ES2225987T3 - Fieltros para maquinas de fabricacion de papel construidos con fibras entrelazadas de dos componentes. - Google Patents

Abstract

La presente invención está dirigida a telas para máquina de papel constituida por fibras (1, 2) de dos componentes interconectados. En una realización de la invención, la tela para máquina de papel está constituida enteramente por fibras de dos compnentes tanto en la dirección de la máquina como en la dirección transversal a la misma. Se aprovecha la estructura exclusiva de fibras de dos componentes, que permite selección de diferentes materiales para los componentes de envoltura y de núcleo. Por ejemplo, el material de envoltura puede tener un punto de fusión menor que el punto de fusión del material de núcleo. En consecuencia, se puede formar una estructura (5) fusionada y unida de fibras de dos componentes en la que el componente de envoltura tiene un punto de fusión menor que el componente de núcleo. Al calentar una tela construida de fibras de dos componentes a una temperatura mayor que el punto de fusión que el componente de envoltura y menor que el punto de fusión del componente de núcleo, con enfriamiento posterior de la tela hasta por debajo de la temperatura de fusión del componente de envoltura, se obtendrá una estructura fusionada y unida.

Description

Fieltros para máquinas de fabricación de papel construidos con fibras entrelazadas de dos componentes.

Campo del invento

El invento descrito en la presente memoria se refiere al campo de los fieltros para máquinas de fabricación de papel.

Antecedentes del invento

El fieltro para las máquinas de papel es el término para las telas industriales utilizadas en las en las máquinas de papel en las secciones de conformación, prensado y secado. En general se fabrican, bien con multifilamentos de poliéster o de poliamida, o bien con monofilamentos tejidos en grandes telares textiles convencionales. Estas telas se han venido fabricando mediante técnicas de tejido convencionales. Los materiales y procedimientos, si bien constituyen un estándar de la industria, tiene algunas limitaciones inherentes que se describen más adelante.

La función principal de todo fieltro para máquina de fabricación de papel (en adelante PMC) es la extracción de agua de la hoja de papel. A medida que, tanto los fabricantes de máquinas de papel como los fabricantes de papel trabajan conjuntamente para aumentar la velocidad del procedimiento de fabricación de papel y para perfeccionar la calidad del papel, se han ido identificando nuevos obstáculos para las telas de PMC que exigen una innovación en los materiales y en el diseño de las telas. Además, el fabricante de PMC está considerando también una producción más eficaz de telas de PMC y aumentar las características fundamentales de calidad de las mismas.

En la actualidad, las máquinas de fabricación de papel están alcanzando tales grandes velocidades que el espesor de la estructura de la tela está empezando a limitar la velocidad de extracción del agua, especialmente en la sección de conformación. Una extracción de agua insuficiente resulta en una pequeña resistencia mecánica de la hoja. La resistencia mecánica de la hoja es crítica para transferir y mantener propiedades de la hoja a través de las etapas siguientes, más agresivas, de la extracción del agua de la hoja. Una solución posible consiste en alargar la sección de conformación de la máquina, pero esta solución es más bien cara, y por tanto su viabilidad es limitada. La otra solución sería que el fabricante del PMC produjese telas más delgadas, pero en un procedimiento de tejido las mínimas dimensiones posibles son los diámetros combinados de los filamentos usados en las direcciones de la urdimbre y de la serie de hilos entrecruzados transversalmente con los de urdimbre (en adelante serie de hilos entrecruzados). Los criterios tales como la estabilidad dimensional, la resistencia mecánica de la tela y la vida de la tela resultan en un límite práctico a la pequeñez del diámetro del filamento, y por tanto al espesor máximo de la tela. En muchos casos de PMC, no resulta práctico un compromiso entre estas propiedades, y de hecho las velocidades más altas de las máquinas requieren actualmente un aumento adicional de estas propiedades.

Las telas para PMC son también medios porosos que deben lograr de un modo eficaz la circulación de fluido, es decir, o bien la circulación del agua en la conformación y prensado, o bien la circulación de aire en el secado. La porosidad de las telas puede afectar enormemente a las propiedades de la hoja de papel que son importantes en las secciones de conformación y prensado de la máquina de papel. Los canales para transporte se forman mediante los espacios abiertos o intersticios entre los hilos de urdimbre y la serie de hilos entrecruzados. Existen también canales entre los filamentos en los puntos de cruce. El procedimiento de tejido limita la geometría de los poros, porque los filamentos de los hilos son ortogonales.

La topografía de la superficie de las telas de PMC contribuye a la calidad del producto de papel. Se han hecho esfuerzos para crear una superficie de contacto más tersa con la hoja de papel. Sin embargo, la tersura de la superficie de las telas tejidas de PMC viene limitada por la topografía que resulta de las propiedades de la configuración del tejido y de las propiedades físicas del filamento. En una tela tejida (o en una tela tricotada), la tersura está limitada inherentemente por los nudos formados en el punto de cruce de los hilos que se cortan.

Las telas de PMC requieren una limpieza constante, debido a los materiales que se acumulan procedentes del abastecimiento de papel. Se han identificado dos mecanismos de ensuciamiento de las telas. La unión mecánica se produce cuando las partículas finas del abastecimiento del papel son atrapadas en los espacios existentes entre filamentos en la tela. Esta unión mecánica se aumenta por los finos intersticios creados en los puntos de cruce ortogonal en una tela tejida. La unión química describe la adherencia de partículas finas que comprenden el abastecimiento a la tela debido a la existencia de afinidades químicas. Este problema se ha estudiado durante muchos años de esfuerzo, y los resultados indican que la unión mecánica es más importante que la unión química total. Al disminuir la permeabilidad a partir de la acumulación de partículas disminuye la vida útil de una tela. Se han empleado duchas a alta presión para lavar la tela, pero el duro ambiente abrasivo que presentan estas duchas disminuye también la vida útil de las telas de PMC.

La tecnología de la fabricación de PMC se podría perfeccionar acelerando el procedimiento de tejido. En el tejido, una urdimbre se enhebra a través de un telar pequeño destinado a levantar los hilos de urdimbre, y la configuración del tejido se crea mediante el ascenso y el descenso de la posición del telar pequeño para cada filamento en la dirección de la urdimbre antes de la inserción individual de un hilo de trama. Este procedimiento es lento, debido a sus muchas etapas. Una velocidad de producción práctica para un telar de conformación, prensado o secado está limitada a 100 inserciones individuales por minuto.

En las pocas décadas pasadas se ha desarrollado una variedad de conformaciones de telas basándose ampliamente en monofilamentos de poliéster. El más avanzado de estos desarrollos es una tela monofilamento de dos capas, en la que las dos capas de tela se mantienen juntas por medio de un monofilamento de unión. A escala comercial, esta tela se vende con el nombre de Triotex® por Albany International Corp., Albany, Nueva York. El monofilamento de unión es el único monofilamento de la estructura de Triotex® que mantiene juntas a las dos capas de tela. La capa superior de tela es usualmente una estructura lisa de tejido, que se diseña para una conformación óptima de la hoja de papel. La capa inferior de tela se ha diseñado contra el desgaste, y típicamente tiene unas bastas largas en las que el monofilamento de la serie de hilos entrecruzados se desplaza por debajo de tres o más de la serie de hilos entrecruzados de urdimbre. Estas bastas largas se usan como una superficie de desgaste abrasivo, que desaparece por desgaste antes de que puedan desgastarse los monofilamentos de la urdimbre. El monofilamento de unión es un monofilamento de la serie de hilos entrecruzados que sujeta mecánicamente juntas a las capas superior e inferior de tela mediante su desplazamiento por encima de un monofilamento de urdimbre en la capa superior de tela y por debajo de un monofilamento de urdimbre en la capa inferior de tela. En las condiciones de funcionamiento, las capas inferior y superior de tela se mueven una con respecto a otra. Este movimiento relativo conduce a la fatiga y al desgaste del monofilamento de unión, debido a la desviación repetida hacia atrás y hacia delante dentro de la estructura, Eventualmente, el monofilamento de unión falla, y permite que se separen una de otra las capas superior e inferior de tela. Esta separación da lugar al fallo del producto.

Las telas de prensa de PMC se construyen a partir de telas de base tejida de monofilamentos y multifilamentos. Una banda continua cardada de filamentos cortados se hilvana sobre la tela base, formando una construcción capaz de transportar agua lejos de la hoja de papel que se está conformando. El hilvanado puede dañar a los monofilamentos de la tela base, debilitando la tela. Las telas de prensa son propensas también al derrame, que consiste en el desprendimiento de las fibras del fieltro con respecto al bloque de fibra. El derrame resulta en una hoja de papel contaminada, y acorta la vida útil de la tela de prensa. La rehumidificación de la hoja de papel plantea frecuentemente un problema en las telas de prensa. El fluido extraído de la hoja en el espacio de presión de la prensa puede volver a la hoja inmediatamente después de salir del espacio de presión, reduciendo el rendimiento total de la operación de prensado.

La patente de EE.UU. Nº 4.740.409 describe una tela sin tejer que tiene unas superficies planas exentas de nudos constituida por hilos paralelos lineales en la dirección de la máquina que están situadas en un solo plano, y un material polímero de interconexión en la dirección transversal a la máquina que también están situados en el plano, cuyo material de la dirección transversal a la máquina rodea totalmente a los hilos de la dirección de la máquina. Un conjunto ordenado de hilos de alma/ vaina yuxtapuestos se introducen en unas acanaladuras orientadas en la dirección de la máquina de una sección empernada de rodillos, donde se les fuerza a introducirse en las acanaladuras por calor y presión. El área de la sección transversal de los monofilamentos de alma/ vaina es mayor que el área de la acanaladura orientada en la dirección de la máquina, de tal manera que el material sobrante de vaina es forzado a introducirse en las acanaladuras orientadas en la dirección transversal para formar la estructura de interconexión en la dirección transversal.

La patente de EE.UU. Nº 5.077.116 describe una tela de conformación que tiene un recubrimiento superficial no tejido. Las telas de conformación tienen una capa de contacto transversal de hoja sin tejer adherida a la capa base de la tela. Los conductos de circulación de fluido situados entre miembros estructurados adyacentes en la capa de contacto de hoja sin tejer son más pequeños que los conductos de circulación de fluido de la capa adyacente de tela de base, y están en comunicación de fluido con la superficie de contacto de la hoja no tejida o con la superficie adyacente no tejida de la tela de base, o con ambas. La capa de contacto de hoja no tejida puede estar constituida por fibras de dos componentes que tiene un alma de poliéster y una vaina de poliéster de baja temperatura de fusión. Se describe que estas fibras podrían adherirse entre sí y a la tela de base por medios de unión por fusión.

La patente de EE.UU. Nº 5.366.797 describe un haz de hilos unidos que comprende al menos un hilo de multifilamentos retorcidos compuesto de un primer polímero sintético, cuyos filamentos individuales se han llegado a unir juntos sobre esencialmente toda la sección transversal mediante la fusión de un segundo polímero sintético termoplástico cuyo punto de fusión es como mínimo 10ºC inferior al punto de fusión o de descomposición del primer polímero sintético.

Los haces de hilos constituidos por un hilo de un primer polímero sintético son de un polímero fundible o no fundible que proporciona una característica de alta resistencia mecánica. El hilo de un segundo polímero sintético es de un material fundible cuyo punto de fusión es menor que el punto de fusión del primer material.

El documento GB 2 097 435 describe una tela para máquinas de fabricación de papel que usa hilos tejidos a partir hilos de urdimbre monofilamento o multifilamento de alto punto de fusión e hilos similares de trama superior e inferior. Los hilos de trama más rígidos situados en el plano central de la tela son hilos sintéticos con menor punto de fusión. La tela se calienta a una temperatura que sea capaz de producir la fusión de los hilos más rígidos de menor punto de fusión y de que éstos fluyan de una manera tal que rellenen los espacios vacíos en la configuración del tejido, reduciendo la permeabilidad.

La patente de EE.UU. Nº 4.731.281 describe una tela para fabricación de papel, tejida a partir de hilos monofilamento uniformemente pre-recubiertos y totalmente encapsulados. Los hilos se recubren antes del tejido de la tela de fabricación de papel con el fin de comunicar características anti-adherencia a la tela de fabricación de papel. Los recubrimientos pueden ser tales que el espesor de los hilos orientados en la dirección de la máquina sea diferente que el espesor de los hilos orientados en la dirección transversal de la máquina.

El documento US 4 259 394 se refiere a una tela para fabricación de papel compuesta de una tela de base que tiene un bloque fibroso cosido a una superficie de la misma. La tela de base está formada de hilos envueltos de alma entretejidos que comprenden hilos de alma que son efectivamente infundibles por calor e hilos envueltos que son efectivamente fundibles por calor. Cuando se somete a la superficie opuesta a la superficie del bloque de fibras a una temperatura suficientemente elevada para ablandar y fundir al menos los hilos de urdimbre más exteriores, se crea una unión de superficie a superficie en cada punto de cruce de los hilos que forman la tela de base. Al mismo tiempo, la fibras cosidas del bloque quedan firmemente sujetas a la tela de base.

Adicionalmente, el documento DE 44 04 507 A1 se refiere a una tela de prensa para fabricación de papel que se cose con un bloque de fibras. La tela se ha hecho de hilos que comprenden fibras de dos componentes fabricadas a partir de una fibra de base y una fibra de componente. La fibra de base podría estar constituida por una fibra monofilamento o bien por una fibra multifilamento. La fibra de base tiene un punto de fusión que es mayor que la temperatura utilizada cuando se fabrica la tela, mientras que la fibra de componente tiene un punto de fusión más bajo que dicha temperatura. Los hilos podrían producirse retorciendo juntas una fibra de base y una fibra de componente.

Sumario del invento

El presente invento se refiere a fieltros para máquinas de fabricación de papel constituidos por fibras de dos componentes interconectadas. En una realización del invento, el fieltro de la máquina de fabricación de papel está constituido totalmente por fibras de dos componentes, tanto en la dirección de la máquina como en la dirección transversal a la máquina.

Los fieltros para máquina de fabricación de papel descritos en la presente memoria pueden ser de una construcción tejida, tricotada, o no tejida. Se entenderá que las fibras de dos componentes están dispuestas de una manera ordenada.

En el presente invento, se usan fibras de dos componentes en al menos una, pero no necesariamente en todas, las capas de un fieltro de máquina de fabricación de papel. Por ejemplo, las fibras de dos componentes pueden ser las fibras que comprendan la capa de contacto superficial del fieltro, que hace contacto con el material fibroso que se está formando en papel o en un producto relacionado con éste.

Se aprovecha la estructura exclusiva de fibra de dos componentes, que permite seleccionar materiales diferentes para las componentes de la vaina y del alma. Por ejemplo, el material de vaina tiene un punto de fusión inferior al punto de fusión del material de alma. De acuerdo con ello, se forma una estructura unida por fusión de fibras de dos componentes, puesto que la componente de vaina tiene un punto de fusión menor que la componente de alma. Mediante el calentamiento de una tela construida de fibras de dos componentes a una temperatura mayor que el punto de fusión de la componente de vaina y menor que el punto de fusión de la componente de alma, con un enfriamiento subsiguiente de la tela hasta una temperatura inferior al punto de fusión de la componente de vaina, se obtiene una estructura unida por fusión.

Entre las fibras de dos componentes adecuadas se incluyen combinaciones de vaina-alma de co-poliéster/poli(tereftalato de etileno), poliamida/poli(tereftalato de etileno, poliamida/poliamida, polietileno/poli(tereftalato de etileno), polipropileno/poli(tereftalato de etileno), polietileno/poliamida, polipropileno/poliamida, poliuretano termoplástico/poliamida, y poliuretano termoplástico/ poli(tereftalato de etileno).

En una realización preferida del invento, las fibras de dos componentes son la única fibra constituyente de al menos una capa de un fieltro. En el caso del fieltro de múltiples capas, al menos una capa está constituida por fibras de dos componentes, que podría ser la capa superficial que está en contacto con la hoja de papel, o la capa de base. Tanto si la tela es de una sola capa como si es de múltiples capas, los hilos constituidos por fibras de dos componentes están dispuestos de una manera ordenada no aleatoria, lo que quiere decir que las fibras de un fieltro discurren en una primera dirección; las fibras de la primera dirección no intersecan con otras fibras que discurren en la primera dirección; y que las fibras del fieltro discurren en una segunda dirección; las fibras de la segunda dirección no intersecan con otras fibras que discurran en la segunda dirección; que las fibras que discurren en la primera dirección intersecan con las fibras que discurren en la segunda dirección, y viceversa. Por ejemplo, las fibras dispuestas en la dirección de la máquina no intersecan entre sí, y dichas fibras intersecarán solamente con fibras que discurran en la dirección transversal a la máquina. Se prefiere que los fieltros del presente invento se construyan de fibras que discurran en la dirección de la máquina o en la dirección transversal a la máquina, pero dichos fieltros podrían construirse de fibras que discurran en direcciones que formen ángulos con la dirección de la máquina y con la dirección transversal a la máquina de una máquina de fabricación de papel.

El uso de filamentos de dos componentes en fieltros para máquinas de fabricación de papel ofrece perfeccionamientos tanto en función como en estructura que no se han obtenido en los fieltros construidos de monofilamentos convencionales. La estabilidad dimensional de las telas se ha mejorado mediante la fusión con calor en los puntos de cruce. La fusión con calor mejora asimismo la resistencia al ensuciamiento. El espesor de la tela se reduce, es decir, las telas tienen un calibre menor, atribuible al uso de filamentos más delgados y al menor espesor en los puntos de cruce. La reducción del espesor en los puntos de cruce mejora también la planicidad de la tela.

Las fibras de dos componentes forman también geometrías únicas de poros tras la fusión con calor. Se dispone de formas únicas, dependiendo de las clases de filamentos usados en la construcción de las telas. La reducción de la marcación de la hoja de papel constituye también otro perfeccionamiento sobre las telas de monofilamentos convencionales.

Los fabricantes de papel desean las mejoras anteriormente descritas, en particular porque las velocidades de las máquinas de fabricación de papel están aumentando. Estas propiedades están relacionadas con el drenaje, que resulta de especial importancia en las máquinas de alta velocidad. La tersura y la capacidad de impresión también están relacionadas con el drenaje, y en las máquinas de alta velocidad estas consideraciones pueden constituir un compromiso. Las fibras de dos componentes pueden ofrecer una solución adecuada al problema, puesto que se reduce, entre otras características, el espesor de la tela.

El perfeccionamiento antes mencionado en la planicidad de la tela resulta en una menor marcación de la hoja de papel. Esta ventaja es muy del agrado del fabricante de papel.

En una realización preferida del presente invento, los fieltros se construyen de hilos constituidos por multifilamentos de dos componentes. Es decir, los hilos se forman de al menos dos filamentos de dos componentes dispuestos como multifilamentos. En el momento apropiado, los monofilamentos de dos componentes yuxtapuestos se funden con calor de la manera anteriormente descrita. Dicha fusión con calor podría tener lugar antes de la formación de la tela, o bien después de haber formado la tela.

Dichos hilos multifilamentos de dos componentes, después de la fusión con calor, tienen al menos dos componentes de alma fijados dentro de una matriz de material de componente de vaina, que después de la fusión con calor forma una vaina unitaria alrededor de al menos dos componentes de alma. Las vainas individuales que existían antes de la fusión con calor no se pueden discernir, mientras que los al menos dos componentes de alma son distinguibles de la vaina y distinguibles entre sí.

Como se ha hecho notar, el material de alma permanece como una región o regiones distinguibles dentro del material de vaina o de matriz. Un mecanismo típico de fallo de los monofilamentos es la fibrilación, que es el fallo por tensiones a lo largo de la dirección de orientación del filamento. Después de la unión, la vaina se convierte en una matriz no orientada, menos propensa a la fibrilación. Adicionalmente, la matriz continua que rodea a la pluralidad de almas disipará las tensiones que inducen fibrilación. En el caso de que en un elemento del alma se produzca una fibrilación, la matriz continua actuaría como un agente de unión protegiendo la integridad de toda la estructura. En condiciones ideales, el mínimo contenido de vaina es desde un 10% de área de sección transversal hasta un máximo del 50%.

Los fieltros para máquina de fabricación de papel del presente invento se pueden formar de cualquier material convencional conocido. Por ejemplo, las fibras de dos componentes que constituyen los fieltros pueden ser tejidas, o bien pueden ser tricotadas en cualquier configuración o patrón conocidos por los expertos en la técnica.

Una de las ventajas que se cree que tienen los fieltros de máquinas de fabricación de papel del presente invento sobre los fieltros convencionales constituidos por monofilamentos es que cuando se tejen (o se tricotan), dichos fieltros presentan superficies relativamente planas y exentas de nudos después de la fusión. Se puede apreciar fácilmente que cuando se tejen (o se tricotan) las fibras, se forman nudos que disminuyen la tersura de la superficie. Cuando la temperatura excede a la temperatura de fusión del componente de vaina durante la fusión con calor de las fibras de dos componentes, el tamaño de los nudos disminuye cuando el material fluye y se aplasta, mejorando la tersura de la superficie. La tersura de la superficie es un factor que afecta a la calidad del papel. De acuerdo con ello, los fieltros con mayor tersura interesan a los fabricantes de papel y productos relacionados con éste. Tras la fusión con calor de un fieltro constituido por fibras de dos componentes se forma una red de uniones entre fibras inersecantes. Una unión física de esta clase mejora la estabilidad dimensional sobre la de un fieltro convencional construido de monofilamento.

Cuando trabaje en una máquina de fabricación de papel, una tela de acuerdo con el presente invento debería permanecer más limpia que un fieltro constituido por monofilamentos convencionales. La fusión con calor de una tela compuesta de fibras de dos componentes se caracteriza en parte por hilos fundidos que se intersecan. En contraste, los monofilamentos convencionales tienen intersticios o puntos de constricción, donde se intersecan los hilos. La fusión en las intersecciones de las fibras de dos componentes disminuye, y posiblemente elimina, tales puntos de constricción, donde los desechos de otro modo podrían acumularse y resultar atrapados entre hilos. De acuerdo con ello, los hilos intersecantes fundidos con calor producidos con fibras de los componentes proporcionan una estructura que debería permanecer relativamente más limpia que un fieltro constituido por monofilamentos convencionales.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es una vista de un método de fabricar el presente invento.

Las Figuras 2, 3 y 4 son representativas de la técnica anterior.

Las Figuras 5 y 6 son vistas laterales de un aspecto del presente invento.

La Figura 7 es una vista desde arriba del presente invento.

La Figura 8 es una vista desde arriba del presente invento.

La Figura 9 es una vista desde arriba del presente invento.

Descripción de la realización preferida

Se fabricó una estructura de vaina/alma de unión simple de hilos de 250 deniers. Esta estructura se construyó fundiendo un tejido liso antes de la fusión con calor. La estructura unida final del fieltro era relativamente más plana que la estructura sin unir o que una estructura tejida hecha de un monofilamento de los mismos deniers. Una tela fundida tejida a partir de los hilos comprendiendo una pluralidad de fibras de monofilamento de dos componentes que tiene una componente de vaina y una componente de alma presenta mayor estabilidad dimensional. Después de la unión térmica, cada punto de cruce se convierte en una unión soldada en la tela. No es posible el movimiento de los hilos individuales, y la tela se mueve como una sola unidad. Estos puntos de cruce soldados sirven también para eliminar la abrasión por fricción entre los filamentos. La unión física de esta clase mejora la estabilidad dimensional sobre un fieltro convencional construido de monofilamento.

También se derivan otras varias ventajas. Los experimentos han demostrado que la tela unida es significativamente más resistente a los daños por ducha a alta presión que una estructura tejida. En un anillo de prueba de ducha de alta presión (en adelante HPS) con una presión de 3 Mpa y una distancia de ducha de 300 mm, la tela unida no presentó daños después de 180 minutos. La tela de control se dañó después de 150 minutos. Una tela unida después de las pruebas no se puede distinguir de la tela unida antes de las pruebas. En segundo lugar, para el mismo peso de base y la misma configuración de tejido, la resistencia a la abrasión de la estructura unida es mayor, puesto que en contacto con la superficie anti-desgaste hay un área de superficie mayor. En la tela tejida, la superficie anti-desgaste son las áreas limitadas de puntos altos de la serie de hilos entrecruzados transversalmente con los de urdimbre y con los filamentos de la urdimbre que queden expuestos. Los filamentos de vaina/alma unidos térmicamente conducen a estructuras con puntos de cruce curvos y suaves. La contaminación de la tela por unión mecánica es mínima con la reducción del espacio intersticial entre los filamentos como los puntos de cruce.

Si bien los fieltros del presente invento se pueden construir de fibras tejidas o tricotadas de dos componentes, no es una etapa necesaria en la formación de tela, puesto que las fibras del fieltro se pueden disponer en una configuración intersecante y luego fundirse con calor con el fin de fijar sustancialmente en posición los hilos del fieltro.

El tejido o el tricotado convencionales no se excluyen en la construcción de fieltros a partir de estos hilos, sino que son posibles otros métodos. Un procedimiento de construir una tela implica producir una urdimbre 1, tender una segunda capa de hilos 2 en la dirección de la serie de hilos entrecruzados transversalmente con los de urdimbre, directamente sobre la urdimbre 1 sin tejer y hacer pasar los filamentos dispuestos en capas a través de una zona caliente al - o por encima del - punto de fusión del material de vaina con o sin presión aplicada para unirse en todos los puntos de cruce tal como se ha representado en la Figura 1. Éste sería un procedimiento de fabricación mucho más rápido para hacer telas con los poros muy poco separados, tales como los que se requieren para la primera posición de tela de secador en el procedimiento de fabricación de papel.

Las Figuras 2 y 3 muestran respectivamente los cortes transversales en la dirección de la máquina y en la dirección transversal a la máquina de la capa superior de una tela de triple capa tejida a partir de monofilamento convencional. El calibre del tejido liso monofilamento es de 2,946 mm (0,116 pulgadas). Las Figuras 5 y 6 muestran respectivamente los cortes transversales en la dirección de la máquina y en la dirección transversal a la máquina de una capa superior tejida similarmente construida de monofilamentos de dos componentes obtenidos de Kanebo Ltd. El calibre es de 1,778 mm (0,070 pulgadas).

La Figura 4 es un modelo generado por ordenador del contorno de monofilamento en la dirección de la máquina mostrado en la Figura 2. En el modelo, hay 3 variables: calibre, diferencia de plano, y compresión de la urdimbre y de la serie de hilos entrecruzados. El objetivo era usar el modelo para adaptarlo a la muestra real de monofilamento, por lo que se fijó el calibre en 0,296 mm (0,0116'') y la diferencia de plano se fijó en 0,0025 mm (0,0001'') de altura de la serie de hilos entrecruzados, dejando la variable de la compresión como la única desconocida. El análisis de los contornos en las Figuras 3 y 4 reveló que existía más compresión en el cordón de la serie de hilos entrecruzados. Por tanto, en el modelo se seleccionó el nivel 5 para la compresión de la serie de hilos entrecruzados,y el nivel 0 para la compresión de la urdimbre. Esto produjo una imagen de modelo que se acoplaba al fieltro real para:

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calibre 0,296 mm (0,116'')

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diferencia de plano 0,0025 mm (0,0001'') de altura de la serie de hilos entrecruzados

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cuenta de malla (86X 77)

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diámetros (0,15 mm MD y CD)

Usando el mismo modelo de ordenador y restringiendo la densidad de cordón, con los diámetros y la diferencia de plano de superficie permaneciendo iguales que los de la muestra, la compresión se tomó como el valor más alto posible (20%) para determinar el calibre más delgado posible disponible para el fabricante de papel. El límite de 20% de compresión se obtuvo a partir de estudios empíricos usando urdimbres y series de hilos entrecruzados PET. Se obtuvo el calibre de 0,2413 mm (0,0095''). Por tanto, el calibre de 0,1778 mm (0,0070'') con la capa BIKE no se puede alcanzar con componentes de monofilamento de estos diámetros.

La estructura unida se puede usar como una capa superior en un producto de PMC multicapas para aprovechar la estructura más delgada, la abrasión y resistencia al ensuciamiento mayores, la mejor resistencia al drenaje para duchas a alta presión, y la exclusiva estructura de poros.

La Figura 7 muestra una tela de una construcción de tejido liso, con los hilos en las direcciones de la urdimbre y de la serie de hilos entrecruzados constituidos por hilos en los que las fibras de dos componentes se trenzan alrededor de un alma de Kevlar. A partir de la Figura 7 se puede observar que los hilos están interconectados con otros hilos en los puntos en que intersecan los hilos. Esto es atribuible a la fusión con calor de los hilos, por lo cual las vainas de los materiales de dos componentes se funden entre sí después de calentar la tela a una temperatura superior al punto de fusión del material de vaina, todavía menor que el punto de fusión del material del alma.

Los hilos de la urdimbre y de la serie de hilos entrecruzados de la tela mostrada en la Figura 7 son de la misma estructura. Los hilos interiores son alrededor de 134 filamentos de alto módulo Kevlar 49. Alrededor del interior de Kevlar, ocho hilos de dos componentes se trenzan alrededor del interior de Kevlar. Cada hilo está constituido por dieciséis (16) filamentos de dos componentes. Los filamentos son de 250 deniers, teniendo la cuenta de 16 filamentos un material de vaina de copoliéster de bajo punto de fusión y un alma de poli(tereftalato de etileno), siendo el punto de fusión de la vaina de copoliéster menor que el punto de fusión del alma de PET, disponible como Bellcouple® en Kanebo.

Los ocho hilos de dos componentes se trenzan alrededor del interior de Kevlar. El trenzado forma una estructura relativamente estable, y los hilos envueltos de alto módulo se pueden usar para formar telas. Dichas telas se forman de acuerdo con métodos fácilmente apreciables por los expertos en la técnica. Después que se ha formado la tela, se coloca bajo tensión, se calienta a una temperatura superior al punto de fusión de la vaina, todavía inferior al puno de fusión del alma, y luego se enfría hasta una temperatura inferior al punto de fusión de la vaina.

Debido a la naturaleza de las fibras de dos componentes fundidas y recubiertas y a las estructuras exclusivas que pueden formar, se pueden usar fibras con un número de deniers menor que los requeridos para los monofilamentos convencionales. El uso de fibras con deniers más bajos ofrece la ventaja de un fieltro más delgado que un fieltro constituido por monofilamento convencional, sin sacrificar la resistencia mecánica de la tela.

Como consecuencia de las favorables características atribuibles a los materiales de alto módulo como el Kevlar, es posible construir telas que poseen el mismo grado de resistencia mecánica, o incluso un mayor grado de resistencia mecánica, que las telas construidas de materiales convencionales, mientras que al mismo tiempo se emplea menos material en la construcción de la tela. Es decir, las telas del presente invento poseen una resistencia mecánica mayor o igual sobre una base de peso.

La Figura 8 muestra una tela en la que se usan los hilos descritos en relación con la Figura 7 anterior en la dirección de la urdimbre. Los hilos en la dirección de la serie de hilos entrecruzados transversalmente están constituidos de material de 9 hebras. Es decir, son una hebra de nueve hilos de material de dos componentes como el descrito en la Figura 7. Los hilos en hebras se retuercen juntos con holgura. Los hilos tienen un aspecto exterior claramente alisado. Es decir, después de la fusión con calor, los hilos toman un aspecto como el de una cinta.

Adicionalmente, se pueden conseguir formas exclusivas de los poros, porque se pueden situar filamentos individuales formando ángulos oblicuos con los hilos de urdimbre. Otro poro exclusivo puede resultar de usar una tela tricotada de filamentos de vaina/alma y subsiguientemente unir la estructura como se ve en la Figura 9. De nuevo en este caso, esta estructura podría usarse como una capa superior para una tela de múltiples capas para la forma exclusiva de poro, con las demás ventajas mencionadas para las telas monoplanares.

El uso de filamentos de vaina/alma en tela de prensa de PMC añade tres beneficios. Se reduce el deterioro de las agujas. Las agujas pueden penetrar el haz de hilos con poco daño para el haz. De ese modo se puede empujar el bloque de fibras a través de los hilos, y después de la unión, los filamentos del bloque de fibras estarán esencialmente enclavados en posición. El desprendimiento de las fibras del bloque disminuye, debido a la unión térmica. La acción capilar puede contribuir al rehumedecimiento de la hoja de papel después de que ésta emerge del espacio de presión de la prensa. El agua se puede impulsar hacia delante a lo largo de las fibras de urdimbre en la tela de base, y el agua puede volver a la hoja después del espacio de presión. La unión térmica de la tela de base eliminará estos caminos para el recorrido del fluido. Se forzará al agua a atravesar la tela de base para introducirse en la banda continua inferior, para atraparla y extraerla mediante técnicas de vacío.

Se plantean varios problemas cuando se describen los efectos del nivel de torsión en los hilos de dos componentes a medida que entran en el telar. Los hilos, según se han procesado, contienen poca torsión, si es que tienen alguna. Si existe torsión en los hilos tal como se han transportado, en general se pierde en las operaciones de rebobinado y torcimiento. Los hilos no retorcidos tienden a deshilacharse y enredarse a medida que van avanzando a través del telar. El enredo resulta en un derrame que no se aclara fácilmente, por lo que la tela fabricada se teje a mano.

Los hilos retorcidos permanecerán como haces coherentes a lo largo de todo el procedimiento de tejer, evitando los problemas de deshilachado y enredo, y contribuyendo de ese modo a la capacidad total de tejerse de la tela.

Se ha demostrado que la estructura retorcida presenta una mayor resistencia a la rotura cuando se compara con los hilos planos de la misma naturaleza. Sin embargo, se han obtenido menores respuestas cuando el nivel de torsión excede de un valor crítico, más allá del cual la resistencia a la rotura disminuye realmente debido a la orientación axial de los filamentos individuales y al aumento de las tensiones internas. La resistencia mecánica de los hilos durante el procedimiento de tejido tiene significación, y por ello tiene importancia el nivel de torsión.

El nivel de torsión puede afectar a la naturaleza total de la superficie superior de la tela. Las telas tejidas con hilos planos eran cerradas, es decir, carecían de porosidad, porque los hilos se aplanan tras la fusión en estructuras similares a una cinta. Un nivel más alto de torsión influirá en la redondez de los hilos en la estructura acabada. El nivel de torsión podría controlar la porosidad del estratificado superior, y se podrían fabricar telas diferentes simplemente cambiando el grado de torsión en los hilos. La geometría de los orificios podría alterarse por el nivel de torsión. Una torsión simétrica en las dos direcciones de la urdimbre y de la serie de hilos entrecruzados transversalmente resultará probablemente en un orificio cuadrado. Una torsión asimétrica resultará probablemente en un orificio alargado rectangular. Los bajos niveles de torsión resultarán en una tela más aplanada, y los altos niveles de torsión impartirán una textura a la superficie, aproximando la superficie a una tela convencional. Se puede variar el tamaño de los poros sin cambiar la configuración del telar. Se pueden cambiar las características de la superficie de la tela usando el nivel de torsión.

Claims (6)

1. Un fieltro para una máquina de fabricación de papel adecuado para su uso en las secciones de conformación, prensado y secado de una máquina de fabricación de papel, que comprende una estructura de hilos intersecantes e interconectados, cuyos hilos comprenden una pluralidad de fibras monofilamento de dos componentes, teniendo dichas fibras monofilamento de dos componentes una componente de vaina y una componente de alma, en el que la componente de vaina se selecciona de un material que tiene un punto de fusión inferior al punto de fusión de la componente de alma, en el que la pluralidad de fibras monofilamento de dos componentes se calienta a una temperatura mayor que el punto de fusión de la vaina y menor que el punto de fusión del alma, por lo cual la componente caliente de vaina forma una vaina unitaria alrededor de la componente de alma, y los hilos están dispuestos en una primera dirección y en una segunda dirección en una configuración intersecante ordenada no aleatoria y dichos hilos están interconectados unos con otros.

2. El fieltro para máquina de fabricación de papel de la reivindicación 1, en el que los hilos del fieltro están tejidos.

3. El fieltro para máquina de fabricación de papel de la reivindicación 1, en el que los hilos del fieltro están tricotados.

4. El fieltro para máquina de fabricación de papel de la reivindicación 1, en el que los hilos del fieltro están dispuestos en una primera dirección de la máquina y en una segunda dirección transversal a la máquina.

5. El fieltro para máquina de fabricación de papel de la reivindicación 1, en el que los hilos del fieltro incluyen una fibra que no es de dos componentes.

6. El fieltro para máquina de fabricación de papel de la reivindicación 6, en el que la fibra que no es de dos componentes es Kevlar.