Relatório Descritivo
Referência Remissiva a Pedido Relacionado
Este pedido é um pedido de continuação em partea e reivindica os benefícios de prioridade do Pedido de Patente US N.° 12/231.669, depositado em 4 de setembro de 2008, cuja inteira divulgação é por meio deste incorporadas por referência.
Campo da Invenção
A invenção divulgada neste documento refere-se à utilização de energia a laser para soldar ou fundir localizações selecionadas em vestimenta de máquina de papel (“PMC”) e outros tecidos industriais e de engenharia.
Incorporação por Referência
Todas as Patentes, todos os Pedidos de Patentes, documentos e/ou todas as referências mencionados neste documento são incorpo- rados por referência e podem ser empregados na prática da invenção.
Fundamentos da Invenção
A presente invenção refere-se à técnica de fabricação de papel, in- cluindo telas e esteiras utilizadas nas seções de formação, prensagem e secagem de uma máquina de papel e a telas e esteiras de processo industrial, tecidos TAD, tecidos de engenharia e esteiras junto com esteiras corrugadoras em geral.
As telas e esteiras mencionadas neste documento podem incluir aquelas também utilizadas na produção, entre outras coisas, de produ- tos depositados úmidos, tal como papel e papelão, e produtos de papel de papel de seda sanitário e toalha feitos por processos de secagem através de ar; esteiras corrugadoras usadas para fabricar papelão ondulado e tecidos de engenharia utilizados na produção de polpa depositada úmida e polpa depositada seca, em processos relativos a fabricação de papel, tal como aqueles que utilizam filtros de lamas e lavadores químicos; e na produção de não-tecidos produzidos por hidroentrelaçamento (processo úmido), sopro em fusão, fiação em rotação, perfuração a ar ou agulha. Tais telas e esteiras incluem, mas não estão limitadas a: telas e esteiras de estampar, transportar e suportar usadas em processos para produção de não-tecidos; telas de filtração e vestimentas de filtração; e telas e esteiras usadas para processos de acabamento têxtil, tal como calandragem e curtimento de couro.
Essas esteiras e telas estão sujeitas a uma ampla variedade de condições para as quais características funcionais precisam ser levadas em conta. Por exemplo, durante o processo de fabricação de papel, uma trama fibrosa celulósica é formada depositando uma pasta fibrosa, isto é, uma dispersão aquosa de fibras de celulose, em uma tela de forma- ção em movimento na seção de formação de uma máquina de papel. Uma grande quantidade de água é drenada da pasta através da tela de formação, deixando a trama fibrosa celulósica na superfície da tela de formação.
Deve-se observar que estas telas industriais, tal como vestimentas de máquina de papel (PMC), tal como telas de formação telas de prensa- gem e telas secadoras, todas assumem a forma de laços sem fim na máquina de papel e funcionam da maneira dos transportadores.
Estas estruturas de telas são tipicamente construídas de fibras e fios sintéticos que podem ser de monofilamento ou fios feitos com mais de um filamento dobrado e/ou sobrepostos/torcidos juntos por métodos convencionais de processamento têxtil, tal como a tecelagem, por exemplo. Os fios também podem ser tricotados ou trançados. Muitas vezes é desejável adaptar seletivamente a estrutura de tecido para afetar ou intensificar uma característica importante de desempenho para o fabricante de papel, por exemplo, vida da tela, formação da folha, operacionalidade ou propriedades do papel.
Muitas destas telas são costuráveis na máquina, isto é, a tela po- de ser tecida de acordo com as dimensões desejadas e pode ser monta- da na máquina de modo que as bordas do tecido na direção transversal à máquina (“CD”) possam ser costuradas na própria máquina de papel. No caso de telas de prensagem, isto é tipicamente realizado interdigi- tando laços de costura formados por fios na direção da máquina (“MD”) nas bordas CD da tela e inserindo um espigão no canal formado pelos laços de costura interdigitados. Um método de fazer telas costuráveis em máquina é denominado como “tecelagem sem fim modificada”, onde a tela é tecida em laços contínuos e modificada para assumir uma forma costurável em máquina. Em tal tela, os fios de teia se situam na direção transversal à máquina e os fios de trama se situam na direção da máquina. Depois que a tela é tecida no tear, as bordas no sentido da largura, ou bordas CD, da tela são reunidas na máquina de papel e os laços de costura MD formados pelos fios de trama são interdigitados e as duas bordas são costuradas inserindo um espigão no canal formado pelos laços de costura interdigitados.
Outro método consiste em produzir uma tela em costura de laço ou costura de passador por tecelagem plana de uma tela, destrançando alguns dos fios CD e novamente tecendo na MD os fios para formar laços em cada borda de tela. Os laços podem ser interdigitados e a tela pode ser costurada conforme discutido acima. Um terceiro método consiste em produzir uma estrutura de tela não tecida usando uma matriz de fios MD que forma os laços de costura. Neste método, uma ou mais camadas de um único fio são enroladas em tomo de dois rolos paralelos que são espaçados entre si. O fio é enrolado em espiral (fios estão a um ligeiro ângulo para a MD da tela final) até uma largura desejada da tela ser atingida. A distância entre os rolos pode ser variada dependendo do comprimento MD necessário da tela em uso. Métodos e tecidos semelhantes são divulgados, por exemplo, na Patente US 6.491.794, para Davenport, e na Publicação de Pedido de Patente US 2005/0102763, para Eagles, de titularidade comum, cujo conteúdo inteiro é incorporado neste documento para referência.
Ainda outro método de fazer telas costuráveis na máquina é pro- duzir uma tela multiaxial costurada, tal como aquela divulgada na de titularidade comum US 5.939.176, para Yook, cujo conteúdo Patente integral é incorporado neste por referência.
Em algumas telas, fios têxteis sobrepostos/torcidos, ou fios com mais de um cordão ou filamento, são utilizados na MD, em vez de um monofilamento único. Isto é particularmente necessário em matrizes não tecidas quando a ancoragem dos fios MD pelos fios CD não ocorre. Esses fios de múltiplos filamentos, fornecem elasticidade e resistência aperfeiçoadas e são uma resposta aos problemas de tração e fadiga de um monofilamento único. No entanto, quando se tenta formar os laços para uma “costura de passador” a partir destes fios MD, sérios proble- mas são encontrados. Os laços assim formados têm a tendência a deformar no ápice ou a perder o seu paralelismo relativo. Além disso, o laço inteiro deformará ou dobrará muito facilmente quando de uma tentativa de interdigitar os laços e/ou forçar um espigão através do canal formado pelos laços interdigitados.
Outro problema surge como resultado de um fenômeno chamado efeito de hélice secundária. Idealmente, os laços de costura de passador serão devidamente orientados quando seus planos forem perpendicula- res ao plano da tela e paralelos à direção da máquina. Tal orientação toma possível que os laços de cada extremidade da tela sejam interdigi- tados e alternados com facilidade durante a união das extremidades para formar uma costura de passador. O efeito de hélice secundária é observado na tendência de um laço 10 formado de um fio sobrepos- to/torcido 12 ter mais de um filamento para girar em tomo de um eixo situado no plano do laço, tal como aquele mostrado na Figura 1. Quando isso ocorre, isso representa um ponto de partida do laço da orientação ideal necessária para formar a costura de passador. Essa partida toma difícil, senão impossível, interdigitar devidamente e alternar os laços em cada extremidade da tela durante o fechamento, bem como forçar o espigão através do vazio criado pelos laços interdigi- tados. Tipicamente, a orientação dos laços de costura 10 é mantida até a instalação usando um elemento estabilizador 16, por exemplo, uma bobina espiral, tal como aquela divulgada na Patente US 7.393.434 para Komett, de titularidade comum e mostrada na Figura 2. No entanto, uma vez que o elemento estabilizador é removido para instala- ção da tela, os laços de costura perdem sua orientação, devido ao efeito de hélice secundária. Portanto, qualquer tela costurável em máquina formada por fios sobrepostos/torcidos com mais de um filamento terá problemas com alinhamento de laços e orientação/paralelismo.
Sumário da Invenção
Em consequência, a fusão ou soldagem dos filamentos de fios po- liméricos sintéticos por energia a laser focalizada, especialmente aqueles na área de costura por “passador” das telas, sem causar perda significativa de propriedades do fio; grande alteração de tamanho e/ou formato dos fios; tendo uma costura que tem propriedades como o corpo da tela; e se a área de costura for menor na MD do que normal- mente utilizado, resistência suficiente para permitir que a tela funcione durante a vida útil quando instalada e usada em uma maquina de papel ou máquina industrial, é o objeto da presente invenção.
Surpreendentemente, as deficiências da técnica são superadas pelos objetos da invenção que são descritos abaixo.
Um objetivo da invenção é proporcionar uma costura melhorada para uma tela ou esteira de fabricante de papel ou outra tela ou esteira industrial.
Outro objetivo é proporcionar uma costura melhorada para uma tela ou esteira de fabricante de papel ou outra tela ou esteira industrial que tenha propriedades tais como resistência, durabilidade, transpa- rência e outras propriedades essencialmente as mesmas que o corpo da tela.
Outro objetivo da invenção é habilitar projetos de tecido que não tenham sido comercializados devido à incapacidade de fazer costuras com resistência adequada usando tecnologia convencional de costura.
Outro objetivo da invenção é fornecer materiais apropriados em localizações desejadas que agirão como absorvedores de energia a laser.
Outro objetivo da invenção é proporcionar um processo para apli- cação e/ou incorporação de materiais absorvedores de energia a laser nas localizações desejadas.
Outro objetivo da invenção é reduzir ou eliminar os problemas de deformação, destorcimento, orientação e hélice secundária nos laços de costura de telas costuráveis em máquina formadas de fios tendo mais de um filamento.
Breve Descrição dos Desenhos
A presente invenção será, agora, descrita em detalhes mais com- pletos com referências feitas às figuras em que numerais de referência similares denotam elementos e peças similares, que são identificadas a seguir:
A Figura 1 é uma fotografia de uma costura de laço em uma tela costurável em máquina.
A Figura 2 é uma fotografia de uma costura de laço estabilizada por um elemento estabilizador em uma tela costurável em máquina.
A Figura 3 é uma fotografia de uma tela costurável em máquina de acordo com uma modalidade da invenção.
A Figura 4 é uma vista esquemática de uma tela costurável em máquina de acordo com uma modalidade da invenção; e
A Figura 5 é uma vista esquemática de uma tela costurável em máquina de acordo com uma modalidade da invenção.
Descrição Detalhada da Invenção
A presente invenção se refere a costuras aperfeiçoadas em vesti- menta de máquina de papel costurável em máquina e outros tecidos industriais utilizando energia a laser. A presente invenção, especifica- mente, se refere a costuras aperfeiçoadas em telas ou esteiras utilizadas nas seções de formação, prensagem e secagem de uma máquina de papel, telas e esteiras de processo industrial, telas TAD, telas de engenharia e esteiras corrugadoras. Novamente, as telas e esteiras citadas neste documento podem incluir aquelas também utilizadas na produção de, entre outras coisas, produtos depositados úmidos, tal como papel e papelão, e produtos de papel de seda sanitário e toalha feitos por processos de secagem através de ar; esteiras corrugadoras usadas para fabricar papelão ondulado e tecidos de engenharia utiliza- dos na produção de polpa depositada úmida e polpa depositada seca; em processos relativos a fabricação de papel, tal como aqueles que utilizam filtros de lamas e lavadores químicos; e na produção de não- tecidos produzidos por hidroentrelaçamento (processo úmido), sopro em fusão, fiação em rotação, perfuração a ar ou agulha. Tais telas e esteiras incluem, mas não estão limitadas a: telas e esteiras de estam- par, transportar e suportar usadas em processos para produção de não- tecidos; telas de filtração e vestimentas de filtração; e telas e esteiras usadas para processos de acabamento têxtil, tal como calandragem e curtimento de couro.
A presente invenção também se refere a telas produzidas usando uma tal costura aperfeiçoada.
A presente invenção também se refere a um processo para produ- zir tal costura aperfeiçoada.
A maioria ou todos os tipos de costuras tal como, por exemplo, a conhecida costura de passador ou costura espiral em linha que também requer retecelagem de fios MD no corpo da tela e, portanto, tem poten- cial para falhar devido a deslizamento de fio e puxamento para fora, podem ser aperfeiçoados pela técnica de soldagem a laser aqui descrita. Nessas costuras, os fios MD que formam os próprios laços de costura podem ainda ser soldados ou fundidos aos fios CD para impedir que eles puxem para fora sob tensão operacional em uso.
A presente invenção é dirigida a aplicação de um material absor- vedor de laser em laços de costura em uma tela costurável em máquina. Observem que ao invés de aplicar o material absorvedor de laser, ele também pode ser incorporado em um ou mais filamentos constituindo os fios durante a extrusão. Os laços de costura 160 em uma tela costurável em máquina 100 podem ser formados de fios sobrepostos ou sobrepostos/torcidos tendo mais de um filamento. A tela 100 pode ser uma tela tecida sem fim modificada ou a tela pode ter um tecido em costura de laço ou costura de passador tecendo de modo plano o tecido, puxando para fora alguns dos fios CD e retecendo nos fios MD para formar laços em cada borda de tela. A tela 100 também pode ser uma estrutura de tela não-tecida costurada usando uma matriz de fios MD que forma os laços de costura 160, como mostrado na Figura 3. Os laços de costura 160 podem ser formados a partir de uma matriz de fios MD de fios sobrepostos ou sobrepostos/torcidos tendo mais de um filamento e podem incluir uma ou mais camadas de fios CD 150 que não são tecidos com os fios MD, mas colocados acima, abaixo, ou em sanduíche entre camadas da matriz de fios MD.
A matriz de fios MD pode ser formada de acordo com o método di- vulgado na Patente US 6.491, 794, para Davenport, e Publicação de Pedido de Patente US 2005/0102763, para Eagles, de titularidade comum cujo conteúdo inteiro é incorporado aqui por referência. Por exemplo, a tela 200 pode ter uma matriz plana de uma pluralidade de voltas de um fio enrolado espiralmente, não sobreposto tendo uma pluralidade de filamentos de fio individuais, com duas ou mais cama- das, tal como aquela mostrada na Figura 4, por exemplo. O fio 16 em cada uma da pluralidade de voltas pode ter uma orientação substanci- almente no sentido do comprimento em cada uma das duas camadas e pode formar uma pluralidade de laços de costura 34, 36 ao longo de cada uma das duas bordas no sentido da largura. O espigão 38 pode ser dirigido através da passagem formada pelos laços interdigitados 36 para juntar as extremidades 32 entre si na costura 40, como mostrado na Figura 4.
A tela também pode ser produzida de acordo com o método divul- gado na Patente US 5.939.176, para Yook, de titularidade comum cujo conteúdo inteiro é aqui incorporado por referência. Por exemplo, a tela 60 pode ser uma tela de prensagem multiaxial costurável em máquina, tal como aquela mostrada na Figura 5, por exemplo. A tela 60 pode ter uma primeira camada de tela 44 e uma segunda camada de tela 42 modelada a partir de uma camada de tela de base sem fim. A camada de tela de base sem fim pode ser formada por uma tira de tela que pode ser espiralmente enrolada em uma pluralidade de voltas contíguas onde as bordas laterais das voltas se tocam entre si, dessa forma formando uma costura helicoidal contínua separando voltas adjacentes da tira de tela. A camada de tela de base sem fim pode ser achatada para produzir a primeira camada de tela 44 e a segunda camada de tela 42 e podem ser conectadas entre si em dobras ao longo das duas bordas no sentido da largura. Um ou mais fios no sentido transversal em cada upia das voltas da tira de tela pode ser retirado em cada uma das dobras nas duas bordas no sentido da largura para fornecer seções não coladas de fios no sentido do comprimento da tira de tela nas dobras. As seções não coladas servem como laços de costura 56, para juntar as bordas no sentido da largura da camada de tela de base achatada entre si para formar um laço sem fim. Como mostrado na Figura 5, um espigão 58 é dirigido através da passagem definida pelos laços de costura interdigi- tados 56 para juntar as duas bordas no sentido da largura 36 da camada de tela de base achatada 22 entre si, dessa forma formando uma tela de base de duas camadas 60 para uma tela de prensagem multiaxial costurável em máquina. Deve-se notar, contudo, que a dupla dobra no comprimento sobre o método divulgado na Patente ‘176 pode ser aplicada tanto a estruturas tecidas quanto a estruturas formadas de tiras de material enroladas em espiral, isto e, telas multiaxiais costura- das.
Em todos estes exemplos, o corante laser ou material absorvente de laser é aplicado aos laços de costura 160 formados pelos fios MD tendo eles mesmos mais de um filamento e também na área do corpo principal da tela imediatamente adjacente ao laços de costura. Uma vantagem de usar um corante aquoso é que o corante migra mais facilmente para os interstícios entre os filamentos que compõem os fios, no entanto, corantes não-aquosos também podem ser usados. Apenas os laços de costura podem ser expostos à energia do laser focalizando a fonte de laser nos laços de costura para provocar fusão parcial e permanente soldagem ou fusão dos filamentos que constituem os laços de costura de fios, o que tomaria os fios mais parecidos com um monofilamento único. Isto mitiga, em grande medida, os problemas de deformação, destorcimento, orientação e hélice secundária de laços de costura em telas costuráveis em máquina formados a partir destes fios. O corante laser ou material absorvedor de laser pode ser aplicado como um revestimento nos laços de costura antes da tela ser costurada, assim os laços de costura são estabilizados. O corante laser pode ser um corante a base de solvente ou de base aquosa. O corante laser pode ser, por exemplo, um corante de American Dye Source, Inc. ou uma diluição de tinta preta ou qualquer outro material adequado para a finalidade.
Em telas costuráveis em máquina onde os fios MD e CD não te- cem uns com os outros, ou quando fios CD estão ausentes, o método acima pode servir a um objetivo duplo. Os fios MD nessas telas não tém suficiente crepe devido à natureza “não-tecida” da estrutura da tela e, como tal, em uma estrutura não-tecida costurada a utilização de monofilamentos para formar os laços MD pode resultar em rompimento do fio, causando um fenômeno conhecido chamados “espaguete”. Fios ou segmentos de fios migrarão para fora da tela causando problemas de segurança e/ou operacionais. O presente método evita o rompimento do fio através da utilização de fios tendo mais de um filamento, o filamento que tipicamente pode ser tão fino quanto 6,7dtex (6 denier) e tão grande quanto 0,60 mm (0,024in). Estes fios fornecem a flexibilidade e a resistência requeridas para a tela e ao mesmo tempo mitigam os problemas de deformação, destorcimento, orientação e hélice secundá- ria fundindo os filamentos que compõem os fios, tomando os fios mais parecidos com monofilamentos únicos.
Deve-se notar, contudo, que em todas as estruturas acima o cor- po da tela pode ser mascarado, de modo que apenas a área de costura, ou área de trabalho, possa ser exposta à energia de laser. Isto se aplicaria particularmente se o corante absorvedor de laser fosse incor- porado em um ou mais filamentos durante a extrusão, em vez de apenas ser localizado nos laços de costura.
Uma vantagem de usar o corante de laser nos próprios laços de costura é o devido alinhamento dos laços devido ao enrijecimento dos fios sobrepostos ou sobrepostos/torcidos que formam os laços, assim eles podem reter sua forma e não distorcer, e manter seu paralelismo relativo.
Como dito acima, uma outra abordagem para fazer soldas tam- bém utiliza um corante de laser ou pigmento de laser. Neste caso, o corante de laser ou o pigmento de laser é disperso no material que compreende o filamento do fio. Tipicamente, a concentração do corante de laser ou pigmento de laser é de menos de 0,4%. A presença do corante de laser ou do pigmento de laser permite fazer um filamento de fio “absorvedor de energia” que fundirá os filamentos juntos na frequên- cia da fonte de energia aplicada ao laço de costura com as vantagens citadas antes. De preferência, uma fonte de energia a laser é usada, pois os lasers são destinados a fornecer quantidades precisas de energia a locais específicos.
Existem muitas escolhas para materiais absorvedores de energia a laser. O primeiro exemplo foi negro de fumo. A escolha de material, a quantidade de material e a localização do material, todas determinam as características resultantes da ligação fundida.
Assim, a presente invenção, seus objetivos e suas vantagens, são atingidos e, embora modalidades preferidas tenham sido divulgadas e descritas em detalhes aqui, o seu escopo e seus objetivos não se limitam a elas, mas ao invés disso seu escopo deve ser determinado por aquele das reivindicações em anexo.
“Método de Soldar ou Fundir Laços de Costura de Tecido Industrial Costurável em Máquina e Costura em Tecido Industrial’*