PROCEDIMIENTO Y APARATO PARA LA FABRICACIóN DE HILOS ELáSTICOS

DESCRIPCIóN La presente invención está destinada a dar a conocer un procedimiento y aparato para la fabricación de hilos elásticos, que presenta sensibles características de novedad y de actividad inventiva con respecto a lo actualmente conocido. En la fabricación de tejidos elásticos para ropas de uso común, tales como trajes, pantalones, téjanos, camisas, géneros de punto, etc., se han creado desde hace años fibras elásticas o elastanos que se utilizan para la fabricación de hilos elásticos que presentan una envolvente externa de fibras textiles convencionales y los multifilamentos de elastano como núcleo. Para ello se procedía en las máquinas continuas de hilar a la disposición de las bobinas de elastanos que adoptaban forma de bobinas de pequeñas dimensiones de unos 600 gramos. En las continuas de hilar se instalaban unos dispositivos que consisten básicamente en un par de rodillos alimentadores que sostienen las bobinas de elastano, girando a una velocidad predeterminada y controlada que se denomina estiraje. La pequeña resistencia al estiramiento del elastano y la superficie especial de los rodillos alimentadores evitan cualquier deslizamiento de la bobina. Seguidamente el elastano se introduce en un rodillo de guia que guia el elastano hacia el centro del haz de fibras provenientes del tren de estiraje, entre los pares de bolsas y el par de rodillos productores; el de arriba recubierto de goma que está bajo presión contra el inferior rayado que evitan deslizamiento

del elastano y de las fibras. La torsión que seguidamente recibe este haz de fibras con el elastano en el centro hace que este último quede recubierto por las fibras que provienen del tren de estiraje, el elastano queda en el centro, obteniéndose lo que se conoce como core spun. Los estirajes del elastano normalmente son de entre 3 a 5 veces, dependiendo de su grosor. A este respecto, se debe entender como estiraje la relación entre la velocidad de los cilindros alimentadores y el conjunto de rodillos productores del tren de estiraje.

Una característica esencial de la fabricación de hilos elásticos, según el estado de la técnica, estriba en que los elastanos anteriormente conocidos son fácilmente estirables por tener una consistencia parecida a una goma, con muy poca resistencia a la rotura y con gran facilidad de estirado, lo cual permitía conseguir relaciones de estirado importantes, por ejemplo, entre 3 y 5, sin esfuerzos sensibles en las fibras de multifilamentos .

En la actualidad se dispone en el mercado de multifilamentos elásticos que combinan fibras de poliéster, con características muy distintas a los elastanos conocidos hasta el momento y que se caracterizan por una capacidad mucho menor de estirado, teniendo simultáneamente unas elevadas características textiles tales como una elasticidad muy duradera, bajo encogimiento, elevado coeficiente a la rotura por estiramiento, resistencia al cloro y a las lejías y posibilidad de teñido a temperaturas más elevadas que los elastanos, obteniendo un tejido mucho más estable y con mayor resistencia a las arrugas y gran estabilidad dimensional o de forma. Los tejidos tienen lo que se llama libertad de movimiento de 360° puesto que estira y

recupera en todos los sentidos, siendo un material muy adecuado para las prendas llamadas tej anas, permitiendo efectuar agresivos lavados y abrasiones sin alterar sus caracteristicas . Sin embargo, este nuevo filamento elástico que aporta mejores caracteristicas que los elastanos presenta varios problemas en su manipulación para la fabricación de hilos elásticos que no se pueden solucionar con los procedimientos y aparatos del estado de la técnica. En primer lugar, los nuevos multifilamentos presentan un importante problema por el tamaño y peso con que se presenta al mercado esta nueva fibra dadas las caracteristicas técnicas de la misma. El peso de las bobinas es del orden de 4,4 kg y el diámetro, de 260 mm por una anchura de 120 y 150 mm, todo ello en comparación con las bobinas de elastano anteriormente conocidas con un peso de unos 600 gr y un diámetro de 165 mm y una anchura de 50 a 57 mm. La solución de fabricar bobinas más pequeñas a partir de las bobinas comerciales, tal como se podria conseguir con las máquinas actualmente existentes, no es posible porque se producen diferencias de estiraje que producen tejidos con defectos denominados barrados que son inaceptables en la práctica. Además, dado que las nuevas fibras elásticas sólo permiten estirajes del orden de 6% a 8%, que no resultan comparables con los elastanos, con estirados entre 3 y 5, las bobinas pequeñas se agotan con gran rapidez, por lo que no es rentable su utilización.

El segundo problema de las nuevas fibras es que dada su elevada resistencia a la rotura y poca facilidad de estirado, la tensión aplicada al multi filamento elástico antes de su introducción en el tren de estiraje

de la mecha que constituirá la envolvente del hilo, se traduce en múltiples deslizamientos de la bobina sobre los rodillos alimentadores, lo que se traduce a su vez en zonas de hilo con diferentes caracteristicas, es decir, defectos en el tejido en forma de los anteriormente indicados barrados que no son aceptables en el mercado.

Para solucionar los problemas indicados permitiendo la fabricación de hilos elásticos dotados de envoltura de fibras textiles convencionales y núcleo de multifilamentos elásticos con posibilidad de utilización de las nuevas bobinas más pesadas y voluminosas, el inventor ha realizado numerosos experimentos que han dado lugar a la presente invención, que se extiende a un procedimiento y al aparato correspondiente para la fabricación de hilos elásticos constituidos por un núcleo de multifilamento elástico que comprende poliéster y que se designa convencionalmente con la expresión elastomultiéster (EME) y una envolvente externa de fibras convencionales que reciben el multifilamento elastomultiéster en la fase de estirado de la mecha.

El procedimiento previsto en la presente invención prevé fundamentalmente las siguientes fases operativas combinadas: a) desenrollado de una bobina de multifilamento elástico con fibras de poliéster o

"elastomultiéster" sin aplicación de esfuerzo de tracción o sustancialmente sin esfuerzo de tracción; b) frenado del multifilamento elástico sobre elementos de guiado y retención axial, evitando su deslizamiento longitudinal; y c) someter al multifilamento elástico entre el

punto de frenado longitudinal y los rodillos guia para su introducción en la mecha de fibra, inmediatamente después del tren de estiraje para dicha mecha de fibra, a un estirado comprendido entre 5-10%, preferentemente entre 6 y 8%.

El elemento de frenado del multifilamento elástico que efectúa su guiado y retención axial quedará constituido por un rodillo de giro libre, procediendo a dar una o más vueltas del multifilamento elástico sobre el mismo.

Además, se procederá a presionar el rodillo de giro libre, con el multifilamento elástico arrollado sobre el mismo, sobre un rodillo alimentador que es el primero de los dos rodillos que giran a velocidad distinta y que producen el estirado del multifilamento .

En el caso en el que la bobina de multifilamento esté dispuesta con su eje horizontal, lo cual corresponderá habitualmente a la disposición de dicha bobina en la parte frontal de la máquina de hilatura, se procederá además, entre la salida de la bobina de multifilamento y el rodillo de giro libre para guiado y retención, al guiado del multifilamento elástico a la salida de la bobina sin esfuerzo de tracción longitudinal, o sustancialmente sin esfuerzo de tracción longitudinal, hacia un punto de guiado y retención lateral del multifilamento, impidiendo su desplazamiento lateral. La disposición de dicho punto de guiado y retención lateral será ajustable y estará desplazado del punto de entrada del multifilamento en el rodillo de giro libre. El aparato previsto por la invención para la realización del procedimiento comprende medios de alimentación del multifilamento mediante bobina con eje

vertical o con eje horizontal, de manera que la disposición según el eje vertical permitirá el montaje de la bobina por encima de la máquina continua de hilar, conduciendo el multifilamento sin tensión o prácticamente sin tensión a un conjunto de rodillos de frenado y tracción en el que un rodillo de giro libre recibe el multifilamento después de su arrollamiento en una o más vueltas y ejerce una cierta presión sobre el rodillo de alimentación que gira a una cierta velocidad condicionada a la velocidad del rodillo de guia de filamento para su introducción en la mecha del tren de estiraje, permitiendo conseguir estirajes de dicho multifilamento del orden de 5 a 10%, preferentemente entre 6 y 8%.

En el caso de la disposición de la bobina con eje horizontal, ésta podrá quedar incorporada sobre dos rodillos alimentadores y de soporte de forma similar a la hilatura de hilos con multifilamentos de elastano, facilitando el multifilamento sin esfuerzo longitudinal o prácticamente sin esfuerzo longitudinal a un rodillo dotado de medios de guiado para evitar el desplazamiento lateral, después de lo cual el multifilamento es alimentado al conjunto de rodillo alimentador y rodillo de giro libre igual que en el caso de disposición de la bobina según un eje vertical. En una variante de la presente invención, se procede a desenrollar el multifilamento elástico con fibras de poliéster de una bobina portadora procediendo a continuación al frenado del multifilamento evitando su deslizamiento longitudinal y sometiendo a continuación al multifilamento elástico a una acción de estirado e introducción entre las fibras del filamento procedente del tren de estiraje, caracterizándose la nueva invención por

el hecho de que el frenado de los multifilamentos se realiza mediante una combinación de rodillo de tracción que recibe los multifilamentos de la bobina portadora y que gira en el sentido horario, combinándose con un rodillo de giro libre dotado de medios de presión sobre el rodillo de tracción, pasando a continuación el multifilamento a la fase de estirado y alimentación como núcleo del conjunto de fibras integrantes de la mecha procedente del tren de estiraje. Por lo tanto, el multifilamento recorre parcialmente el rodillo de extracción de multifilamento desde el punto de tangencia con la bobina hasta el punto de tangencia con el rodillo libre de giro con presión, y dando dicho multifilamento una vuelta al rodillo de giro libre, desde el punto de tangencia con el rodillo de tracción hasta el punto de salida hacia el rodillo de guia del multifilamento para su introducción como núcleo de la mecha procedente del tren de estiraje.

Mediante esta simple disposición se logra, con medios muy simples, el frenado eficaz de los multifilamentos para permitir su estirado longitudinal antes de su introducción como núcleo en la mecha de fibras, con la peculiaridad de que el aumento del esfuerzo de tracción ejercido sobre los multifilamentos entre el rodillo de giro libre y el rodillo de guia del filamento para su introducción en la mecha tiene un efecto de incremento sobre la acción de frenado. Es decir, cuanto mayor es dicha tensión, mayor es el efecto de frenado. Ello es de gran utilidad para evitar el deslizamiento longitudinal del multifilamento y permitir su estirado, para lo que se requiere un esfuerzo considerable.

Para su mejor comprensión se adjuntan, a titulo

de ejemplo explicativo pero no limitativo, unos dibujos representativos de una realización a titulo de ejemplo de la presente invención.

La figura 1 muestra una representación esquemática de un aparato para la realización de la presente invención.

La figura 2 muestra esquemáticamente un detalle del guiado del multifilamento antes de su estirado.

La figura 3 muestra un esquema de aparato según la invención para el caso de disposición de la bobina según un eje vertical.

La figura 4 muestra una vista frontal similar a la figura 2 con un montaje doble, es decir, dos bobinas alimentadoras con sus correspondientes guias de los multifilamentos .

La figura 5 muestra una sección transversal por el plano de corte indicado en la figura 4 mostrando la disposición del hilo y el montaje del rodillo de giro libre para producir una presión de frenado sobre el multifilamento .

La figura 6 muestra, según una vista en perspectiva, el mismo montaje doble de la figura 4.

La figura 7 muestra una vista lateral esquemática de un aparato realizado de acuerdo con la presente invención para la fabricación de hilos elásticos.

La figura 8 muestra una vista esquemática frontal del propio aparato.

La figura 9 muestra un esquema del aparato según la invención en el caso de disposición de la bobina según un eje vertical.

La figura 10 muestra una vista frontal similar a la figura 8 con un montaje de dos bobinas alimentadoras con sus correspondientes de guia para los multifilamentos .

La figura 11 muestra una sección transversal por el plano de corte indicado en la figura 10, mostrando la disposición del multifilamento y el montaje del conjunto de rodillos de tracción con giro horario y de giro libre con medios de presión.

La figura 12 muestra, según una vista en perspectiva, el montaje de la figura 10.

En la figura 1 se ha representado la versión de la invención para el caso en el que la bobina de multifilamento se ha dispuesto con su eje horizontal. Dicha bobina -1- tienen una posición de trabajo que es la representada en trazos continuos y una posición de reposo -1'- que es la representada en trazos discontinuos que indica la posición de la bobina en espera de iniciar el trabajo en la máquina de hilatura, operación que consiste en la introducción del monofilamento -2- entre las fibras de la mecha -3- procedente de una bobina -4- y que es sometida a la acción del tren de estirado habitual -5-. La introducción del multifilamento -2- en el interior de la mecha -3- después de su estirado, formando el núcleo del nuevo hilo, tiene lugar mediante un rodillo de guia -6- que facilita el multifilamento al par del rodillo de salida -7- y -8- del tren de estiraje -5-.

En el caso de disposición de la bobina -1- con su eje horizontal, ésta queda soportada por los rodillos alimentadores -9- y -10-, que giran en el mismo sentido y que arrastran la bobina -1-, permitiendo el desenrollado del multifilamento -2-.

El multifilamento -2- es guiado en primer lugar

desde la salida de la bobina -1-, en un punto que varia a lo largo de dicha bobina durante el desenrollado, hacia un punto de concentración y guiado lateral que puede quedar constituido, por ejemplo, mediante un rodillo ranurado -11- dispuesto con capacidad de ajuste axial sobre una barra o eje -12-, para permitir el ajuste de su posición, si bien en el momento del trabajo dicho rodillo quedará fijado sobre dicho eje -12-. Después de dicho guiado, el multifilamento -2- será suministrado a un rodillo de giro libre -13- sobre el que será arrollado en una o dos vueltas, siendo pinzado a continuación entre dicho rodillo -13- y el rodillo alimentador -9-. Además, el rodillo -13- estará dotado de medios, que se explicarán a continuación, para ejercer presión sobre el rodillo alimentador -9-. El objetivo de la acción del rodillo de frenado y retención -13- es el de permitir el estirado del multifilamento -2- entre el rodillo alimentador -9- y el rodillo de guia -6- ya que dados los esfuerzos sensibles para el estirado del multifilamento elástico o filamento multiéster (EME) , es necesario retener a dicho multifilamento para evitar deslizamientos que tendrían lugar entre los rodillos de alimentación, por lo que no se podria efectuar el estirado correcto del mismo, dando lugar a las irregularidades que ya se han citado. En la figura 2 se ha mostrado una vista frontal esquemática en la que es posible apreciar la bobina y rodillos principales de la invención mostrados en la figura 1.

En la figura 3 se ha mostrado esquemáticamente la disposición de elementos para el caso en el que la bobina quede dispuesta con su eje vertical. En este caso, de la bobina -14- sale el multifilamento -2- con un

esfuerzo de tracción mínimo hacia un conducto tubular -15-, efectuándose preferentemente la introducción por medios neumáticos, terminando el elemento tubular -15- en una tobera -16- que facilita el multifilamento -2- al rodillo alimentador -9-. En este caso no es necesaria la disposición del rodillo guía -11-, puesto que el punto de salida del multifilamento es único y determinado por la tobera -16-.

El rodillo de giro libre -13- tiene también una posición de reposo aparte de la posición de trabajo, que se ha representado por el rodillo -13'- representado en trazos discontinuos.

Para el guiado del multifilamento -2- hacia el rodillo de guía -11-, es posible utilizar las barras de soporte de la bobina en posición de reposo -1'-, siendo una de las barras el eje -12- y habiéndose mostrado la otra barra con el numeral -17- en la figura 1.

En la figura 4 se ha mostrado un montaje doble en el que aparece la bobina -1-, mostrándose dos posiciones extremas para el multifilamento -2- en su salida de la bobina, así como el eje o barra -12- portador del rodillo de guía -11-, previo al rodillo de giro libre y de retención axial -13- sobre el que el multifilamento ha sido dispuesto formando una o dos vueltas. El montaje doble, que es representativo de los montajes múltiples a efectuar con la presente invención, comportaría una segunda bobina -18- con su correspondiente rodillo de guía -19- y rodillo de giro libre -20-.

En la figura 6 se ha mostrado una vista en perspectiva que corresponde a los elementos representados en la figura 4, observándose la bobina -18- dispuesta en posición de reposo sobre las barras -12- y -17-.

En la figura 5 se ha mostrado una vista lateral esquemática de la bobina en disposición horizontal y de los elementos de salida hasta el rodillo libre y rodillo alimentador, en la que es posible apreciar la disposición del rodillo de giro libre -13- en un soporte que presenta guias inclinadas -21- según un ángulo reducido con respecto a la vertical, por ejemplo, unos 10°, a efectos de producir una cierta presión sobre el rodillo -9-. Como es evidente, dicha presión podria ser generada por otros medios, por ejemplo, brazos basculantes dotados de resortes, contrapesos, etc.

De acuerdo con la figura 7, una bobina de multifilamento elástico -101-, en disposición horizontal, está dispuesta sobre dos rodillos de tracción tangentes en la parte inferior -102- y -103-, los cuales producen el giro de la bobina -101-, de manera que los multifilamentos son facilitados al rodillo -103- y éste, a su vez, al rodillo de giro libre -104- que, con medios de presión, está dispuesto tangente al rodillo -103- . A continuación, el multifilamento -105- pasa hacia el rodillo de guia -106- que, con intermedio del par de rodillos -107- y -108-, facilita los multifilamentos elásticos a la mecha de hilo -109- a su salida del tren de estiraje convencional -110- . La acción de frenado del multifilamento -105- entre su salida de la bobina -101- y los rodillos -106-; -107-, -108- se realiza de acuerdo con la presente ejecución por la interacción entre el rodillo de tracción -103-, que gira en el sentido horario y el rodillo de giro libre -104-, que gira en sentido contrario a las agujas del reloj, es decir, en sentido anti-horario.

El inventor ha observado que con esta disposición, el frenado del multifilamento elástico -105- es suficiente para la mayor parte de casos habituales, consiguiendo una acción de frenado eficaz para lograr el tensado del multifilamento de poliéster que, como es sabido, solamente admite proporciones reducidas de estirado, del orden de 6-8%.

Dado el sentido de giro anti-horario del rodillo de tracción -103-, se comprenderá que también el rodillo de tracción -102- deberá girar en sentido anti-horario para conferir a la bobina de multifilamento -101- el giro que permite la salida del multifilamento sin tensiones ni esfuerzos sensibles hacia el conjunto de rodillos -103- y -104-. La presión que ejerce el rodillo de giro libre

-104- sobre el rodillo de tracción -103- puede ser ejercida mediante cualquier medio convencional, habiéndose representado esquemáticamente en los dibujos una solución mediante un resorte -111-, que puede tener forma variable. Tal como se aprecia en la figura 8, el multifilamento -105-, después de su arrollado parcial sobre el rodillo de giro libre -104-, pasa al rodillo guia inferior -106-, de manera que, dado el arrollado de multifilamentos sobre la bobina -101-, el punto preciso de arrollado se irá desplazando a lo largo del rodillo -104-, tal como se ha representado esquemáticamente en dicha figura 8.

En la figura 9 se ha mostrado una versión que coincide con la de la figura 7, a excepción de que al estar dispuesta la bobina de multifilamento según un eje vertical, que no se ha representado para mayor claridad, la alimentación de multifilamento debe realizarse mediante

una guía tubular -112- que desemboca frente al rodillo de tracción único -103-, siendo los demás elementos iguales a los de la figura 7 y habiéndose designado con los mismos numerales que en aquella, a efectos de mayor claridad. En la figura 10 se ha mostrado un montaje doble con dos bobinas de alimentación de multifilamento que se han designado con los numerales -112- y -112'-, alimentando a los respectivos rodillos de tracción -113- y -113'-, habiéndose representado en trazos el multifilamento de salida -114- .

En la figura 11 se observa una vista en alzado lateral en el que se aprecian las dos bobinas -112- y -112'-, encontrándose esta segunda apoyada en posición de reposo en espera de su entrada en funcionamiento al agotarse de la bobina -112-,

En la posición de reposo, la bobina -112'- se encuentra apoyada entre un apoyo que puede ser un rodillo -113- y un segundo apoyo que puede estar constituido por una barra tubular -114- u otro medio similar. El conjunto de medios que se ha representado permite la realización del método objeto de la invención, si bien, tal como se comprenderá, se podrían implementar otros medios que permitirían realizar el mismo método de la invención introduciendo cambios y variaciones que quedarían dentro del alcance de la presente invención si están incluidos dentro de las reivindicaciones adjuntas o de sus equivalentes .