BR112013018772B1

BR112013018772B1 - método e aparelho para formação de meios fibrosos

Info

Publication number: BR112013018772B1
Application number: BR112013018772-7A
Authority: BR
Inventors: Hemant Gupta; Ajay Singh
Original assignee: Donaldson Company, Inc.
Priority date: 2011-01-28
Filing date: 2012-01-26
Publication date: 2021-01-19
Also published as: US9121118B2; CN103328710A; US20120193056A1; EP2668326B1; CN103328710B; BR112013018772A2; WO2012103280A1; EP2668326A1

Abstract

MÉTODO E APARELHO PARA FORMAÇÃO DE MEIOS FIBROSOS. Trata-se de aparelhos formadores de cilindro para produzir mantas de não tecido. Em uma modalidade, um aparelho formador de cilindro tem uma primeira fonte configurada para distribuir uma primeira corrente de fluxo de fluido e uma segunda fonte configurada para distribuir uma segunda corrente de fluxo de fluido, em que pelo menos a primeira corrente de fluxo de fluido compreende uma fibra; uma divisória de mistura arqueada a jusante das uma ou mais fontes, sendo que a divisória de mistura arqueada é posicionada entre a primeira e a segunda correntes de fluxo, em que o aparelho define uma ou mais aberturas que permitem comunicação fluida entre as duas correntes de fluxo; e uma região receptora cilíndrica situada a jusante das fontes e próxima à primeira corrente de fluxo e projetada para receber pelo menos uma corrente de fluxo combinada e formar uma manta de tecido não tecido ao coletar fibra a partir da corrente de fluxo combinada. Métodos de uso dos aparelhos também são revelados.

Description

Este pedido está sendo depositado como um pedido de Patente Internacional PCT em 26 de janeiro de 2012, no nome de Donaldson Company, Inc., uma corporação nacional dos Estados Unidos da América, requerente para a designação de todos os países com exceção dos Estados Unidos da América, e Hemant Gupta, um cidadão da Índia, e Ajay Singh, um cidadão dos Estados Unidos da América, requerentes para designação dos Estados Unidos da América somente, e reivindica a prioridade do Pedido de Patente de Número de Série U.S. 61/437.218, depositado em 28 de janeiro de 2011, sendo que o conteúdo do mesmo é incorporado a título de referência no presente documento em sua totalidade.

Campo da Invenção

O campo da invenção refere-se a aparelhos e métodos ou processos para produzir meios fibrosos não tecidos que compreendem características controláveis nos meios. O termo meio (plural: meios) se refere a uma manta produzida a partir de fibra que tem propriedades físicas e estruturais controladas ou variáveis. Os meios podem ser utilizados em produtos e processos de filtragem. Os meios são formados com o uso de aparelhos formadores de cilindro.

Antecedentes

O formador de cilindro foi desenvolvido originalmente para a produção de papel, porém, é geralmente útil para formar mantas fibrosas a partir de pastas fluidas de fibra. O mesmo pode ser utilizado como um aparelho autônomo para formar uma lâmina de único substrato de fibras ou em série para formar uma manta com múltiplos substratos. Os forma-dores de cilindro incluem um cilindro situado horizontalmente a uma superfície de tecido de fio ou plástico que gira em uma cuba que contém uma pasta fluida diluída constantemente renovada de fibras, em que o líquido que porta a pasta fluida é tipicamente água. A água associada à pasta fluida é drenada através do cilindro e uma camada de fibras é depositada no fio ou tecido. A taxa de drenagem, em alguns projetos, é determinada pelas propriedades de pasta fluida e pelo nível de água no interior do cilindro de modo que um diferencial de pressão seja formado. Conforme o cilindro gira e a água é drenada, a camada fibrosa que é depositada no cilindro é destacada do fio ou tecido e transferida continuamente para um rolo de sucção de borracha macio. Substratos adicionais podem ser adicionados, ou tratamentos adicionais que incluem o aquecimento ou outros meios de secagem da manta são então empregados dependendo do uso final pretendido. Os formadores de cilindro são empregados atualmente na indústria para formar uma variedade de mantas fibrosas não tecidas. As fibras de celulose à base de madeira são somente um tipo de fibra que pode ser adequada-mente desidratado para formar uma manta fibrosa; outras fibras naturais, tais como algodão, fibras termoplásticas sintéticas, tais como poliolefina, poliéster ou fibras de náilon, fibras inorgânicas, tais como fibras de vidro e similares podem ser adequadamente empregadas para formar mantas fibrosas com o uso de um formador de cilindro. Outros materiais, por exemplo, partículas, resinas aglutinantes à base de látex e similares são incluídas com fre-quência em pastas fluidas para formar mantas fibrosas para uma variedade de aplicações industrialmente úteis.

Um aspecto importante da construção de formadores de cilindro é a localização e a corrente de fluxo da pasta fluida conforme a mesma é aplicada ao cilindro de laminação. Em alguns tipos de formadores de cilindro, a pasta fluida é aplicada com o uso de uma cuba situada horizontalmente, de modo que a metade inferior do cilindro seja efetivamente imersa na pasta fluida. Conforme o cilindro gira, a pasta fluida fresca é continuamente bombeada pela cuba. Uma cuba de contrafluxo faz com que a pasta fluida seja bombeada para a cuba de modo que a direção de fluxo seja oposta à direção da rotação do cilindro. Uma cuba de fluxo único faz com que a pasta fluida seja bombeada para a cuba de modo que a direção da corrente de fluxo seja a mesma que a direção da rotação do cilindro. Cada tipo de sistema de fluxo tem benefícios e desvantagens que são bem conhecidos por aqueles versados na técnica. Em outro tipo de formador de cilindro, conhecido como a “cuba seca,” a pasta fluida é aplicada substancialmente de modo vertical ao longo do cilindro na mesma direção que a rotação do cilindro. A área do cilindro que entra em contato com a pasta fluida, chamada de a “área de formação,” é restrita em comparação àquela de outros projetos de cuba. Formadores de sucção são formadores do tipo cuba que têm uma área de formação muito restrita e utilizam desidratação a vácuo no interior do cilindro. A maior taxa de remoção de água proporcionada pela desidratação a vácuo facilita a velocidade de fabricação aumentada em relação à drenagem de água do tipo por “gravidade”. Os formadores de pressão re-presentam outra variação do tipo cuba seca que emprega uma pasta fluida pressurizada ao invés de sucção a vácuo como um meio para controlar o diferencial de pressão.

Em todas essas construções, as pastas fluidas únicas são empregadas em operações de uma só passagem para formar camadas fibrosas de substrato único de espessura variável. As mantas de múltiplos substratos são formadas dispondo-se mais que um formador de cilindro em série, em que, conforme uma esteira fibrosa é formada, a mesma é combinada a uma ou mais esteiras adicionais formadas em cilindro(s) separado(s). Em alguns casos, para formar uma manta de múltiplos substratos, uma primeira camada formada é sugada por um segundo cilindro e as duas camadas são escolhidas por outro rolo de sucção e transferidas para um terceiro cilindro. Cada substrato formado terá um limite distinto, já que cada substrato é completamente formado antes da aplicação da próxima pasta fluida ou substrato. No entanto, para algumas aplicações, seria desejável ter um gradiente de características em transição de um substrato para o próximo. Por exemplo, meios fibrosos que têm gradientes de tamanho de poro são vantajosos para, dentre outras aplicações, filtragem de particulado, em que o filtro pode, de outra forma, se tornar obstruído nas camadas mais a jusante, reduzindo, assim, o tempo de vida do filtro. Em algumas aplicações de filtragem de particulado, observou-se que a presença de interface(s) entre as camadas do elemento de filtragem é onde particulados tendem a se acumular. Em algumas das tais aplicações, o acúmulo suficiente entre as camadas resulta em falha do filtro.

Adicionalmente, os meios fibrosos que têm um gradiente de tais características, como química da fibra, diâmetro da fibra, funcionalidade de reticulação ou fusão ou ligação, presença de aglutinante ou tratamento superficial, presença de particulados e similares, se-riam vantajosos em muitas aplicações diversas. Tais gradientes podem dar origem a, por exemplo, gradientes em permeabilidade, retenção de particulados, queda de pressão, filtração de espécies e similares quando empregados em aplicações de filtragem. Os gradientes de materiais e atributos físicos seriam vantajosos quando fornecidos através da espessura de meios fibrosos, ou em outra dimensão tal como largura ou comprimento transversal da manta de meios fibrosos. Não se sabia previamente que era possível que tais gradientes fossem combinados com a facilidade de formação e projeto compacto de um aparelho for-mador de cilindro.

Há uma necessidade na indústria de fornecer um meio fibroso que tem um gradiente verdadeiro de materiais, tais como fibras de química, diâmetro, razão de aspecto e similares variantes com o uso de um aparelho formador de cilindro. Há uma necessidade na indústria para fornecer tais gradientes ou através da espessura ou da direção transversal da manta ou embaixo da manta de um comprimento de meios fibrosos com o uso de um aparelho formador de cilindro. Há uma necessidade na indústria para formar tais construções com facilidade e eficiência suficientes para produzir os produtos comercial e economicamente viáveis para uma faixa de aplicações com o uso de um aparelho formador de cilindro. Há uma necessidade na indústria de habilitar um meio fibroso a ser formado em uma única passagem com o uso de um aparelho formador de cilindro.

Sumário

É revelada no presente documento uma divisória de mistura arqueada projetada pa-ra produzir uma mistura controlada de duas correntes de fluxo aplicada a um aparelho for-mador de cilindro. A divisória de mistura arqueada é côncava em relação à porção de cilin-dro do aparelho formador de cilindro e é situada próxima ao cilindro no aparelho formador de cilindro. A divisória de mistura arqueada é ou uma divisória sólida ou uma divisória que tem uma ou mais aberturas para controlar a mistura de duas correntes de fluxo separadas. Pelo menos uma das duas correntes de fluxo contém fibras. As correntes de fluxo são aplicadas a um aparelho formador de cilindro com a divisória de mistura arqueada disposta entre pelo menos uma porção das correntes de fluxo. Conforme as correntes de fluxo são aplicadas ao cilindro, as mesmas são misturadas de uma maneira controlada antes, durante ou tanto antes quanto durante a drenagem de água através do cilindro para resultar em uma manta não tecida que tem uma distribuição de gradiente. Em algumas modalidades, a divisória de mis-tura arqueada tem um raio de curvatura que corresponde a um círculo concêntrico ao cilin-dro do formador de cilindro. Em modalidades, a divisória de mistura arqueada expande o comprimento do cilindro. A divisória de mistura arqueada facilita, em várias modalidades, a formação de gradientes ao longo da espessura da manta não tecida ou na direção transversal da manta da manta, em que o gradiente é um gradiente de fibras de química, diâmetro, razão de aspecto e similares variantes; ou de resinas, adesivos, reticuladores, aglutinantes, particulados e similares. Em algumas modalidades, as correntes de fluxo na fluem na mesma direção; em algumas modalidades, as correntes de fluxo fluem em direções opostas. Em algumas modalidades, as correntes de fluxo são submetidas à pressão de modo a facilitar a mistura e a drenagem de líquido das correntes de fluxo. Em algumas modalidades, as cor-rentes de fluxo são submetidas à sucção a vácuo em que uma fonte de vácuo se situa no cilindro em formação. Em algumas modalidades, a divisória de mistura arqueada tem abertu-ras ajustáveis. Em algumas modalidades, a divisória de mistura arqueada é destacável do formador de cilindro. Em algumas dessas tais modalidades, um formador de cilindro de cor-rente de fluxo único padrão é retroajustado com uma divisória de mistura arqueada e uma fonte de corrente de fluxo secundária. Em algumas dessas tais modalidades, a segunda fonte de corrente de fluxo e a divisória de mistura arqueada fazem parte de uma única ligação retroajustada; em algumas dessas tais modalidades, a ligação é destacável.

Descrição Breve dos Desenhos

As Figuras 1, 3 e 10 a 16 são vistas parciais esquemáticas em corte transversal de várias modalidades de aparelhos para produzir mantas de não tecido. As Figuras 1 e 4 a 9 são vistas de topo de configurações exemplificativas de divisó-rias de mistura achatadas da invenção.

Descrição Detalhada 1. Definições

Para o propósito desta revelação, o termo “manta” ou “manta fibrosa” se refere a uma estrutura plana ou similar a uma lâmina que tem uma espessura de cerca de 0,05 mm a uma espessura indeterminada ou arbitrariamente maior. Essa dimensão de espessura pode ser 0,5 mm a 2 cm, 0,8 mm a 1 cm ou 1 mm a 5 mm. Ainda, para o propósito deste pedido de patente, o termo “manta” se refere a uma estrutura plana ou similar a uma lâmina que tem uma largura que pode estar na faixa de cerca de 2,00 cm a uma largura de transversal da manta indeterminada ou arbitrária. O comprimento pode ser um comprimento indeterminado ou arbitrário. Tal manta é flexível, usinável, pode ser plicado e, de outra forma, capaz de ser transformado em um elemento de filtro ou estrutura de filtragem. A manta pode ter uma região de gradiente e também pode ter uma região constante.

Para o propósito desta revelação, o termo “fibra” indica um número grande de fibras de modo composicional relacionadas de forma que todas as fibras se encontrem em uma faixa de tamanhos de fibra ou características de fibra que são distribuídas (tipicamente em uma distribuição substancialmente normal ou Gaussiana) em um tamanho ou característica de fibra médio ou mediano.

Para o propósito desta revelação, o termo “gradiente” indica que alguma proprieda-de de uma manta varia tipicamente na direção de manta ou transversal da manta em pelo menos uma região da manta ou na manta. A variação pode ocorrer a partir de uma primeira superfície para uma segunda superfície ou a partir de uma primeira margem para uma se-gunda margem da manta. O gradiente pode ser um gradiente de propriedade física ou um gradiente de propriedade química. O meio pode ter um gradiente em pelo menos um do grupo que consiste em permeabilidade, tamanho de poro, diâmetro de fibra, comprimento de fibra, eficiência, solidez, molhabilidade, resistência química e resistência à temperatura. Em tal gradiente, o tamanho de fibra pode variar, a concentração de fibra pode variar ou qualquer outro aspecto composicional pode variar. Ainda, o gradiente pode indicar que alguma propriedade de filtragem do meio tal como tamanho de poro, permeabilidade, solidez e efici-ência pode variar da primeira superfície para segunda superfície. Outro exemplo de um gra-diente é uma mudança na concentração de um tipo particular de fibra a partir de uma primei-ra superfície para uma segunda superfície ou a partir de uma primeira margem para uma segunda margem. Os gradientes de propriedades físicas, tais como molhabilidade, resistência química, resistência mecânica e resistência à temperatura, podem ser alcançados onde a manta tem gradientes de concentrações de fibras com químicas de fibra diferentes. Tal variação na composição ou propriedade pode ocorrer em uma distribuição de gradiente line-ar ou distribuição de gradiente não linear. Ou o gradiente de composição ou de concentração da fibra na manta ou no meio pode mudar de uma maneira linear ou não linear em qualquer direção no meio tal como a jusante, a montante etc.

O termo “região” indica uma porção arbitrariamente selecionada da manta com uma espessura menor que a espessura geral da manta ou com um comprimento transversal da manta menor que o comprimento transversal da manta geral. Tal região não é definida por alguma camada, interface ou outra estrutura mas é arbitrariamente selecionada somente para comparação com regiões similares de fibra etc. adjacente ou próximas à região na manta. Nessa revelação, uma região não é uma camada distinta. Na região, em algumas modalidades, uma primeira e uma segunda fibra podem compreender uma mescla de fibras de modo composicional diferentes e a região é CARACTERIZADA por um gradiente em uma porção da espessura do meio. Nos meios fibrosos, as regiões podem ter uma variedade de espessuras. Tais meios podem ter uma espessura que se encontra na faixa de cerca de 0,3 mm a 5 mm, 0,4 mm a 3 mm, 0,5 mm a 1 mm, pelo menos 0,05 mm ou maior. Tais meios podem ter uma região de gradiente que circunda cerca de 1% a cerca de 99% da es- pessura do meio. Alternativamente, a região de gradiente pode compreender de cerca de 5% a cerca de 95% da espessura ou comprimento transversal da manta dos meios. Ainda outro aspecto do gradiente dos meios da invenção compreende meios em que a região de gradiente é 10% a 80% da espessura ou comprimento transversal da manta dos meios. Ainda outra modalidade da invenção compreende meios em que a espessura da região de gradiente é de cerca de 20% a cerca de 80% da espessura ou comprimento transversal da manta dos meios em geral. De maneira similar, em algumas modalidades, os meios compreendem uma região constante. Conforme utilizado no presente documento, uma “região constante” significa uma região dos meios que não tem um gradiente conforme o termo gradiente é utilizado no presente documento. Em algumas modalidades, a região constante é cerca de 1% da espessura ou comprimento transversal da manta dos meios, ou entre cerca de 1% e 20% da espessura ou comprimento transversal da manta dos meios, ou entre cerca de 5% e 20% da espessura ou comprimento transversal da manta dos meios, ou entre cerca de 10% e 20% da espessura ou comprimento transversal da manta dos meios, ou maior que 20% da espessura ou comprimento transversal da manta dos meios, ou até 99% da espessura ou comprimento transversal da manta dos meios. Para o propósito desta revelação, o termo “divisória de mistura arqueada” se refere a uma barreira mecânica de formato arqueado que pode separar uma primeira corrente de fluxo de uma segunda corrente de fluxo quando disposta em um aparelho formador de cilindro, mas fornece uma ou mais áreas abertas que, por sua vez, fornecem um grau controlado de mistura entre as correntes de fluxo antes da drenagem de pelo menos uma porção do líquido da corrente de fluxo. A divisória de mistura arqueada é côncava em relação à porção de cilindro do aparelho formador de cilindro e se situa próxima ao cilindro no aparelho formador de cilindro em uma relação sem contato com o mesmo. Em algumas modalidades, a divisória de mistura arqueada tem o mesmo raio de curvatura que o cilindro. A divisória de mistura arqueada é ou uma divisória sólida ou uma divisória que tem uma ou mais aberturas para controlar a mistura de duas correntes de fluxo separadas. Onde a divisória de mistura arqueada é uma divisória sólida, a mesma, todavia, define pelo menos uma abertura para facilitar a mistura das correntes de fluxo quando situadas no aparelho formador de cilindro, conforme será descrito em mais detalhe abaixo.

Para o propósito desta revelação, é feita referência a uma “fibra”. Deve-se compre-ender que essa referência se refere a uma fonte de fibra. As fontes de uma fibra são tipica-mente produtos de fibra, em que números grande de fibras têm diâmetro de composição de fibras e comprimento ou razão de aspecto similares. Por exemplo, fibras termoplásticas tais como poliéster ou fibra de náilon, fibra bicomponente, fibra de vidro e outros tipos de fibra são fornecidos em grande quantidade sendo que têm números grande de fibras substanci-almente similares. As fibras naturais, tais como celulose, também são empregadas. Tais fibras são tipicamente dispersas em um líquido, tal como uma fase aquosa, com o propósito de formar os meios ou mantas da invenção.

Conforme utilizado no presente documento, “corrente de fluxo” significa uma mistu-ra de líquido e um ou mais materiais adicionais. A mistura pode ser uma pasta fluida, uma dispersão ou uma solução; a mesma pode ser de natureza heterogênea ou homogênea. Em modalidades, o líquido é água. os um ou mais materiais adicionais são, em várias modalida-des, uma ou mais fibras, uma ou mais partículas tais como carbono ativado, nanotubos, zeó- litos, metais, óxidos de metal oxides ou carbonatos de metal, enchimentos e similares; uma ou mais resinas de látex ou outros compostos ou polímeros derivados de látex; ou uma ou mais substâncias químicas dispersíveis ou solúveis em líquido tal como agentes de ajuste de pH, cossolventes, reticuladores, surfactantes, retardadores de chama, pigmentos ou corantes, descorantes, preservativos, estabilizadores térmicos e similares. Em modalidades, duas correntes de fluxo são empregadas em conjunto com os aparelhos e processos da invenção. Dentre as duas correntes de fluxo, pelo menos uma contém fibras.

Conforme utilizado no presente documento, o termo “fonte” é um ponto de origem, tal como um ponto de origem de uma corrente de fluxo de fluido que compreende uma fibra. Um exemplo de uma fonte é um bocal. Outro exemplo é uma caixa de entrada. Uma “caixa de entrada” é um dispositivo configurado para liberar uma corrente de fluxo substancialmente uniforme de suprimento ao longo de uma largura. Em alguns casos, a pressão no interior de uma caixa de entrada é mantida por bombas e controles. Por exemplo, uma caixa de entrada acolchoada com enchimento de ar utiliza um espaço de ar acima do suprimento como um meio de controlar a pressão. Em alguns casos, uma caixa de entrada também inclui rolos perfurados, que são cilindros com orifícios grandes nos mesmos, que giram lentamente em uma caixa de entrada acolchoada com enchimento de ar para ajudar a distribuir o suprimento. Em caixas de entrada dinâmicas, a redistribuição de suprimento e fragmentação de flocos são alcançadas com bancos de tubos, áreas de expansão e mudanças de direção de fluxo.

A “direção da máquina” é a direção em que a manta percorre por um aparelho, tal como um aparelho que está produzindo a manta. Além disso, a direção da máquina é a di-reção da dimensão mais longa de uma manta de material. Em alguns casos, a direção da máquina também é referida como a “direção Y.”

A “direção transversal da manta” é a direção perpendicular à direção da máquina. Dependendo dos ajustes da máquina, as regiões são formadas no processo da invenção tipicamente ao formar uma camada molhada em um fio em formação e ao remover, então, o líquido que deixa a camada de fibra para secagem adicional e outros processamentos. Em alguns casos, a direção transversal da manta também é referida como a “direção x.”

Os termos “meios de filtragem” ou “meio de filtragem”, conforme esses termos são utilizados na revelação, se referem a uma camada que tem pelo menos permeabilidade e porosidade mínima de modo que a mesma seja pelo menos minimamente útil como uma estrutura de filtragem e não seja uma camada substancialmente impermeável tal como um papel convencional, matérias-primas revestidas ou papel de jornal feito em processos de via úmida de produção de papel convencionais.

2. Descrição das Modalidades Representativas

Para fornecer contexto para a discussão adicional dos métodos ou processos e aparelhos da invenção, as modalidades representativas de aparelhos da invenção são des-critas agora. Na Figura 1, um formador de cilindro aparelho 100 inclui uma primeira fonte 102 de uma primeira corrente de fluxo 104 e uma segunda fonte 106 de uma segunda cor-rente de fluxo 108. Em algumas modalidades, a primeira corrente de fluxo 104 inclui um pri-meiro tipo de fibra e a segunda corrente de fluxo 108 inclui um segundo tipo de fibra. As cor-rentes de fluxo 104, 108 entram na cuba 110, definidas pela parede de cuba 112, na abertura 114. Disposta no interior da cuba 110 está a divisória de mistura arqueada 120 que tem a extremidade distal 122 e o cilindro 130. A primeira corrente de fluxo 104 entra na cuba 110 na primeira lateral 114 entre a divisória de mistura arqueada 120 e o cilindro 130. A segunda corrente de fluxo 108 entra na cuba 110 na primeira lateral 114 entre a parede de cuba 112 e a divisória de mistura arqueada 120. As duas correntes de fluxo 104, 108 se tornam parci-almente misturadas conforme os mesmos fluem em frente à extremidade distal 122 da divi-sória de mistura arqueada 120. Conforme as correntes de fluxo 104, 108 se misturam, o cilindro 130 que tem a superfície perfurada 132 drena o líquido da corrente de fluxo combi-nada para formar a manta não tecida 150. Conforme a manta não tecida 150 se forma, o mesmo é descascado do cilindro 130 e é levado na direção 152 pela ação do cilindro 130 que gira na direção 134 contra o rolo de sucção 140 que gira na direção 142. Entre o cilindro 130 e o rolo de sucção 140, a manta 150 entra em contato com um feltro movimento (não se mostra) que, por sua vez, entra em contato com o rolo de sucção 140. O feltro leva a manta 150 para outros aparelhos (não se mostra) para processamento e/ou etapas de bobinagem subsequentes. Em algumas modalidades, o rolo de sucção 140, junto ao cilindro 130, forma uma área de ponto de impressão pressurizada de modo que a manta 150 seja espremida conforme a mesma deixa o cilindro 130 no feltro em movimento. Em outras modalidades, pressão alguma é aplicada na manta 150 conforme a mesma é descascada do cilindro 130 e levada para o feltro em movimento pela ação do rolo de sucção 140. Deve-se compreender que o operador da máquina irá selecionar o intervalo ou a falta do mesmo entre cilindro 130 e o rolo de sucção 140 para conceder propriedades físicas otimizadas nos meios dependendo do uso final pretendido.

Em modalidades em que a primeira corrente de fluxo 104 inclui um primeiro tipo de fibra e a segunda corrente de fluxo 108 inclui um segundo tipo de fibra, a manta não tecida resultante 150 tem uma distribuição de gradiente do segundo tipo de fibra por toda a espes-sura da manta ou em uma região da manta. A manta 150 é processada adicionalmente de modo opcional, submetida a uma ou mais etapas em que fibras adicionais, tratamentos ou outras operações são executadas; em algumas modalidades, a manta não tecida é aquecida para secar e/ou parcialmente fundir uma ou mais das fibras, causando, dessa forma, a fusão da manta não tecida entre as fibras.

Em algumas modalidades da Figura 1, o cilindro 130 inclui adicionalmente o apare-lho de sucção opcional 136 que é engatado durante a formação de manta para sugar líquido através da superfície perfurada 132. O uso do aparelho de sucção aumenta a velocidade alcançável da formação de manta do aparelho 100. Em algumas modalidades, o cilindro 130 da Figura 1 é girado na direção 134 conforme mostrado. Tais modalidades são referidas como modalidades de “fluxo único” quando empregadas com a direção de fluxo das correntes de fluxo 104. Em outras modalidades, o cilindro 130 é girado na direção oposta da direção 134 conforme mostrado na Figura 1. Tais modalidades são denominadas como modalidades de “contrafluxo” quando empregadas com a direção de fluxo das correntes de fluxo 104.

Em algumas modalidades, o aparelho da Figura 1 é um formador de cilindro que é construído com uma divisória de mistura arqueada integral ao aparelho. Em outras modali-dades, o formador de cilindro é um formador de tipo convencional que é retroajustado com a divisória de mistura arqueada da invenção. Em algumas dessas modalidades, a divisória de mistura arqueada é removível.

Em algumas modalidades do aparelho e do método contidos na Figura 1, as duas correntes de fluxo 104, 108 contêm duas fibras diferentes que diferem em diâmetro, com-primento, química ou uma combinação dos mesmos. Em outras modalidades, a primeira corrente de fluxo 104 contém fibras e a segunda corrente de fluxo 108 contém um ou mais reticuladores, tratamentos de fibra, látex aglutinantes, colagem, particulados e similares. Em ainda outras modalidades, as duas correntes de fluxo são mesclas de uma ou mais fibras e um ou mais reticuladores, tratamentos de fibra, látex aglutinantes, colagem, particulados e similares. Deve-se observar que contanto que uma corrente de fluxo contenha uma fibra, qualquer combinação de materiais úteis na formação de uma manta fibrosa que tem um gradiente de um ou mais materiais por pelo menos uma região da manta é empregada de modo adequado em conjunto com os aparelhos e métodos da invenção tal como na modali-dade exemplificada pela Figura 1.

A divisória de mistura arqueada 120 é adaptada para cooperar com as correntes de fluxo 104, 108 da parede de cuba 112 e o cilindro 130 com várias geometrias e espaçamentos de modo a manipular as correntes de fluxo para obter um nível e uma localização desejados de mistura em cooperação adicional com a drenagem do líquido para formar a manta 150. Em modalidades, a divisória 120 tem o mesmo raio de curvatura que o cilindro 130; em outras modalidades, o raio de curvatura difere daquele do cilindro. Em modalidades, o inter-valo entre a divisória 120 e o cilindro 130, em que a primeira corrente de fluxo 104 flui, é ajustado para ser o mesmo que o intervalo entre a parede de cuba 112 e a divisória 120, em que a segunda corrente de fluxo 108 flui. Em outras modalidades, o intervalo definido pela divisória 120 e pelo cilindro 130 é diferente do intervalo definido pelo intervalo entre a pare-de de cuba 112 e a divisória 120. Em ainda outras modalidades, os dois intervalos são ajus-táveis dependendo da natureza dos meios de gradiente desejados, da concentração de fibra nos uma ou mais correntes de fluxo ou outros parâmetros de processamento. Ainda, o for-mato da divisória de mistura arqueada 120 é variável para permitir que estruturas de gradi-ente específicas sejam alcançadas na manta, como será discutido agora em detalhe adicional no presente documento. As Figuras 2A a C mostram três modalidades exemplificativas do projeto da divisó-ria de mistura arqueada que podem ser empregadas em várias modalidades nos aparelhos formadores de cilindro tais como aquela mostrada na Figura 1, em que cada formato de divi-sória de mistura arqueada é mostrado achatado para ilustrar mais facilmente o seu projeto. Deve-se observar que muitos outros projetos também são possíveis. A Figura 2A mostra o projeto de divisória 200 que tem a largura 201 e o comprimento 202. A largura 201 corres-ponde ao comprimento do cilindro 130 da Figura 1, ou seja, a dimensão transversal da manta 150 formada pelo aparelho 100 da Figura 1. O comprimento 202 corresponde a um com-primento selecionado pelo usuário do aparelho 100 da Figura 1, de modo que o comprimento 202 expanda menos que toda a trajetória da corrente de fluxo da corrente de fluxo 108 pela cuba 110 na Figura 1 quando o projeto de divisória 200 é empregado como a divisória de mistura arqueada 120; agora isso, o comprimento exato do projeto de divisória 200 não é limitado. Em modalidades em que o projeto de divisória 200 é empregado em um aparelho formador de cilindro tal como aquele da Figura 1, o único contato entre as duas correntes de fluxo 104, 108 conforme mostrado na Figura 1 é na extremidade distal 122 da divisória de mistura arqueada 120. Em tais modalidades, mantas fibrosas de gradiente podem ser for-madas somente através da espessura da manta. A Figura 2B mostra uma divisória de mistura arqueada 210 que foi achatada para ilustrar mais facilmente o seu projeto, que, em algumas modalidades, realiza a mistura con-trolada das duas correntes de fluxo na direção transversal da manta. A divisória 210 tem a largura 211 e o comprimento 212. A largura 211 da divisória 210 é idêntica ou menor que o comprimento do cilindro 130 da Figura 1, que é representado por 213 na Figura 2B. O com-primento 212 corresponde a um comprimento selecionado pelo usuário do aparelho 100 da Figura 1, de modo que o comprimento 212 expanda de modo idêntico ou menos que toda a trajetória de fluxo da corrente de fluxo 108 através da cuba 110 na Figura 1 quando a divisó- ria de mistura arqueada 210 é moldada em um formato arqueado e empregada como a divi-sória de mistura arqueada 120 na Figura 1; afora isso, o comprimento da divisória 210 não é limitada. Em modalidades do aparelho da Figura 1 que empregam a divisória de mistura arqueada 210 da Figura 2B no aparelho formador de cilindro 100 da Figura 1, o contato en-tre as duas correntes de fluxo 104, 108 está pelo menos em uma porção da direção trans-versal da manta. A Figura 2C mostra uma divisória de mistura arqueada 220 que foi achatada para ilustrar mais facilmente o seu projeto, que, em algumas modalidades, realiza a mistura con-trolada das duas correntes de fluxo na direção transversal da manta. A divisória 220 tem a largura inicial 221, o comprimento 222 e a largura final 224. A distância da largura final 224 é menor que a largura inicial 221 e é selecionada pelo usuário. A largura inicial 221 corres-ponde ao comprimento do cilindro 130 da Figura 1. O comprimento 222 corresponde a um comprimento selecionado pelo usuário do aparelho 100 da Figura 1, de modo que o com-primento 222 expanda de modo idêntico ou menos que toda a trajetória de fluxo da corrente de fluxo 108 através da cuba 110 na Figura 1 quando a divisória de mistura arqueada 220 é empregada em um formato arqueado; afora isso, o comprimento da divisória de mistura ar-queada 220 não é limitado. A divisória de mistura arqueada 220 inclui adicionalmente uma porção de comprimento opcional 225 em que a largura da divisória de mistura arqueada é a mesma que a largura inicial 221. A distância da porção de comprimento opcional 225 é sele-cionada pelo usuário do aparelho 100 na Figura 1. Em modalidades tais como aquela da Figura 2C, o contato entre as duas correntes de fluxo 104, 108 conforme mostrado na Figura 1 é fornecido gradualmente na direção transversal da manta, de modo que um gradiente transversal da manta seja fornecido. Em tais modalidades, quando empregado em um for-mador de cilindro tal como aquele mostrado na Figura 1, as mantas fibrosas de gradiente são formadas com uso da divisória de mistura arqueada 220 através da espessura da manta que é formada e na direção transversal da manta. Variações adicionais das Figuras 2A a C ficarão prontamente aparentes para aquele versado na técnica.

Na Figura 3, um aparelho formador de cilindro 300 inclui uma primeira fonte 302 de uma primeira corrente de fluxo 304 e uma segunda fonte 306 de uma segunda corrente de fluxo 308. Em algumas modalidades, a primeira corrente de fluxo 304 inclui um primeiro tipo de fibra e a segunda corrente de fluxo 308 inclui o segundo tipo de fibra. As correntes de fluxo 304, 308 entram na cuba 310, definida pela parede de cuba 312, na abertura 314. Dis-posta no interior da cuba 310 é a divisória de mistura arqueada 320 que tem as aberturas 324 e o cilindro 330. A primeira corrente de fluxo 304 entra na cuba 310 na primeira lateral 314 entre a divisória de mistura arqueada 320 e o cilindro 330. A segunda corrente de fluxo 308 entra na cuba 310 na primeira lateral 314 entre a parede de cuba 312 e a divisória de mistura arqueada 320. As duas correntes de fluxo 304, 308 se tornam parcialmente mistura- dos conforme os mesmos fluem através das aberturas 324 da divisória de mistura arqueada 320. Conforme as correntes de fluxo 304, 308 se misturam, o cilindro 330 que tem a superfí-cie perfurada 332 drena o liquido da corrente de fluxo combinada para formar a manta não tecida 350. Conforme a manta não tecida 350 se forma, a mesma é descascada do cilindro 330 pelo rolo de sucção 340 e é levada na direção 352 pela ação do cilindro 330 que gira na direção 334 contra o rolo de sucção 340 que gira na direção 342. Em modalidades em que a primeira corrente de fluxo 304 inclui um primeiro tipo de fibra e a segunda corrente de fluxo 308 inclui um segundo tipo de fibra, a manta não tecida resultante 350 tem uma distribuição de gradiente do segundo tipo de fibra ao longo da espessura da manta. A manta 350 é opci-onalmente processada adicionalmente, submetida a uma ou mais etapas em que fibras adi-cionais, tratamentos ou outras operações são executadas; em algumas modalidades, a manta não tecida é aquecida para secar e/ou fundir parcialmente uma ou mais das fibras, causando, dessa forma, a fundição da manta não tecida entre as fibras.

Em algumas modalidades da Figura 3, o cilindro 330 inclui adicionalmente o apare-lho de sucção opcional 336 que é engatado para sugar líquido através da superfície perfurada 332. O uso do aparelho de sucção 336 aumenta a velocidade alcançável da formação de manta do aparelho 300. O nível de sucção do aparelho de sucção 336, assim como a por-centagem de área do cilindro que encerra o aparelho de sucção 336, é variável e é selecio-nado por aquele que projeta ou pelo operador do formador de cilindro. Em algumas modali-dades, o cilindro 330 da Figura 3 é girado na direção 334 conforme mostrado. Tais modali-dades são referidas como modalidades de “fluxo único” quando empregadas com a direção de fluxo das correntes de fluxo 304. Em outras modalidades, o cilindro 330 é girado na direção oposta à direção 334 conforme mostrado na Figura 3. Tais modalidades são referidas como modalidades de “contrafluxo” quando empregadas com a direção de fluxo das correntes de fluxo 304.

Em algumas modalidades do aparelho e método contidos na Figura 3, as duas cor-rentes de fluxo 304, 308 contêm duas fibras diferentes que diferem em diâmetro, compri-mento, química ou uma combinação dos mesmos. Em outras modalidades, a primeira cor-rente de fluxo 304 contém as fibras e a segunda corrente de fluxo 308 contém um ou mais reticuladores, tratamentos de fibra, látex aglutinantes, colagem, particulados e similares. Em ainda outras modalidades, as duas correntes de fluxo são mesclas de uma ou mais fibras e um ou mais reticulados, tratamentos de fibra, látex aglutinantes, colagem, particulados e similares. Deve-se observar que contanto que uma corrente de fluxo contenha uma fibra, qualquer combinação de materiais úteis na formação de uma manta fibrosa que tem um gradiente de um ou mais materiais é adequadamente empregada em conjunto com os apa-relhos e métodos da invenção tais como na modalidade exemplificada pela Figura 3.

A divisória de mistura arqueada 320 é adaptada para cooperar com as correntes de fluxo 304, 308, a parede de cuba 312 e o cilindro 330 com várias geometrias e espaçamentos de modo a manipular as correntes de fluxo para obter um nível e uma localização desejados de mistura em cooperação adicional com a drenagem do líquido para formar a manta 350. Em modalidades, a divisória 320 tem o mesmo raio de curvatura que o cilindro 330; em outras modalidades, o raio de curvatura difere daquele do cilindro. Em modalidades, o intervalo entre a divisória 320 e o cilindro 330, em que a primeira corrente de fluxo 304 flui, é ajustado para ser o mesmo que o intervalo entre a parede de cuba 312 e a divisória 320, em que a segunda corrente de fluxo 308 flui. Em outras modalidades, o intervalo definido pela divisória 320 e pelo cilindro 330 é diferente do intervalo definido pelo intervalo entre a parede de cuba 312 e a divisória 320. Em ainda outras modalidades, os dois intervalos são ajustáveis dependendo da natureza dos meios de gradiente, a concentração de fibra nos uma ou mais correntes de fluxo ou outros parâmetros de processamento desejáveis. Adicionalmente, a divisória de mistura arqueada 320 é adaptada com frestas de várias configurações geométricas para permitir que estruturas de gradiente específicas sejam alcançadas na manta, conforme será discutido agora em detalhe adicionalmente no presente documento.

Outra modalidade relacionada à modalidade da Figura 3 é ilustrada na Figura 16. Na Figura 16, um aparelho formador de cilindro 300A inclui uma primeira fonte 302 de uma primeira corrente de fluxo 304 e uma segunda fonte 306 de uma segunda corrente de fluxo 308. As correntes de fluxo 304, 308 entram na cuba 310, definida pela parede de cuba 312, na abertura 314. Disposta no interior da cuba 310 é a divisória de mistura arqueada 320 e o cilindro 330. A divisória de mistura arqueada 320 tem as aberturas 324 e a extremidade dis-tal 322 que tem a parede de divisória de mistura 326. A parede de divisória 326 se estende na direção transversal da manta através da cuba 310 e atravessa o comprimento do cilindro 330. Portanto, a parede de divisória 326 em conjunto com a divisória de mistura arqueada 320 forma uma câmara 320/326 que isola a corrente de fluxo 308 da corrente de fluxo 304 com exceção onde a corrente de fluxo 308 flui através das aberturas 324.

A primeira corrente de fluxo 304 entra na cuba 310 na primeira lateral 314 entre a câmara 320/326 e o cilindro 330. A segunda corrente de fluxo 308 entra na cuba 310 na primeira lateral 314 entre a parede de cuba 312 e a câmara 320/326. As duas correntes de fluxo 304, 308 se tornam parcialmente misturados conforme a corrente de fluxo 308 flui atra-vés das aberturas 324 da câmara 320/326. Em modalidades, a parede de divisória de mistura 326 da câmara 320/326 equaliza a taxa de fluxo da corrente de fluxo 308 na direção transversal da manta. Conforme as correntes de fluxo 304, 308 se misturam, o cilindro 330 que tem a superfície perfurada 332 drena o líquido da corrente de fluxo combinada para formar a manta não tecida 350. Conforme a manta não tecida 350 se forma, a mesma é descascada do cilindro 330 pelo rolo de sucção 340 e é levada na direção 352 pela ação do cilindro 330 que gira na direção 334 contra o rolo de sucção 340 que gira na direção 342.

Uma manta 350 é opcionalmente processada adicionalmente, submetida a uma ou mais etapas em que as fibras adicionais, tratamentos ou outras operações são executadas; em algumas modalidades, a manta não tecida é aquecida para secar e/ou parcialmente fundir uma ou mais das fibras, causando, dessa forma, a fundição da manta não tecida entre as fibras.

Em modalidades, a câmara 320/326 é conectada à segunda fonte 306 em uma con-figuração adaptada para aplicar uma pressão à corrente de fluxo 308 pela segunda fonte 306. Em algumas dessas tais modalidades, a segunda fonte 306 é uma fonte pressurizada e a corrente de fluxo 308 é uma corrente de fluxo pressurizada. A corrente de fluxo pressurizada 308 entra na câmara 320/326 e atravessa as aberturas 324, levado pela pressão aplicada na câmara 320/326 pela segunda fonte 306 e adiante conforme permitido pelas dimensões das aberturas 324. A corrente de fluxo pressurizada 308 flui mais rápido através das aberturas 324 que a corrente de fluxo 308 sem pressão. Em algumas dessas tais modalidades, o grau desejado de mistura de correntes de fluxo 304, 308 é alcançado ao empregar uma taxa de fluxo maior da corrente de fluxo 304 do que pode ser alcançado sem pressurizar a corrente de fluxo 308. Em algumas dessas tais modalidades, o grau desejado de mistura das correntes de fluxo 304, 308 é alcançado em uma taxa de fluxo maior da corrente de fluxo 304 e em uma taxa maior de rotação do cilindro 330 que pode ser alcançado sem pressurizar a corrente de fluxo 308. Em algumas dessas tais modalidades, a velocidade geral do aparelho 300A na formação da manta 350 é mais rápida que aquela do aparelho 300 da Figura 3.

As Figuras 4 a 9 mostram seis modalidades exemplificativas dos projetos de fresta da divisória de mistura arqueada que podem ser empregados em várias modalidades nos aparelhos formadores de cilindro tais como aquele mostrado na Figura 3, em que cada for-mato de divisória de mistura arqueada é mostrado achatado de modo a ilustrar facilmente o seu projeto. Deve-se observar que muitos outros projetos serão previstos por um individuo de habilidade. De modo similar aos projetos de divisória 2A, 2B e 2C, o comprimento e a largura das divisórias são variáveis. Em cada uma das Figuras 4 a 9, a direção X correspon-de a uma distância idêntica ou menor que o comprimento do cilindro 330 da Figura 3, ou seja, a dimensão da manta em transversal (ou transversal da manta) da manta 350 formada pelo aparelho 300 da Figura 3. A direção Y corresponde a um comprimento que se expande em uma distância idêntica a pelo menos alguma porção da corrente de fluxo 308 através da cuba 310 na Figura 3, ou seja, a direção da embaixo da manta (ou embaixo da manta). A Figura 4 mostra o projeto de divisória 400 que tem sete aberturas com formato de fenda na parte transversal da manta 402 de águas retangulares substancialmente idênticas, separadas na direção transversal da manta. As três fendas 402 são separadas de modo igual uma da outra, e em uma porção diferente do projeto de divisória, as quatro fendas 402 são separadas de modo igual uma da outra. O projeto de divisória 400 inclui uma porção de ofsete 404 adjacente à primeira margem, onde nenhuma abertura está presente. A Figura 5 mostra um projeto de divisória 408 que tem oito aberturas retangulares transversais à manta diferentes 410 que têm seis tamanhos diferentes. A Figura 6 mostra um projeto de divisória 412 que tem quatro aberturas retangula-res embaixo da manta 414, sendo que cada uma tem uma área desigual em comparação uma com a outra. O tamanho das aberturas aumenta ao longo do projeto de divisória 412 na direção transversal da manta. O projeto de divisória da Figura 6 é um exemplo que é confi-gurado para fornecer também um gradiente na direção transversal da manta da manta. Em várias modalidades, as combinações diferentes de formatos de abertura, por exemplo, re-tangular ou circular, podem ser utilizados no mesmo projeto de divisória. As divisórias de mistura arqueadas com base nos projetos de divisória 400, 408 e 412 mostradas nas Figuras 4 a 6 podem ser construídas a partir de peças retangulares indi-viduais separadas para fornecer as aberturas retangulares. A Figura 7 mostra um projeto de divisória 416 que tem aberturas circulares 418. Três tamanhos diferentes de aberturas circulares estão presentes na divisória de mistura 416, em que o tamanho das aberturas aumenta na direção da manta para baixo. A Figura 8 mostra um projeto de divisória 420 que tem aberturas retangulares 422 que são mais longas na direção transversal da manta e não se estendem sobre toda a largura da divisória de mistura. O tamanho das aberturas retangulares aumenta na direção da manta para baixo. A Figura 9 mostra um projeto de divisória 426 que tem quatro aberturas no formato de cunha 428 que são longas na direção da manta para baixo e que alargam na direção da manta para baixo. As Figuras 7 a 9 mostram os projetos de divisória 416, 420 e 426 que, em algumas modalidades, são formados a partir de uma única peça de material base com aberturas for-necidas na mesma.

Cada configuração de divisória de mistura arqueada tem um efeito diferente na mis-tura que ocorre entre as duas correntes de fluxo. Em alguns exemplos de divisória de mistura arqueada, a variação no tamanho ou formato das aberturas ocorre na direção da manta para baixo. Quando as aberturas são posicionadas na extremidade proximal, ou extremidade a montante, da divisória de mistura arqueada, a abertura habilitará a mistura das correntes de fluxo na direção do fundo da manta. As aberturas na extremidade distal ou extremidade a jusante da divisória de mistura arqueada fornecem a mistura das massas mais próximas do topo da manta. O tamanho ou área das aberturas controla a proporção de mistura das correntes de fluxo na profundidade da manta. Por exemplo, aberturas menores fornecem menos mistura das duas correntes de fluxo, e aberturas maiores fornecem mais mistura das duas correntes de fluxo.

As modalidades adicionais de aparelhos de moldagem de cilindro que empregam qualquer um dentre divisórias de mistura arqueadas, projetos de divisória, tipos de correntes de fluxo, recursos e configurações de aparelho, tratamentos de manta e similares descritos acima serão descritas agora nas Figuras 10 a 15. Os métodos de uso desses aparelhos para formar meios fibrosos de gradiente serão discutidos também para cada uma das modalidades seguintes.

Na Figura 10, um aparelho 101 inclui uma primeira fonte 102 de uma primeira cor-rente de fluxo 105 e uma segunda fonte 106 de uma segunda corrente de fluxo 109. A cor-rente de fluxo 105 entra na cuba 110 na abertura 115. A corrente de fluxo 109 entra na cuba 110 na abertura 116. Disposta no interior da cuba 110 é a divisória de mistura arqueada 120 que tem a primeira extremidade 121 e a segunda extremidade 123, e o cilindro 130. A se-gunda corrente de fluxo 109 entra na cuba 110 na segunda extremidade 116 entre a parede de cuba 112 e a divisória de mistura arqueada 120. Deve-se observar que as duas correntes de fluxo fluem em direções geralmente opostas através de porções da cuba 110. As duas correntes de fluxo 105, 109 se tornam parcialmente misturados conforme os mesmos fluem pela segunda extremidade 123 da divisória de mistura arqueada 120. Conforme as correntes de fluxo 105, 109 se misturam, o cilindro 130 que tem a superfície perfurada 132 drena o líquido da corrente de fluxo combinada para formar a manta não tecida 151. Conforme a teia manta não tecida 151 se forma, a mesma é descascada do cilindro 130 pelo rolo de sucção 140 e é levada na direção 152 pela ação do cilindro 130 que gira na direção 134 contra o rolo de sucção 140 que gira na direção 142.

Em algumas modalidades da Figura 10, o cilindro 130 inclui adicionalmente o apa-relho de sucção opcional 136 que é engatado para sugar líquido através da superfície perfu-rada 132. O uso do aparelho de sucção 136 aumenta a velocidade alcançável da formação de manta do aparelho 100. O nível de sucção do aparelho de sucção 136, assim como a porcentagem de área do cilindro que encerra o aparelho de sucção 136, é variável e é sele-cionado por aquele que projeta ou pelo operador do formador de cilindro.

Na Figura 11, o aparelho formador de cilindro 301 inclui uma primeira fonte 302 de uma primeira corrente de fluxo 305 e uma segunda fonte 306 de uma segunda corrente de fluxo 309. A corrente de fluxo 305 entra na cuba 310 na abertura 315. A corrente de fluxo 309 entra na cuba 310 na abertura 316. Disposta no interior da cuba 310 é a divisória de mistura arqueada 320 que tem aberturas 324 e o cilindro 330. A primeira corrente de fluxo 305 entra na cuba 310 na primeira lateral 315 entre a divisória de mistura arqueada 320 e o cilindro 330. A segunda corrente de fluxo 309 entra na cuba 310 na segunda lateral 316 entre a parede de cuba 312 e a divisória de mistura arqueada 320. Deve-se observar que as duas correntes de fluxo fluem em direções geralmente opostas através de porções da cuba 310. As duas correntes de fluxo 305, 309 se tornam parcialmente misturados conforme os mesmos fluem através das aberturas 324 da divisória de mistura arqueada 320. Conforme as correntes de fluxo 305, 309 se misturam, o cilindro 330 que tem a superfície perfurada 332 drena o líquido da corrente de fluxo combinada para formar a manta não tecida 351. Conforme a manta não tecida 351 se forma, a mesma é descascada do cilindro 330 pelo rolo de sucção 340 e é levada na direção 352 pela ação do cilindro 330 que gira na direção 334 contra o rolo de sucção 340 que gira na direção 342. Em algumas modalidades da Figura 11, o cilindro 330 inclui adicionalmente aparelho de sucção opcional 336 que é engatado para sugar líquido através da superfície perfurada 332. O uso do aparelho de sucção 336 aumenta a velocidade alcançável da formação de manta do aparelho 300. O nível de sucção do aparelho de sucção 336, assim como a porcentagem de área do cilindro que encerra o aparelho de sucção 336, é variável e é selecionado por aquele que projeta ou pelo operador do formador de cilindro. As Figuras 12 a 15 apresentam aparelhos formadores de cilindro geralmente co-nhecidos como o tipo “cuba seca”. Assim, as direções das correntes de fluxo aplicadas a tais formadores de cilindro estão em uma disposição geralmente vertical e a área de formação é geralmente restrita em comparação com o formador de cilindros do tipo de cuba descrito previamente. Adicionalmente, em algumas modalidades, os formadores do tipo cuba seca são formadores de pressão, ou seja, os mesmos empregam pressões na corrente de fluxo para levar a corrente que carrega a fibra na direção do cilindro. Assim, em algumas modalidades das Figuras 12 a 15, as configurações do tipo de cuba seca apresentados empregam adicionalmente pressão de modo similar aos formadores de pressão da configuração con-vencional. Na Figura 12, um aparelho 500 inclui uma primeira fonte 502 de uma primeira cor-rente de fluxo 504 e uma segunda fonte 506 de uma segunda corrente de fluxo 508. As cor-rentes de fluxo 504, 508 entram na cuba seca 510, definida pela parede de cuba 512, na abertura 514. Disposta no interior da cuba seca 510 é a divisória de mistura arqueada 520 que tem a extremidade distal 522 e o cilindro 530. A primeira corrente de fluxo 504 entra na cuba seca 510 na primeira lateral 514 entre a divisória de mistura arqueada 520 e o cilindro 530. A segunda corrente de fluxo 508 entra na cuba seca 510 na primeira lateral 514 entre a parede de cuba 512 e a divisória de mistura arqueada 520. As duas correntes de fluxo 504, 508 se tornam parcialmente misturados conforme os mesmos fluem pela extremidade distal 522 da divisória de mistura arqueada 520. Conforme as correntes de fluxo 504, 508 se mis-turam, o cilindro 530 que tem a superfície perfurada 532 drena o líquido da corrente de fluxo combinada para formar a manta não tecida 550. Conforme a manta não tecida 550 se forma, a mesma é descascada do cilindro 530 pelo rolo de sucção 540 e é levada na direção 552 pela ação do cilindro 530 que gira na direção 534 contra o rolo de sucção 540 que gira na direção 542. Em algumas modalidades da Figura 12, o cilindro 530 inclui adicionalmente aparelho de sucção opcional 536 que é engatado para sugar líquido através da superfície perfurada 532. O uso do aparelho de sucção 536 aumenta a velocidade alcançável da for-mação de manta do aparelho 500. O nível de sucção do aparelho de sucção 536, assim como a porcentagem de área do cilindro que encerra o aparelho de sucção 536, é variável e é selecionado por aquele que projeta ou pelo operador do formador de cilindro.

Na Figura 13, um aparelho formador de cilindro 600 inclui uma primeira fonte 602 de uma primeira corrente de fluxo 604 e uma segunda fonte 606 de uma segunda corrente de fluxo 608. As correntes de fluxo 604, 608 entram na cuba seca 610, definida pela parede de cuba 612, na abertura 614. Disposta no interior da cuba seca 610 é a divisória de mistura arqueada 620 que tem aberturas 624 e o cilindro 630. A primeira corrente de fluxo 604 entra na cuba seca 610 na primeira lateral 614 entre divisória de mistura arqueada 620 e cilindro 630. A segunda corrente de fluxo 608 entra na cuba seca 610 na primeira lateral 614 entre a parede de cuba 612 e a divisória de mistura arqueada 620. As duas correntes de fluxo 604, 608 se tornam parcialmente misturados conforme os mesmos fluem através das aberturas 624 da divisória de mistura arqueada 620. Conforme as correntes de fluxo 604, 608 se mis-turam, o cilindro 630 que tem a superfície perfurada 632 drena o líquido da corrente de fluxo combinada para formar a manta não tecida 650. Conforme a manta não tecida 650 se forma, a mesma é descascada do cilindro 630 pelo rolo de sucção 640 e é levada na direção 652 pela ação do cilindro 630 que gira na direção 634 contra o rolo de sucção 640 que gira na direção 642. Em algumas modalidades da Figura 13, o cilindro 630 inclui adicionalmente aparelho de sucção opcional 636 que é engatado para sugar líquido através da superfície perfurada 632. O uso do aparelho de sucção 636 aumenta a velocidade alcançável da formação de manta do aparelho 600. O nível de sucção do aparelho de sucção 636, assim como a porcentagem de área do cilindro que encerra o aparelho de sucção 636, é variável e é selecionado por aquele que projeta ou pelo operador do formador de cilindro.

Na Figura 14, um aparelho 501 inclui uma primeira fonte 502 de uma primeira cor-rente de fluxo 505 e uma segunda fonte 506 de uma segunda corrente de fluxo 509. A cor-rente de fluxo 505 entra na cuba seca 510 na abertura 515. A corrente de fluxo 509 entra na cuba seca 510 na abertura 516. Disposta no interior da cuba seca 510 é a divisória de mistura arqueada 520 que tem a primeira extremidade 521 e a segunda extremidade 523, e o cilindro 530. A segunda corrente de fluxo 509 entra na cuba seca 510 na segunda extremidade 516 entre a parede de cuba 512 e a divisória de mistura arqueada 520. Deve-se observar que as duas correntes de fluxo fluem em direções geralmente opostas através de porções da cuba seca 510. As duas correntes de fluxo 505, 509 se tornam parcialmente misturados conforme os mesmos fluem pela segunda extremidade 523 da divisória de mistura arqueada 520. Conforme as correntes de fluxo 505, 509 se misturam, o cilindro 530 que tem a superfície perfurada 532 drena o líquido da corrente de fluxo combinada para formar a manta não tecida 551. Conforme a manta não tecida 551 se forma, a mesma é descascada do cilindro 530 pelo rolo de sucção 540 e é levada na direção 552 pela ação do cilindro 530 que gira na direção 534 contra o rolo de sucção 540 que gira na direção 542. Em algumas modalidades da Figura 14, o cilindro 530 inclui adicionalmente aparelho de sucção opcional 536 que é engatado para sugar líquido através da superfície perfurada 532. O uso do apare-lho de sucção 536 aumenta a velocidade alcançável da formação de manta do aparelho 501. O nível de sucção do aparelho de sucção 536, assim como a porcentagem de área do cilindro que encerra o aparelho de sucção 536, é variável e é selecionado por aquele que projeta ou pelo operador do formador de cilindro.

Na Figura 15, o aparelho formador de cilindro 601 inclui uma primeira fonte 602 de uma primeira corrente de fluxo 605 e uma segunda fonte 606 de uma segunda corrente de fluxo 609. A corrente de fluxo 605 entra na cuba seca 610 na abertura 615. A corrente de fluxo 609 entra na cuba seca 610 na abertura 616. Disposta no interior da cuba seca 610 é a divisória de mistura arqueada 620 que tem aberturas 624, e o cilindro 630. A primeira cor-rente de fluxo 605 entra na cuba seca 610 na primeira lateral 615 entre a divisória de mistu-ra arqueada 620 e o cilindro 630. A segunda corrente de fluxo 609 entra na cuba seca 610 na segunda lateral 616 entre a parede de cuba 612 e a divisória de mistura arqueada 620. Deve-se observar que as duas correntes de fluxo fluem em direções geralmente opostas através de porções da cuba seca 610. As duas correntes de fluxo 605, 609 se tornam parcialmente misturados conforme os mesmos fluem através das aberturas 624 da divisória de mistura arqueada 620. Conforme as correntes de fluxo 605, 609 se misturam, o cilindro 630 que tem a superfície perfurada 632 drena o líquido da corrente de fluxo combinada para formar a manta não tecida 651. Conforme a manta não tecida 651 se forma, a mesma é descascada do cilindro 630 pelo rolo de sucção 640 e é levada na direção 652 pela ação do cilindro 630 que gira na direção 634 contra o rolo de sucção 640 que gira na direção 642. Em algumas modalidades da Figura 15, o cilindro 630 inclui adicionalmente aparelho de sucção opcional 636 que é engatado para sugar líquido através da superfície perfurada 632. O uso do aparelho de sucção 636 aumenta a velocidade alcançável da formação de manta do aparelho 601. O nível de sucção do aparelho de sucção 636, assim como a porcentagem de área do cilindro que encerra o aparelho de sucção 636, é variável e é selecionado por aquele que projeta ou pelo operador do formador de cilindro.

Em uma modalidade, os meios fibrosos se referem a meios de via úmida não tecidos compósitos que têm formabilidade, rigidez, limite de resistência à tração, compressibili- dade baixa e estabilidade mecânica para propriedades de filtração; capacidade de carregamento de particulado alta, pouca queda de pressão durante o uso e um tamanho de poro e eficiência adequados para o uso na filtragem de fluidos, por exemplo, gases, vapores ou líquidos. Um meio de filtração de uma modalidade é via úmida e é feito de conjuntos aleato-riamente orientados de fibra de meios.

A manta de fibra que resulta de tal processo de formação de cilindro com o uso de uma divisória de mistura arqueada pode ter uma região sobre a qual há um gradiente de uma característica de fibra e sobre a qual há uma mudança na concentração de uma certa fibra, mas sem ter duas ou mais camadas distintas. Essa região pode ser toda a espessura ou largura do meio ou uma porção da espessura ou largura do meio. A manta pode ter uma região de gradiente conforme descrito e uma região constante que tem mudança mínima nas características de fibra ou filtro. A manta de fibra pode ter o gradiente sem as desvantagens de fluxo que estão presentes em outras estruturas que têm uma interface entre duas ou mais camadas distintas. Em outras estruturas que têm duas ou mais camadas distintas que são unidas, um limite de interface está presente, que pode ser uma camada laminada, um adesivo laminado ou uma interface de interrupção entre qualquer duas ou mais camadas. Ao utilizar o aparelho de divisória de mistura arqueada que forma gradientes em um processo de via úmida de formação de cilindro, é possível controlar a formação de manta na fabricação de meios de via úmida e evitar aqueles tipos de interfaces distintas. Os meios resultantes podem ser relativamente finos ao mesmo tempo em que mantêm resistência mecânica para se formar em pregas ou outras estruturas de filtração.

3. Descrição Adicional de Métodos e Aparelhos

Uma vantagem substancial da tecnologia da invenção é obter um conjunto de meios com uma faixa de propriedades úteis com o uso de uma ou mais pastas fluidas e fibra e um processo de uma única etapa que utiliza versões modificadas de aparelhos e processos formadores de cilindro conhecidos.

Em uma modalidade, esta invenção utiliza um processo de formação de cilindro de passagem única para gerar um gradiente nas dimensões de uma manta fibrosa. Com uma passagem única, quer-se dizer que a mistura de pastas fluidas ou correntes de fluxo e a deposição de fibras ocorre somente uma vez durante um ciclo de produção para produzir meios de gradiente. Nenhum processamento adicional é feito para melhorar o gradiente. O processo de passagem única com uso da divisória de mistura arqueada em conjunto com um aparelho formador de cilindro fornece meios de gradiente sem uma interface discernível ou detectável nos meios. O gradiente nos meios pode ser definido do tipo ao fundo ou ao longo da espessura dos meios. Alternativa ou adicionalmente, um gradiente nos meios pode ser definido ao longo de uma dimensão transversal da manta dos meios.

Em outra modalidade, a divisória de mistura arqueada é incluída em um aparelho formador de cilindro que inclui uma primeira fonte configurada para distribuir uma primeira corrente de fluxo de fluido que inclui uma fibra e uma segunda fonte configurada para distri-buir uma segunda corrente de fluxo de fluido. A divisória de mistura arqueada se situa a ju- sante da fonte da primeira e da segunda correntes de fluxo, é posicionada entre a primeira e a segunda correntes de fluxo, e define uma ou mais aberturas na divisória de mistura arque-ada que permite comunicação fluida e mistura entre a primeira e a segunda correntes de fluxo. O aparelho inclui também um cilindro a jusante da primeira e da segunda fontes, situ-ada próxima à primeira corrente de fluxo e à área de comunicação fluida da primeira e da segunda correntes de fluxo, e é projetado para receber pelo menos uma corrente de fluxo combinada e formar uma manta não tecida ao coletar a corrente de fluxo combinada.

As aberturas de divisória de mistura arqueada podem ter qualquer formato geomé-trico. Tais formatos de abertura geométricos são descritos no presente documento como se a divisória de mistura arqueada estivesse em uma configuração achatada. Um exemplo é uma divisória de mistura arqueada fendada. Em uma modalidade, a divisória de mistura arqueada define aberturas retangulares que são fendas na direção transversal da manta, ou seja, os retângulos irão expandir todo ou uma porção do comprimento do cilindro no aparelho formador de cilindro. Em algumas modalidades, as fendas retangulares se estendem ao longo de toda a parte transversal da manta. Em outra modalidade, a divisória de mistura arqueada define fendas na direção da máquina. As frestas ou fendas podem ser de largura variável. Por exemplo, em algumas modalidades, as fendas aumentam em largura na direção da manta para baixo ou as fendas podem aumentar em largura na direção transversal da manta. Em algumas modalidades, as fendas são espaçadas de modo variável na direção da manta para baixo. Em outras modalidades, as fendas procedem na direção transversal da manta de um lado da manta para o outro. Em outras modalidades, as fendas procedem somente sobre parte da manta de um lado para o outro. Em outras modalidades, as fendas procedem na direção da manta para baixo, da extremidade proximal da divisória de mistura arqueada para a extremidade distal. Por exemplo, as fendas podem ser paralelas à trajetória de fluxo percorrida pelas correntes de fluxo conforme as mesmas deixam suas fontes. Combinações de projetos ou disposições de fenda podem ser utilizados na divisória de mistura arqueada.

Em outras modalidades, a divisória de mistura arqueada define áreas abertas que não são fendas, por exemplo, as áreas abertas não progridem na direção transversal da manta de um lado para o outro. Em tais modalidades, as áreas abertas na divisória de mistu-ra arqueada são orifícios e perfurações distintos. Em outras modalidades, as aberturas são orifícios redondos grande na divisória de mistura arqueada com várias polegadas em diâme-tro. Em modalidades, os orifícios são circulares, ovais, retilíneos, triangulares ou de algum outro formato. Em uma modalidade particular, as aberturas são uma pluralidade de abertu-ras circulares distintas. Em algumas modalidades, as aberturas são separadas de modo regular sobre a divisória de mistura arqueada. Em outras modalidades, as aberturas são separadas de modo irregular ou aleatório sobre a divisória de mistura arqueada.

Um propósito de incorporar áreas abertas na divisória de mistura é, por exemplo, suprir fibras de uma corrente de fluxo e misturar com fibras de uma segunda corrente de fluxo em proporções controladas. As proporções de mistura das duas correntes de fluxo são controladas variando-se a magnitude e o local das áreas abertas ao longo do comprimento encurvado da divisória de mistura arqueada. Por exemplo, áreas abertas maiores fornecem mais mistura das correntes de fluxo e vice versa. A posição, o tamanho e o formato dessas áreas abertas determina a profundidade de mistura das correntes de massa durante a for-mação da manta fibrosa de gradiente.

Pode haver muitas modificações desta invenção na divisória de mistura arqueada em relação à distribuição, formato e tamanhos de áreas abertas. Algumas dessas modificações são, por exemplo, 1) fendas retangulares com áreas progressivamente crescen- tes/decrescentes, 2) fendas retangulares com áreas constantes, 3) número variante de fendas com formatos e posições variantes, 4) divisória de mistura arqueada porosa com fendas restringida na seção inicial da base da divisória de mistura somente, 5) divisória de mistura arqueada porosa com fendas restringida a uma seção distal somente, 6) divisória de mistura arqueada com fendas porosa restringida a uma seção média somente ou 7) qualquer outra combinação de fendas ou áreas abertas. A divisória de mistura pode ser de comprimento e largura variável.

No caso de uma divisória de mistura arqueada que não tem aberturas na própria di-visória, a divisória define ou uma ou duas áreas abertas no aparelho formador de cilindro, dependendo do formato da própria divisória. Exemplos de tais configurações são geralmente mostrados na Figura 2A a C; muito mais exemplos são facilmente previstos por um indivíduo de habilidade. Se a divisória de mistura arqueada não é tão larga quanto o comprimento do cilindro quando situada no aparelho formador de cilindro, então a divisória de mistura arqueada descreve ou uma ou duas aberturas distintas em qualquer um dos lados do comprimento do cilindro dependendo de onde, em relação ao comprimento do cilindro, a divisória de mistura arqueada é colocada. Em tais modalidades, o comprimento da divisória pode atravessar toda a trajetória de fluxo das duas correntes de fluxo ou menos da totalidade da trajetória de fluxo das duas correntes de fluxo. Em modalidades em que o comprimento da divisória de mistura arqueada atravessa toda a trajetória de fluxo das duas correntes de fluxo, há uma ou duas aberturas definidas pela divisória e a única mistura de correntes de fluxo ocorre em um ou ambos os lados da direção transversal da manta. Em modalidades em que o comprimento da divisória de mistura arqueada atravessa menos que a totalidade da trajetória de fluxo das duas correntes de fluxo, a mistura ocorre em ambos os lados da direção transversal da manta e na extremidade distal da divisória de mistura arqueada.

Duas variáveis de divisória de mistura arqueada importantes são a magnitude da área aberta na divisória de mistura e o local da área aberta. Essas variáveis controlam a deposição de correntes de fluxo misturadas que produzem a manta fibrosa. A quantidade de mistura é controlada pelas áreas abertas na divisória de mistura arqueada relativas às di-mensões da divisória de mistura arqueada. As uma ou mais regiões onde a mistura das cor-rentes de fluxo diferentes ocorre é determinada pela posição da divisória de mistura arquea-da e posições das uma ou mais abertura(s) ou fenda(s) na divisória de mistura arqueada. O tamanho das uma ou mais aberturas determina a quantidade de mistura em uma região re-ceptora. O local da abertura, isto é, na direção da extremidade distal ou proximal da divisória de mistura arqueada, determina a profundidade de mistura das correntes de fluxo que resulta na região de gradiente na manta fibrosa dos meios de gradiente. O padrão de fendas ou aberturas pode ser formado em uma única peça de material, tal como metal ou plástico, da base da divisória de mistura arqueada. Alternativamente, o padrão de fendas ou aberturas pode ser formado por muitas peças de material de diferentes formatos geométricos. Essas peças podem ser fabricadas a partir de metal ou plástico para formar a base da divisória de mistura arqueada. Em geral, a quantidade de aberta na divisória de mistura arqueada é diretamente proporcional à quantidade de mistura entre as duas correntes de fluxo.

Um formador de cilindro específico que pode ser modificado para incluir a divisória de mistura arqueada descrito no presente documento é a máquina ROTOFORMER™ (dis-ponível pela Glens Falls Interweb, Inc. de South Glens Falls, NY), que é uma máquina for-madora de cilindro projetada para formar pastas fluidas de fibra muito diluídas em meios fibrosos. Em algumas modalidades, o formador de cilindro inclui uma válvula de drenagem ou outra abertura projetada para permitir que a pasta fluida em excesso saia da cuba. Em algumas dessas tais modalidades, a abertura de drenagem fornece uma corrente de fluxo contínuo de pasta fluida através da cuba. Fibras de náilon, fibras de poliéster (tal como Da-cron®), fibras de celulose regenerada (raiom), fibras acrílicas (tal como Orlon®), fibras de algodão, fibras poliolefina (isto é, polipropileno, polietileno, copolímeros dos mesmos e simi-lares), fibras de vidro e fibras de abacá (Cânhamo de Manila) são exemplos de fibras que são vantajosamente transformadas em meios fibrosos com o uso de tal aparelho formador de cilindro modificar.

Embora o meio descrito no presente documento possa ser feito para ter um gradi-ente em propriedade ao longo de uma região, livre de interface ou linha adesiva, o meio, uma vez totalmente pronto, pode ser reunido com outras estruturas de filtro convencionais para fazer uma camada compósita de filtro ou unidade de filtro. Em modalidades, o meio é reunido com uma camada de base tal como uma membrana, um meio celulósico, um meio vítreo, um meio sintético, um tecido para forro ou um suporte de metal expandido. Em modalidades, o meio que tem um gradiente é utilizado em conjunto com muitos outros tipos de meios, tais como meios convencionais, para aprimorar o desempenho ou o tempo de vida do filtro.

Em modalidades, uma estrutura perfurada é utilizada para sustentar os meios de gradiente sob a influência de fluido sob pressão que passa pelos meios de gradiente. Em modalidades, a estrutura de filtro é combinada com camadas adicionais de uma estrutura perfurada, um tecido de forro, tal como um tecido de forro mecanicamente estável e de alta permeabilidade, e camadas de filtração adicionais tais como uma camada de carregamento de partícula. Em uma modalidade, tal combinação de meios de gradiente de múltiplas regiões é alojada em um cartucho de filtro comumente utilizado na filtração de líquidos não aquosos. Em outras modalidades, tal combinação de meios de gradiente de múltiplas regiões é alojada em um cartucho de filtro comumente utilizado na filtração de líquidos aquosos. Em ainda outras modalidades, tal combinação de meios de gradiente de múltiplas regiões é alojada em um cartucho de filtro comumente utilizado na filtração de gases, por exemplo, gases do cárter ou ar.

Em um método para avaliar o grau de gradiente em meios produzidos pelos métodos descritos no presente documento, os meios são divididos em duas seções diferentes e as seções são comparadas com o uso de Microscópio Eletrônico de Varredura (SEMs). O conceito básico é pegar uma lâmina de camada única que tem uma estrutura de gradiente e dividir sua espessura em múltiplas lâminas que terão propriedades dissimilares que refletem o que a estrutura de gradiente anterior parecia. Os meios resultantes podem ser examinados pela presença ou ausência de uma interface ou limite nos meios de gradiente. Outro recurso do estudo é o grau de falta de perturbações nas mudanças das características dos meios, por exemplo, porosidade grossa para porosidade fina. É possível, apesar de não ser necessário, adicionar fibras de traços coloridos a uma das fontes de suprimento, e então a distribuição daquelas fibras coloridas podem ser estudadas nos meios resultantes. Por exemplo, em modalidades, as fibras coloridas são adicionadas a um das duas correntes de fluxo durante a formação de meios de gradiente. Após os meios de gradiente terem sido produzidos, uma amostra é removida para secionamento. A análise de crio-micrótomo pode ser utilizada para analisar a estrutura de meios de gradiente. Um material de enchimento tal como etileno glicol é utilizado para saturar os meios antes que o mesmo congele. As seções congeladas finas são fatiadas a partir de uma esteira fibrosa e analisadas microscopicamente por estrutura de gradiente tal como porosidade ou tamanho de fibra. Uma varredura de SEM é feita então de cada seção para que as propriedades de cada seção possam ser comparadas. A análise de SEM revela certas características de gradiente, particularmente quando duas fibras que tem tamanhos diferentes (comprimento, diâmetro ou ambos) são empregadas nas duas correntes de fluxo. O SEM também revela gradientes de partículas na manta fibrosa, quando uma primeira corrente de fluxo que tem uma fibra é misturada de modo gradual, sendo que uma segunda corrente de fluxo tem pelo menos uma partícula visível pelo SEM.

Se fibras coloridas são adicionadas a uma corrente de fluxo, e a segunda corrente de fluxo contém uma fibra não colorida, o nível de gradação na lâmina é mostrada pela quantidade de fibras coloridas presentes naquela seção. As seções podem ser testadas com um medidor de coloração para quantificar a quantidade de mistura das fibras. É possível também analisar as seções de meios com o uso de um provador eficiente, tal como um provador de eficiência fracionária.

Outra técnica que pode ser utilizada para analisar um gradiente em um meio é aná-lise de espectro no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR). Por exemplo, FTIR pode ser utilizado para mostrar que a amostra dos meios tem uma diferença na concentração de uma fibra particular em seus dois lados. Se as duas fibras quimicamente diferentes são utilizadas nas duas correntes de fluxo, o espectro FTIR único daquelas fibras pode ser utilizado para mostrar que os meios tem uma diferença em qualquer uma das composições nos lados opostos. De modo similar, quando uma partícula é fornecida em uma corrente de fluxo e uma fibra na outra, o espectro FTIR pode mostrar uma diferença química entre áreas de gradiente onde concentrações baixas versus concentrações altas de partículas se locali-zam.

Ainda outra técnica que pode ser utilizada é Espectroscopia de Raios X por Disper-são em Energia (EDS), que é uma técnica analítica utilizada para análise elementar ou ca-racterização química de uma amostra. Como um tipo de espectroscopia, a mesma conta com a investigação de uma amostra através de interações entre matéria e radiação eletro-magnética, analisando raios x emitidos pela matéria em resposta ao ser atingida com partí-culas carregadas. Suas capacidades de caracterização se devem, em grande parte, ao prin-cípio fundamental de que cada elemento tem uma estrutura atômica única que permite que os raios x que são característicos de uma estrutura atômica do elemento sejam cada um identificados unicamente. Os elementos residuais são embutidos nas estruturas de fibra e podem ser qualificados na caracterização EDS. Nessa aplicação, um gradiente em um meio pode ser mostrado onde há uma diferença na composição de fibras ao longo de uma região, e a diferença na composição fica aparente com o uso de EDS.

Claims

1. Aparelho formador de cilindro (300A) para produzir uma manta não tecida (350), sendo que o aparelho formador de cilindro (300A) é CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: a) uma primeira fonte (302) configurada para distribuir uma primeira corrente de fluxo de fluido (304) e uma segunda fonte (306) configurada para distribuir uma segunda corrente de fluxo de fluido (308), em que pelo menos a primeira corrente de fluxo de fluido (304) compreende uma fibra; b) uma divisória de mistura arqueada (320) tendo uma ou mais áreas abertas e tendo uma extremidade distal à jusante das uma ou mais fontes (302, 306), em que a divisória de mistura (320) compreende uma divisória de parede (326) na extremidade distal (322), a divisória de mistura arqueada (320) é posicionada entre a primeira e a segunda correntes de fluxo (304, 308), a divisória de mistura arqueada (320) define uma ou mais aberturas (324) que permitem comunicação fluida entre as duas correntes de fluxo (304, 308); em que a parede de divisória (326) em conjunto com a divisória de mistura arqueada (320) forma uma câmara (320, 326) que isola a corrente de fluxo (308) da corrente de fluxo (304) com exceção onde a corrente de fluxo (308) flui através das aberturas (324); c) uma região receptora cilíndrica (330) situada à jusante das fontes (302, 306) e próxima a primeira corrente de fluxo (304) e projetada para receber pelo menos uma corrente de fluxo combinada e formar uma manta não tecida (350) ao coletar fibra a partir da corrente de fluxo combinada.

2. Aparelho (300A), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que as uma ou mais áreas abertas são fendas retangulares.

3. Aparelho (300A), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira fonte (302) é configurada para distribuir a primeira corrente de fluxo (304) na mesma direção que a segunda corrente de fluxo (308).

4. Aparelho (300A), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira fonte (302) é configurada para distribuir a primeira corrente de fluxo (304) na direção oposta da segunda corrente de fluxo (308).

5. Aparelho (300A), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o cilindro (330) é configurado para girar na mesma direção que a primeira trajetória de fluxo.

6. Aparelho (300A), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o cilindro (330) é configurado para girar na direção oposta à primeira trajetória de fluxo.

7. Aparelho (300A), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o aparelho (300A) é um cilindro do tipo cuba formadora de aparelho.

8. Aparelho (300A), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o aparelho (300A) é um cilindro do tipo cuba seca formadora de aparelho.

9. Aparelho (300A), de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o aparelho (300A) compreende adicionalmente uma configuração formadora de pressão.

10. Método para produzir uma manta não tecida (350), sendo que o método é CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: a) fornecer uma primeira corrente de fluxo (304) e uma segunda corrente de fluxo (308) a um aparelho formador de cilindro (300A), a primeira corrente de fluxo de fluido (304) compreendendo uma fibra, o aparelho formador de cilindro (300A) compreende: i) uma primeira fonte (302) configurada para distribuir a dita primeira corrente de fluxo de fluido (304) em uma primeira trajetória de fluxo de corrente e uma segunda fonte (306) configurada para distribuir a dita segunda corrente de fluxo de fluido (308) em uma segunda trajetória de fluxo de corrente; ii) uma divisória de mistura arqueada (320) tendo uma ou mais áreas abertas e tendo uma extremidade distal a jusante das uma ou mais fontes (302, 306) em que a divisória de mistura (320) compreende uma divisória de parede (326) na extremidade distal (322), a divisória de mistura arqueada (320) posicionada entre a primeira e a segunda trajetórias de fluxo de corrente (304, 308), a divisória de mistura arqueada (320) define uma ou mais aberturas (324) que permitem comunicação fluida entre as duas correntes de fluxo (304, 308); em que a parede de divisória (326) em conjunto com a divisória de mistura arqueada (320) forma uma câmara (320, 326) que isola a corrente de fluxo (308) da corrente de fluxo (304) com exceção onde a corrente de fluxo (308) flui através das aberturas (324); e iii) uma região receptora cilíndrica (330) situada à jusante das fontes (302, 306) e próxima à primeira trajetória de fluxo de corrente (304) e designada para receber pelo menos uma corrente de fluxo combinada e formar uma manta não tecida (350) ao coletar fibra a partir da corrente de fluxo combinada; b) distribuir simultaneamente a primeira corrente de fluxo (304) na primeira trajetória de fluxo de corrente e a segunda corrente de fluxo (308) na segunda trajetória de fluxo de corrente de modo que pelo menos alguma mistura entre a primeira e a segunda misturas de corrente de fluxo (304, 308) forme uma corrente de fluxo combinada; e c) formar uma manta não tecida (350) ao coletar fibra de pelo menos a corrente de fluxo combinada no cilindro (330).

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que ambas primeira e a segunda misturas de corrente de fluxo (304, 308) compreendem uma fibra.

12. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que a formação compreende formar um gradiente através de pelo menos uma porção da espessura da manta não tecida (350).

13. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que a formação compreende formar um gradiente através de pelo menos uma porção transversal 5 da manta não tecida (350).

14. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que a formação compreende formar um gradiente simultaneamente através de pelo menos uma porção de ambas as espessuras e pelo menos uma porção transversal da manta não tecida (350).