Procedimiento y dispositivo para la producción de un hilo a partir de una pluralidad de filamentos individuales.

Procedimiento para la fabricación de un hilo (2, 2'), que posee una pluralidad de filamentos individuales

(45, 46, 47), que son recubiertos con una resina fluida (14), que contiene un disolvente y que se puede reticular a través de la actuación de al menos una magnitud física y/o una sustancia química, en el que los filamentos individuales (45, 46, 47) recubiertos son compactados a continuación, de manera que se forma un compuesto que está constituido por los filamentos individuales (45, 46, 47) y por la resina (14) que los rodea de forma coherente y que está libre de inclusiones de gas, a partir del cual se expulsa a continuación durante un proceso de secado el disolvente contenido en la resina (14), de manera que el compuesto presente entonces como hilos monofilamentos (2, 2') es arrollado en un estado no reticulado de la resina (14) y todos los filamentos individuales son retenidos durante todas las etapas precedentes del procedimiento en alineación paralela, caracterizado por que los filamentos individuales (45, 46, 47) son calentados antes del recubrimiento con la resina (14) a una temperatura entre 50ºC y 80ºC, de manera que los filamentos individuales (45, 46, 47) son recubiertos a través de inmersión en un baño de la resina (14).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2010/056038.

Solicitante: Knappe, Faisal H.-J.

Inventor/es: KNAPPE,FAISAL H.-J.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION D — TEXTILES; PAPEL > HILOS; ACABADO MECANICO DE HILOS O CUERDAS; URDIDO... > RIZADO U ONDULADO DE LAS FIBRAS, FILAMENTOS, HILOS... > Hilados o hilos, p. ej. hilos de fantasía; Procedimientos... > D02G3/44 (Hilados o hilos caracterizados por el destino para el que han sido concebidos)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > PREPARACION O PRETRATAMIENTO DE MATERIAS A CONFORMAR;... > Pretratamiento de la materia a trabajar no cubierto... > B29B15/12 (de agentes de refuerzo de longitud indefinida)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION... > Conformación de materiales compuestos, es decir,... > B29C70/52 (Pultrusión, es decir, formación y comprensión por tracción continua a través de una matriz)

PDF original: ES-2464365_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento y dispositivo para la producción de un hilo a partir de una pluralidad de filamentos individuales Introducción La invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de un hilo, que posee una pluralidad de filamentos individuales. Además, la invención se refiere a un dispositivo para la fabricación de un hilo, que posee una pluralidad de filamentos individuales.

Estado de la técnica

Se conocen, en general, en una gran variedad procedimientos y dispositivos para la fabricación de hilos (hebras) que están constituidos por una pluralidad de filamentos individuales así como se conocen, en general, en una gran pluralidad hilos de este tipo. Para mejorar la resistencia y la retención conjunta de los filamentos individuales, por los que deben entenderse en el sentido de la presente invención monofilamentos, en el hilo acabado, en particular cuando en los filamentos individuales se trata de fibras cortadas, es decir, filamentos con longitud relativamente pequeña, se entrelazan los filamentos individuales entre sí en el transcurso de un procedimiento de hilado. De manera alternativa a la torsión, los filamentos individuales se pueden encolar también, por decirlo así, entre sí utilizando resinas que se endurecen o endurecibles, para conseguir un compuesto con retención suficiente. En tales hilos con porción de resina se trata de un material compuesto de fibras.

En los hilos conocidos es un inconveniente que las estructuras superficiales textiles fabricadas a partir de ellos en el marco de un procesamiento posterior (tejidos, géneros de punto, géneros de malla, entelados, velos, etc.) o productos semiacabados fabricados de nuevo a partir de estas estructuras superficiales textiles en el transcurso de otro procesamiento (perfiles, placas, listones, etc.) solamente se pueden calcular con dificultad con respecto a sus propiedades estáticas y dinámicas. En particular, en las estructuras que están constituidas por hilos falla el Método de Elementos Finitos (FEM) , posibilita en amplias zonas de la estática de cuerpos sólidos con grandes capacidades de cálculo que están disponibles actualmente, una determinación numérica realmente exacta de la carga.

Además, un inconveniente de los materiales compuestos conocidos fabricados a partir de hilos y de las resinas que los mantienen unidos es que la porción de resina es muy alta. Esto no sólo reduce la resistencia de tales materiales compuestos, sino que eleva también los costes, puesto que las resinas son comparativamente caras. Además, la utilización de grandes cantidades de resinas se puede considerar crítica desde puntos de vista de protección del medio ambiente o bien bajo el aspecto del cuidado de los recursos, por que las resinas están fabricadas en la mayoría de los casos a partir de productos de petróleo crudo.

En el documento EP 1 094042 A1 se conducen una pluralidad de filamentos individuales monofilamentos en alineación unidireccional (paralela) , es decir, sin ninguna torsión, a través de un baño de resina y a continuación a través de una tobera, para secar el hilo relleno con resina a ser posible sobre toda su sección transversal cuando abandona la tobera, sin llevar a cabo en este caso una reticulación de la resina.

Para evitarlo, se propone en el documento GB 2 012 623 A un dispositivo así como un procedimiento, en los que debe prescindirse totalmente de un baño de resina. Los filamentos individuales deben fundirse en su lugar con la resina. Para que la resina se adhiera a los filamentos individuales, éstos deben calentarse previamente. Este documento publica los preámbulos de las reivindicaciones 1 y 11.

La invención tiene el cometido de proponer un procedimiento y un dispositivo para la fabricación de un hilo, con los que se pueden fabricar hilos (hebras) , que son adecuados para el procesamiento posterior en estructuras superficiales textiles o productos semiacabados producidos con su utilización, que se caracterizan de nuevo por una alta resistencia, una capacidad de cálculo sencilla de los estados de carga mecánicos y por un consumo de resina reducido.

Solución Desde el punto de vista de la técnica de procedimientos, el cometido mencionado anteriormente se soluciona, partiendo desde un procedimiento del tipo mencionado al principio, por que los filamentos individuales están guiados con preferencia, respectivamente, sin fin a distancia mutua y son recubiertos con una resina fluida que contiene un disolvente y que se puede reticular a través de la actuación de al menos un tamaño físico y/o una sustancia química, de manera que los filamentos individuales recubiertos son compactados a continuación, de modo que se forma un compuesto que está constituido por los filamentos individuales y la resina que los rodea de forma coherente y que está libre de inclusiones de gas, a partir del cual se expulsa a continuación durante un proceso de secado el disolvente contenido en la resina, de manera que el compuesto presente entonces como hilos monofilamentos es arrollado en un estado no reticulado de la resina, de manera que todos los filamentos individuales son retenidos durante todas las etapas precedentes del procedimiento en alineación paralela (es decir, unidireccional) y, además, los filamentos individuales son calentados antes del recubrimiento con la resina a una temperatura entre 50ºC y 80ºC.

La invención parte del conocimiento de que la torsión de los filamentos individuales de un hilo, como se aplica en el estado de la técnica de manera normalizada y evidente, es desfavorable cuando a partir del hilo retorcido en etapas siguientes de procesamiento debe fabricarse una estructura superficial textil (como componente de un material compuesto posterior, que contiene resina) y a partir de la misma deben fabricarse eventualmente otros productos semiacabados utilizando resina. La torsión de los filamentos individuales es, en efecto, muy desfavorable en el caso de una combinación posterior de hilos utilizando una resina fluida para formar un material compuesto de fibras, porque casi se excluye una penetración de la resina en las zonas centrales alrededor del eje longitudinal del hilo, dado que los filamentos individuales retorcidos cierran casi de manera hermética la zona interior y la blindan contra una penetración de la resina. De ello resulta una pérdida de resistencia para el hilo, porque éste no posee una retención suficiente en su interior en virtud de la falta de resina.

Este problema se soluciona con el procedimiento de acuerdo con la invención a través del recubrimiento ya de los filamentos individuales y la compactación siguiente, con lo que se genera un compuesto que está constituido sobre toda su sección transversal exclusivamente por los filamentos individuales y la resina que los rodea. A través de un procedimiento de compactación adecuado se excluyen las inclusiones de gas en la sección transversal del compuesto. En el caso de hilos, que están fabricados de acuerdo con el procedimiento según la invención se da, por lo tanto, - después de una reticulación de la resina – también en el interior del hilo una retención excelente, puesto que también allí interviene la acción adhesiva de la resina en toda su extensión. De esta manera, se incrementa claramente la resistencia y se mejoran las posibilidades de determinan numéricamente la carga.

No obstante, la invención se basa en el conocimiento adicional de que durante el procesamiento siguiente de hilos para obtener estructuras superficiales o a partir de ellas mediante la adición de resina obtener productos semiacabados fabricados adicionalmente, una utilización de hilos con resina endurecida (lo mismo que la utilización de hilos retorcidos, pero que no contienen resina) no conduce al objetivo, sino que se consigue una... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la fabricación de un hilo (2, 2’) , que posee una pluralidad de filamentos individuales (45, 46, 47) , que son recubiertos con una resina fluida (14) , que contiene un disolvente y que se puede reticular a través de la actuación de al menos una magnitud física y/o una sustancia química, en el que los filamentos individuales (45, 46, 47) recubiertos son compactados a continuación, de manera que se forma un compuesto que está constituido por los filamentos individuales (45, 46, 47) y por la resina (14) que los rodea de forma coherente y que está libre de inclusiones de gas, a partir del cual se expulsa a continuación durante un proceso de secado el disolvente contenido en la resina (14) , de manera que el compuesto presente entonces como hilos monofilamentos (2, 2’) es arrollado en un estado no reticulado de la resina (14) y todos los filamentos individuales son retenidos durante todas las etapas precedentes del procedimiento en alineación paralela, caracterizado por que los filamentos individuales (45, 46, 47) son calentados antes del recubrimiento con la resina (14) a una temperatura entre 50ºC y 80ºC, de manera que los filamentos individuales (45, 46, 47) son recubiertos a través de inmersión en un baño de la resina (14) .

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que los filamentos individuales (45, 46, 47) son estirados continuamente a través del baño.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que la compactación se realiza en una tobera (16, 17) , a través de la cual se estiran la pluralidad de los filamentos individuales (45, 46, 47) recubiertos, en el que un espacio interior (20, 25) de la tobera (16, 17) está configurado en forma de tronco de cono, de manera que durante la salida de los filamentos individuales (45, 46, 47) compactados desde una sección transversal de la abertura de la tobera (16, 17) la resina excesiva (14) es retenida en el espacio interior (20, 25) de la tobera (16, 17) .

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que los filamentos individuales (45, 46, 47) comprenden al menos uno de los tipos de filamentos siguientes:

a) filamentos de polímeros sintéticos, en particular de aramida, con preferencia de para-aramida,

b) filamentos de carbono (carbono) ,

c) filamentos de vidrio,

d) filamentos de minerales, en particular de basalto,

e) filamentos de metal (alambre) , en particular de acero.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que los filamentos (45, 46, 47) individuales poseen un diámetro en el intervalo entre 3 μm y 30 μm, con preferencia entre 4 μm y 20 μm, de manera más preferida entre 6 μm y 10 μm y/o el compuesto compactado tiene un diámetro en el intervalo entre 150 μm y 10 mm, con preferencia entre 200 μm y 2 mm, de manera más preferida entre 250 μm y 1, 0 mm y/o el hilo monofilamento seco tiene un diámetro en el intervalo entre 120 μm y 10 mm, con preferencia entre 160 μm y 1, 6 mm, de manera más preferida entre 220 μm y 0, 9 mm.

6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que el hilo monofilamento está compuesto por una pluralidad de filamentos individuales a partir de los siguientes intervalos: 100 a 3000, con preferencia de 150 a 2000, de manera más preferida de 200 a 1000.

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que la resina (14) está seleccionada del grupo de los siguientes tipos de resina:

a) resina fenol-formaldehído,

b) aminoplástico duro,

c) resina epóxido,

d) resina de poliéster,

e) resina ABS

f) resina de silicona o está constituida por una mezcla de al menos dos de los tipos de resina mencionados anteriormente.

8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que la resina (14) posee antes del secado una porción de disolvente, con preferencia una porción de agua, entre 10 % y 70 %, con preferencia entre 20 % y 50 %, de manera más preferida entre 30 % y 40 %.

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que el disolvente es expulsado fuera del compuesto recubierto y compactado por medio de convección con aire transportado de manera forzada y/o por medio de radiación electromagnética, en particular radiación infrarroja y/o radiación de microondas, siendo mantenida la temperatura durante el proceso de secado con preferencia en el intervalo entre 70ºC y 110ºC, con preferencia entre 80ºC y 100ºC.

10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que los filamentos individuales (45, 46, 47) son calentados antes del recubrimiento con la resina (14) a una temperatura entre 60ºC y 70ºC.

11. Dispositivo (1) para la fabricación de un hilo (2) , que posee una pluralidad de filamentos individuales, con

- al menos una instalación de alimentación (3, 4) para la pluralidad de los filamentos individuales (45, 46, 47) 10 alineados paralelos entre sí,

-una instalación de recubrimiento (7) , con la que los filamentos individuales pueden ser recubiertos, respectivamente, en sus superficies envolventes, con una resina fluida (14) que contiene un disolvente y que se puede endurecer a través de la actuación de al menos una magnitud física y/o una sustancia química,

- una instalación de compactación (8) , con la que se puede reducir la sección transversal, ocupada por la pluralidad

de los filamentos individuales y la resina adhesiva (14) , de tal manera que se puede generar un compuesto que está constituido por los filamentos individuales y por la resina (14) que los rodea de forma coherente y que está libre de inclusiones de gas,

- una instalación de secado (9) , con la que se puede expulsar el disolvente contenido en la resina (14) fuera del compuesto compactado,

- una instalación de arrollamiento (10) , con la que se puede arrollar el compuesto seco reduciendo al mínimo la tensión de tracción, de tal manera que los filamentos individuales están dispuestos libres de torsión y

- un medio, para calentar, delante de la instalación de recubrimiento (7) , los filamentos individuales (45, 46, 47) a una temperatura de 50ºC a 80ºC,

caracterizado por que - la instalación de recubrimiento (7) es un contenedor (13) con un baño de la resina (14) , a través de la cual se pueden conducir la pluralidad de los filamentos individuales.

12. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado por que la instalación de compactación (8) presenta al menos una tobera (16, 17) , cuyo espacio interior (20, 25) posee una forma de tronco de cono.