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MX2011006228A - Tela industrial que incluye tiras de material enrolladas en espiral. - Google Patents

Tela industrial que incluye tiras de material enrolladas en espiral.

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Publication number
MX2011006228A
MX2011006228A MX2011006228A MX2011006228A MX2011006228A MX 2011006228 A MX2011006228 A MX 2011006228A MX 2011006228 A MX2011006228 A MX 2011006228A MX 2011006228 A MX2011006228 A MX 2011006228A MX 2011006228 A MX2011006228 A MX 2011006228A
Authority
MX
Mexico
Prior art keywords
band
sheath
strip
strips
holes
Prior art date
Application number
MX2011006228A
Other languages
English (en)
Inventor
Dana Eagles
Jerry O'connor
Jonas Karlsson
Sabri Mourad
Bruce Stowe
Jon Montcrieff
Robert Hansen
Joseph Bothelho
Original Assignee
Albany Int Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Albany Int Corp filed Critical Albany Int Corp
Publication of MX2011006228A publication Critical patent/MX2011006228A/es

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Abstract

Se describe una tela industrial tal como una banda sinfín o funda para utilizarse en la producción de no tejidos, y un método para fabricar la misma. La tela industrial se produce por tiras de material polimérico enrolladas en espiral, tal como un material industrial en tiras o listones, y unir los lados colindantes de las tiras de material utilizando técnicas de soldadura ultrasónica o soldadura por láser. La tela puede entonces perforarse utilizando una técnica adecuada para hacerla permeable al aire y/o al agua.

Description

TELA INDUSTRIAL QUE INCLUYE TIRAS DE MATERIAL ENROLLADAS EN ESPIRAL REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES RELACIONADAS Esta solicitud reivindica los beneficios de prioridad de la Solicitud Provisional de Patente de E.U. No. 61 /246 , 812 presentada el 29 de septiembre de 2009 , la Solicitud Provisional de Patente de E.U. No. 61 / 246 , 801 presentada el 29 de septiembre de 2009 , la Solicitud Provisional de Patente de E.U. No. 61 / 147 , 637 presentada el 27 de enero de 2009 y la Solicitud Provisional de Patente de E.U. No. 61 / 121 , 998 presentada el 12 de diciembre de 2008 .
INCORPORACIÓN MEDIANTE LA REFERENCIA Todas las patentes, solicitudes de patente, documentos, referencias, instrucciones del fabricante, descripciones, especificaciones de producto y hojas de producto para cualquier producto mencionado en la presente se incorporan mediante la referencia en la presente y pueden emplearse en la práctica de la invención.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN 1. Campo de la Invención La presente invención se dirige a telas sin fin y particularmente, a telas industriales utilizadas en la producción de productos no tejidos. Más particularmente, la presente invención se dirige a miembros de soporte tales como bandas o fundas utilizadas en la producción de productos no tejidos con dibujos o marcados. Además, la presente invención puede utilizarse como una banda y/o funda utilizada en la producción de productos no tejidos mediante procesos tales como formación por chorro de aire, soplado de fusión, jet-enredado e hidro-entramado . 2. Descripción de la Técnica Anterior Se han conocido durante muchos años los procesos para producir productos no tejidos. En un proceso, una guata o red de fibra se trata con corrientes o chorros de agua para hacer que las fibras se enreden entre sí y mejoren sus propiedades físicas, tales como la resistencia, de la red. Tales técnicas para tratamiento por medio de chorros de agua se han conocido por décadas, como puede colegirse de las descripciones de las Patentes de E.U. Nos. 3,214,819, 3,508,308 y 3,485,706.
En términos generales, este método implica entrelazar fibras elementales entre si por medio de la acción de chorros de agua bajo presión, los cuales actúan sobre la estructura fibrosa como agujas y hacen posible reorientar parte de las fibras formando la red en la dirección del grosor .
Tal tecnología se ha desarrollado ampliamente en el presente y se utiliza no solamente para producir lo que se conoce como estructuras "jet-enredadas" o " idro-entramadas" para uso textil tal como, en particular para aplicaciones en el campo médico y hospitales, para limpieza, filtración y envolturas para bolsas de té, y los artículos obtenidos pueden ser regulares y homogéneos, como puede colegirse de la descripción de la Patente de E.U. No. 3,508,308 y si se requiere, comprenden diseños resultantes de la reorientación de las fibras, siendo esto esencial para un propósito estético, como puede inferirse de la descripción de la Patente de E.U. No. 3,485,706.
En cuanto a los productos de tipo "jet-enredados" o "hidro-entramados " , se ha sabido por mucho tiempo que las propiedades finales del producto pueden adaptarse produciendo mezclas de materiales, por ejemplo, combinando una pluralidad de redes que consisten de fibras de diferentes tipos, por ejemplo, de fibras naturales, artificiales o sintéticas o incluso de redes en las cuales las fibras están previamente mezcladas (redes de tipo "jet-enredadas" etc.) con refuerzos que pueden incorporarse en la estructura no tejida.
Las patentes Francesas FR-A-2 730 246 y 2 734 285, correspondientes respectivamente a la Patente de E.U. No. 5,718,022 y a la Patente de E.U. No. 5,768,756, describen soluciones que hacen posible tratar con éxito fibras hidrofóbicas o mezclas de estas fibras con otras fibras hidrofílicas o incluso con redes que consisten completamente de fibras naturales por medio de chorros de agua.
En términos generales, de acuerdo con las enseñanzas de estos documentos, el tratamiento implica tratar una red básica compuesta de fibras elementales del mismo tipo o de diferentes tipos, comprimir y humedecer esta red básica y después entremezclar las fibras por medio de al menos un bastidor de chorros de agua contiguos bajo alta presión que actúan sobre la red básica.
Para este propósito, la red básica se hace avanzar positivamente sobre un soporte poroso sin fin en movimiento, y se coloca sobre la superficie de un tambor cilindrico giratorio perforado, al interior del cual se aplica un vacío parcial. La red básica se comprime mecánicamente entre el soporte poroso y el tambor giratorio ambos de los cuales avanzan sustancialmente a la misma velocidad. Inmediatamente corriente abajo de la zona de compresión, una cortina de agua se dirige sobre la red y pasa sucesivamente a través del soporte poroso, la red básica comprimida y el tambor de soporte perforado en donde una fuente de vacío retira el exceso de agua.
Las fibras elementales se entremezclan continuamente, aún sobre el tambor cilindrico giratorio, por la red comprimida y humedecida que se somete a la acción de al menos un bastidor de chorros de agua bajo alta presión. En general, la unión se lleva a cabo por medio de una pluralidad de bastidores sucesivos de chorros de agua que actúan ya sea sobre la misma superficie o alternativamente contra las dos superficies de la red, variando la presión dentro de los bastidores y la velocidad de los chorros descargados de un bastidor al siguiente y comúnmente, de manera progresiva.
Es importante notar, como puede colegirse de la FR 2 734 285, que el rodillo/tambor perforado puede comprender micro-perforaciones aleatoriamente distribuidas . Si se requiere, después del tratamiento inicial de unión, la estructura fibrosa no tejida puede someterse a un segundo tratamiento aplicado a la superficie inversa.
En el proceso de producir productos jet-enredados o hidro-entramados no tejidos, frecuentemente se desea impartir un dibujo o marca en el producto terminado, creando así el diseño deseado sobre el producto. Este dibujo o marca típicamente se desarrolla utilizando un proceso secundario separado de la formación de la hoja no tejida y del proceso de laminado, en donde se utiliza un rodillo de calandrado grabado/estampado . Estos rodillos son típicamente costosos y operan sobre el principio de comprimir ciertas áreas de la red fibrosa para crear los diseños o marcas requeridos . Sin embargo, existen varias desventajas en utilizar un proceso separado para crear el diseño o marca sobre el producto no tejido. Por ejemplo, se requeriría una elevada inversión inicial en rodillos de calandrado, lo cual puede limitar la extensión de las rondas de producción que pueden justificarse económicamente por un productor. Segundo, se incurriría en mayores costos de procesamiento debido a la etapa separada de estampado o marcado. Tercero, el producto final tendría un mayor contenido de material que el requerido para mantener el calibre (grosor) del producto después de su compresión en la etapa de calandrado. Por último, el proceso de dos etapas conduciría a un volumen menor al deseado en el producto terminado debido a la compresión a alta presión durante el calandrado. Los productos no tejidos de la técnica anterior producidos con estos procesos de estampado conocidos no tienen porciones elevadas claras, bien definidas y en consecuencia es difícil ver los diseños deseados. Además, las porciones elevadas de los productos estampados no tejidos de la técnica anterior no son dimensionalmente estables y sus porciones elevadas tienden a perder su estructura tridimensional cuando se someten a tensión después de un período de tiempo dependiendo de la aplicación.
Las Patentes de E.U. Nos. 5,098,764 y 5,244,711 describen el uso de un miembro de soporte en un método más reciente para producir redes o productos no tejidos. Los miembros de soporte tienen una configuración de rasgos topográficos así como una disposición de aberturas. En este proceso, una red inicial de fibra se coloca sobre el miembro de soporte topográfico. El miembro de soporte con la red fibrosa sobre el mismo se pasa bajo chorros de fluido a alta presión, típicamente agua. Los chorros de agua ocasionan que las fibras se entrelacen y se enreden entre sí en un patrón particular, en base a la configuración topográfica del miembro de soporte.
El patrón de rasgos topográficos y aberturas en el miembro de soporte es crítico para la estructura del producto no tejido resultante. Además, el miembro de soporte debe tener la integridad y resistencia estructural suficientes para soportar una red fibrosa mientras que los chorros de fluido reordenan las fibras y las enredan en su nueva disposición para proporcionar una tela estable. El miembro de soporte no debe experimentar ninguna distorsión sustancial bajo la fuerza de los chorros de fluido. También, el miembro de soporte debe tener medios para retirar los volúmenes relativamente grandes de fluido de enredado a fin de evitar la "inundación" de la red fibrosa, lo cual podría interferir con el enredado efectivo. Típicamente, el miembro de soporte incluye aberturas de drenaje que deben ser de un tamaño suficientemente pequeño para mantener la integridad de la red fibrosa y evitar la pérdida de fibra a través de la superficie de formación. Además, el miembro de soporte debe estar sustancialmente libre de rebabas, ganchos o irregularidades similares que podrían interferir con el retiro del producto no tejido fibroso enredado del mismo. Al mismo tiempo, el miembro de soporte debe ser tal que las fibras de la red fibrosa que se procesan en el mismo no se deslaven (i.e., buena retención y soporte de la fibra) bajo la influencia de los chorros de fluido.
Uno de los problemas principales que surgen durante la producción de productos no tejidos es el de lograr la cohesión de las fibras que conforman el producto no tejido a fin de dar a los productos no tejidos las características de resistencia de acuerdo con la aplicación en cuestión, mientras se mantienen o se imparten características físicas particulares, tales como volumen, cuerpo, apariencia, etc.
Las propiedades de volumen, absorbencia, resistencia, suavidad y apariencia estética son verdaderamente importantes para muchos productos cuando se utilizan para su propósito destinado. Para producir un producto no tejido que tenga estas características, frecuentemente se construirá un miembro de soporte de tal manera que la superficie de contacto con la hoja exhiba variaciones topográficas.
Se apreciará que estos miembros de soporte (telas, bandas, fundas) pueden tomar la forma de cintas sin fin y funcionar a manera de transportadores. Debe apreciarse además que la producción de productos no tejidos es un proceso continuo que procede a velocidades considerables. Es decir, las fibras o redes elementales se depositan continuamente sobre una tela/banda formadora en la sección de formación, mientras que una tela no tejida recién enredada se transfiere continuamente desde el miembro de soporte hasta un proceso subsecuente.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN La presente invención proporciona una solución alternativa a los problemas abordados por las patentes/solicitudes de patente de la técnica anterior tratados anteriormente.
La presente invención proporciona una banda o funda mejorada que funciona en lugar de una banda o funda tradicional e imparte las características físicas deseadas, tales como volumen, apariencia, textura, absorbencia, resistencia y cuerpo a los productos no tejidos producidos en la misma.
En consecuencia un objetivo principal de la invención es proporcionar un miembro de soporte jet-enredado o hidro-entramado tal como una banda o funda que tiene huecos pasantes en un patrón deseado.
Un objetivo adicional es proporcionar una banda o funda que puede tener una topografía o textura en una o ambas superficies, producida utilizando cualquiera de los medios conocidos en la técnica, tales como, por ejemplo, por chorro de arena, grabado, repujado o grabado químico. Estos y otros objetivos y ventajas se proporcionan por la presente invención. Se proporcionan otras ventajas, tales como, pero sin limitarse a, soporte y liberación mejorados (sin deformación) de las fibras, sobre las telas tejidas de la técnica anterior, y una capacidad de limpieza más fácil como resultado de la falta de cruces de hilo para atrapar las fibras elementales.
Si la banda/funda tiene una textura superficial, entonces se transfiere un dibujo/textura más efectiva al producto no tejido y también da como resultado mejores propiedades físicas tales como volumen/absorbencia.
La presente invención se refiere a un miembro de soporte sin fin tal como una banda o funda para soportar y transportar fibras naturales, artificiales o sintéticas en un proceso de jet-enredado o de hidro-entramado . Las estructuras porosas, bandas o fundas actuales exhiben las siguientes ventajas no limitantes sobre la tecnología de calandrado: las fundas de tela son artículos relativamente menos costosos sin una gran inversión de capital en el equipo fijo; el estampado se logra durante el proceso de enredado en sí, eliminando la necesidad de un proceso de calandrado por separado; puede lograrse un menor contenido de material en el producto final dado que el calibre/grosor no se degrada a partir de la compresión; el producto terminado puede producirse con mayor volumen dado que no se comprime en una etapa de calandrado. Para el productor de bienes enrollados no tejidos, estas ventajas del proceso conducen además a las ventajas en el producto final de: redes jet-enredadas o hidro-entramadas de menor costo con los diseños, marcas o texturas deseados ; se reduce la capacidad para adaptar los productos a medida que el tamaño/longitud de la producción corre para productos particulares; producción de productos de más alto desempeño, tales como, los productos con un alto volumen que imparte la característica de mayor absorbencia, lo cual es de gran valor en las aplicaciones del consumidor.
En una modalidad ejemplar, la banda o funda sin fin se forma de tiras de material que se enrollan en espiral alrededor de dos rodillos de manera colindante lado a lado. Las tiras se unen firmemente entre sí mediante un método adecuado para formar una cinta sin fin de la longitud y ancho requeridos para el uso particular. En el caso de una funda, las tiras pueden enrollarse alrededor de la superficie de un único rodillo o mandril que es aproximadamente del tamaño del diámetro y de la longitud DT del tambor sobre el cual se utilizará la funda. Las tiras de material utilizadas se producen comúnmente como material industrial de cinta para flejes. La cinta para flejes, especialmente de material de cinta para flejes de plástico, se define comúnmente como una banda plástica relativamente delgada utilizada para sujetar o fijar objetos entre sí. Sorprendentemente, se descubrió que este tipo de material plástico tiene las características apropiadas para ser las tiras de material para formar la banda o funda de la invención.
La diferencia en la definición entre cinta para fleje (plástica) y monofilamento se refiere al tamaño, la configuración y la aplicación. Tanto la cinta para fleje como el monofilamento se producen mediante procesos de extrusión que tienen las mismas etapas básicas de extrusión, orientación uniaxial y enrollado. El monofilamento es generalmente más pequeño en tamaño que la cinta para fleje y comúnmente de configuración redondo. El monofilamento se utiliza en una amplia variedad de aplicaciones tales como cuerdas para pescar y telas industriales, incluyendo, telas para máquinas para fabricar papel. La cinta para fleje es generalmente mucho más grande en tamaño que el monofilamento y siempre básicamente más ancha a lo largo de un eje principal y, como tal, es rectangular en su configuración para el propósito destinado.
Es muy conocido en la técnica de la extrusión que la cinta para fleje plástica se produce mediante un proceso de extrusión. También es muy conocido que este proceso incluye la orientación uniaxial del material extrudido. También es muy conocido que existen dos procesos básicos de extrusión que utilizan la orientación uniaxial. Un proceso es la extrusión y la orientación de una hoja ancha que se corta en cintas individuales. El otro proceso es la extrusión de la cinta para fleje individual que se orienta. Este segundo proceso es mucho más parecido al proceso para producir monofilamentos como es evidente por la similitud en el equipo para ambos procesos .
Una ventaja de utilizar material de cinta para fleje contra el monofilamento es el número de enrollados en espiral necesarios para producir una tela. Comúnmente se considera que los monofilamentos son hilos que no son más grandes que 5 mm en su más grande eje. Los tamaños del monofilamento uniaxial utilizados para telas para máquinas para fabricar papel y los otros usos antes mencionados casi nunca exceden 1.0 mm en sus más grandes ejes. El material para fleje utilizado es comúnmente de al menos 10 mm de ancho y algunas veces excede los 100 mm de ancho. Se contempla que también podría utilizarse una cinta para fleje de hasta 1000 mm de ancho. Los proveedores del material para fleje que puede utilizarse incluyen compañías tales como Signode.
Aún otra ventaja es el grosor contra el coeficiente de tracción. Las películas de poliéster (PET) en la técnica anterior, por ejemplo, tienen un coeficiente de tracción en el eje largo (o en la dirección de la máquina - MD) de aproximadamente 3.5 GPa (Giga Paséales). El material (o cinta) para fleje de PET tiene un coeficiente de tracción que varía de 10 GPa a 12.5 GPa. Para lograr el mismo coeficiente con una película, una estructura tendría que ser de 3 a 3.6 veces más gruesa.
En consecuencia, la invención, de acuerdo con una modalidad ejemplar, es una tela, banda o funda formada como una estructura de capa única o múltiple a partir de estos listones enrollados en espiral. La tela, banda o funda puede tener superficies superior e inferior planas uniformes. La banda o funda también puede estar texturizada de alguna manera utilizando cualquiera de los medios conocidos en la técnica, tales como, por ejemplo, por chorro de arena, grabado, repujado o grabado químico. La banda o funda puede ser impermeable al aire y/o al agua. La banda o funda también puede estar perforada mediante algún medio mecánico o térmico (láser) de manera que pueda ser permeable al aire y/o al agua .
En otra modalidad ejemplar, el listón se forma de tal manera que tiene un perfil de entrelazado. La banda o funda se forma al enrollar en espiral estas tiras de entrelazado y tendrían una integridad mayor que solamente colindar con los lados paralelos y/o perpendiculares de las tiras de listón adyacentes. Esta banda o funda también puede ser impermeable al aire y/o al agua o perforarse para hacerla permeable .
Aunque las modalidades anteriores son para una sola capa de tiras de listón enrolladas en espiral, puede haber ventajas al utilizar tiras con diversas geometrías que formen una banda o funda de dos o más capas. En consecuencia, de acuerdo con una modalidad ejemplar, la banda o funda puede tener dos o más capas en donde las tiras pueden formarse de tal manera que las dos o más capas se entrelacen mecánicamente o se unan entre sí mediante otros medios conocidos por los expertos en la técnica. De nuevo, la estructura puede ser ya sea impermeable o perforarse para ser permeable ya sea al aire y/o al agua.
Otra modalidad ejemplar es una estructura multicapas formada utilizando el concepto de una "tira de soldadura" utilizada para mejorar adicionalmente la integridad de la banda o funda. La estructura puede ser impermeable o perforarse para ser permeable ya sea al aire y/o al agua.
Las diversas características de novedad que caracterizan a la invención se señalan con particularidad en las reivindicaciones anexas a y que forman parte de esta descripción. Para un mejor entendimiento de la invención, sus ventajas operativas y objetivos específicos logrados por sus usos, se hace referencia a la materia descriptiva que la acompaña en la cual las modalidades preferidas, pero no limitantes, de la invención se ilustran en los dibujos adjuntos en los cuales los componentes correspondientes se identifican mediante los mismos números de referencia.
Aunque se utiliza el término tela y estructura de tela, se utilizan de manera intercambiable tela, banda, transportador, funda, miembro de soporte y estructura de tela para describir las estructuras de la presente invención. De manera similar, los términos cinta para fleje, listón, tira de material y tiras de material se utilizan de manera intercambiable a través de toda la descripción.
Los términos "que comprende" y "comprende", en esta descripción, pueden significar "que incluye" o "incluye" o pueden tener el significado comúnmente dado al término "que comprende" o "comprende" en la Ley de Patentes de E.U. Los términos "que consiste esencialmente de" o "consiste esencialmente de", si se utilizan en las reivindicaciones, tienen el mismo significado adscrito a los mismos en la Ley de Patentes de E.U. Otros aspectos de la invención se describen en, o son obvios (y dentro del ámbito de la invención) a partir de, la siguiente descripción.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Los dibujos adjuntos, que están incluidos para proporcionar una comprensión adicional de la invención, se incorporan en, y constituyen una parte de, esta especificación. Los dibujos presentados en la presente ilustran diferentes modalidades de la invención y conjuntamente con la descripción sirven para explicar los principios de la invención. En los dibujos: La Figura 1 es una vista en perspectiva de una tela, banda o funda de acuerdo con un aspecto de la presente invención; La Figura 2 ilustra un método mediante el cual puede construirse la tela, banda o funda de la presente invención; Las Figuras 3(a) a 3 (i) son vistas en sección transversal tomadas en la dirección del grosor de varias modalidades de la tira de material utilizada para fabricar la tela, banda o funda de la invención; Las Figuras 4(a) a 4(d) son vistas en sección transversal tomadas en la dirección del grosor de varias modalidades de la tira de material utilizada para fabricar la tela, banda o funda de la invención; Las Figuras 5(a) a 5(c) son vistas en sección transversal tomadas en la dirección del grosor de varias modalidades de la tira de material utilizada para fabricar la tela, banda o funda de la invención; Las Figuras 6(a) a 6(d) son vistas en sección transversal tomadas en la dirección del grosor de varias modalidades de la tira de material utilizada para fabricar la tela, banda o funda de la invención; Las Figuras 7(a) a 7(d) son vistas en sección transversal tomadas en la dirección del grosor de varias modalidades de la tira de material utilizada para fabricar la tela, banda o funda de la invención; Las Figuras 8(a) a 8(c) son vistas en sección transversal tomadas en la dirección del grosor de varias modalidades de la tira de material utilizada para fabricar la tela, banda o funda de la invención; La Figura 9 es una gráfica de barras que representa las ventajas de utilizar un material (cinta/listón) orientado uniaxialmente sobre un material (película) orientado biaxialmente y un material extrudido (parte moldeada) ; Las Figuras 10(a) a 10(d) ilustran las etapas implicadas en un método mediante el cual puede construirse la tela, banda o funda de la presente invención; Las Figuras 11 (a) y 11 (b) son esquemáticas de un aparato que puede utilizarse en la formación de la tela, banda o funda de acuerdo con un aspecto de la presente invención; La Figura 12 es una esquemática de un aparato que puede utilizarse en la formación de la tela, banda o funda de acuerdo con un aspecto de la presente invención; La Figura 13 es una vista en sección transversal de una tela, banda o funda de acuerdo con un aspecto de la presente invención; La Figura 14 es un aparato utilizado en la fabricación de una tela, banda o funda de acuerdo con un aspecto de la presente invención; y Las Figuras 15 y 16 son vistas esquemáticas de diferentes tipos de aparatos para producir redes no tejidas utilizando los miembros de soporte de la presente invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS La presente invención se describirá ahora más completamente en adelante con referencia a los dibujos que la acompañan, en los cuales se muestran las modalidades preferidas de la invención. Sin embargo, esta invención puede incorporarse en muchas formas diferentes y no debe interpretarse limitada a las modalidades ilustradas establecidas en la presente. Por el contrario, estas modalidades ilustradas se proporcionan a fin de que esta descripción sea rigurosa y completa y transportará totalmente el alcance de la invención a los expertos en la técnica.
La presente invención proporciona un miembro de soporte continuo tal como una banda sin fin para su uso en el aparato mostrado, por ejemplo, en la Figura 15. El miembro de soporte no tejido funciona en lugar de un miembro de soporte tejido tradicional e imparte la textura, cuerpo y volumen . deseados a los productos no tejidos producidos en el mismo. El miembro de soporte de la presente invención puede reducir el tiempo de fabricación y los costos asociados con la producción de productos no tejidos.
La Figura 15 representa un aparato para producir continuamente telas no tejidas utilizando un miembro de soporte de acuerdo con la presente invención. El aparato de la Figura 15 incluye una banda transportadora 80 que realmente sirve como el miembro topográfico de soporte de acuerdo con la presente invención. La banda se mueve continuamente en la dirección en contra de las manecillas del reloj alrededor de un par de rodillos separados como es muy conocido en la técnica. Dispuesto arriba de la banda 80 está un distribuidor de eyección de fluido 79 que conecta una pluralidad de líneas o grupos 81 de orificios. Cada grupo tiene una o más filas de orificios diametrales muy finos, cada uno de aproximadamente 0 . 007 pulgadas de diámetro con 30 de tales orificios por pulgada. Se suministra agua a los grupos 81 de orificios bajo una presión predeterminada y se eyecta desde los orificios en forma de corrientes o chorros de agua muy finos, sustancialmente en columna, no divergentes. El distribuidor está equipado con calibradores de presión 88 y válvulas de control 87 para regular la presión del fluido en cada línea o grupo de orificios. Dispuesta debajo de cada línea o grupo de orificios está una caja .de succión 82 para retirar el exceso de agua y para preservar el área de inundación indebida. La red de fibra 83 que va a formarse en el producto no tejido se alimenta a la banda transportadora del miembro topográfico de soporte de la presente invención. Se rocía agua a través de una boquilla 84 apropiada sobre la red fibrosa para pre-humedecer la red 83 entrante y ayudar a controlar las fibras a medida que pasan bajo los distribuidores de eyección de fluido. Una ranura de succión 85 está colocada debajo de esta boquilla de agua para retirar el exceso de agua. La red fibrosa pasa bajo el distribuidor de eyección de fluido en una dirección en contra de las manecillas del reloj . La presión a la cual opera cualquier grupo 81 de orificios dado puede fijarse independientemente de la presión a la cual opera cualquiera de los otros grupos 81 de orificios. Sin embargo, típicamente, el grupo 81 de orificios más cercano a la boquilla de aspersión 84 opera a una presión relativamente baja, e.g., 100 psi. Esto ayuda a asentar la red entrante sobre la superficie del miembro de soporte. A medida que pasa la red en la dirección en contra de las manecillas del reloj en la Figura 15, las presiones a las cuales se operan los grupos 81 de orificios comúnmente se incrementan. No es necesario que cada grupo 81 sucesivo de orificios se opere a una presión mayor que el siguiente en la dirección de las manecillas del reloj . Por ejemplo, dos o más grupos 81 de orificios adyacentes podrían operarse a la misma presión, después de lo cual el siguiente grupo 81 sucesivo de orificios (en la dirección en contra de las manecillas del reloj) podría operarse a una presión diferente. Muy típicamente, las presiones de operación al final de la banda transportadora en donde se retira la red, son más altas que las presiones de operación en donde la red se alimenta inicialmente hacia la banda transportadora. Aunque se muestran en la Figura 15 seis grupos 81 de orificios, este número no es crítico, pero dependerá del peso de la red, de la velocidad, de las presiones utilizadas, del número de filas de orificios en cada grupo, etc. Después de pasar entre el distribuidor de eyección de fluido y los distribuidores de succión, la tela no tejida ahora formada se pasa sobre una ranura de succión 86 adicional para retirar el exceso de agua. La distancia desde las superficies inferiores de los grupos 81 de orificios hasta la superficie superior de la red fibrosa 83 varía típicamente de aproximadamente 0.5 pulgadas a aproximadamente 2.0 pulgadas ; se prefiere un rango de aproximadamente 0.75 pulgadas a aproximadamente 1.0 pulgadas . Será aparente que la red no puede espaciarse tan cercana al distribuidor que la red haga contacto con el distribuidor. Por otra parte, si la distancia entre las superficies inferiores de los orificios y la superficie superior de la red es demasiado grande, las corrientes de fluido perderán energía y el proceso será menos eficiente .
Un aparato preferido para producir telas no tejidas utilizando los miembros de soporte de la presente invención se representa esquemáticamente en la Figura 16. En este aparato, el miembro topográfico de soporte es una funda de tambor giratoria 91. El tambor bajo la funda de tambor 91 gira en la dirección en contra de las manecillas del reloj . La superficie exterior de la funda de tambor 91 comprende la configuración topográfica de soporte deseada. Dispuesto alrededor de una porción de la periferia del tambor está un distribuidor 89 que conecta una pluralidad de tiras de orificios 92 para aplicar agua u otro fluido a una red fibrosa 93 colocada en la superficie exterior de las placas curvas. Cada tira de orificios puede comprender una o más filas de orificios o aberturas de diámetro muy fino del tipo mencionado anteriormente en la presente. Típicamente, las aberturas son de aproximadamente 0.005 pulgadas a 0.01 pulgadas de diámetro nominal, por ejemplo. Obviamente pueden utilizarse otros tamaños, configuraciones y orientaciones, si son adecuados para el propósito. También, puede haber, por ejemplo, tantos como 50 o 60 orificios por pulgada o más si se desea. El agua u otro fluido se dirige a través de las filas de orificios. En general, y como se explicó anteriormente, la presión en cada grupo de orificios se incrementa típicamente desde el primer grupo bajo el cual pasa la red fibrosa hasta el último grupo. La presión se controla por medio de válvulas de control 97 apropiadas y se monitorea mediante calibradores de presión 98. El tambor está conectado a un cárter 94 sobre el cual puede impulsarse un vacío para ayudar a retirar el agua y para preservar el área de inundación. En operación, la red fibrosa 93 está colocada sobre la superficie superior del miembro topográfico de soporte antes del distribuidor de eyección de agua 89 como se observa en la Figura 16. La red fibrosa pasa por debajo de las tiras de orificios y se forma en un producto no tejido. El producto no tejido formado se pasa entonces sobre una sección 95 del aparato 95 en donde no hay tiras de orificios, pero continúa aplicándose el vacío. La tela después de drenarse se retira del tambor y se pasa alrededor de una serie de latas secas 96 para secar la tela.
Volviendo ahora a la estructura de los miembros de soporte, bandas o fundas, los miembros de soporte pueden tener un patrón de huecos pasantes . Los huecos pasantes pueden incluir, entre otras cosas, características geométricas que proporcionan una topografía y volumen mejorados a los productos o redes no tejidos cuando se producen, por ejemplo, sobre un miembro de soporte, banda o funda. Otras ventajas de los miembros de soporte presentes incluyen más fácil liberación de la red, mejorada resistencia a la contaminación, y reducida deformación de la fibra. Aún otra ventaja es que evitan las restricciones y la necesidad de un telar de tejido convencional dado que los huecos pasantes pueden colocarse en cualquier ubicación o patrón deseado. El miembro de soporte también puede tener una textura en una o ambas superficies, producida utilizando cualquiera de los medios conocidos en la técnica, tal como, por ejemplo, mediante chorro de arena, grabado, repujado o grabado químico .
Se apreciará que el término "hueco pasante" es sinónimo del término "orificio pasante" y representa una abertura que pasa completamente a través de un miembro de soporte tal como una banda o funda. Un miembro de soporte como se refiere en la presente incluye, pero no se limita a, telas industriales tales como bandas o transportadores y fundas o bandas cilindricas específicamente utilizadas en la producción de productos no tejidos. Como se mencionó anteriormente, aunque el término tela o estructura de tela se utiliza para describir las modalidades preferidas, se utilizan de manera intercambiable tela, banda, transportador, funda, miembro de soporte y estructura de tela, para describir las estructuras de la presente invención.
La Figura 1 es una vista en perspectiva de la tela, banda o funda 10 industrial de la presente invención. La tela, banda o funda 10 tiene una superficie interna 12 y una superficie exterior 14 y se conforma enrollando en espiral una tira de material polimérico 16, por ejemplo, un material para fleje industrial, en una pluralidad de vueltas colindantes y mutuamente unidas. La tira de material 16 se enrolla en espiral en una dirección sustancialmente longitudinal alrededor de la extensión de la tela, banda o funda 10 en virtud de la manera helicoidal en la cual se construye la tela, banda o funda 10.
Un método ejemplar mediante el cual puede fabricarse la tela, banda o funda 10 se ilustra en la Figura 2. El aparato 20 incluye un primer rodillo de proceso 22 y un segundo rodillo de proceso 24, cada uno de los cuales puede girar alrededor de su eje longitudinal. El primer rodillo de proceso 22 y el segundo rodillo de proceso 24 son paralelos uno al otro y están separados por una distancia que determina la longitud total de la tela, banda o funda 10 que va a fabricarse en los mismos, medida longitudinalmente alrededor de los mismos. En el lado del primer rodillo de proceso 22, se proporciona un carrete de suministro (no mostrado en las figuras) instalado giratoriamente alrededor de un eje y desplazable paralelo a los rodillos de proceso 22 y 24. El carrete de suministro acomoda el suministro enrollado de la tira de material 16 que tiene un ancho de 10 mm o más, por ejemplo. El carrete de suministro está colocado inicialmente en el extremo a mano izquierda del primer rodillo de proceso 12, por ejemplo, antes de desplazarse de manera continua hacia el derecho u otro lado a una velocidad predeterminada.
Para iniciar la fabricación de la tela, banda o funda 10, el inicio de la tira de material polimérico de cinta para fleje 16 se extiende en una condición tensa desde el primer rodillo de proceso 22 hacia el segundo rodillo de proceso 24, alrededor del segundo rodillo de proceso 24 y de regreso hacia el primer rodillo de proceso 22 formando una primera espira de una voluta cerrada 26. Para enlazar la primera espira de la voluta cerrada 26, el inicio de la tira de material 16 se une al extremo de la primera espira de la misma en el punto 28. Como se tratará más adelante, las vueltas adyacentes de la tira de material 16 enrollada en espiral se unen una a la otra mediante medios mecánicos y/o adhesivos .
En consecuencia, las espiras subsecuentes de voluta cerrada 26 se producen haciendo girar el primer rodillo de proceso 22 y el segundo rodillo de proceso 24 en una dirección común como se indica mediante las flechas en la Figura 2, mientras que se alimenta la tira de material 16 sobre el primer rodillo de proceso 22. Al mismo tiempo, la tira de material 16 que acaba de enrollarse sobre el primer rodillo de proceso 22 se une de manera continua a la que está ya sobre el primer rodillo de proceso 22 y el segundo rodillo de proceso 24, por ejemplo, mediante un medio mecánico y/o adhesivo o cualquier otro adecuado para producir espiras adicionales de voluta cerrada 26.
Este proceso continúa hasta que la voluta cerrada 26 tenga el ancho deseado, medido axialmente a lo largo del primer rodillo de proceso 22 o del segundo rodillo de proceso 24. En ese punto, la tira de material 16 aún no enrollada sobre el primer rodillo de proceso 22 y el segundo rodillo de proceso 24, se corta y la voluta cerrada 26 producida a partir de la misma se retira del primer rodillo de proceso 22 y del segundo rodillo de proceso 24 para proporcionar la tela, bandea o funda 10 de la presente invención.
Aunque se describe en la presente una instalación de dos rodillos, puede ser aparente para el de experiencia ordinaria en la técnica que las tiras pueden enrollarse alrededor de la superficie de un único rodillo o mandril para formar la presente tela, banda o funda. Un rodillo o mandril del tamaño apropiado puede seleccionarse en base a la dimensión deseada de la tela, banda o funda que va a producirse .
El presente método para producir la tela, banda o funda 10 es bastante versátil y adaptable a la producción de telas o bandas o fundas no tejidas y/o industriales de una variedad de dimensiones longitudinales y transversales. Es decir, el fabricante, al practicar la presente invención, ya no necesita producir una tela tejida de la longitud y ancho apropiados para una máquina de producción de productos no tejidos dada. Por el contrario, el fabricante solamente necesita separar el primer rodillo de proceso 22 y el segundo rodillo de proceso 24 por la distancia apropiada, para determinar la longitud aproximada de la tela, banda o funda 10, y enrollar la tira de material 16 sobre el primer rodillo de proceso 22 y el segundo rodillo de proceso 24 hasta que la voluta cerrada 26 haya alcanzado el ancho aproximado deseado.
Además, debido a que la tela, banda o funda 10 se produce enrollando en espiral una tira de material polimérico de cinta para fleje 16, y a que no es una tela tejida, la superficie exterior 12 de la tela, banda o funda 10 puede ser uniforme y continua y carece de las salientes que evitan que las superficies de una tela tejida sea perfectamente uniforme. Las telas, bandas o fundas de la presente invención, sin embargo, pueden tener características geométricas que proporcionan topografía u volumen mejorados al producto no tejido producido en las mismas. Otras ventajas de los presentes miembros de soporte incluyen más fácil liberación de la red, mejorada resistencia a la contaminación y reducida deformación de la fibra. Aún otra ventaja es que estos evitan las restricciones y la necesidad de un telar de tejido convencional dado que los huecos pasantes pueden colocarse en cualquier ubicación o patrón deseados. La tela, banda, o funda también puede tener una textura en una o ambas superficies producida utilizando cualquiera de los medios conocidos en la técnica tal como, por ejemplo, mediante chorro de arena, grabado, repujado o grabado químico. Alternativamente, la tela, banda o funda puede ser uniforme en una o ambas superficies.
Las Figuras 3(a) a 3 (i) son vistas en sección transversal tomadas en la dirección del grosor, de varias modalidades de la tira de material utilizada para producir la presente tela, banda o funda. Cada modalidad incluye superficies superior e inferior que pueden ser aplanadas (planas) y paralelas una a la otra, o pueden tener cierto perfil destinado a adaptarse a una aplicación particular. Volviendo a la Figura 3 (a) , la tira de material 16 tiene una superficie superior 15 , una superficie inferior 17 , un primer lado plano 18 y un segundo lado plano 19 , de acuerdo con una modalidad de la invención. La superficie superior 15 y la superficie inferior 17 pueden ser aplanadas (planas) y paralelas una a la otra y el primer lado plano 18 y el segundo lado plano 19 pueden estar inclinados en direcciones paralelas, de manera que el primer lado plano 18 de cada tira de material 16 enrollada en espiral colinde cercanamente contra el segundo lado plano 19 de la vuelta inmediatamente precedente de la misma. Cada vuelta de la tira de material 16 se une a sus vueltas adyacentes uniendo sus respectivos primero y segundo lados planos 18 , 19 uno al otro mediante un adhesivo, por ejemplo, que puede ser un adhesivo activado por calor, curado a temperatura ambiente (RTC) o de fusión en caliente, por ejemplo, o cualquier otro medio adecuado.
En la Figura 3 (b) , la tira de material 16 puede tener una estructura en sección transversal que permite un entrelazado mecánico para unir las tiras de material 16 adyacentes en la tela, banda o funda formada en espiral. Las tiras de material 16 adyacentes pueden ser iguales o diferentes en tamaño y/o perfil, pero cada una tiene una posición entrelazada, como se muestra en la Figura 3 (b) . Otros ejemplos de estructuras de entrelazado mecánico se muestran en las Figuras 3 (c) a 3 (g) en donde se ilustra la sección transversal de las tiras de material 16 individuales. En cada caso, un lado de la tira de material 16 puede diseñarse para entrelazarse o conectarse mecánicamente con el otro lado de la tira de material 16 adyacente. Por ejemplo, con referencia a la modalidad mostrada en la Figura 3 (g) , la tira de material 16 puede tener una superficie superior 42, una superficie inferior 44, una lengüeta 46 en un lado y una ranura 48 correspondiente en el otro lado. La lengüeta 46 puede tener dimensiones correspondientes a las de la ranura 48, de manera que la lengüeta 46 sobre cada vuelta enrollada en espiral de la tira 16 se adapta en la ranura 48 de la vuelta inmediatamente precedente de la misma. Cada vuelta de la tira de material 16 está unida a sus vueltas adyacentes mediante lengüetas de aseguramiento 46 en las ranuras 48. La superficie superior 42 y la superficie inferior 44 pueden ser aplanadas (planas) y paralelas una a la otra, o no planas y no paralelas dependiendo de la aplicación, o incluso pueden estar redondeadas de manera convexa o cóncava en la dirección del grosor de las mismas, como se muestra en la Figura 3(f). De manera similar, cualquiera de los lados de la tira puede ser de configuración cilindricamente convexa o cóncava con el mismo radio de curvatura.
La Figura 3 (h) muestra otra modalidad de la presente invención.
Además de tener una tira de material extruida con hemisferios o perfiles opuestos como se describió anteriormente, podrían extrudirse o fabricarse otras varias configuraciones a partir de extrusiones rectangulares para tener bordes coincidentes con rieles elevados, lo cual puede facilitar la unión mediante medios mecánicos y/o adhesivos. Una estructura tal, de acuerdo con una modalidad ejemplar de la invención se muestra en la Figura 3 (i). Alternativamente, la tira de material puede no requerir un lado derecho e izquierdo que coincidan para unirse entre sí. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 4(a), la sección transversal de la tira de material 16 puede tener ranuras de entrelazado sobre su superficie superior o su lado superior, o la tira de material 16 puede tener ranuras de entrelazado sobre su superficie inferior o lado inferior, como se muestra en la Figura 4 (b) .
La Figura 4(c), por ejemplo, muestra las tiras de material de las Figuras 4(a) y 4(b) colocadas para entrelazarse. Las flechas en la Figura 4(c) indican, por ejemplo, la dirección en la que tendría que moverse cada una de las tiras de material 16 a fin de embragarse con las ranuras y entrelazar las dos tiras. La Figura 4(d) muestra las dos tiras de material 16 después de haberse entrelazado o unido entre sí. Aunque se muestran solamente dos de las tiras de material coincidentes en las modalidades ejemplares, debe notarse que la tela, banda o funda final se forma de varias de las tiras de material entrelazadas entre sí. Claramente, si se entrelazan las tiras de material en un proceso de enredado en espiral, puede formarse una hoja de material en forma de una cinta sin fin. También debe notarse que aunque se muestran entrelazados mecánicos, la resistencia de los entrelazados puede mejorarse, por ejemplo, mediante unión térmica, especialmente mediante una técnica conocida como unión selectiva ejemplificada por un proceso comercial conocido como "Clearweld" (ver www.clearweld.com).
La Figura 5(a) muestra una vista en sección transversal de una tira de material 16 que tiene ranuras tanto en el lado superior como en el lado inferior de la misma. La Figura 5(b) muestra cómo pueden entrelazarse dos tiras de material 16 que tienen la configuración en sección transversal mostrada en la Figura 5(a). La estructura entrelazada da como resultado ranuras en la superficie superior e inferior del producto final.
Con referencia a la modalidad mostrada en la Figura 5(c), la Figura 5(c) muestra el entrelazado de las dos tiras de material 16 mostradas en la Figura 5(a) y la Figura 4(b). Esto da como resultado un producto de hoja que tiene ranuras en la superficie inferior con una superficie superior plana. De manera similar, también puede formarse una estructura que tiene ranuras en la superficie superior con una superficie inferior plana.
Otra modalidad ejemplar es una tela, banda o funda formada de tiras de material 16 que tienen entrelazados similares a montículos o entrelazados "positivos" que forman entrelazados más fuertes debido a su diseño mecánico. Los diseños tienen entrelazados "positivos" en el sentido de que los pasadores y los receptores para los pasadores tienen un apriete mecánico que requiere de fuerza considerable ya sea para unir los listones entre sí o para separarlos. La Figura 6(a), por ejemplo, ilustra las características de entrelazados similares a montículos en tiras de material 16 individuales tipo listón. La Figura 6(b) ilustra las características de entrelazado similares a montículos en tiras de material 16 individuales tipo listón de configuración opuesta que se diseñan para entrelazarse con la estructura mostrada en la Figura 6(a). La Figura 6(c) muestra las tiras de material individuales tipo listón de las Figuras 6(a) y 6(b) colocadas para su entrelazado. Debe notarse aquí que la posición escalonada de los listones superior e inferior existe a fin de acomodar otra tira de material 16 de configuración opuesta. Finalmente, la Figura 6(d) ilustra estas mismas tiras después de haberse presionado entre sí para formar una estructura entrelazada. Varias tiras de material tipo ciña como estas pueden entrelazarse entre sí para formar la tela, banda o funda final.
Otra modalidad ejemplar es una tela, banda o funda formada de tiras de material 16 que tienen ranuras en los lados tanto superior como inferior de las mismas, por ejemplo, como se muestra en la Figura 7(a) . Estas dos tiras de material 16 tipo listón están diseñadas para unirse entre sí para formar un entrelazado positivo, como se muestra en la Figura 7 (b) . Debe notarse que las superficies superior e inferior retienen ambas las ranuras en sus superficies respectivas. También, al observar las Figuras 7(a) y 7(b) puede ser aparente para el de experiencia ordinaria en la técnica combinar tres tiras para producir una estructura de tres capas o, si solamente se utilizan dos tiras, el perfil ranurado de las ranuras en la tira superior puede ser diferente en el lado superior contra el lado inferior. De manera similar, el perfil ranurado de las ranuras en la tira inferior puede ser igual o diferente en cualquiera de los lados. Como se anotó anteriormente, aunque las modalidades descritas en la presente son para una capa única de listones o tiras enrollados en espiral, puede haber ventajas en el uso de tiras con diversas geometrías que forman una banda de dos o más capas. En consecuencia, de acuerdo con una modalidad ejemplar, la banda puede tener dos o más capas en donde las tiras pueden formarse de tal manera que las dos o más capas se entrelazan mecánicamente. Cada capa puede estar enrollada en espiral en una dirección opuesta o angulada en la DM para proporcionar resistencia adicional.
La Figura 7(c) muestra una estructura entrelazada que da como resultado una superficie inferior con ranuras y una superficie superior plana, mientras que la Figura 7(d) muestra una estructura entrelazada que da como resultado una superficie inferior plana y una superficie superior con ranuras, por ejemplo.
Como puede ser obvio para el de experiencia ordinaria en la técnica, pueden considerarse muchas configuraciones para producir entrelazados positivos como se describió anteriormente. Por ejemplo, algunas de las modalidades previas se enfocan en protusiones redondas similares a montículos y receptáculos redondos. Sin embargo, también es posible utilizar otras configuraciones tales como trapezoidales para lograr el mismo efecto. Un ejemplo de un entrelazado positivo que tiene tal configuración se muestra en la Figura 8(a). Alternativamente, pueden mezclarse las configuraciones para lograr un entrelazado positivo. Un ejemplo de configuraciones mezcladas se muestra en las Figuras 8 (b) y 8 (c) .
El entrelazado mecánico así formado entre las tiras de material adyacentes como se describe en las modalidades anteriores incrementa la facilidad con la cual puede producirse una tela o estructura base enredada en espiral, debido a que sin tal enlace, es posible que las tiras de material adyacentes se desvíen y se separen durante el proceso para producir la tela enredada en espiral. Al entrelazar mecánicamente las espirales adyacentes, se puede evitar el desplazamiento y la separación entre las espirales adyacentes. Adicionalmente, puede no ser necesario depender únicamente de la resistencia del enlace mecánico para la resistencia de la unión dado que también se pueden formar soldaduras térmicas en las zonas mecánicamente enlazadas de la tela. De acuerdo con una modalidad de la invención, esto puede lograrse colocando un tinte absorbente cercano al infrarrojo, o infrarrojo o láser antes de entrelazar los componentes macho/hembra entre sí seguido por la exposición del enlace mecánico a una fuente de energía cercana al infrarrojo o infrarroja o láser que ocasione la . soldadura térmica del enlace mecánico sin material de fusión externo a la zona del enlace mecánico.
La tira de material descrita en las modalidades anteriores puede extrudirse a partir de cualquier material de resina polimérica conocido por los de experiencia ordinaria en la técnica, tal como, por ejemplo, poliéster, poliamida, poliuretano, resinas de poliéter cetona, etc. Aunque la cinta para fleje industrial es atractiva como material de base, dado que está orientada uniaxialmente, i.e., tiene al menos dos veces el coeficiente de tracción de un material (película) orientado biaxialmente y hasta diez veces el coeficiente de un material extrudido (moldeado) , puede utilizarse cualquier otro material adecuado. Es decir, la estructura resultante de un material orientado uniaxialmente requiere menos de la mitad del grosor de un material (película) orientado biaxialmente y menos de un décimo del grosor de un material extrudido (moldeado) . Esta característica se ilustra en la Figura 9, en donde se muestran los resultados para diseñar una parte que se ha diseñado para una fuerza y tensión específica para un ancho fijo. La ecuación utilizada en este problema de diseño es la relación entre el coeficiente de trabajo y la tensión mostrada como sigue: FlJFR7A = (COEFICIENTE x TENSIÓN) (ANCHO x GROSOR) La fuerza (o carga) se mantiene constante junto con el ancho y la tirantez en esta ilustración. La ecuación muestra que el grosor requerido es inversamente proporcional al coeficiente del material. Esta ecuación es representativa del problema de diseñar telas no tejidas de producción en máquina para su estabilidad dimensional, i.e., la carga es conocida, la tirantez máxima es conocida y el ancho de la máquina es fijo. El resultado se muestra en términos del grosor final de la parte requerida dependiendo del coeficiente del material empleado. Claramente, los materiales uniaxiales tales como cintas para fleje o listones tienen una ventaja significativa sobre las películas y los polímeros moldeados como se muestra en la Figura 9. Sin embargo, los presentes miembros de soporte, bandas o fundas no se limitan a la orientación uniaxial o biaxial de la cinta para fleje ya que puede utilizarse cualquiera o ambas orientaciones en la práctica de la presente invención.
La cinta para fleje se suministra comúnmente en longitudes continuas teniendo el producto una sección transversal rectangular. Es una tira de poliéster resistente, para propósitos generales, comúnmente no tratada con excelentes características de manejo, lo que la hace adecuada para muchas aplicaciones industriales. Ésta tiene excelente resistencia mecánica y estabilidad dimensional como se anotó anteriormente y no se vuelve quebradiza con el envejecimiento bajo condiciones normales. La cinta para fleje tiene buena resistencia a la humedad y a la mayoría de los químicos y puede soportar temperaturas de -70 grados C a 150 grados C o más. Las dimensiones típicas en sección transversal de un material para fleje que puede utilizarse en la presente invención son por ejemplo, 0.30 mm (o más de grosor y 10 mm (o más) de ancho. Aunque la cinta para fleje puede estar enrollada en espiral, los arrollamientos adyacentes de cinta para fleje que no tienen ningún medio de entrelazado para mantenerse unidas pueden necesitar soldarse o unirse de alguna manera. En tales casos, puede utilizarse soldadura por láser o soldadura ultrasónica para fijar o soldar las cintas o tiras de material adyacentes entre sí a fin de mejorar las propiedades en la dirección transversal de la máquina ("DT"), tales como la resistencia, y reducir el riesgo de separación de las tiras de material vecinas .
Aunque se encontró que la cinta para fleje biaxial tiene un coeficiente D máximo, también pueden ser importantes propiedades diferentes al coeficiente. Por ejemplo, si el coeficiente DM es demasiado alto para el material para fleje, entonces puede ser inaceptable la resistencia a la fatiga de fractura y flexión de la estructura final. Alternativamente, las propiedades DT de la .estructura final también pueden ser importantes. Por ejemplo, cuando se trata de material de PET y tiras de material del mismo grosos, las tiras no orientadas pueden tener un coeficiente DM típico de aproximadamente6 3 GPa y una resistencia de aproximadamente 50 MPa. Por otra parte, una tira orientada biaxialmente puede tener un coeficiente DM de aproximadamente 4.7 GPa y una resistencia de aproximadamente 170 MPa. Se descubrió que la modificación del procesamiento de una tira biaxial de tal manera que el coeficiente DM pueda estar entre 6 y 10 GPa y la resistencia pueda ser igual o mayor que 250 MPa, puede dar como resultado una tira con una resistencia DT que se acerca a aproximadamente 100 MPa. Además, el material puede ser menos quebradizo, i.e., puede no fracturarse cuando se flexiona repetidamente, y puede procesarse mejor cuando se unen las tiras entre sí. La unión entre las tiras también puede resistir la separación durante el uso destinado sobre la máquina de producción.
Un método para sujetar entre sí las tiras adyacentes, de acuerdo con una modalidad de la invención, es soldar ultrasónicamente las tiras adyacentes de borde a borde mientras que simultáneamente se proporciona una presión lateral para mantener los bordes en contacto uno con el otro. Por ejemplo, una parte del dispositivo de soldeo puede sujetar una tira, preferentemente la tira que ya se ha enrollado en una espiral, hacia abajo contra un rodillo de soporte mientras que otra parte del dispositivo empuja la otra tira, preferentemente la tira que no está enrollada, hacia arriba contra la tira que se sujeta hacia abajo. Esta soldadura de borde a borde se ilustra, por ejemplo, en la Figura 11(a) .
La aplicación de soldadura ultrasónica de espacio da como resultado una unión particularmente fuerte. En contraste, la soldadura ultrasónica ya sea en modo de tiempo o en modo de energía, que también se conoce como soldadura ultrasónica convencional, da como resultado una unión que puede describirse como quebradiza. En consecuencia, puede concluirse que se prefiere una unión formada mediante soldadura ultrasónica de espacio contra la soldadura ultrasónica convencional.
En las Figuras 10(a) a 10(d) se muestra otro método ejemplar para sujetar entre sí las tiras adyacentes, de acuerdo con una modalidad de la invención, aplicando un adhesivo 30 a los extremos 34, 36 de las tiras 16, 16, adyacentes y uniéndolos. Debe notarse que puede utilizarse un material de relleno 32 para rellenar los espacios o porciones en donde las tiras no hacen contacto entre sí.
Otro método para sujetar entre sí las tiras de material o tiras funcionales adyacentes, de acuerdo con una modalidad de la invención, es utilizar una "tira de soldadura" comprendida del mismo material básico que la tira de material. Por ejemplo, la tira de soldadura se muestra en la Figura 11 (b) como un material delgado que aparece arriba y abajo de las tiras de material. En tal disposición, la tira de soldadura proporciona un material para soldar las tiras de material de tal manera que la estructura ensamblada no dependa de la soldadura de borde a borde representada en la Figura 11(a). Utilizando el método de tira de soldadura, la soldadura de borde a borde puede resultar; sin embargo, no se requiere ni se prefiere. Utilizando el método de tira de soldadura, puede formarse un tipo de estructura "intercalada" o laminada estando la superficie horizontal de la tira de material soldada a la superficie horizontal de la tira de soldadura, como se muestra en la Figura 11(b). Debe notarse aquí que la tira de soldadura no tiene que ubicarse ni arriba ni debajo de las tiras de material, ya que la tira de soldadura puede ubicarse ya sea justo arriba o justo debajo de las tiras de material. De acuerdo con un aspecto, la tira de soldadura también puede ser la parte central de la estructura intercalada estando la tira de material arriba y/o debajo de la tira de soldadura. Adicionalmente, la tira de soldadura se muestra siendo más delgada que la tira de material y siendo del mismo ancho que la tira de material solamente para propósitos ejemplares. La tira de soldadura puede ser más angosta o más ancha que la tira de material y puede ser del mismo grosor o incluso más gruesa que la tira de material . La tira de soldadura también puede ser otra pieza de tira de material más que un material especial producido únicamente para el propósito de la tira de soldadura. La tira de soldadura también puede tener un adhesivo aplicado a una de sus superficies para ayudar a mantener la tira de soldadura en su sitio para la operación de soldeo. Sin embargo, si se utiliza tal adhesivo, se prefiere que el adhesivo se aplique parcialmente a la tira de soldadura más que en la superficie completa, debido a que la aplicación parcial puede promover una fuerte soldadura entre materiales similares (poliéster a poliéster, por ejemplo) de la tira de material y la tira de soldadura en soldadura ultrasónica o láser.
Si la tira de soldadura se produce de un polímero extrudido sin orientación, entonces se prefiere que la tira de soldadura sea mucho más delgada que la tira de material, debido a que una tira de soldadura extrudida no orientada es menos capaz de mantener la estabilidad dimensional de la estructura final como se ilustró anteriormente en esta descripción. Sin embargo, si la tira de soldadura se produce de un polímero orientado, se prefiere que la tira de soldadura en combinación con la tira de material sea tan delgada como sea posible. Como se anotó anteriormente, la tira de soldadura puede ser otra pieza de la tira de material. Sin embargo, si es este el caso, se prefiere que el grosor de los materiales individuales se seleccione de tal manera que pueda minimizarse el grosor total del intercalado o laminado. Como también se anotó anteriormente, la tira de soldadura puede estar recubierta con un adhesivo que se utiliza para sujetar la estructura unida para su procesamiento posterior. De acuerdo con un aspecto, la tira de soldadura con adhesivo puede utilizarse, por ejemplo, para crear una estructura que va directamente a una etapa de perforación, que puede ser perforación láser sin ninguna unión ultrasónica de tal manera que el taladrado láser o la perforación láser produzca soldaduras de punto que puedan mantener la estructura intercalada unida.
Otro método para mantener unidas las tiras de material adyacentes, de acuerdo con una modalidad de la invención, es soldar las tiras adyacentes utilizando una técnica de soldadura por láser.
La Figura 14 ilustra un aparato 320 ejemplar que puede utilizarse en el proceso de soldeo por láser, de acuerdo con un aspecto de la invención. En este proceso debe entenderse que la tela, banda o funda 322, como se muestra en la Figura 14, es una porción relativamente corta de la longitud total de la tela, banda o funda final. Aunque la tela, banda o funda 322 puede ser sin fin, más prácticamente puede instalarse alrededor de un par de rodillos, no ilustrados en la figura, pero conocidos por los de experiencia ordinaria en la técnica. En tal disposición, el aparato 320 puede disponerse en una de las dos superficies, más convenientemente la superficie superior, de la tela 322 entre los dos rodillos. Ya sea sin fin o no, la tela 322 puede colocarse preferentemente bajo un grado de tensión apropiado durante el proceso. Además, para evitar el combado, la tela 322 puede estar soportada desde abajo mediante un miembro de soporte horizontal a medida que se mueve a través del aparato 320.
Ahora con referencia más específicamente a la Figura 14, se indica la tela 322 moviéndose en una dirección ascendente a través del aparato 320 a medida que se practica el método de la presente invención. Las cabezas de láser que se utilizan en el proceso de soldeo puede atravesar a través de la tela en una dirección "X" DT o a lo ancho, mientras que la tela puede moverse en la dirección WY" o DM. También puede ser posible establecer un sistema en donde la tela se mueve en tres dimensiones en relación a una cabeza de soldeo por láser mecánicamente fija.
La ventaja de la soldadura por láser sobre la soldadura ultrasónica es que la soldadura por láser puede lograrse a velocidades en el rango de 100 metros por minuto mientras que la soldadura ultrasónica tiene una velocidad final máxima de aproximadamente 10 metros por minuto. La adición de un tinte absorbente de luz o absorbente de tinta a los bordes de las tiras también puede ayudar a concentrar el efecto térmico del láser. Los absorbentes podrían ser tinta negra o tintes de infrarrojo cercano que no son visibles por el ojo humano, tales como, por ejemplo, los utilizados por "Clearweld" (Ver, www.clearweld.com) .
Una vez producida la tela, banda o funda final y habiendo soldado o unido de alguna manera las tiras adyacentes en la tela, banda o funda, pueden proporcionarse los orificios o perforaciones que permiten que los fluidos (aire y/o agua) pasen desde un lado de la tela al otro lado de la tela por medios tales como la perforación láser. Debe notarse que estos orificios o perforaciones pasantes que permiten que el fluido pase de un lado de la tela al otro pueden producirse ya sea antes o después del proceso de enrollado en espiral y de unión. Tales orificios o perforaciones pueden producirse mediante perforación láser o cualquier otro proceso de producción de orificios/perforaciones y pueden ser de cualquier tamaño, configuración, forma y/o patrón, dependiendo del uso destinado. En la Figura 13 se muestra una modalidad ejemplar, que es una sección transversal, tomada en la dirección transversal o transversal a la máquina, de una tela 80 de la presente invención, en donde se proporcionan tiras de material 82 a lo largo de sus extensiones totales con una pluralidad de orificios 84 para el paso de aire y/o agua.
La tela de la invención, como se anotó anteriormente, puede utilizarse como una banda o funda de proceso utilizada en procesos de formación por chorro de aire, soplado de fusión, jet-enredado o hidro-entramado . La tela, banda o funda de la invención puede incluir una o más capas adicionales en la parte superior o bajo el sustrato formado utilizando las tiras de material solamente para proporcionar funcionalidad y no reforzamiento. Por ejemplo, una disposición de hilos DM puede laminarse en el lado posterior de la banda o funda para crear espacios huecos. Alternativamente, la una o más capas pueden proporcionarse entre dos capas de cinta para fleje. Las capas adicionales utilizadas pueden ser cualquiera de, materiales tejidos o no tejidos, disposiciones de hilo DM o DT, tiras de material tejido enrolladas en espiral que tienen un ancho menor que el ancho de la tela, redes fibrosas, películas o una combinación de los mismos, y pueden unirse al sustrato utilizando cualquier técnica adecuada conocida para el de experiencia ordinaria en la técnica. La punción con aguja, la unión térmica y la unión química son solo algunos ejemplos. La tela, banda o funda de la invención también puede tener un recubrimiento en cualquiera de los lados por funcionalidad. La textura en la tela, banda o funda de la presente invención puede producirse antes o después de aplicar el recubrimiento funcional. Como se mencionó anteriormente, la textura en la tela, banda o funda puede producirse utilizando cualquiera de los medios conocidos en la técnica tales como, por ejemplo, por chorro de arena, grabado, repujado o grabado químico.
Aunque las modalidades preferidas de la presente invención y sus modificaciones se han descrito en detalle en la presente, debe entenderse que la invención no se limita a estas precisas modalidades y modificaciones y que pueden efectuarse otras modificaciones y variaciones por el experto en la técnica sin apartarse del espíritu y alcance de la invención como se define por las reivindicaciones anexas .

Claims (32)

REIVINDICACIONES
1. Una banda o funda para su uso en la producción de productos no tejidos, comprendiendo dicha banda o funda: una o más tiras de material polimérico enrolladas en espiral, en donde dicha una o más tiras de material polimérico son un material industrial de cinta o listón para fleje.
2. La banda o funda de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicha banda o funda se utiliza en procesos de formación por chorro de aire, soplado de fusión, jet-enredado o hidro-entramado .
3. La banda o funda de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicho material industrial de cinta o listón para fleje tiene un grosor de 0.30 mm o más y un ancho de 10 mm o más .
4. La banda o funda de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicha banda o funda es permeable o impermeable al aire y/o al agua.
5. La banda o funda de acuerdo con la reivindicación 4, en donde dicha banda o funda es permeable al aire y/o al agua, y se crean huecos u orificios pasantes en dicha banda o funda utilizando medios mecánicos o térmicos .
6. La banda o funda de acuerdo con la reivindicación 5, en donde dichos huecos u orificios pasantes se forman en un tamaño, configuración u orientación predeterminados .
7. La banda o funda de acuerdo con la reivindicación 6, en donde dichos huecos u orificios pasantes tienen un diámetro nominal en el rango de 0.005 pulgadas a 0.01 pulgadas.
8. La banda o funda de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además una o más capas de materiales tejidos o no tejidos, disposiciones de hilos DM o DT, tiras de material tejido enrolladas en espiral que tienen un ancho menor que el ancho de la banda o funda, redes fibrosas, películas o una combinación de las mismos.
9. La banda o funda de acuerdo con la reivindicación 1, en donde las tiras de material polimérico adyacentes se entrelazan mecánicamente.
10. La banda o funda de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicha banda o funda tiene una textura en una o ambas superficies .
11. La banda o funda de acuerdo con la reivindicación 10, en donde dicha textura se proporciona mediante chorro de arena, grabado, repujado o grabado químico .
12. La banda o funda de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicha banda o funda es uniforme en una o ambas superficies.
13. La banda o funda de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicha banda o funda comprende al menos dos capas de materiales de cinta de fleje enrollados en espiral en direcciones opuestas entre sí u opuestas a la DM.
14. La banda o funda de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además un recubrimiento funcional en uno o ambos lados de la banda o funda.
15. La banda o funda de acuerdo con la reivindicación 8, en donde dicha una o más capas se proporcionan en uno o ambos lados de la banda o funda, o entre dos capas de cinta para fleje.
16. Un método para formar una banda o funda para su uso en la producción de productos no tejidos, comprendiendo el método las etapas de: enrollar en espiral una o más tiras de material polimérico alrededor de una pluralidad de rodillos, en donde dicha una o más tiras de material polimérico son un material industrial de cinta o listón para fleje; y unir los bordes de las tiras de material adyacentes utilizando una técnica predeterminada.
17. El método de acuerdo con la reivindicación 16, en donde dicha técnica predeterminada es soldadura por láser, infrarroja o ultrasónica.
18. El método de acuerdo con la reivindicación 16, en donde dicho material industrial de cinta o listón para fleje tiene un grosor de 0 . 30 mm o más y un ancho de 10 mm o más .
19 . El método de acuerdo con la reivindicación 16 , en donde dicha banda o funda se produce permeable o impermeable al aire y/o al agua.
20 . El método de acuerdo con la reivindicación 19 , en donde dicha banda o funda se produce permeable al aire y/o al agua al crear huecos u orificios pasantes en dicha banda o funda utilizando medios mecánicos o térmicos.
21 . El método de acuerdo con la reivindicación 20 , en donde dichos huecos u orificios pasantes se forman en un tamaño, configuración u orientación predeterminados.
22 . El método de acuerdo con la reivindicación 21 , en donde dichos huecos u orificios pasantes tienen un diámetro nominal en el rango de 0 . 005 pulgadas a 0 . 01 pulgadas .
23 . El método de acuerdo con la reivindicación 16 , que comprende además la etapa de: aplicar a una superficie superior o inferior de dicha banda o funda una o más capas de materiales tejidos o no tejidos, disposiciones de hilos DM o DT, tiras de material tejido enrolladas en espiral que tienen un ancho menor que el ancho de la banda o funda, redes fibrosas, películas o una combinación de los mismos .
24 . El método de acuerdo con la reivindicación 16 , en donde las tiras de material polimérico adyacentes se entrelazan mecánicamente.
25. El método de acuerdo con la reivindicación 16, en donde dicha banda o funda se proporciona con una textura en una o ambas superficies.
26. El método de acuerdo con la reivindicación 25, en donde dicha textura se proporciona mediante chorro de arena, grabado, repujado o grabado químico.
27. El método de acuerdo con la reivindicación 16, en donde dicha banda o funda es uniforme en una o ambas superficies .
28. El método de acuerdo con la reivindicación 16, en donde dicha banda o funda comprende al menos dos capas de materiales de cintas para fleje enrolladas en espiral en direcciones opuestas entre sí u opuestas a la DM.
29. El método de acuerdo con la reivindicación 16, que comprende además la etapa de recubrir uno o ambos lados de la banda o funda con un recubrimiento funcional .
30. El método de acuerdo con la reivindicación 23, en donde dicha una o más capas se proporcionan en uno o ambos lados de la banda o funda, o entre dos capas de cinta para fleje.
31. La tela, banda o funda de acuerdo con la reivindicación 14, en donde el recubrimiento funcional tiene una textura sobre su superficie superior.
32. El método de acuerdo con la reivindicación 29, que comprende además la etapa de proporcionar una textura al recubrimiento funcional.
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