DISPOSITIVO DESFIBRADOR PARA HILADORAS.

Dispositivo desfibrador para máquinas de hilado, sobre todo de extremo abierto,

dotado de un alambre accesorio (3) o de un anillo accesorio (11) para separar las fibras de una cinta dirigida al proceso, de modo que la superficie del alambre accesorio (3) o del anillo accesorio (11) presenta una estructura formada por al menos dos capas, donde una capa externa (13), que es un recubrimiento duro constituido total o parcialmente por componentes de material especialmente duro, descansa sobre una capa inferior de substrato (12), caracterizado porque la capa externa (13) está aplicada mediante un proceso de CVD, PVD o de plasma-CVD y entre la capa externa (13) y la capa de substrato (12) hay intercalada una capa soporte (16) de 3-10 µm de espesor que mejora la adhesión entre la capa externa (13) y la capa de substrato (12) y compensa las irregularidades superficiales de la capa de substrato

La presente invención se refiere a un dispositivo desfibrador para hiladoras -en particular para hiladoras de extremo abierto -provisto de un alambre o anillo accesorio para individualizar las fibras de una cinta dirigida al dispositivo. La presente invención se refiere asimismo a un método para preparar un dispositivo desfibrador de este tipo.

En determinadas etapas de la fabricación de hilos es necesario desmembrar las fibras que entran en el proceso, es decir, deshacer el haz que forman. En otras fases del proceso es necesario, por ejemplo, alinear las fibras de la forma más paralela posible. A esta operación se le llama paralelización. Tanto en la separación como en la paralelización las fibras procesadas entran en contacto con los mecanismos del aparato. A consecuencia de este contacto los dispositivos sufren un desgaste mecánico que por un lado afecta a la duración del equipo y por otro lado menoscaba la calidad de los productos elaborados. Estas muestras de desgaste son especialmente evidentes en los dispositivos desfibradores de las hiladoras de extremo abierto. En este caso los rodillos abridores giran a velocidades de algunos miles de revoluciones por minuto. Los elementos de arrastre fijados en su periferia impactan a gran velocidad en las fibras que van a separarse y las aceleran, creando grandes fuerzas abrasivas en las partes correspondientes de los dispositivos. Una posible configuración de los elementos de arrastre consiste en equipar un rodillo abridor con una serie de agujas que a cada vuelta separan fibras, por ejemplo de una cinta, y las arrastran. Otra solución técnica consiste en emplear elementos de arrastre en forma de dientes de sierra. Para ello han dado especialmente buen resultado los alambres cardadores formados a partir de un alambre metálico largo troquelado con un contorno en dientes de sierra. El alambre cardador así obtenido se fija luego sobre el rodillo abridor mediante una ranura helicoidal. Otra solución consiste en construir el rodillo abridor de una sola pieza. Entonces la forma geométrica en dientes de sierra se obtiene, por ejemplo, mecanizando y rectificando una sola pieza en el torno.

Por tanto, debido al gran desgaste mecánico, la superficie de los elementos de arrastre debe tener la máxima resistencia posible. Además se requiere que la elaboración y el correspondiente montaje de estas piezas de desgaste sea lo más económico y sencillo posible. Así, por ejemplo, se conocen recubrimientos superficiales o estructuras que son muy duras, pero nada o muy poco mecanizables. Las propiedades de la superficie también se deben adaptar a los materiales que deben mecanizarse, por lo cual queda excluido en parte el uso de ciertas superficies más fáciles de trabajar.

Por ejemplo, ya es sabido que la superficie de los accesorios de los rodillos abridores se puede recubrir galvánicamente con una capa de níquel, en la cual también pueden incrustarse granos de diamante. Una ejecución de este tipo en forma de recubrimiento monocapa se describe en la patente EP 1 233 088 A2. Ahí se propone preconformar un alambre accesorio y a continuación endurecerlo y, si es necesario, recubrirlo. El preconformado debe servir para evitar problemas a la hora de montar el accesorio endurecido sobre un soporte. Como alternativa al recubrimiento galvánico de níquel se propone un revestimiento de plasma con nitruro de titanio.

En el caso de piezas guía-hilos o guía-fibras y de accesorios de rodillos abridores se conocen diferentes recubrimientos de níquel-diamante, que pueden aplicarse químicamente en un baño. La patente DE 198 22 265 A1 prevé un recubrimiento bicapa de níquel-diamante para un rotor de hilado; en una capa soporte interna hay incrustados granos de diamante mayores y en una capa externa de trabajo granos de diamante más pequeños. La granulometría fina de la capa de trabajo sirve para facilitar el deslizamiento de las fibras, aumentando la durabilidad del recubrimiento. La patente US 4,358,922 prevé un recubrimiento bicapa, con una capa interna en la cual hay incrustados granos de material duro y una capa externa sin granos de material duro. La capa externa sirve para tapar los granos de material duro de la capa interna y proporcionar una superficie lisa. El recubrimiento es preferiblemente de níquel-fósforo y la capa interna lleva granos de diamante incrustados. La patente US 6,293,083 B1 describe una estructura multicapa de níquel-diamante donde, entre cada dos capas que contienen granos de material duro hay respectivamente una capa intercalada exenta de ellos. De esta manera la resistencia al desgaste del recubrimiento debe ser mayor, incluso en caso de deterioro de la capa externa.

Asimismo es conocido que las superficies de las piezas guía-hilos se pueden recubrir con una capa de carburos o nitruros de titanio o de cromo aplicada por deposición en fase vapor, o sea mediante un proceso físico. Las patentes EP 0 631 961 A1 y EP 0 599 286 A1 describen como piezas guía-hilos unas poleas que deben tener un buen comportamiento de “agarre-liberación”. Según el estado o rugosidad superficial de la pieza la capa de carburos o nitruros se aplica directamente sobre ella o se deposita una capa gruesa especial de fondo mediante proyección por plasma. Para obtener el efecto de “agarre-liberación” deseado, esta capa de fondo se aplica con una cierta rugosidad superficial, relativamente alta, y un espesor de 100 µm a 400 µm.

La patente DE 101 09 523 A1 describe un recubrimiento multicapa de material duro sobre una pieza, para el mecanizado por arranque de virutas o por conformado. Las capas son a base de titanio y están aplicadas mediante un proceso PVD, CVD o plasma-DVD. Entre cada dos capas del recubrimiento de material duro se intercala una capa intermedia, preferiblemente de cobalto, que sirve para rebajar las tensiones en el recubrimiento y evitar el riesgo de desconchado. Para ello también se pueden aplicar capas comparativamente gruesas con una buena adherencia.

La patente DE 41 01 680 A1 presenta un rodillo abridor cuyo accesorio tiene una estructura bicapa que como capa externa lleva una capa de nitruro resistente al desgaste, aplicada mediante un proceso PVD. La capa interna, también resistente al desgaste, es preferiblemente de carburo, y está aplicada con una estructura superficial rugosa. Por lo tanto el espesor de capa es de 15 µm a 30 µm. La disposición en dos capas resistentes al desgaste sirve para formar un recubrimiento de una calidad especialmente buena que, al contrario de cómo se obtendría en un baño de revestimiento, no se puede alcanzar aplicando una sola capa mediante un proceso de proyección.

Por tanto la presente invención tiene por objeto proporcionar un rodillo abridor y un proceso sencillo para fabricarlo, que mejore su durabilidad, manteniendo una calidad uniforme de los productos elaborados, y que además se adapte especialmente bien a los productos que deben procesarse.

Este objetivo se consigue aquí mediante un dispositivo desfibrador caracterizado porque el alambre accesorio está precurvado según la forma geométrica de un anillo soporte o porque el anillo accesorio presenta la forma geométrica deseada de la pieza terminada. Las respectivas superficies de las piezas tienen una estructura que consta de al menos dos capas, de las cuales la externa lleva total o parcialmente componentes de un material de dureza especial y está sobre una capa inferior de substrato. Se ha demostrado que es ventajoso aplicar la capa externa mediante un proceso CVD, PVD o plasma-CVD. Todos los procesos tienen en común que garantizan un espesor de capa especialmente uniforme. Sobre todo el proceso PVD y el de plasma-CVD permiten aplicar la capa externa a temperaturas particularmente bajas, lo cual significa que durante la realización del proceso son mínimas las alteraciones causadas en las estructuras de los materiales del substrato. Entre la capa externa y la capa de substrato se aplica una capa soporte. Esta capa tiene doble función. La primera es conseguir una adhesión segura entre la capa de substrato y la capa externa superior. La segunda función de la capa soporte es compensar las desigualdades e irregularidades de la capa de substrato y crear por tanto una superficie de apoyo especialmente uniforme para la capa externa.

Ventajosamente, la conformación previa a la aplicación de la capa externa también permite, si es preciso, depositar capas externas particularmente duras y rígidas sobre las superficies de los dispositivos desfibradores expuestas al desgaste, que en caso de una conformación a posteriori se desconcharían con frecuencia. Las propiedades de la superficie también se pueden... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo desfibrador para máquinas de hilado, sobre todo de extremo abierto, dotado de un alambre accesorio (3) o de un anillo accesorio (11) para separar las fibras de una cinta dirigida al proceso, de modo que la superficie del alambre accesorio (3) o del anillo accesorio (11) presenta una estructura formada por al menos dos capas, donde una capa externa (13), que es un recubrimiento duro constituido total o parcialmente por componentes de material especialmente duro, descansa sobre una capa inferior de substrato (12), caracterizado porque la capa externa (13) está aplicada mediante un proceso de CVD, PVD o de plasma-CVD y entre la capa externa (13) y la capa de substrato (12) hay intercalada una capa soporte (16) de 3-10 µm de espesor que mejora la adhesión entre la capa externa (13) y la capa de substrato (12) y compensa las irregularidades superficiales de la capa de substrato.

2. Dispositivo desfibrador según la reivindicación anterior, caracterizado porque el alambre accesorio (3) está precurvado de acuerdo con la forma geométrica de un anillo soporte (2).

3. Dispositivo desfibrador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la dureza de la capa externa (13) es superior a 1500 HV, sobre todo superior a 2000 HV.

4. Dispositivo desfibrador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los componentes de material duro de la capa externa (13) presentan opcionalmente uno o varios de los compuestos CrN, CN, CrCN, TiN, TiCN, TiAIN, AITiN, ZrN, NbN, WC o poseen las propiedades del acero al carbono similar al diamante (DLC).

5. Dispositivo desfibrador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la capa externa

(13) es un recubrimiento monocapa.

6. Dispositivo desfibrador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la capa externa

(13) es un recubrimiento multicapa.

7. Dispositivo desfibrador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la capa externa

(13) contiene partículas de material duro (13a) dispersas y disueltas cuyo tamaño es del orden de nanómetros.

8. Dispositivo desfibrador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la capa externa

(13) está endurecida por precipitación.

9. Dispositivo desfibrador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la capa de substrato (12) se atempera antes de depositar la capa externa (13), preferiblemente a la temperatura de aplicación de la capa externa (13).

10. Dispositivo desfibrador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el espesor de la capa externa (13) está comprendido entre 2 y 8 µm.

11. Dispositivo desfibrador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la capa externa

(13) está desbarbada química o electroquímicamente y/o pulida.

12. Dispositivo desfibrador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la capa externa

(13) está pulida con un líquido de pulimento.

13. Dispositivo desfibrador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la capa soporte

(16) es un recubrimiento aplicado mediante un proceso químico, preferiblemente de níquel-fósforo.

14. Dispositivo desfibrador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la capa soporte

(16) es un recubrimiento aplicado mediante un proceso galvánico, preferiblemente de níquel.

15. Dispositivo desfibrador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la capa soporte

(16) es un recubrimiento adicional de material duro.

16. Dispositivo desfibrador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la capa soporte

(16) se atempera a temperaturas de 320ºC-370ºC, sobre todo de 350ºC.

17. Dispositivo desfibrador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la capa soporte

(16) presenta una dureza de al menos 900 HV, preferiblemente de 1000 HV o más.

18. Proceso para elaborar un dispositivo desfibrador para máquinas de hilado, sobre todo de extremo abierto, dotado de un alambre accesorio (3) o de un anillo accesorio (11), donde la superficie del alambre accesorio (3) o del anillo accesorio (11) tiene una estructura formada por al menos dos capas, donde una capa externa (13), que es un recubrimiento duro constituido total o parcialmente por componentes de material especialmente duro, descansa sobre una capa inferior de substrato (12), caracterizado porque la capa externa (13) está aplicada mediante un

proceso de CVD, PVD o de plasma-CVD, donde la adhesión entre la capa externa y la capa de substrato se mejora y las irregularidades superficiales de la capa de substrato se compensan intercalando una capa soporte (16) de 3-10 µm de espesor entre la capa externa (13) y la capa de substrato (12).

19. Proceso según la reivindicación anterior, caracterizado porque el alambre accesorio (3) se curva anticipadamente de acuerdo con la forma geométrica de un anillo soporte (2).

20. Proceso según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque como componentes de material duro se usan opcionalmente los compuestos CrN, CN, CrCN, TiN, TiCN, TiAIN, AITiN, ZrN, NbN, WC o materiales con las propiedades del acero al carbono similar al diamante (DLC).

21. Proceso según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la capa externa (13) está aplicada mediante un recubrimiento monocapa o multicapa.

22. Proceso según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las partículas de material duro dispersas y disueltas en la capa externa (13) tienen un tamaño del orden de nanómetros.

23. Proceso según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la capa externa (13) se somete a un endurecimiento por precipitación.

24. Proceso según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la capa de substrato (12) se atempera antes de depositar la capa externa (13), preferiblemente a la temperatura de aplicación de la capa externa (13).

25. Proceso según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la capa externa (13) se desbarba y/o se pule.

26. Proceso según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la capa externa (13) se desbarba química o electroquímicamente.

27. Proceso según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la capa externa (13) se pule con un líquido de pulimento.

28. Proceso según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se usa un líquido de pulimento que contiene materiales duros, sobre todo diamante, corindón, carburo de silicio o nitruro de silicio.

29. Proceso según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la capa soporte (16) se aplica mediante un procedimiento químico o galvánico.

30. Proceso según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque como capa soporte (16) se aplica un recubrimiento adicional de material duro.

31. Proceso según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la capa soporte (16) se atempera a temperaturas de 320ºC-370ºC, sobre todo a 350ºC.