ES2387990T3 - Procedimiento y dispositivo de producción de un hilo compuesto - Google Patents

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Abstract

Procedimiento de fabricación de un hilo compuesto formado par la asociación de filamentos continuos devidrio procedentes de una hilera y de filamentos continuos de material termoplastico procedentes de almenos un cabezal de hilatura, estirados y entremezclados en forma de una cinta de un haz o una cinta defilamentos de vidrio, caracterizado porque los filamentos termoplasticos se obtienen mediante coextrusiónde un material organico termoplastico mayoritario (material principal) y de un material organicotermoplastico minoritario que contiene al menos un compuesto no hilable (material secundario).

Description

Procedimiento y dispositivo de producci6n de un hilo compuesto.
La invenciOn se refiere a un procedimiento y a un dispositivo de fabricaci6n de un hilo compuesto formado par la asociaci6n de una pluralidad de filamentos continuos de vidrio y filamentos continuos de material organico 5 termoplastico entremezclados.
Ya se conocen procedimientos que permiten producir un hilo compuesto que comprende tales filamentos de vidrio y material organico termoplastico.
En el documento EP-A-0 367 661, se describe un procedimiento que pone en practica una primera instalaciOn que comprende una hilera que contiene vidrio en estado fundido, a partir de la cual se estiran filamentos continuos de
10 vidrio, y una segunda instalaciOn que comprende un cabezal de hilatura, alimentado a presi6n can un material organico termoplastico que proporciona filamentos continuos. Durante el ensamblaje, los dos tipos de filamentos pueden estar en forma de cintas, o de cinta y de hilo.
Este procedimiento permite obtener un hilo compuesto en el que los filamentos termoplasticos rodean los filamentos de vidrio que estan par tanto protegidos de los efectos de la abrasi6n debidos a los rozamientos sabre elementos de 15 guiado, de ensamblaje y de recogida de dicho hilo.
En el documento EP-A-0 505 275, se propane un procedimiento para la fabricaci6n de un hilo compuesto similar al descrito anteriormente en el documento EP-A-0 367 661 que usa al menos un cabezal de hilatura habitualmente usado en la industria de las fibras sinteticas.
Este documento propane estirar los filamentos organicos en una o varias cintas que delimitan, parcial o totalmente, 20 una zona de forma c6nica o piramidal que comprende un sector abierto par el que se introduce el hilo de vidrio.
El documento EP-A-0 599 695 describe la fabricaciOn de un hilo compuesto de filamentos de vidrio y de filamentos termoplasticos entremezclados que consiste en asociar un haz o una cinta de filamentos continuos de vidrio procedentes de una hilera y una cinta de filamentos continuos termoplasticos producidos a partir de un cabezal de hilatura, y teniendo dichos filamentos termoplasticos durante su penetraci6n en la cinta o el haz de vidrio una
25 velocidad de estirado superior a la velocidad de los filamentos de vidrio.
La mejora consiste en este caso en sobreestirar los filamentos termoplasticos para compensar su contracci6n, lo que permite obtener un hilo compuesto sin ondulaciones durante su formaci6n y estable en el tiempo.
En el documento EP-A-0 616 055, tambien se propane un procedimiento de producci6n de un hilo compuesto de vidrio/termoplastico mediante entremezclado de una cinta de filamentos termoplasticos y de un haz o una cinta de 30 filamentos de vidrio, en el que los filamentos termoplasticos se calientan, aguas arriba del punto de convergencia, a una temperatura superior a su temperatura de relajaciOn, se estiran y despues se enfrian.
Finalmente, el documento WO-A-02/31231 describe la fabricaci6n de un hilo compuesto de vidrio/termoplastico de
densidad lineal elevada. SegOn este procedimiento, se dividen los filamentos de vidrio y los filamentos
termoplasticos en varias cintas, se mezcla al menos una cinta termoplastica can cada cinta de vidrio y se reOnen los
35 filamentos en al menos un hilo compuesto. Este procedimiento contribuye a mejorar el entremezclado de los filamentos.
El hilo compuesto obtenido can los procedimientos que acaban de describirse tiene las propiedades buscadas para permitir la realizaciOn de productos compuestos de matriz termoplastica reforzada par fibras. En particular, sus propiedades mecanicas tienen un nivel de rendimiento satisfactorio que se aprecia par la buena calidad de la uni6n
40 entre la matriz termoplastica y el material que la refuerza.
Na obstante, determinadas aplicaciones necesitan que el producto compuesto este dotado de propiedades complementarias, par ejemplo la capacidad de resistir al fuego y/o a las radiaciones ultravioletas y/o al calor, la posibilidad de poder colorearse y la aptitud de conducir la corriente electrica.
Tradicionalmente, se obtienen las propiedades pretendidas tratando el hilo compuesto o los montajes de estos hilos
45 (rejillas, esteras, tejidos, tejidos de punto, trenzas) can compuestos apropiados tales coma agentes ignifugos, antioxidantes y estabilizantes termicos, colorantes y cargas conductoras para cumplir las funciones mencionadas anteriormente. La manera de realizar el tratamiento se conoce y puede ser concretamente un empolvado, una pulverizaciOn, una inmersi6n en un ban() de material liquido (disoluciOn, dispersi6n, emulsiOn) o fundido, o un recubrimiento. Los tratamientos se realizan generalmente par el usuario final y necesitan instalaciones particulares
50 costosas, voluminosas y que generan molestias (polvo, humedad,...) que tienen, entre otros inconvenientes, el de tratar el hilo Onicamente en la superficie.
Ahora bien, resulta interesante poder tratar el hilo compuesto "en el nOcleo" incorporando los compuestos
adecuados para cumplir las funciones mencionadas anteriormente a nivel de los filamentos que constituyen el hilo, mas particularmente sabre o en el material termoplastico en estado filamentoso.
Adernas, dichos compuestos suelen ser poco o nada compatibles quimicamente can el material termoplastico de los filamentos. Ahora bien, se conoce que, de una manera general, la deposici6n de tales compuestos sabre filamentos
5 enel transcurso de su constituciOn o su introducci6n en el material termoplastico antes de la hilatura, par ejemplo en la prensa extrusora que alimenta el cabezal de hilatura, perturba el buen transcurso de la hilatura, incluso lo hace imposible.
Par otro lado, la calidad de la hilatura de los filamentos termoplasticos debe ser lo mas constante posible, concretamente can respecto al diametro de los filamentos, teniendo en cuenta que estos se asocian can los 10 filamentos de vidrio y que par consiguiente la asociaci6n tampoco debe perturbar el fibrado del vidrio.
La presente invenciOn tiene par objeto un procedimiento de fabricaci6n de un hilo compuesto que permite incorporar compuestos no hilables a nivel filamentoso y dotar al hilo compuesto de propiedades especificas "en el nOcleo".
El problema planteado par la introducci6n de compuestos no hilables en el hilo compuesto se resuelve mediante un procedimiento de fabricaci6n de un hilo compuesto formado par la asociaci6n de filamentos continuos de vidrio
15 procedentes de al menos una hilera y de filamentos continuos de material termoplastico procedentes de al menos un cabezal de hilatura que se estiran y se entremezclan en forma de una cinta de un haz o una cinta de filamentos de vidrio, en el que los filamentos termoplasticos se obtienen mediante coextrusi6n de un material organico termoplastico principal y de un material organico termoplastico secundario que contiene al menos un compuesto no hilable.
20 Par "compuesto no hilable" se entiende en este caso un compuesto que no es adecuado para proporcionar filamentos en las condiciones clasicas de los procedimientos que funcionan mediante hilatura par extrusi6n.
Par "material organico termoplastico principal" se entiende el material organico termoplastico mayoritario que constituye en cierta manera el alma de los filamentos termoplasticos y sirve de soporte al/a los compuesto(s) no hilable(s) en mezcla can el material termoplastico minoritario tal coma se explica a continuaci6n. Par motivos de
25 simplificaciOn, el material organico termoplastico principal se denomina a continuaci6n "material principal".
Par "material organico termoplastico secundario" se entiende la mezcla del material organico termoplastico minoritario y de al menos un compuesto no hilable coma tal. El material organico termoplastico secundario se denomina a continuaci6n "material secundario".
La coextrusiOn permite incorporar el material secundario en fusi6n al material principal, tambien en estado fundido, y 30 transportarlo par el filamento de alma cuando se estira.
SegOn un primer modo de realizaciOn, preferido, la coextrusiOn se realiza en condiciones tales que el material secundario se distribuye sabre la totalidad o parte de la superficie del material principal que sirve de alma. El material secundario puede tener una distribuci6n homogenea o distribuirse aleatoriamente sabre el material principal, y presentarse par ejemplo en forma de un revestimiento, continuo o discontinuo, o de amontonamientos
35 (placas, gotas,...). La forma que puede adoptar el material secundario no es critica, siendo lo esencial que sea adecuada para servir de vector para el o los compuestos no hilables. El/los compuesto(s) no hilable(s), concretamente cuando esta(n) en forma de particulas, puede(n) incluirse completamente en el material secundario o parcialmente, situandose la otra parte en el material principal y/o quedando libre en la superficie.
SegOn otro modo de realizaciOn, la coextrusiOn se realiza en condiciones tales que el material secundario se incluye
40 enel material principal. La distribuci6n del material secundario en el interior de cada filamento termoplastico depende del cabezal de hilatura usado tal coma se explicara a continuaci6n. Esta manera de trabajar permite introducir el/los compuesto(s) no hilable(s) en el filamento termoplastico. Sin embargo, la hilatura en estas condiciones es mas delicada que anteriormente: a causa de la extrusiOn imperfecta del material secundario debido a la presencia de compuesto(s) no hilable(s), los filamentos presentan un diametro que varia a lo largo del tiempo,
45 proporcionando finalmente un hilo de densidad lineal mas irregular.
La coextrusi6n permite introducir compuestos intrinsecamente no hilables sabre o en los filamentos termoplasticos. Despues de asociar los filamentos termoplasticos asi producidos a los filamentos de vidrio, el hilo compuesto presenta "en el nOcleo" funciones especificas asociadas a la naturaleza de los compuestos no hilables que contiene.
Los materiales organicos termoplasticos del material principal y del material secundario deben ser al menos 50 parcialmente compatibles quimicamente can el fin de evitar los problemas de deslaminaciOn de estos materiales.
El material principal se elige de las poliolefinas tales coma polietileno y polipropileno, los poliesteres tales coma poli(tereftalato de etileno) y poli(tereftalato de butileno), las poliamidas tales coma poliamida 6, poliamida 6,6 y poliamida 12, poli(sulfuro de fenileno) y los poliuretanos. Preferiblemente, se usa polipropileno.
El material organico termoplastico del material secundario puede elegirse de los materiales organicos termoplasticos
Los cornpuestos no hilables pueden ser:
-cargas conductoras del calor o de la electricidad, por ejemplo particulas metalicas o grafito,
5 -cargas minerales adecuadas para disminuir la contracci6n y aumentar la dureza de los materiales compuestos, por ejemplo en forma de particulas de carbonato de calcio, carbonato de calcio y de magnesio, de silice, de arcillas concretamente que contienen silicatos tales como aluminosilicatos, en particular en forma de nanocargas laminares, y de sulfato de bario,
-retardadores de la llama, por ejemplo cornpuestos halogenados o no asociados a 6xido de antimonio y fosfatos,
10 -agentes colorantes, por ejemplo negro de carbono,
-agentes adhesivos, por ejemplo polimeros termoadhesivos,
-estabilizantes UV, por ejemplo aminas estericamente impedidas, o estabilizantes termicos, por ejemplo compuestos fenOlicos y fosfitos.
La cantidad de material principal representa al menos el 50%, preferiblemente del 70 al 95% del peso total de los 15 filamentos termoplasticos, estando representado el complemento hasta el 100% por el material secundario.
El contenido ponderado en compuesto(s) no hilable(s) en el material secundario es inferior al 80%, preferiblemente varia del 1 al 50% e incluso mejor varia del 10 al 30%.
En el hilo, el contenido en compuesto(s) no hilable(s) varia en funci6n de la naturaleza quimica y de las propiedades que deben conferirse al hilo compuesto y que deben aportarse al material compuesto final obtenido a partir de este
20 hilo. En general, la cantidad de compuesto(s) no hilable(s) representa del 0,1 al 30%, preferiblemente del 0,5 al 15% en peso del material termoplastico. Mas elle del 30%, la aptitud para la hilatura se ve fuertemente disminuida con riesgos importantes de ruptura de los filamentos termoplasticos o de rotura de los filamentos de vidrio durante la asociaci6n con filamentos termoplasticos que presentan irregularidades importantes, por ejemplo a nivel del diametro o de la distribuci6n del/de los compuesto(s) no hilable(s).
25 Gracias a la invenciOn, los compuestos no hilables se incluyen en el hilo compuesto a nivel filamentoso y no se distribuyen Onicamente en la superficie del hilo tal como ya se conoce. La incorporaci6n de los compuestos no hilables en el hilo compuesto puede realizarse en una cantidad importante sin que la hilatura de los filamentos termoplasticos se yea perturbada.
Otra ventaja del procedimiento es permitir la deposici6n de compuesto(s) no hilable(s) en una cantidad constante 30 mediante un control preciso del caudal lo que es dificil de realizar con determinados tratamientos tales como el empolvado y el recubrimiento.
Otra ventaja mas del procedimiento es la de ser modulable y permitir el cambio del/de los compuesto(s) no hilable(s) en un tiempo muy corto ya que se necesita una Onica alimentaciOn de dicho(s) compuesto(s) por cabezal de hilatura. For consiguiente se facilita purgar el dispositivo y hacerlo funcionar con una nueva mezcla del mismo material
35 secundario, o de otro, y de uno o varios de otros compuestos no hilables. En caso de incidente, el reinicio a nivel del cabezal de hilatura tambien es mas fad.
La invenciOn tambien propone un dispositivo que permite la puesta en practice de este procedimiento.
SegOn la invenciOn, para permitir la fabricaci6n del hilo compuesto formado por filamentos continuos de vidrio y por filamentos continuos de material organico termoplastico, este dispositivo comprende por un lado una instalaciOn que 40 comprende al menos una hilera alimentada con vidrio fundido, cuya cara inferior comprende una multitud de orificios, estando esta hilera asociada a un dispositivo de recubrimiento, y por otro lado una instalaciOn que comprende al menos un cabezal de hilatura adaptado a la coextrusi6n alimentado a presi6n con el material principal fundido y con el material secundario tambien fundido, comprendiendo este cabezal de hilatura una multitud de orificios y estando asociado a medios de estirado y de proyecci6n de dichos filamentos con vistas a mezclarlos con los filamentos de
45 vidrio, finalmente medios comunes a las dos instalaciones que permiten el ensamblaje y eventualmente el bobinado de al menos un hilo cornpuesto.
Cuando el hilo no se recoge en forma de bobina, el dispositivo comprende un soporte de recepci6n en movimiento, por ejemplo una cinta transportadora, sobre el cual se proyecta directamente el hilo tras el ensamblaje de los
filamentos para formar una estera de hilos continuos.
50 Eldispositivo puede comprender edemas un cortador que secciona el hilo antes de su proyecci6n sobre el soporte de recepci6n para formar una estera de hilos cortados o granulados utilizables por ejemplo para la realizaciOn de piezas mediante inyecci6n o compresi6n.
El cabezal de hilatura puede elegirse de los cabezales de hilatura conocidos, en particular para la realizaciOn de hilos textiles de mOltiples componentes. Preferiblemente, el cabezal de hilatura comprende de 400 a 8000 orificios a 5 partir de los cuales se coextruyen los materiales principal y secundario.
Con el cabezal de hilatura estan asociadas dos prensas extrusoras que sirven para la alimentaciOn con materiales organicos termoplasticos fundidos, una para el material principal y la otra para el material secundario.
El cabezal de hilatura comprende una placa de hilera dotada de una multiplicidad de orificios distribuidos preferiblemente en forma de un anillo o de una serie de anillos concentricos a partir de los cuales se coextruyen el 10 material principal y el material secundario para formar filamentos que se estiran antes de entremezclarse con los filamentos de vidrio.
De manera preferida, el cabezal de hilatura tiene una geometria interna que permite la distribuciOn separada del material principal y del material secundario hasta la placa de hilera. El cabezal de hilatura esta por tanto adaptado para permitir una distribuci6n de los materiales de tal manera que el material principal fluye con un flujo mayoritario
15 con respecto al conjunto de los materiales extruidos y sirve de vector para el enganche y el transporte del material secundario que contiene el/los compuesto(s) no hilable(s).
El caudal de los materiales se regula de manera que el flujo del material principal representa al menos el 50%, preferiblemente del 70 al 95% en peso del conjunto de los materiales que entran en el cabezal de hilatura.
Los cabezales de hilatura segOn la invenciOn permiten tener filamentos en los que o bien el material secundario se
20 sit0a en la periferia y el material principal ocupa el centro, por ejemplo del tipo en gajos de naranja (figura 3a) o del tipo nOcleo-cubierta ("core-sheath" en ingles; figuras 3b y c), o bien los dos materiales estan yuxtapuestos, por ejemplo del tipo uno al lado de otro ("side-by-side" en ingles; figura 3d), o bien incluso el material secundario esta incluido en el material principal, por ejemplo del tipo islas en el mar (figura 3e).
Se prefieren los cabezales de hilatura que permiten distribuir el material secundario en la periferia del material 25 principal o yuxtaponer los materiales principal y secundario.
Los medios que permiten el estirado de los filamentos termoplasticos pueden ser por ejemplo un estirador del tipo de tambores descrito en los documentos WO-A-98/01751 o EP-A-0 599 695. Los filamentos termoplasticos se estiran previamente al entremezclado con los filamentos de vidrio, lo que permite limitar su contracci6n y evitar las ondulaciones en el hilo compuesto. Un hilo de este tipo resulta ventajoso para realizar bobinas de enrollamiento
30 cruzado.
Ventajosamente, el estirador es del tipo descrito en el documento EP-A-0 616 055. Comprende al menos tres grupos de tambores, estando el primer grupo compuesto por tambores calentados, el segundo grupo comprende tambores dotados de una velocidad superior a la de los tambores anteriores y el tercer grupo comprende tambores enfriados dotados de una velocidad identica a la del Ultimo tambor del segundo grupo. La etapa complementaria de
35 calentamiento/enfriamiento permite mejorar la estabilidad del hilo en el tiempo.
El medio que permite proyectar los filamentos termoplasticos puede estar constituido por la asociaci6n de dos rodillos: un primer rodillo guia que sirve para orientar la cinta de los filamentos termoplasticos hacia un segundo rodillo en el que tiene lugar el entremezclado con los filamentos de vidrio (/ease el documento EP-A-0 616 055) o este medio puede consistir en un sistema de tipo Venturi.
40 Estos medios permiten crear un entremezclado de los filamentos de vidrio por un lado y de los filamentos termoplasticos por otro lado, Ilegando estos con velocidades identicas. Los filamentos entremezclados son por tanto lineales. Preferiblemente, la velocidad de proyecci6n de los filamentos termoplasticos en los filamentos de vidrio es del orden de 1000 metros por minuto.
En una variante, es posible obtener hilos compuestos cuyos filamentos de vidrio son lineales y los filamentos
45 termoplasticos son ondulados. Este tipo de hilo mas o menos voluminoso se busca en determinadas aplicaciones textiles que requieren un buen poder de "recubrimiento". Para ello, basta con modificar la velocidad de rotaci6n de los tambores del estirador de manera que se confiere a los filamentos termoplasticos una velocidad superior a la de los filamentos de vidrio antes de entremezclarse.
Los dispositivos descritos permiten la realizaciOn de un hilo compuesto de filamentos de vidrio y de filamentos
50 termoplasticos que contiene material no hilable distribuido en el hilo, en la superficie o en el interior de los filamentos termoplasticos, al contrario que los hilos del estado de la tecnica en los que dicho material se encuentra Onicamente en la superficie del hilo.
Tales dispositivos tambien tienen las ventajas de presentar un volumen reducido a nivel de los cabezales de hilatura, de poder instalarse en una instalaciOn existente, que suele comprender varias posiciones de fibrado del vidrio, sin
La invenciOn tambien tiene par objeto el hilo compuesto obtenido segOn el procedimiento de la invenciOn.
Este hilo esta preferiblemente constituido par de 400 a 8000 filamentos de vidrio y de 400 a 8000 filamentos 5 termoplasticos. Los filamentos de vidrio pueden estar constituidos par cualquier tipo de vidrio conocido, par ejemplo el vidrio AR (resistente a alcalis), R, S o E, prefiriendose este Ultimo.
La densidad lineal del hilo compuesto es superior o igual a 100 tex y coma maxima igual a 10000 tex. Preferiblemente la densidad lineal es superior o igual a 500 tex, y ventajosamente superior o igual a 1500 tex.
Este hilo compuesto de vidriottermoplastico puede usarse para realizar piezas de materiales compuestos can matriz
10 termoplastica reforzada can hilos de vidrio mediante tecnicas de pultrusiOn y de enrollamientos filamentosos. Tambien puede servir para la realizaciOn de productos intermedios tales coma esteras, tejidos, tejidos de punto y trenzas, adaptados al moldeo a vacio, al moldeo can vejiga o can diafragma, y al moldeo par compresi6n. Dada el caso, estos productos pueden experimentar un tratamiento termico can objeto de obtener una fusi6n parcial del material termoplastico para consolidar su estructura y permitir una mejor manipulaciOn.
15 Otros detalles y caracteristicas de la invenciOn se desprenderan tras la lectura de la siguiente descripci6n detallada, ilustrada par las siguientes figuras:
-
la figura 1 representa una vista esquernatica de una instalaciOn segOn la invenciOn,
-
la figura 2, a-c, representa una vista en secci6n longitudinal de cabezales de hilatura segOn la invenciOn a nivel de un orificio de coextrusiOn,
20 -la figura 3, a-e, representa una vista en secci6n transversal de los filamentos termoplasticos obtenidos segOn la invenciOn.
La invenciOn ilustrada en la figura 1 comprende una hilera 1, alimentada can vidrio fundido o bien desde la parte delantera de un horno que dirige directamente el vidrio desde su vertice, o bien par una tolva que contiene vidrio frio, par ejemplo en forma de bolas que caen par gravedad.
25 Lahilera 1, independientemente del tipo de alimentaciOn, es generalmente de aleaciOn de platino-rodio y se calienta par efecto Joule de manera que se mantiene el vidrio a una temperatura elevada o vuelve a fundirse segOn el caso. De la hilera 1 fluye una multitud de chorros de vidrio fundido que se estiran en forma de un hoz 2 mediante un dispositivo (no representado) que tambien permite formar la bobina 3. En el trayecto del haz 2, un rodillo de recubrimiento 4, par ejemplo de grafito, deposita sabre los filamentos de vidrio una composici6n de apresto
30 destinada a prevenir o limitar los rozamientos de los filamentos sabre los diferentes elementos can los que entran en contacto. El apresto puede ser cualquier apresto conocido acuoso o anhidro (menos del 5% de agua) y puede contener compuestos que entran en la constituciOn de los filamentos termoplasticos 5 que se asocian can los filamentos de vidrio para formar el hilo compuesto 6.
A partir del cabezal de hilatura 7 representado esquernaticamente se extruyen los filamentos termoplasticos 5. El
35 cabezal de hilatura se alimenta con material principal fundido procedente de la prensa extrusora 8 (no representada) alimentada con materiales granulados y con material secundario, tambien fundido, que comprende la mezcla de un material organico termoplastico fundido y de un compuesto no hilable, procedente de la prensa extrusora 9 (no representada) alimentada con materiales granulados de material organico termoplastico y con polvo de un compuesto no hilable.
40 Los materiales termoplasticos principal y secundario fluyen a presi6n en la hilera y se extruyen a traves de los mOltiples orificios de una placa de hilera para dar filamentos 5 que se estiran inmediatamente. En cuanto se forman, se enfrian los filamentos 5 mediante un dispositivo de soplado 10 alimentado con un fluido gaseoso. Los filamentos pasan a continuaci6n sabre un rodillo 11 que permite par un lado reunirlos en forma de una cinta 12 y par otro lado desviar su trayectoria. A continuaci6n se dirige la cinta 12 hacia el estirador de tambores 13 que en este caso esta
45 constituido par seis tambores 14, 15, 16, 17, 18y 19.
Los tambores 14, 15, 16, 17, 18 y 19 tienen velocidades diferentes, de manera que crean una aceleraciOn en el sentido de desplazamiento de la cinta 12. Los tambores funcionan en este caso par pares: a los tambores 14, 15 que forman el primer par esta asociado un dispositivo de calentamiento, par ejemplo electrico (no representado), que permite mediante contacto aumentar la temperatura de los hilos termoplasticos de una manera homogenea y rapida.
50 El aumento de la temperatura depende de la naturaleza de los materiales termoplasticos usados. Los tambores 14, 15 estan dotados de una velocidad identica que permite el estirado de los filamentos termoplasticos 5 desde el cabezal de hilatura 7.
El segundo par de tambores 16, 17 esta dotado de una velocidad superior a la del primer par. La cinta 12 de los filamentos termoplasticos calentados mediante paso sabre el primer par de tambores 14, 15 experimenta una
El Ultimo par de tambores 18, 19 esta dotado de una velocidad identica o superior a la del par anterior y comprende un dispositivo de enfriamiento (no representado), por ejemplo del tipo "water-jacket" ("camisa de agua"), que permite 5 solidificar la estructura de los filamentos de la cinta 12.
El calentamiento y el enfriamiento de la cinta de filamentos termoplasticos 12 se realizan rapidamente y de manera homogenea.
El estirador 13 puede comprender un nOrnero mas elevado de tambores, con la condici6n de que se respeten las tres zonas mencionadas anteriormente: calentamiento, estirado y enfriamiento. For otro lado, cada una de esas 10 zonas puede estar constituida por un Onico tambor. El estirador tambien puede estar constituido por una sucesi6n de grupos constituidos por las tres zonas que acaban de mencionarse.
La cinta de filamentos termoplasticos 12 pasa a continuaci6n sobre un rodillo de desviaciOn 20 y a traves de un sistema de tipo Venturi 21 que mantiene los filamentos termoplasticos individualizados y garantiza su proyecci6n en la cinta de filamentos de vidrio 22 procedente del haz 2. El dispositivo 21 funciona mediante un aporte de aire
15 comprimido y no comunica ninguna velocidad complementaria a la cinta 12, lo que limita el riesgo de perturbaci6n de dichos filamentos de vidrio.
La uni6n de la cinta de filamentos termoplasticos 12 y de la cinta de filamentos de vidrio 22 tiene lugar entre el rodillo de recubrimiento 4 y el dispositivo 23 de ensamblaje del hilo compuesto. Esta disposici6n permite adaptar correctamente la geometria de la cinta de vidrio y proporciona una distribuci6n homogenea de los dos tipos de
20 filamentos. Un desviador 24 dotado de muescas garantiza la sujeci6n, en particular en los bordes, de los filamentos y permite atenuar la perturbaci6n experimentada por la cinta de vidrio 22 en el momento de la proyecci6n de la cinta de filamentos termoplasticos 12.
La cinta de filamentos de vidrio y termoplasticos entremezclados 25 se ensambla a nivel del dispositivo 23 para formar un hilo, hilo que se enrolla inmediatamente en forma de bobina 3 gracias al dispositivo de estirado, no
25 representado, que funciona a una velocidad lineal dada mantenida constante para garantizar la densidad lineal deseada.
Esta velocidad lineal que permite el estirado de los filamentos de vidrio es en este caso identica a la que comunican
los tambores 18, 19 a la cinta 12 de los filamentos termoplasticos. De esta manera, los filamentos termoplasticos
tienen la misma velocidad durante el mezclado y el hilo compuesto no presenta ondulaciOn durante su formaci6n.
30 Lafigura 2 a-c es una vista esquernatica en secci6n longitudinal del cabezal de hilatura ilustrado esquernaticamente en la figura 1, a nivel de un orificio de coextrusi6n para diferentes modos de realizaciOn.
En la figura 2a, el material principal 26 fundido procedente de una prensa extrusora (no representada) dirigido por el canal 27 y el material secundario 28 tambien fundido procedente de otra prensa extrusora (no representada) dirigido por el canal 29 convergen hacia el orificio de la placa de hilera 30. Bajo el efecto de la presi6n, los materiales
35 principal y secundario se coextruyen para formar el filamento 31. En este filamento, el material principal ocupa el centro y el material secundario se distribuye en la periferia tal como se indica en la figura 3b.
La figura 2b ilustra un segundo modo de realizaciOn que permite obtener un filamento 31 en el que el material principal 26 y el material secundario 28 tienen la distribuci6n ilustrada en la figura 3d.
La figura 2c ilustra un tercer modo de realizaciOn que permite la obtenci6n de un filamento 31 en el que el material 40 secundario 28 esta incluido en el material principal 26 segOn la figura 3e.
En la figura 3 se representan esquernaticamente secciones transversales de filamentos termoplasticos preferidos tal como se obtienen a la salida del cabezal de hilatura.
El material principal 26 (en negro) y el material secundario 28 (en blanco) se distribuyen en el filamento de diferentes mane ras.
45 Enel filamento de la figura 3 a-c, el material principal ocupa el centro y el material secundario se encuentra en la periferia segOn una distribuci6n del tipo en gajos de naranja (figura 3a) o nOcleo-cubierta coaxiales (figura 3b) o no (figura 3c).
En los filamentos de la figura 3d, los materiales principal y secundario estan yuxtapuestos segOn una disposici6n de tipo uno al lado de otro.
50 Enel filamento de la figura 3e, el material secundario esta incluido en el material principal en forma islas en el mar.
Ejem plos
El hilo esta constituido por 1600 filamentos de vidrio E de 18,5 pm de diametro y 1600 filamentos termoplasticos obtenidos mediante coextrusian de polipropileno y de una mezcla de polipropileno y de negro de carbono. El hilo
5 compuesto contiene el 75% en peso de vidrio, el 24,4% de polipropileno y el 0,6% de negro de carbono. El hilo presenta una coloracian negra intensa que permite la realizacian de piezas compuestas, concretamente mediante moldeo, que satisfacen las condiciones de color impuestas por los constructores de autornaviles.
A modo de comparaci6n, se realiza un hilo compuesto en las mismas condiciones que anteriormente modificadas porque se sustituye el cabezal de hilatura por coextrusi6n por un cabezal de hilatura "de un Unica componente" 10 alimentado por una Unica prensa extrusora que contiene polipropileno y negro de carbono. El hilo obtenido contiene el 0,6% (referencia A) y el 0,2% (referencia B) en peso de negro de carbono.
A partir del hilo compuesto obtenido, se realiza una pieza moldeada en las siguientes condiciones:
Se reOnen los hilos compuestos procedentes de 6 enrollamientos, despues se hacen pasar por un horno a 220 °C y despues por una hilera calentada a una temperatura identica para formar una varilla que a continuaci6n se enfria 15 mediante pulverizacian de agua a la temperatura ambiente (20 °C) y se corta a una longitud de 12 mm para formar materiales granulados. Estos materiales granulados se introducen en una prensa para formar una pieza moldeada.
La siguiente tabla reOne las caracteristicas de los hilos compuestos y de las piezas moldeadas a partir de estos hilos.
Hi l o corn puesto
Pi eza mol deada
Vi dri o ( %)
Materi al Negro de Apti tud para l a Col or
termopl asti co ( %)
carbono ( %) hi l atura
Ej empl o
75 24, 4 0, 6 Buena Negro
Referenci a A
75 24, 4 0, 6 Mal a Negro
Referenci a B
75 24, 8 0, 2 Buena Gri s
Con una cantidad de negro de carbono identica, la invencian permite obtener un hilo compuesto que tiene una mejor
20 aptitud para la hilatura que el de la referencia A, dando este Ultimo lugar a numerosas roturas y a un tiempo de fibrado efectivo del hilo compuesto que no supera el 50%. Las condiciones de fibrado de la referencia A no son aceptables desde el punto de vista industrial.
El hilo compuesto de la referencia B presenta por su parte una buena aptitud para la hilatura debido a la reducci6n de la cantidad de negro de carbono, pero que se obtiene a expensas del color de la pieza moldeada.

Claims (8)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento de fabricaci6n de un hilo compuesto formado par la asociaci6n de filamentos continuos de vidrio procedentes de una hilera y de filamentos continuos de material termoplastico procedentes de al menos un cabezal de hilatura, estirados y entremezclados en forma de una cinta de un haz o una cinta de
    5 filamentos de vidrio, caracterizado porque los filamentos termoplasticos se obtienen mediante coextrusi6n de un material organico termoplastico mayoritario (material principal) y de un material organico termoplastico minoritario que contiene al menos un compuesto no hilable (material secundario).
  2. 2. Procedimiento segOn la reivindicaciOn 1, caracterizado porque la coextrusi6n se realiza de tal manera que el material secundario se distribuye en la superficie del material principal que sirve de alma.
    10 3. Procedimiento segOn la reivindicaciOn 1, caracterizado porque la coextrusi6n se realiza de tal manera el material secundario se incluye en el material principal.
  3. 4. Procedimiento segOn una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el material principal y el material organico termoplastico minoritario se eligen de las poliolefinas tales coma polietileno y polipropileno, los poliesteres tales coma poli(tereftalato de etileno) y poli(tereftalato de butileno), las
    15 poliamidas tales coma poliamida 6, poliamida 6,6 y poliamida 12, el poli(sulfuro de fenileno) y los poliuretanos.
  4. 5. Procedimiento segOn una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el flujo del material principal representa al menos el 50%, preferiblemente del 70 al 95% en peso del conjunto de los materiales que entran en el cabezal de hilatura.
    20 6. Procedimiento segOn una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el contenido ponderado en compuesto(s) no hilable(s) en el material secundario es inferior al 80% y preferiblemente varia del 1 al 50% e incluso mejor varia del 10 al 30%.
  5. 7. Dispositivo para la fabricaci6n de un hilo compuesto formado par la asociaci6n de filamentos continuos de vidrio y de filamentos continuos de material organico termoplastico que comprende par un lado al menos 25 unahilera alimentada can vidrio fundido, cuya cara inferior comprende una multitud de orificios, asociada a un dispositivo de recubrimiento, y par otro lado al menos un cabezal de hilatura alimentado a presi6n can material organico termoplastico fundido, que comprende una multitud de orificios, medios de estirado y de proyecci6n de los filamentos termoplasticos can vistas a mezclarlos can los filamentos de vidrio y medios comunes a la hilera y al cabezal de hilatura que permiten el ensamblaje y eventualmente el bobinado del
    30 hilocompuesto, caracterizado porque el cabezal de hilatura esta adaptado para la coextrusi6n de un material principal y de un material secundario que contiene al menos un compuesto no hilable.
  6. 8. Dispositivo segOn la reivindicaciOn 7, caracterizado porque el cabezal de hilatura tiene una geometria interna que permite la distribuci6n separada del material principal y del material secundario hasta la placa de hilera.
    35 9. Hilo compuesto obtenido mediante el procedimiento segOn una de las reivindicaciones 1 a 6, comprendiendo dicho hilo filamentos termoplasticos que contienen al menos un compuesto no hilable.
  7. 10. Producto, concretamente en forma de estera, de tejido, de tejido de punto o de trenza, que contiene al menos un hilo segOn la reivindicaciOn 9.
  8. 11. Material compuesto de matriz termoplastica reforzada can hilos de vidrio obtenido a partir del hilo segOn la 40 reivindicaciOn 9.
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