayectoria de filamento y fuerzas de rozamiento, las propiedades del filamento elástico varían en cada rollo, lo que da como resultado características de producto muy variadas. Por ejemplo, en un rollo dispuesto en el centro del rodillo de recogida, el filamento elástico hilado por la hilera se devana casi sin torcimiento. Por otra parte, en un rollo dispuesto en un extremo del mismo, el filamento elástico hilado desde la hilera se devana con un gran cambio en su ángulo de torcimiento por el elemento de guía. Por tanto, se hace mayor la resistencia a fricción del filamento generado por su contacto con el elemento de guía, y se produce, una diferencia en la tensión del filamento elástico entre los rollos. Particularmente, en el rollo en la parte extrema, debido a que la longitud de la trayectoria de filamento elástico es mayor, el filamento elástico se ve sometido a una mayor resistencia del aire. Esto incrementa adicionalmente la diferencia en tensión entre el filamento elástico en el rollo terminal y en el rollo central.

Esta varianza en la fuerza de rozamiento recibida por cada filamento elástico hace que surjan diferencias estructurales en el grosor, la elasticidad, la resistencia del filamento, la forma del rollo devanado, etc. Si un tejido se produce combinando rollos en los que se han devanado filamentos con propiedades diferentes, el valor del producto puede verse reducido debido a un aspecto desfavorable, tal como queda ejemplificado por rayas y similares.

Exposición de la invención

La presente invención proporciona las siguientes invenciones para intentar resolver los problemas descritos anteriormente de la técnica anterior.

Hilera

El primer objetivo de la presente invención es proporcionar una hilera que pueda controlar una varianza en propiedades físicas entre filamentos minimizando tanto como sea posible la variación de la temperatura que recibe una pluralidad de filamentos descargados por una máquina de hilatura, desde el punto en el que se encuentran en los agujeros de hilatura hasta que se enfrían.

El primer objetivo de la presente invención puede obtenerse mediante una hilera para fabricar una pluralidad de filamentos, que comprende una pluralidad de agujeros de hilatura formados en una tobera plana única, en la que los agujeros de hilatura están dispuestos en una fila sustancialmente única.

La formación de la pluralidad de agujeros de hilatura en la tobera plana única de la hilera y la disposición de los agujeros de hilatura en una fila sustancialmente única puede reducir la variación de la temperatura en la superficie de la hilera. Al mismo tiempo, mientras se enfrían los filamentos descargados por los agujeros de hilatura, la disposición de los agujeros de hilatura en una fila sustancialmente única evita completamente el incremento de temperatura en el aire de enfriamiento provocado por el enfriamiento de los filamentos hilados en la fila frontal, y el aire de enfriamiento que ha incidido sobre los filamentos en la fila frontal no afecta en nada a aquellos en la fila posterior. Cuando se cumplen estas condiciones, pueden producirse filamentos uniformes sin variación de la condición de enfriamiento.

Es preferible que se formen ocho o más agujeros de hilatura en la hilera de la presente invención. Esto es así porque en el campo que necesita un gran número de agujeros de hilatura, es decir, en el campo que requiere una gran productividad, el efecto de la presente invención puede demostrarse fácilmente con ocho o más agujeros de hilatura.

Además, es preferible que se sople aire de enfriamiento desde la dirección sustancialmente perpendicular al polímero descargado por la hilera descrita anteriormente que tiene agujeros de hilatura dispuestos en una fila. Esto es así porque, al soplar el aire de enfriamiento de una manera tal, la temperatura del aire de enfriamiento recibido por cada filamento se vuelve uniforme y la temperatura de la hilera se vuelve uniforme en la dirección anteriormente mencionada. Esto reduce la varianza de la temperatura entre los agujeros de hilatura.

Preferiblemente, la presente invención se emplea en la producción de fibras elásticas fundidas porque el efecto de la misma es particularmente notorio. Generalmente, los filamentos elásticos tienen una tensión de hilatura extremadamente baja en comparación con un filamento de poliéster, un filamento de poliamida y filamentos similares de múltiples aplicaciones. Las propiedades físicas de los mismos están fuertemente influidas por la temperatura de la hilera y la temperatura del aire para enfriar los filamentos descargados por los agujeros de hilatura. Por tanto, en los filamentos elásticos, no sólo aparece una notable varianza de las propiedades físicas entre filamentos sino que también varía la desviación de los filamentos en la parte de enfriamiento entre filamentos, y provoca irregularidad y rotura de los filamentos.

La disposición de los agujeros de hilatura en una fila sustancialmente única es una característica esencial de la presente invención. En esta disposición, teniendo en cuenta los intervalos entre los agujeros de hilatura necesarios para facilitar la operación de división de filamentos, es preferible que el número de filamentos sea de uno a tres.

El segundo objetivo de la presente invención es proporcionar una hilera que pueda mejorar la productividad al evitar la descarga incompleta y prolongar el ciclo de sustitución del medio de filtración haciendo el mejor uso de la capacidad filtrante del medio de filtración dispuesto en la hilera.

Los inventores de la presente invención llevaron a cabo una extensa investigación para resolver los problemas de la técnica anterior, teniendo en consideración el hecho de que la eficiencia de filtración decae cuando un medio de filtración se deforma y entra en contacto con una hilera. De este modo, se ha conseguido la presente invención.

Para lograr el segundo objetivo anteriormente mencionado, la presente invención proporciona una hilera en la que un medio de filtración para retirar contaminantes del polímero fundido está dispuesto en la parte superior de la hilera, y unas ranuras de guiado están formadas para guiar el polímero fundido, que ha sido filtrado por el medio de filtración, hasta un agujero de hilatura.

La provisión de ranuras para guiar el polímero que ha sido filtrado por el medio de filtración hasta la hilera, aunque el medio de filtración se deforme y entre en contacto con la hilera, posibilita hacer pasar sustancialmente el polímero a través de al menos la superficie del medio de filtración sobre la ranura. Esta disposición posibilita emplear el área de filtración eficientemente y prolongar el ciclo de sustitución del medio de filtración en un periodo extremadamente largo sin ocasionar una descarga incompleta.

Es preferible que las ranuras de la presente invención para guiar el polímero que ha atravesado el medio de filtración hasta los agujeros de hilatura, estén dispuestas radialmente con los agujeros de hilatura en el centro de las mismas. Esto es así porque una disposición tal posibilita guiar sin problemas el polímero que ha atravesado el medio de filtración hasta los agujeros de hilatura.

Además, cuando una hilera tiene un agujero de hilatura en un medio de filtración, los efectos de la presente invención pueden lograrse de manera increíble. En otras palabras, tal como en una hilera para un monofilamento, cuando el área de la admisión en la parte superior del agujero de hilatura es relativamente pequeña en comparación con el área del filtro, los efectos de la presente invención se demuestran notablemente.

La forma, profundidad y demás de las ranuras antes mencionadas no están limitadas ya que son los temas de la variación de diseños a tomar en consideración con el tamaño de la hilera, la resistencia del medio de filtración, etc. Sin embargo, necesariamente debe guiarse el polímero al interior del agujero de hilatura. Tener una disposición distinta de la descrita anteriormente tiene como resultado que el polímero no pase a través del medio de filtración. Es preferible que las ranuras de la hilera estén dispuestas en toda la superficie del medio de filtración, que la distancia entre las ranuras sea pequeña y que el número de ranuras sea grande. Esto es así porque si la distancia entre las ranuras es inadecuadamente ancha, las ranuras pueden verse bloqueadas debido a la deformación del medio de filtración. Además, si las ranuras se forman de manera no uniforme o si el número de ranuras es muy pequeño, no puede emplearse a fondo la capacidad de filtración del medio de filtración o no puede realizarse una descarga sin
complicaciones.

Los salientes formados como resultado de la provisión de las ranuras pueden formar un ángulo agudo con el medio de filtración. Esto posibilita reducir el área donde las ranuras entran en contacto con el medio de filtración al tiempo que se mantiene la resistencia de los salientes, permitiéndose un uso eficiente del medio de filtración.

Los salientes obtenidos por la provisión de las ranuras en la hilera pueden entrar en contacto con el medio de filtración desde el instante en el que se dispone el medio de filtración. Incluso con esta condición, pueden obtenerse los efectos de la hilera de la presente invención.

Es preferible que la hilera de la presente invención se utilice para hilar filamentos elásticos, tal como queda tipificado por filamentos de poliuretano. En comparación con filamentos de múltiples aplicaciones, tales como los de poliéster, poliamida, etc., los filamentos elásticos tienden a padecer de irregularidad de filamento provocada por perturbaciones, y por tanto, los efectos de la presente invención resultan evidentes.

Dispositivo de lubricación

El tercer objetivo de la invención es proporcionar un dispositivo de lubricación que pueda mantener la calidad de los filamentos elásticos con una buena lubricación, al poner sustancialmente en contacto los filamentos elásticos con la guía de lubricación, mientras evita que la fuerza de rozamiento que se genera por el contacto con el dispositivo de lubricación se vuelva inadecuadamente elevada.

El tercer objetivo de la presente invención puede conseguirse mediante un dispositivo de lubricación para fibras elásticas que comprenda un elemento de lubricación para aplicar aceite a filamento elástico, un elemento de guía para guiar el filamento elástico hasta el elemento de lubricación, en el que el elemento de lubricación comprende una parte ranurada para guiar el filamento elástico y un agujero de suministro de aceite para aplicar aceite al filamento elástico que pasa a través de la parte ranurada; la parte ranurada comprende una parte de vértice que tiene una línea tangencial en una línea vertical, y unas pendientes superior e inferior que retroceden cada una a partir de la parte de vértice en relación con la línea vertical; y el elemento de guía está dispuesto de manera que el filamento elástico en la posición por debajo de la parte de vértice tenga un ángulo de inclinación hacia atrás mayor que 0º y no superior a 3º relativo al filamento elástico en la posición por encima de la parte de vértice.

Es preferible que la anchura de la ranura en la parte más estrecha adyacente a la parte de vértice sea 1,5 mm o menos.

Es preferible que la aspereza de la superficie alrededor de la parte de vértice del elemento de lubricación y del elemento de guía sea de 2 S a 10 S.

Es preferible que el número de filamentos de las fibras elásticas sea dos o menos y que la finura de los mismos sea 88 o menos. Además, es preferible que las fibras elásticas sean unas fibras elásticas obtenidas hilando por fusión fibras elásticas.

Aparato de hilatura

El cuarto objetivo de la invención puede conseguirse mediante un aparato para la fabricación de fibras elásticas que comprende una pluralidad de agujeros de hilatura y un rodillo de recogida para devanar filamentos elásticos hilados por los agujeros de hilatura, en el que la pluralidad de agujeros de hilatura están dispuestos linealmente de una manera tal que la dirección de alineamiento de los mismos y la dirección axial del rodillo de recogida sean sustancialmente paralelas.

El aparato comprende además elementos de guía dispuestos entre los agujeros de hilatura y el rodillo de recogida para guiar hacia abajo los filamentos elásticos hilados por los agujeros de hilatura hasta el rodillo de recogida en una dirección sustancialmente vertical hacia abajo, en el que los elementos de guía están dispuestos a fin de tener unos intervalos más anchos entre los mismos que aquellos entre los agujeros de hilatura, con una varianza de 1,5º o menos entre el valor máximo y el valor mínimo del ángulo de inclinación hacia atrás de los filamentos elásticos relativos a la línea vertical, que se genera desde los agujeros de hilatura hasta los elementos de guía y que es atribuible a la varianza entre los intervalos de los agujeros de hilatura y de los elementos de guía.

El aparato comprende además un dispositivo de lubricación dispuesto entre el agujero de hilatura y el elemento de guía a fin de aplicar aceite al filamento elástico en la dirección de presión del elemento de guía para sesgar el filamento elástico. Aquí, la parte desde el agujero de hilatura hasta el elemento de guía incluye al elemento de guía, y por tanto el dispositivo de lubricación puede disponerse en el elemento de guía.

La presente invención también proporciona un procedimiento para la fabricación de fibras elásticas que comprende una etapa de devanado de filamentos elásticos hilados desde una pluralidad de agujeros de hilatura dispuestos para formar una línea en un rodillo de recogida que tiene un eje de rotación sustancialmente paralelo a la dirección de alineamiento de los agujeros de hilatura.

El procedimiento anteriormente mencionado puede ser tal que se dispongan elementos de guía entre el agujero de hilatura y el rodillo de recogida con unos intervalos más anchos que los de los agujeros de hilatura, en el que los elementos de guía guían hacia abajo los filamentos elásticos hasta el rodillo de recogida en una dirección sustancialmente vertical hacia abajo, en el que existe una varianza de 1,5º o menos entre el valor máximo y el valor mínimo del ángulo de inclinación hacia atrás de los filamentos elásticos relativo a la línea vertical, que se genera desde los agujeros de hilatura hasta los elementos de guía y que es atribuible a la varianza entre los intervalos de los agujeros de hilatura y de los elementos de guía.

El procedimiento mencionado puede ser tal que se aplique aceite al filamento elástico en la dirección de presión del elemento de guía para sesgar el filamento elástico. Aquí, la parte desde el agujero de hilatura hasta el elemento de guía incluye al elemento de guía, y por tanto la lubricación puede realizarse en el elemento de guía.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista en perspectiva que muestra una hilera según una realización de la presente invención.

La figura 2 es una vista en perspectiva que muestra esquemáticamente un aparato de hilatura por fusión que comprende la hilera mostrada en la figura 1.

La figura 3 es una vista en perspectiva que muestra una hilera de la técnica anterior.

La figura 4 muestra una hilera según otra realización de la presente invención, en la que la figura 4(a) es una vista en planta, la figura 4(b) es una vista en corte longitudinal y la figura 4(c) es una vista en corte transversal que muestra una disposición de conjunto de hilera que mantiene unida la hilera con un medio de filtración en la disposición de conjunto.

La figura 5 es una vista frontal que muestra esquemáticamente un aparato de hilatura por fusión que comprende un dispositivo de lubricación según una realización de la presente invención.

La figura 6 es una vista lateral que muestra esquemáticamente el aparato de hilatura por fusión mostrado en la figura 5 junto con otros accesorios.

La figura 7 es una vista en corte longitudinal que muestra el dispositivo de lubricación de la figura 5.

La figura 8 es una vista frontal del dispositivo de lubricación de la figura 7.

La figura 9 es una vista en perspectiva que muestra una realización de un elemento de guía que es uno de los componentes constituyentes del dispositivo de lubricación de la presente invención.

La figura 10 es una vista frontal parcial de la figura 2.

La figura 11 es una vista en perspectiva que muestra un aparato de hilatura por fusión para establecer una comparación con el aparato de hilatura por fusión de la figura 10.

La figura 12 es una vista en planta que muestra una relación de posición entre la hilera y el elemento de guía de la figura 11.

La figura 13 es una vista en corte longitudinal que muestra una hilera de la técnica anterior.

La figura 14 es una vista en corte longitudinal que muestra el cambio de la hilera de la figura 13 con el paso del tiempo.

Mejor modo de poner en práctica la invención

A continuación, con referencia a la figura 1 y a la figura 2, se explicará una realización de la hilera de la presente invención.

Tal como se muestra en la figura 1, una pluralidad de agujeros 2 de hilatura está formada en una hilera 1, y los agujeros 2 de hilatura están dispuestos en una fila sustancialmente única. La hilera 1 tiene ocho agujeros 2 de hilatura. Es preferible que el número de agujeros 2 de hilatura sea ocho o más.

No existe limitación alguna en cuanto al material y el tamaño de una tobera plana única empleada en la hilera 1 siempre que se vea libre de deformaciones y de pandeo bajo las condiciones adecuadas para el polímero
usado.

La forma de la sección transversal de la fibra obtenida empleando la hilera 1 no está limitada y puede ser redonda, triangular, hueca, en cruz o una mezcla de formas diferentes. No existe limitación alguna en cuanto al grado de diferencia en la forma o en la proporción de oquedades de la misma.

En el aparato 4 de hilatura por fusión mostrado en la figura 2 se proporciona una disposición 3 de conjunto de hilera que aloja la hilera 1 en su carcasa.

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El aparato 4 de hilatura por fusión está dotado de una extrusora 5, una bomba 6 de engranajes, una disposición 3 de conjunto de hilera, un ventilador 7, un dispositivo 8 de lubricación, unos rodillos 9, 10 de estiramiento, un rodillo 11 de rozamiento y un rodillo 12 de recogida.

El polímero fundido es extruido por la extrusora 5 y distribuido a la bomba 6 de engranajes. La bomba 6 de engranajes extruye polímero fundido a un caudal predeterminado. El polímero fundido, extruido de la bomba 6 de engranajes, se distribuye a la disposición 3 de conjunto de hilera. La disposición 3 de conjunto de hilera hila el polímero fundido mientras lo divide en una pluralidad de filamentos mediante la hilera 1. La pluralidad hilada de filamentos W está enfriada por un ventilador 7, le es aplicada aceite por un dispositivo 8 de lubricación, y se devana en el rodillo 12 de recogida a través de los rodillos 9, 10 de estiramiento.

Los ensayos de evaluación que se llevaron a cabo para comparar la hilera 1 de la presente invención con la hilera de la técnica anterior se describirán a continuación. En la hilera de la técnica anterior, en una tobera 10 plana única están formadas dos filas de agujeros 11 de hilatura, tal como muestra en la figura 3. Estas hileras se colocaron en el aparato de hilatura mostrado en la figura 2, y se evaluaron ambos tipos de hileras.

Evaluación de la desviación de filamentos en la parte de enfriamiento

La desviación de filamentos en la posición a 2 cm por debajo del emplazamiento donde comienza el enfriamiento por un ventilador se observó y evaluó según los siguientes criterios:

A: La desviación de un filamento único es menor que 2 mm, sin hallarse periodicidad en la desviación.

B: La desviación de un filamento individual es igual a o mayor que 2 mm y menor que 4 mm, hallándose periodicidad en la desviación.

C: La desviación de un filamento único es igual a o mayor que 4 mm, hallándose periodicidad en la desviación.

Evaluación de la irregularidad de filamento

La irregularidad de filamento se midió empleando la Keisokki Evenness Tester (máquina de ensayos de regularidad), modelo KET-80C, fabricada por Keisokki Kogyo Co., Ltd., suministrando el material por devanado positivo (velocidad de suministro: 7,85 m/min) y estirándolo en un 200%. Las condiciones de medición fueron las: siguientes. Modo de medición: modo inerte, velocidad de muestreo: 8 m/min, longitud de electrodo de medición: 18 mm, anchura del electrodo: 0,13 mm, tiempo de medición de muestra: 5 min, frecuencia rotacional de máquina torcedora para multifilamento: 1.000 r.p.m.

El número de muestras se fijó en n = 24, y el valor medio de U% (I) de 24 filamentos se obtuvo y evaluó basándose en los siguientes criterios.

A: U% (I) es menor que 2%.

B: U% (I) es igual a o mayor que 2% y menor que 3%.

C: U% (I) es igual a o mayor que 3%.

Evaluación del intervalo (R) de propiedades de filamento

La medición se realizó empleando el RTM-250 Tensilon fabricado por Toyo Baldwin Co. Ltd. La resistencia a la tracción y la elongación total se midieron utilizando una fuerza inicial de ensayo de 1/1.110 g por finura de filamento (dtex) bajo las condiciones de que la longitud de filamento fuese 50 mm y la velocidad de estiramiento fuese 500 mm/min. Las mediciones se repitieron 5 veces por cada muestra. A continuación, se calcularon los valores medios de la resistencia a la tracción y de la elongación total. Empleando el estándar de n = 24, se obtuvo la R (intervalo entre el valor máximo y el valor mínimo) de la resistencia a la tracción y de la elongación total para las muestras y se evaluó basándose en los siguientes criterios.

A: La resistencia a la tracción R es menor que 0,07 cN/dtex y la elongación total R es menor que 20%.

B: La resistencia a la tracción R es igual a o mayor que 0,07 y menor que 0,14 cN/dtex o la elongación total R es igual a o mayor que 20% y menor que 30%.

C: La resistencia a la tensión R es mayor que 0,14 cN/dtex o la elongación total R es mayor que 40%.

Evaluación de tejidos de punto

Se prepararon muestras estándar de calidad de tejido de punto en bruto. A continuación, utilizando una máquina de tejer circular con un alimentador, modelo TN-1 (diámetro de cilindro de aguja: 3,5 pulgadas, numero de agujas de tejer: 350), fabricada por Koike Seisakusho, el filamento de material se tejió durante dos minutos mientras se alimentaba por devanado positivo (velocidad de alimentación: 84 m/min) con el cilindro de aguja funcionando a 168 r.p.m. El tejido resultante de punto, circular, en bruto, se colocó en una chapa negra para evaluar tejidos de punto y se estiró hasta una posición predeterminada. Mediante la comparación visual de muestras estándar de calidad de tejido de punto en bruto que se prepararon por adelantado con la muestra de tejido resultante de punto, se evaluó la calidad de punto del tejido resultante de punto (primera calidad: excelente, segunda calidad: buena, tercera calidad: aceptable, cuarta calidad: mala, quinta calidad: sucia).

Empleando el estándar de n = 24, se evaluaron las muestras basándose en las calidades medias de tejido de punto en bruto y en la calidad de cada filamento según los siguientes criterios.

A: La calidad media de tejido de punto en bruto es menor que 2,5, y no se hallan calidades cuarta o quinta.

B: La calidad media de tejido de punto en bruto es igual a 2,5 o superior e inferior que 3,5, y no se encuentra quinta calidad.

C: La calidad media de tejido de punto en bruto es igual a o mayor que 3,5, y se encuentra una quinta calidad.

Ejemplo 1

Una resina termoplástica de poliuretano fue sometida a hilatura por fusión a la temperatura de fusión de 220ºC, hilada por una hilera que tenía 24 agujeros (tamaño de poro de \diameter1,0) dispuestos linealmente en un fila en un material base (SUS630: W360 x T80 x H20 mm), y enfriada por aire de enfriamiento, unidireccional, rectificado, que tiene una velocidad de 0,3 m/min, soplado desde la dirección perpendicular a la fila. A continuación, se aplicó aceite al filamento mediante lubricación por rodillo, y se devanó el filamento resultante de spandex fundido (22 dtex, un filamento). Se evaluó la desviación del filamento en la zona de enfriamiento durante el devanado, propiedad del filamento obtenido, la irregularidad del filamento y la calidad del tejido de punto en bruto.

Ejemplo 2

Una resina termoplástica de poliuretano fue sometida a hilatura por fusión a la temperatura de fusión de 220ºC, hilada por una hilera que tenía 24 agujeros (tamaño de poro de \diameter1,0) dispuestos linealmente en un fila en un material base (SUS630 W360 x T80 x H20 mm), y enfriada por aire de enfriamiento, unidireccional, rectificado, que tiene una velocidad de 0,3 m/min, soplado desde la dirección perpendicular a la fila. A continuación, se aplicó aceite al filamento mediante lubricación por rodillo, y se devanó el filamento resultante de spandex fundido (44 dtex, dos filamentos). Se realizaron evaluaciones similares a las del ejemplo 1.

Ejemplo 3

Una resina termoplástica de poliuretano fue sometida a hilatura por fusión a la temperatura de fusión de 220ºC, hilada por una hilera que tenía 24 agujeros (tamaño de poro de \diameter1,0) dispuestos linealmente en un fila en un material base (SUS630: W360 x T80 x H20 mm), y enfriada por aire de enfriamiento, unidireccional, rectificado, que tiene una velocidad de 0,3 m/min, soplado desde la dirección perpendicular a la fila. A continuación, se aplicó aceite al filamento mediante lubricación por rodillo, y se devanó el filamento resultante de spandex fundido (66 dtex, tres filamentos). Se realizaron evaluaciones similares a las del ejemplo 1.

Ejemplo comparativo 1

Una resina termoplástica de poliuretano fue sometida a hilatura por fusión a la temperatura de fusión de 220ºC, hilada por una hilera que tenía 24 agujeros (tamaño de poro de \diameter1,0) formados en un material base (SUS630: W360 x T80 x H20 mm) y dispuestos linealmente en dos filas de una manera tal que la primera fila y la segunda fila son perpendiculares a la superficie de una salida de aire de enfriamiento, con una distancia entre las filas de 4 mm, y enfriada por aire de enfriamiento, unidireccional, rectificado, que tiene una velocidad de 0,3 m/min, soplado desde la dirección perpendicular a las filas. A continuación, se aplicó aceite al filamento mediante lubricación por rodillo, y se devanó el filamento resultante de spandex fundido (22 dtex, un filamento). Se realizaron evaluaciones similares a las del ejemplo 1.

Ejemplo comparativo 2

Una resina termoplástica de poliuretano fue sometida a hilatura por fusión a la temperatura de fusión de 220ºC, hilada por una hilera que tenía 24 agujeros (tamaño de poro de \diameter1,0) formados en un material base (SUS630: W360 x T80 x H20 mm) y dispuestos linealmente en dos filas de una manera tal que la primera fila y la segunda fila eran perpendiculares a la superficie de una salida de aire de enfriamiento, con una distancia entre las filas de 10 mm, y enfriada por aire de enfriamiento, unidireccional, rectificado, que tiene una velocidad de 0,3 m/min, soplado desde la dirección perpendicular a las filas. A continuación, se aplicó aceite al filamento mediante lubricación por rodillo, y se devanó el filamento resultante de spandex fundido (22 dtex, un filamento). Se realizaron evaluaciones similares a las del ejemplo 1.

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Ejemplo comparativo 3

Una resina termoplástica de poliuretano fue sometida a hilatura por fusión a la temperatura de fusión de 220ºC, hilada por una hilera que tenía 24 agujeros (tamaño de poro de \diameter1,0) formados en un material base (SUS630: W360 x T80 x H20 mm) y dispuestos linealmente en dos filas de una manera tal que la primera fila y la segunda fila presentaban un ángulo de 15º, con una distancia entre las mismas de 10 mm, y enfriada por aire de enfriamiento, unidireccional, rectificado, que tiene una velocidad de 0,3 m/min, soplado desde la dirección perpendicular a las filas. A continuación, se aplicó aceite al filamento mediante lubricación por rodillo, y se devanó el filamento resultante de spandex fundido (22 dtex, un filamento). Se realizaron evaluaciones similares a las del ejemplo 1.

Ejemplo comparativo 4

Una resina termoplástica de poliuretano fue sometida a hilatura por fusión a la temperatura de fusión de 220ºC, hilada por una hilera que tenía 24 agujeros (tamaño de poro de \diameter1,0) formados en un material base (SUS630: W360 x T80 x H20 mm) y dispuestos linealmente en dos filas de una manera tal que la primera fila y la segunda fila presentaban un ángulo de 30º, con una distancia entre las mismas de 10 mm, y enfriada por aire de enfriamiento, unidireccional, rectificado, que tiene una velocidad de 0,3 m/min, soplado desde la dirección perpendicular a las filas. A continuación, se aplicó aceite al filamento mediante lubricación por rodillo, y se devanó el filamento resultante de spandex fundido (22 dtex, un filamento). Se realizaron evaluaciones similares a las del ejemplo 1.

Los resultados de evaluación de los ejemplos 1 a 3 y de los ejemplos comparativos 1 a 4 se muestran en la
tabla 1.

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TABLA 1

				Ej.	Ej.	Ej.	Ej.
	Ej. 1	Ej. 2	Ej. 3	Comp. 1	Comp. 2	Comp. 3	Comp. 4
Desviación de filamento	A	A	A	C	C	B	B
Irregularidad de filamento	A	A	A	C	C	B	B
Intervalo de propiedad	A	A	A	A	C	C	C
Evaluación de tejido de punto	A	A	A	C	C	B	B
Evaluación total	A	A	A	C	C	B	B

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Ejemplo comparativo 5

Una resina termoplástica de poliuretano fue sometida a hilatura por fusión a la temperatura de fusión de 220ºC, hilada por una hilera que tenía 24 agujeros (tamaño de poro de \diameter1,0) formados en un material base (SUS630: W360 x T80 x H20 mm) y dispuestos linealmente en dos filas de una manera tal que la primera fila y la segunda fila presentaban un ángulo de 60º, con una distancia entre las mismas de 10 mm, y enfriada por aire de enfriamiento, unidireccional, rectificado, que tiene una velocidad de 0,3 m/min, soplado desde la dirección perpendicular a las filas. A continuación, se aplicó aceite al filamento mediante lubricación por rodillo, y se devanó el filamento resultante de spandex fundido (22 dtex, un filamento). Se realizaron evaluaciones similares a las del ejemplo 1.

Ejemplo comparativo 6

Una resina termoplástica de poliuretano fue sometida a hilatura por fusión a la temperatura de fusión de 220ºC, hilada por una hilera que tenía 24 agujeros (tamaño de poro de \diameter1,0) formados en un material base (SUS630: W360 x T80 x H20 mm) y dispuestos linealmente en dos filas de una manera tal que la primera fila y la segunda fila eran perpendicular a la superficie de la salida de aire de enfriamiento, con una distancia entre las mismas de 10 mm, y enfriada por aire de enfriamiento, unidireccional, rectificado, que tiene una velocidad de 0,3 m/min, soplado desde la dirección perpendicular a las filas. A continuación, se aplicó aceite al filamento mediante lubricación por rodillo, y se devanó el filamento resultante de spandex fundido (44 dtex, dos filamentos). Se realizaron evaluaciones similares a las del ejemplo 1.

La tabla 2 muestra los resultados de evaluación de los ejemplos comparativos 5 y 6.

TABLA 2

	Ejemplo comparativo 5	Ejemplo comparativo 6
Desviación de filamento	C	C
Irregularidad de filamento	C	C
Intervalo de propiedad	C	C
Evaluación de tejido de punto	C	C
Evaluación total	C	C

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Tal como queda claro por las tablas 1 y 2 anteriores, cuando se hila el polímero descargado en una fibra, la hilera anteriormente descrita de la primera realización puede unificar la temperatura de la hilera y evitar una varianza de las condiciones de enfriamiento entre filamentos en la etapa de enfriamiento, durante la cual los filamentos son fácilmente influenciables por perturbaciones. Esto posibilita suministrar con estabilidad filamentos de material que presenten una pequeña irregularidad, reducir pérdidas en la etapa de tratamiento intermedia causadas por filamentos irregulares, mejorar la calidad de los productos finales y mejorar los rendimientos.

A continuación, se explicará otra realización de la hilera de la presente invención con referencia a la fi-
gura 4.

Tal como se muestra en la figura 4, la hilera 20 está alojada en una carcasa 21. Un medio 22 de filtración está dispuesto en la hilera 20. La hilera 20 tiene un único agujero 23 de hilatura en el centro de la hilera 20. La hilera 20 comprende una pluralidad de ranuras 24 de guía para guiar el polímero fundido que ha pasado a través del medio 22 de filtración hasta el agujero 23 de hilatura. La pluralidad de ranuras 24 de guía están dispuestas radialmente, teniendo su centro en el agujero 23 de hilatura. En el lado de admisión del agujero 23 de hilatura está formado una parte de agujero 25 cónico.

Se realizó un ensayo para evaluar el rendimiento de la hilera 20, y los resultados se explicarán a continuación.

Ejemplo 4

Un polímero de poliuretano, compuesto por poliol basado en adipato de polibutileno/diisocianato de difenilmetano/1,4-butanodiol, que tiene una dureza shore A de 90, se colocó en una aparato de hilatura equipado con una extrusora uniaxial. A continuación, se extrudió el polímero, a través de un medio de filtración, desde una hilera con la estructura descrita a continuación, a la temperatura de hilatura de 220ºC. A fin de obtener un monofilamento de 20 denier, se llevó a cabo una operación continua con una velocidad de devanado de 500 m/min.

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Estructura de la hilera: Mostrada en la figura 4.

Número de agujeros de hilatura: 1

Ángulo de conicidad de la parte superior del agujero de hilatura: 30º

Diámetro de la admisión del agujero de hilatura: 2,0 mm\diameter

Diámetro del agujero de hilatura: 0,28 mm\diameter

Longitud del agujero de hilatura: 0,56 mm

Disposición de las ranuras en la hilera: Radial (ángulo entre ranuras: 18º)

Número de ranuras: 20

Anchura de ranura: 0,5 mm

Profundidad de ranura: 0,5 mm

Distancia entre el medio de filtración y la hilera: 0,5 mm

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La hilatura se realizó bajo las condiciones descritas anteriormente. La contrapresión inicial del medio de filtración fue de 4 MPa cuando se inició la hilatura, y siete días después, sólo subió hasta 4,7 MPa. No se produjo una descarga incompleta, y se realizó un funcionamiento estable durante 30 días. No se encontró concavidad alguna en el agujero 25 cónico en un medio de filtración que se utilizó durante 30 días.

Ejemplo comparativo 7

Empleando la misma hilera que en el ejemplo 4, salvo que no había formada ninguna ranura para guiar el polímero que ha pasado a través del medio de filtración al interior del agujero de hilatura; se realizó una operación de hilatura bajo las mismas condiciones que en el ejemplo 4.

La hilatura se llevó a cabo bajo las condiciones que se describieron antes. Cuando se dio comienzo a la hilatura, la contrapresión inicial del medio de filtración fue de 6 MPa, y tras 7 días, ascendió hasta 10 MPa. La contrapresión del medio de filtración llegó a 15 MPa tras 12 días, y empezó a producirse una descarga incompleta. Por tanto, hubo que sustituir el medio de filtración. Se halló una concavidad en el agujero 25 cónico en el medio de filtración que se empleó durante 12 días.

Ejemplo comparativo 8

Empleando la misma hilera que en el ejemplo 4, salvo que no había formada ninguna ranura para guiar el polímero que ha pasado a través del medio de filtración al interior del agujero de hilatura, y el medio de filtración estaba en contacto con la hilera, con una distancia entre el medio de filtración y la hilera de 0 mm, se realizó una operación de hilatura bajo las mismas condiciones que en el ejemplo 4.

La hilatura se llevó a cabo bajo las condiciones que se describieron antes. Cuando se dio comienzo a la hilatura, la contrapresión inicial del medio de filtración fue de 8 MPa. Tras 7 días, la contrapresión subió hasta 15 MPa y hubo que reemplazar el medio de filtración porque empezó a producirse una descarga incompleta. Se encontró una concavidad en el agujero cónico en el medio de filtración que se empleó durante 7 días.

A continuación, se explicará una realización del dispositivo de lubricación para fibras elásticas según la presente invención con referencia a las figuras 5 a 9.

En las figuras 5 y 6, un número de referencia 31 representa un dispositivo de lubricación, un número de referencia 32 representa una disposición de conjunto de hilera de hilatura, unos números de referencia 33 y 33' representan unos rodillos de estiramiento, un símbolo de referencia F representa un rodillo de rozamiento y un símbolo de referencia P representa un tubo de papel. En la figura 6, un número de referencia 34 representa una bomba de engranaje, un número de referencia 35 representa una extrusora y un número de referencia 36 representa un ventilador. El filamento W elástico descargado por la disposición 32 de conjunto de hilera de hilatura está devanado en el tubo P de papel a través del dispositivo 31 de lubricación, los rodillos 33, 33' de estiramiento y el rodillo F de
rozamiento.

El dispositivo 31 de lubricación comprende un elemento 38 de lubricación para aplicar aceite al filamento W elástico, y un elemento 39 de guía para guiar el filamento W elástico hasta el elemento 38 de lubricación. Una guía del filamento W elástico está. compuesta por el elemento 38 de lubricación y el elemento 39 de guía.

Tal como se muestra en las figuras 7 y 8, el elemento 38 de lubricación comprende una parte 40 ranurada para guiar el filamento W elástico, y un agujero 42 de suministro de aceite, abierto de manera comunicante a una abertura 41 formada en la parte 40 ranurada para aplicar aceite al filamento W elástico en la parte 40 ranurada. La parte 40 ranurada comprende una parte 43 de vértice que entra en contacto con una línea H vertical dibujada virtualmente en la figura 7, una pendiente 44 superior y una pendiente 45 inferior que tienen ángulos de inclinación hacia atrás relativos a la línea H vertical que se extiende desde la parte 43 de vértice, y una parte 46 más estrecha en el emplazamiento adyacente a la parte 43 de vértice.

Es preferible que la parte 43 de vértice sea más bien redonda con un radio pequeño (por ejemplo, 0,1 a 20 mm); sin embargo, no existe limitación en cuanto a su forma. Es importante que el filamento W elástico sólo entre en contacto con la parte ranurada en la parte 43 de vértice. Por tanto, no hay limitación sobre los ángulos \alpha y \beta de inclinación hacia atrás (véase la figura 7) de la pendiente 44 superior y la pendiente 45 inferior relativos a la línea H vertical que se extiende desde la parte 43 de vértice; sin embargo, es preferible que los ángulos se encuentren en el intervalo de 15º a 70º.

Tal como se muestra en la figura 7, es preferible que la abertura 41 en la parte 40 ranurada esté dispuesta de una manera tal que la distancia dH más corta desde la parte 43 de vértice a la abertura 41 sea de 3 mm o mayor, colocada sobre la dirección de desplazamiento de las fibras elásticas, y la distancia L más corta partiendo de la línea H vertical virtual sea de 2 mm o mayor. Obsérvese que la "línea vertical" antes mencionada es el término que define el dispositivo de lubricación de la presente invención, y durante la hilatura propiamente dicha, el filamento elástico puede introducirse entre la pendiente 44 superior (pendiente 45 inferior) y la línea vertical (entre \alpha
y \beta).

Además, es preferible que el diámetro máximo de la 41 sea mayor que la anchura más estrecha de la parte 40 ranurada (N en la figura 8). La parte 40 ranurada puede estar configurada para tener un perfil trapezoidal en su sección lateral en alzado, tal como se muestra en la figura 7, y tal como se muestra en la figura 8, cuando se observa de frente, para estrecharse en forma de V con un cierto ángulo desde la dirección ascendente hacia la parta más estrecha adyacente a la parte 43 de vértice, y para ensancharse en forma de V inversa con un cierto ángulo en el sentido descendente. Las paredes laterales de la parte 40 ranurada están encaradas y forman una ranura conjuntamente con la pendiente superior y la pendiente inferior; sin embargo, la parte 40 ranurada puede ser una forma curva sin paredes laterales definidas.

Es preferible que la anchura N de la parte 46 más estrecha de la parte 40 ranurada sea de 0,1 a 1,5 mm. Esto es así porque si la anchura N de la parte 46 más estrecha se hace mayor que 1,5 mm, la prevención de la desviación del filamento en la parte 40 ranurada se vuelve difícil y tiende a producirse lubricación desigual. Además, es preferible que la profundidad D de la parte 40 ranurada hasta la parte 43 de vértice sea de 3 a 10 mm. Adviértase que es preferible que el diámetro máximo de la abertura 41 sea mayor que la anchura N mínima de la parte 46 más estrecha de la parte 40 ranurada en 0,2 a 0,4 mm.

El elemento 38 de lubricación que tiene la estructura anterior sujeta los filamentos elásticos hilados en las ranuras frente al cambio de posición hasta que se devanan, y reduce notablemente las condiciones de inestabilidad que son ocasionadas por las variaciones de rozamiento en los puntos de sujeción en la dirección de desplazamiento (en la dirección de la línea vertical de las fibras elásticas), sirviendo así para unificar las propiedades de los
filamentos.

El elemento 39 de guía puede estructurarse de manera que, por ejemplo, tal como se muestra en la figura 9, dos placas 39', 39' a modo de peines estén dispuestas en la dirección paralela a los filamentos elásticos, y los filamentos elásticos pasen a través de las distancias entre las púas del peine.

El elemento 39 de guía debe disponerse de manera que la parte del filamento elástico debajo de la parte 43 de vértice del elemento 38 de lubricación tenga un ángulo \varepsilon de inclinación hacia atrás (véase la figura 7) de más de 0º y de no más de 3º relativo a la línea H vertical dibujada virtualmente desde la parte 43 de vértice, y más preferiblemente un ángulo \varepsilon de inclinación hacia atrás de no más de 2º. Siempre y cuando se cumpla con este requisito, la forma y demás del elemento 39 de guía no están limitadas.

Es preferible que la rugosidad superficial alrededor de la parte de vértice del elemento 38 de lubricación y del elemento 39 de guía sea de 2 a 10 S por los siguientes motivos. Si la rugosidad superficial es menor que 2 S, el área de contacto sustancial se vuelve mayor, y el rozamiento aumenta. Por otra parte, si la rugosidad superficial se vuelve demasiado grande, la varianza de tensión superficial se hace grande, y la capacidad para contener aceite tiende a variar. Si la rugosidad superficial sobrepasa los 10 S, tiende a producirse una lubricación desigual.

Además, el dispositivo de lubricación de la presente invención se emplea preferiblemente para fibras elásticas, en la que el número de filamentos es dos o menos y la finura total de las mismas es 88 o menos. Esto es porque si el número de filamentos se vuelve mayor que dos, la condición de formación de haces entre los filamentos varía, y los efectos de la presente invención apenas se obtienen. Si la finura total pasa de 88, tienden a aparecer partes en la dirección circunferencial a las que no se aplica aceite. Si tales partes entran en contacto con el elemento de guía, el filamento recibe parcialmente una resistencia de rozamiento excesiva.

Las tablas 3 y 4 muestran los resultados de evaluación de un aparato de hilatura por fusión equipado con el dispositivo de lubricación anteriormente descrito.

La tabla 3 muestra los resultados de medición para la tensión de desplazamiento de los filamentos con una extensión de 200% que se devanaron mientras se variaba el ángulo \varepsilon de inclinación hacia atrás. La tabla 4 muestra el ritmo de ocurrencia de defectos en la forma del filamento devanado (bobina cruzada), que es el denominado ritmo de ocurrencia de escalonamientos, medido mientras se varía el ángulo \varepsilon de inclinación hacia atrás. En el ensayo para medir la tensión de desplazamiento, la velocidad para suministrar el filamento elástico se fijó en 15,7 m/minuto, el tiempo de medición se fijó en un minuto y el tiempo para importar datos se fijó en 0,2 segundos/una vez. En las tablas 3 y 4, A a L corresponden a 12 bobinas cruzadas (filamento elástico devanado en un rodillo de recogida en forma de bobina cruzada).

TABLA 3 Valor medio de la tensión de desplazamiento 200 (g)

1

Obsérvese que:

	AVE es la media.
	MAX es el valor máximo.
	MIN es el valor mínimo.
	Res la varianza entre el valor máximo y el valor mínimo.
	STDEV es la desviación estándar.

TABLA 4 Ritmo de escalonamiento (%)

Ángulo/lote	A	B	C	D	E	F	G	H	I	J	K	L	Total de 12 lotes	n
1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0,0	24
1,5	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0,0	203
2	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0,0	60
2,5	0	0	0	2,7	0	0,8	0	0	0	0	1,5	0	5,0	264
3	0	0	0	3,3	0	0	0	0	0	0	0	0	3,3	60
4	0	0	0	0	0	6,3	0	8,3	0	0	0	0	14,6	48
5	0	0	0	4,2	0	4,2	0	0	0	0	0	0	8,4	24

Tal como queda más claro por la tabla 3, hasta que el ángulo \varepsilon de inclinación hacia atrás no llega a 3º, casi no hay varianza en la tensión de desplazamiento; sin embargo, cuando el ángulo \varepsilon de inclinación hacia atrás se vuelve de 4º o más, la varianza del mismo aumenta.

Tal como queda claro también por la tabla 4, cuando el ángulo \varepsilon de inclinación hacia atrás pasa de 2º, aparece un escalonamiento (un defecto con una forma devanada de bobina cruzada) y el ritmo de ocurrencia de escalonamientos aumenta a medida que el ángulo \varepsilon de inclinación hacia atrás se hace mayor. Según la tabla 4, es preferible que el ángulo \varepsilon de inclinación hacia atrás no sea mayor que 2º; sin embargo, el ángulo de inclinación hacia atrás caerá dentro del intervalo permisible en funcionamiento real siempre y cuando no sea mayor que 3º.

Tal como queda claro por las figuras 3 y 4, según los ensayos de evaluación anteriormente descritos, el dispositivo de lubricación de la presente invención puede reducir la varianza entre los valores máximo y mínimo de la tensión de desplazamiento y el ritmo de defectos de escalonamiento al fijar el ángulo \varepsilon de inclinación en más de 0º y no más de 3º empleando el elemento de guía. Por consiguiente, el dispositivo de lubricación de la presente invención puede mantener la calidad de los filamentos elásticos aplicando aceite al filamento al poner en contacto con certeza el filamento elástico hilado con la guía mientras se evita que la fuerza de rozamiento que se genera por contacto se vuelva demasiado grande.

A continuación, se explicará un aparato para la fabricación de las fibras elásticas según la presente invención con referencia a las figuras 2 y 10.

En la presente realización, se explicará un aparato de hilatura por fusión para fabricar unas fibras elásticas de poliuretano.

Tal como se muestra en la figura 2, en el aparato 4 de hilatura por fusión es importante que una hilera 3 para hilar filamentos W elásticos esté dispuesta así para extenderse en la dirección sustancialmente paralela a la dirección axial de un rodillo 12 de recogida y que los agujeros 2 de hilatura para descargar los filamentos W elásticos estén dispuestos linealmente a intervalos regulares a lo largo de la dirección longitudinal de la hilera 3.

Una extrusora 5 para fundir y extruir polímero para la hilera 3, está conectada a la hilera 3 a través de una bomba 6 de engranajes. Una pluralidad de elementos 59 de guía está dispuesta casi directamente debajo de la hilera 3 para disponer los filamentos W elásticos paralelos a la dirección de alineamiento de los agujeros 2 de hilatura y para controlar la oscilación del filamento. Tal como se muestra en la figura 10, los elementos 59 de guía están dispuestos en un elemento 51 de soporte, en la dirección paralela a la dirección longitudinal de la hilera 3, de una manera tal que los elementos 59 de guía tienen unos intervalos más grandes entre ellos que los de los agujeros 2 de hilatura. Por tanto, cada filamento W elástico se devana mientras se extiende en la dirección longitudinal de la hilera 3. Obsérvese que la distancia entre cada elemento 59 de guía está fijada de una manera tal que la varianza entre el valor máximo y el valor mínimo del ángulo \lambda de inclinación de cada filamento W elástico relativo a la línea vertical se vuelve 1,5º o menos.

En cada elemento 59 de guía está formada una parte 53 ranurada en la que cabe el filamento W elástico, y en la parte que entra en contacto con el filamento W elástico en la parte 53 ranurada está formada una boquilla 55 para descargar aceite. Tal como se muestra en la figura 2, en cada boquilla 55 se suministra aceite desde un depósito 59 de aceite a través de una bomba 57 de engranajes. Además, cada boquilla 55 esta estructurada para aplicar aceite al filamento W elástico en la dirección de presión del elemento 59 de guía que sirve para sesgar las fibras elásticas, por las siguientes razones. Dado que cada filamento W elástico es sesgado por el elemento 59 de guía, y se expande hacia abajo, la fuerza de tracción del filamento aplicada sobre el filamento actúa para devolver el filamento hacia el centro del elemento 51 de soporte, y esto aumenta el rozamiento entre el elemento 59 de guía y el filamento elástico en esta dirección. Tal como se ha descrito anteriormente, al descargar aceite en el filamento W elástico en la dirección de presión del elemento 59 de guía, es posible incrementar el efecto de la reducción del rozamiento con el elemento 59 de guía. Obsérvese que, en la presente invención, el dispositivo de lubricación de la presente invención está compuesto por un boquilla 55, una bomba 57 de engranajes y un depósito 59 de aceite.

Tal como se muestra en la figura 2, un ventilador 7 está dispuesto entre la hilera 3 y el elemento 59 de guía, y sopla aire frío sobre el filamento W elástico en la dirección rectangular a la dirección de alineamiento del filamento W elástico. Debajo del elemento 59 de guía están dispuestos dos rodillos 9, 10 de estiramiento y un rodillo 12 de recogida. Éstos están dispuestos para extenderse en la dirección paralela a la dirección longitudinal de la hilera 3. El devanado de un filamento en un rollo 60 es llevado a cabo por una guía transversal (no mostrada) que oscila en la dirección axial del rollo 60 mientras guía el filamento.

A continuación, se explicará un procedimiento para la fabricación de fibras elásticas que emplea el aparato de hilatura que presenta la disposición descrita anteriormente. El polímero fundido por una extrusora 5 es extruido dentro de la hilera 3 por una bomba 6 de engranajes mientras se ajusta su cantidad de suministro, y los filamentos W elásticos se hilan hacia abajo por los agujeros 2 de hilatura. Los filamentos W elásticos se extienden en un sentido descendente mientras la distancia entre ellos se expande levemente. Después de que un elemento 59 de guía les aplique aceite, los filamentos elásticos se devanan alrededor de dos rodillos 9, 10 de estiramiento mientras que se alinean en la misma dirección que la dirección de alineamiento de los agujeros 2 de hilatura. A continuación, después de que los rodillos 9, 10 de estiramiento ajusten su tensión, los filamentos elásticos se envían a un rodillo 12 de recogida, y se enrollan en unos rollos 60.

Como se ha descrito anteriormente según la presente realización, puesto que el alineamiento de los agujeros 2 de hilatura de la hilera 3 se hace sustancialmente paralelo a la dirección axial de los rodillos 9, 10 de estiramiento y del rodillo 12 de recogida, los filamentos W elásticos se devanan en el rodillo 12 de recogida con el mismo alineamiento que el de los agujeros 2 de hilatura sin torcer demasiado la fila de la filamentos elásticos. Por tanto, es posible reducir la varianza de tensión entre los filamentos elásticos y por consiguiente la varianza de propiedades físicas entre ellos, las cuales fueron provocadas por la acción del rozamiento sobre los filamentos elásticos y por las diferencias de longitud de las trayectorias de filamento de los mismos tras el torcimiento de la fila de filamentos elásticos. Por consiguiente, incluso cuando se emplean rollos en emplazamientos diferentes del mismo aparato, es posible evitar que un tela tenga bandas o similares sobre la misma, proporcionándose productos de alta calidad.

Además, como se muestra en la figura 10, la varianza entre el valor máximo y el valor mínimo del ángulo \lambda de inclinación entre cada filamento W elástico relativo al elemento 59 de guía se hace 1,5º o menos. Esto posibilita reducir adicionalmente la varianza entre los filamentos elásticos de sus fuerzas de rozamiento que se generan entre los filamentos W elásticos y los elementos 59 de guía y para unificar las propiedades físicas de los filamentos en cada rollo.

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En la realización anteriormente descrita, la lubricación se realiza en el elemento 59 de guía; sin embargo, el dispositivo de lubricación puede disponerse por separado del elemento 59 de guía. Por ejemplo, es posible utilizar como dispositivo de lubricación un tipo en el que se haga contactar un filamento elástico con un rodillo que tenga aceite aplicado en su superficie. Sin embargo, es importante que la lubricación se realice antes de que el filamento entre en contacto con el elemento 59 de guía, es decir, en algún lugar entre los agujeros 2 de hilatura y el elemento 59 de guía. Por tanto, es posible evitar que el filamento elástico entre en contacto con el elemento 59 de guía en una condición en la que el filamento no tenga aceite aplicado y tenga un gran coeficiente de rozamiento. Esto evita que el filamento elástico quede atrapado por el elemento de guía y resulte dañado.

No existe limitación alguna en cuanto a la estructura del elemento de guía, siempre y cuando puede controlar la oscilación del filamento, y por tanto, además de proporcionar un elemento de guía para un filamento elástico, puede disponerse de una manera tal que, por ejemplo, una pluralidad de ranuras esté formada en el elemento de soporte y cada ranura guíe un filamento elástico, etc.

En la realización anterior, el aparato de hilatura de la presente invención se emplea para fabricar un filamento elástico de poliuretano mediante hilatura por fusión; sin embargo, puede emplearse en otros procedimientos, tales como la hilatura en seco y la hilatura húmeda.

También es posible utilizar el aparato para la fabricación de filamentos elásticos aparte de un filamento elástico de poliuretano, como se ha descrito anteriormente.

A continuación, se explicarán unos ejemplos y unos ejemplos comparativos que se refieren al aparato de producción de fibras elásticas anteriormente mencionado. En el ejemplo 5, se emplea un aparato mostrado en las figuras 2 y 10, y en el ejemplo comparativo 9, se utiliza un aparato mostrado en las figuras 11 y 12.

El aparato 81 de hilatura mostrado en las figuras 11 y 12, comprende una hilera 3 que tiene una pluralidad de agujeros 2 de hilatura que están alineados en la dirección longitudinal de la hilera 3, un dispositivo 8 de lubricación para realizar una lubricación mientras guía el filamento W elástico en el sentido descendente de la hilera 3, un ventilador 7 dispuesto entre la hilera 3 y el dispositivo 8 de lubricación, unos rodillos 9, 10 de estiramiento y un rodillo 69 de recogida para devanar el filamento W elástico en un rollo 67. A este respecto, el aparato 81 de hilatura tiene la misma estructura que el aparato mostrado en la figura 2. Sin embargo, la estructura del mismo es diferente de la del aparato mostrado en la figura 2 en que un anillo 82 de guía, unos rodillos 9, 10 de estiramiento y un rodillo 12 de recogida están dispuestos debajo del dispositivo 8 de lubricación de una manera tal que el ángulo entre la dirección axial y la dirección longitudinal de la hilera 3 se hace 90º para utilizar el, espacio eficientemente.

En el aparato 81 de hilatura que tiene la estructura anteriormente descrita, se producen filamentos elásticos de poliuretano de la siguiente manera. Se extruye polímero fundido desde una extrusora (no mostrada) hasta la hilera 3, y se descargan hacia abajo filamentos W elásticos por los agujeros 2 de hilatura en una dirección sustancialmente perpendicular. Cada uno de los filamentos W elásticos se enfría para solidificación mediante soplado de aire frío sobre los mismos por el ventilador 7, aceite es aplicado sobre los mismos por el dispositivo 8 de lubricación, y la fila de los filamentos W elásticos es torcida 90º por el anillo 82 de guía. La tensión del filamento W elástico, con su dirección de alineamiento por consiguiente torcida, es ajustada por dos rodillos 9, 10 de estiramiento, a continuación el filamento se envía al rodillo 12 de recogida y se devana en un rollo 60.

En el ejemplo 5 y el ejemplo comparativo 9 descritos anteriormente, el diámetro del agujero de hilatura se fija en 0,28 mm, la velocidad de hilatura se fija en 550 m/min y la temperatura de fusión de resina se fija en 200ºC, y los filamentos elásticos se devanan en 12 rollos.

La tabla 5 muestra los valores de tensión ST de los filamentos elásticos de poliuretano en el ejemplo 5 y el ejemplo comparativo 9. El valor de tensión ST es la tensión de desplazamiento del filamento elástico con una extensión de 200% que se ha devanado de la manera anteriormente descrita cuando se suministra a la velocidad de 15,7 m/min.

TABLA 5

	Valor medio de los valores de tensión	Varianza entre los valores máximo y
	ST de todos los rollos (g)	mínimo de tensión ST (g)
Ejemplo 5	4,4	0,7
Ejemplo comparativo 9	4,8	1,6

Tal como se muestra en la tabla 5 anterior, el alto valor medio del ejemplo comparativo 9 muestra que el valor de tensión ST del filamento elástico es grande como un todo, y la gran varianza entre los valores máximo y mínimo de la tensión ST muestra que la varianza entre los filamentos elásticos es grande. Por otra parte, en el ejemplo 5, el filamento elástico no se estira demasiado, y por tanto el valor de tensión ST es bajo en conjunto, y en comparación con el ejemplo comparativo 9, la varianza de la tensión ST es muy pequeña. Tal como se ha descrito anteriormente, resulta evidente que el aparato para la fabricación de filamentos elásticos según la presente invención puede proporcionar filamentos elásticos más uniformados en comparación con los de la técnica anterior.

Como se ha explicado anteriormente, el aparato para la fabricación de filamentos elásticos según la presente invención, dado que la dirección de alineamiento de los agujeros de hilatura por los que se descargan los filamentos elásticos es sustancialmente paralela a la dirección axial del rodillo de recogida, los filamentos elásticos pueden devanarse en el rodillo de recogida con el mismo alineamiento que el de los agujeros de hilatura sin torcer mucho la fila de los filamentos elásticos. Por tanto, es posible reducir la varianza de la tensión entre filamentos elásticos, la cual es un problema de la técnica anterior que está provocado por la varianza de la fuerza de rozamiento que afecta a los filamentos elásticos y por la varianza de las longitudes de las trayectorias de los filamentos. Por tanto, la varianza de las propiedades físicas entre los filamentos elásticos puede reducirse. Por consiguiente, aunque se utilicen los distintos rollos del mismo aparato, es posible evitar tener un patrón en bandas o similar sobre los mismos, proporcionándose producto que tiene una gran calidad.

La varianza entre el valor máximo y el valor mínimo del ángulo de inclinación hacia atrás de cada filamento W elástico relativo a la línea vertical es de 1,5º o menos por los elementos de guía. Esto permite reducir adicionalmente la varianza de las fuerzas de rozamiento en los filamentos elásticos y unificar las propiedades físicas de los filamentos en cada rollo.

Además, se aplica aceite al filamento elástico en la dirección de presión del elemento de guía que sirve para sesgar las fibras elásticas, obteniéndose los siguientes efectos. Cada filamento W elástico es sesgado en su trayectoria de filamento por los elementos de guía, y por tanto se aplica tensión en el sentido de vuelta a la trayectoria de filamento material y esto hace que aumente la fuerza de rozamiento entre el elemento 59 de guía. Como se ha descrito anteriormente, esto posibilita incrementar el efecto para reducir el rozamiento con el elemento de guía para aplicar aceite en la dirección de presión del elemento de guía relativa al filamento W elástico.

Claims (9)

1. Aparato para la fabricación de fibras elásticas, caracterizado porque comprende:

una hilera que presenta una pluralidad de agujeros de hilatura; y

un rodillo de recogida para devanar filamentos elásticos hilados por los agujeros de hilatura; en el que

la pluralidad de agujeros de hilatura están dispuestos linealmente de una manera tal que la dirección de alineamiento de los mismos y la dirección axial del rodillo de recogida son sustancialmente paralelas;

porque el aparato para la fabricación de fibras elásticas comprende además unos elementos de guía dispuestos entre los agujeros de hilatura y el rodillo de recogida para guiar hacia abajo los filamentos elásticos hilados desde los agujeros de hilatura hasta el rodillo de recogida en una dirección sustancialmente vertical,

y porque los elementos de guía están dispuestos con intervalos entre los mismos que son más anchos que aquellos entre los agujeros de hilatura, y están dispuestos con una diferencia de 1,5º o menos entre el valor máximo y el valor mínimo del ángulo de inclinación hacia atrás de los filamentos elásticos relativo a la línea vertical que se genera desde los agujeros de hilatura hasta los elementos de guía, siendo atribuible la diferencia a variaciones en los intervalos entre los agujeros de hilatura y los elementos de guía.

2. Aparato para la fabricación de fibras elásticas según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además un dispositivo de lubricación dispuesto entre el agujero de hilatura y el elemento de guía a fin de aplicar aceite al filamento elástico en la dirección de presión del elemento de guía que sirve para sesgar el filamento elástico.

3. Aparato para la fabricación de fibras elásticas según la reivindicación 1, caracterizado porque la hilera comprende una pluralidad de agujeros de hilatura formada en una tobera plana individual y los agujeros de hilatura están dispuestos sustancialmente en una línea.

4. Aparato para la fabricación de fibras elásticas según la reivindicación 3, caracterizado porque la hilera presenta 8 o más agujeros de hilatura.

5. Aparato para la fabricación de fibras elásticas según la reivindicación 3, caracterizado porque comprende un ventilador para aplicar una corriente de aire de enfriamiento a los filamentos descargados desde una hilera, en una dirección sustancialmente perpendicular a una superficie que incluye los filamentos.

6. Procedimiento para la fabricación de fibras elásticas, caracterizado porque

unos filamentos elásticos hilados por una hilera que presenta una pluralidad de agujeros de hilatura dispuestos linealmente, se devanan en un rodillo de recogida que tiene un eje de rotación sustancialmente paralelo a la dirección de alineamiento de los agujeros de hilatura;

unos elementos de guía están dispuestos entre la hilera y el rodillo de recogida con unos intervalos que son más anchos que los de los agujeros de hilatura;

los elementos de guía guían hacia abajo los filamentos elásticos hasta el rodillo de recogida en una dirección sustancialmente vertical; y

existe una diferencia de 1,5º o menos entre el valor máximo y el valor mínimo del ángulo de inclinación de los filamentos elásticos relativo a la línea vertical que se genera desde los agujeros de hilatura hasta los elementos de guía, siendo atribuible la diferencia a las variaciones en los intervalos entre los agujeros de hilatura y los elementos de guía.

7. Procedimiento para la fabricación de fibras elásticas según la reivindicación 6, caracterizado porque se aplica aceite al filamento elástico en la dirección de presión del elemento de guía que sirve para sesgar el filamento elástico.

8. Procedimiento para la fabricación de fibras elásticas según la reivindicación 6, caracterizado porque las fibras elásticas tienen dos o menos filamentos y una finura total de 88 o menos.

9. Procedimiento para la fabricación de fibras elásticas según la reivindicación 6, caracterizado porque las fibras elásticas son fibras elásticas hiladas por fusión.