De la masa fundida al hilo: hilatura por fusión y POY/FDY/HOY
El carácter de un filamento de poliéster no se decide en la máquina de género de punto, sino en esa línea de hilatura de unos pocos segundos en la que la masa fundida se vuelve sólida — y esos segundos los gobierna la velocidad de bobinado.
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El hilo de poliéster (PET) se produce mediante un proceso en el que un polímero fundido se impulsa a presión a través de orificios finos y se solidifica al enfriarse: la hilatura por fusión (melt spinning). Aquí no interviene ningún disolvente; la fibra toma forma únicamente por el calor y la tensión. La tenacidad, el alargamiento, la absorción de colorante y la estabilidad dimensional del hilo se fijan en los pocos metros de recorrido de esta línea. El punto crítico es este: a partir del mismo polímero, cambiando solo la velocidad y la geometría de la línea de hilatura, se obtienen hilos completamente distintos entre sí — POY, FDY, HOY.
Qué ocurre a lo largo de la línea: de la extrusión al rodillo godet
El chip de PET secado se funde y se homogeneiza a temperaturas típicas de ~280–295 °C en una extrusora de husillo con relación L/D de 30:1–36:1. Una bomba de engranajes dosifica la masa fundida a caudal constante hacia la hilera (spinneret). La hilera es una placa de acero inoxidable mecanizada con precisión, con un número de orificios que va desde algunas decenas hasta algunos centenares (más en los hilos industriales) y diámetros generalmente en el intervalo de 50–300 µm. El número de orificios determina el número de filamentos; la geometría de la sección (redonda, trilobal, hueca) determina el brillo, el poder de cobertura y el tacto del hilo.
Los filamentos líquidos que salen de los orificios se enfrían en la cámara de enfriamiento (quench) con aire climatizado típicamente a ~18–22 °C, en disposición de flujo transversal (crossflow) o radial. La uniformidad de velocidad y temperatura de ese aire gobierna directamente el CV% del denier/dtex —es decir, la irregularidad de la finura— a lo largo de todo el haz. A los filamentos ya solidificados en superficie se les aplica un ensimaje (spin-finish) que aporta deslizamiento, protección antiestática y cohesión del haz; el porcentaje de aplicación (pickup) es típicamente de ~0,3–0,8 % en peso. Un haz de filamentos sin ensimaje puede deshacerse por fricción en el recorrido de los rodillos godet y del bobinado.
Velocidades de los rodillos godet: relación de estirado y termofijado
Al final de la línea, los filamentos se enrollan sobre uno o varios pares de cilindros godet. Las velocidades de los godets determinan la relación de estirado (draw ratio) y, por tanto, la orientación final; los godets calefactados realizan además el termofijado (heat-setting) que fija la estructura cristalina. Aquí está la verdadera variable que separa los tipos de hilo: la velocidad de bobinado o de toma.
El régimen de velocidad determina la identidad del hilo
Cuanto más rápido se extrae el filamento de la línea, más se estiran a lo largo del eje las cadenas de polímero todavía fluidas (orientación molecular) y antes se desencadena la cristalización inducida por tensión. Por eso el sector nombra el hilo según el nivel de orientación y cristalinidad en el que quedó «congelado» a la salida del fundido. A baja velocidad las cadenas quedan flojas (alargamiento alto, tenacidad baja); a alta velocidad se alinean y cristalizan en parte (alargamiento bajo, tenacidad alta).
| Tipo de hilo | Velocidad de toma típica (m/min) | Orientación molecular | Alargamiento a la rotura típico | Uso típico |
|---|---|---|---|---|
| UDY (sin orientar) | < ~1.800 | Muy baja | Muy alto (>200 %) | Producto intermedio para un estirado posterior separado |
| LOY / MOY (baja/media) | ~1.800–2.800 | Baja–media | Alto | Producto intermedio / aplicaciones especiales |
| POY (parcialmente orientado) | ~2.800–3.500 | Media (birrefringencia típica ~0,03–0,06) | ~100–160 % | Alimentación para texturizado (DTY) y estirado |
| HOY/FOY (alta o totalmente orientado) | ~4.500–6.000+ | Alta | ~50–90 % | Uso directo, sin estirado |
| FDY (totalmente estirado) | línea spin-draw; toma típica ~3.500–5.000 | Alta | ~25–40 % | Directo a tejeduría de calada y género de punto, tenaz |
¿Por qué el POY es un «semielaborado»?
El POY es un hilo parcialmente orientado, hilado a ~2.800–3.500 m/min: las cadenas están parcialmente alineadas, pero la cristalización aún no se ha completado. Su elevado alargamiento residual (típicamente ~100–160 %) y su baja cristalinidad lo hacen mecánicamente inestable pero muy procesable. Ese carácter «listo para el estirado» convierte al POY en la alimentación ideal para las máquinas de texturizado por falsa torsión (false-twist texturing): allí se estira (consumiendo el alargamiento restante) y se texturiza a la vez, y se transforma en un DTY voluminoso y elástico. Es decir, el POY no es un hilo final por sí solo; adquiere su verdadero carácter de uso en el paso siguiente.
FDY y HOY: acortar la línea
El FDY combina la hilatura y el estirado en un único paso continuo (spin-draw): el filamento se estira directamente en línea entre godets calefactados, de modo que se obtiene un hilo de bajo alargamiento residual (~25–40 %), alta tenacidad y estabilidad dimensional, listo para tejeduría de calada y género de punto sin un paso de estirado separado. El HOY/FOY, en cambio, logra una orientación semejante en un solo paso, únicamente con la tensión que genera por sí misma la altísima velocidad de bobinado; es la vía para producir una orientación alta con menos equipo. La elección del diseñador es un equilibrio entre la economía del proceso y el carácter del hilo.
La esencia física: orientación, cristalización y estirado de cuello
La temperatura de transición vítrea (Tg) del PET es de aproximadamente 72–80 °C; por encima de ese umbral hay movilidad de cadena y son posibles la orientación y la cristalización. En el estirado separado (off-line), cuando el filamento se calienta algo por encima de la Tg y se tensa, aparece un «estirado de cuello» (neck draw) localizado: la estructura es amorfa antes del cuello y, después de él, se alinea y cristaliza por efecto de la tensión. En la hilatura a alta velocidad, esa misma cristalización inducida por tensión ocurre en la propia línea. En la práctica el grado de orientación se mide mediante la birrefringencia; para el POY está típicamente en ~0,03–0,06 y aumenta con la velocidad. Una orientación alta significa además una estructura más cerrada — lo que dificulta la difusión del colorante disperso, de modo que la línea de hilatura determina también el comportamiento en tintura.
Cómo se mide: el marco normativo
La densidad lineal del hilo (finura) se determina según la norma ISO 2060, pesando una madeja (skein), y se expresa en tex/dtex (el método se aplica a hilos de hasta ~2.000 tex); el denier es otra unidad de la misma magnitud (denier = dtex × 0,9). La tenacidad y el alargamiento se determinan según la norma ISO 2062, mediante ensayo de rotura de un solo extremo sobre hilo tomado del envase con un dinamómetro de velocidad de alargamiento constante (CRE): la norma define longitudes útiles de 250 mm o (por acuerdo) 500 mm y un tiempo hasta la rotura de ~20 ± 3 s (la velocidad de estiramiento se deriva de la longitud útil y de ese tiempo). La fuerza de rotura se expresa preferentemente en centinewton (cN) y el alargamiento a la rotura, como porcentaje de la longitud original. La tenacidad se normaliza dividiendo la fuerza por la finura, en cN/dtex — típicamente ~2,0–3,0 cN/dtex para el POY, y hasta ~3,5–5,0 cN/dtex para el FDY. Estas dos normas trasladan la discusión de «si es POY o FDY» de una etiqueta subjetiva a un número medible.
En resumen: mientras la línea de hilatura por fusión convierte un chip de polímero en hilo, la elección de la velocidad y de la relación de estirado escribe de antemano toda la vida textil del hilo. Cuando un comprador lee una especificación como «POY 150/48 SD», en realidad está leyendo un régimen de producción — el nivel de orientación, el alargamiento restante y, por tanto, a qué proceso se alimentará después ese hilo.