BR112017025866B1 - Método e aparelho para formar cinta de papel - Google Patents
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Abstract
MÉTODOS PARA FABRICAR CORDÕES E CINTAS DE PAPEL REPOLPÁVEIS ATRAVÉS DE PROCESSO DE PULTRUSÃO E DISPOSITIVOS RELACIONADOS PARA O MESMO. A presente invenção refere-se a um método para formar cintas de papel. O método pode incluir fornecer uma tira de papel a partir de uma folha de base e direcionar a tira de papel através de uma primeira matriz para formar um cordão intermediário. O método pode ainda incluir direcionar o cordão intermediário a partir da primeira matriz através de uma segunda matriz, o cordão intermediário saindo da segunda matriz em um estado substancialmente não trançado. Aparelhos e dispositivos relacionados para formar cintas de papel também são fornecidos.
Description
[001] A presente descrição refere-se genericamente a cordões e cintas de papel e, mais particularmente, a cintas de papel repolpáveis formadas por pultrusão.
[002] As cintadoras costumam ser usadas para agrupar objetos. As cintadoras podem aplicar cintas sobre uma pilha de modo a agrupar esses objetos. Em alguns casos, as cintas convencionais usadas para agrupar objetos, tal como o fardo de polpa, foram feitas a partir de arame, aço e plástico. O uso de tais materiais para fardos de polpa provou ser problemático porque o fardo de polpa geralmente tem que ser repolpado junto com a cinta. A repolpagem pode, assim, ser dificultada porque cintas feitas de materiais que não suportam repolpagem teriam que ser removidas antes de iniciar o processo de repolpagem.
[003] Para resolver esses problemas, soluções típicas incluíram o uso de cintas feitas de papel para agrupamento de fardos de polpa. Tais cintas de papel convencionais podem ser produzidas torcendo o papel em cordões, cabos ou barbantes. Em alguns casos, as cintas de papel convencionais podem ser produzidas dobrando tiras de papel em uma cinta de papel. Em outros casos, as cintas de papel convencionais podem ser produzidas por uma combinação dobragem e torção de tiras de papel em uma cinta de papel.
[004] As cintas de papel convencionais, no entanto, resultaram em cintas de papel com resistência limitada e, em alguns casos, dificuldades adicionais de repolpagem, além de um aumento nos custos de fabricação. Por exemplo, as cintas de papel convencionais podem exigir uma torção firme para reter o cordão em sua forma consolidada e cilíndrica, além de adicionar aos processos de fabricação longos e dispendiosos. Da mesma forma, as cintas de papel dobradas podem exigir que as tiras de papel sejam dobradas em uma ou mais localizações para formar a cinta de papel. As múltiplas torções e dobras nas cintas de papel podem fazer com que a orientação da fibra e do papel seja continuamente alterada, o que resulta na perda de resistência da cinta de papel. Além disso, as torções e as dobras podem inibir a penetração da água nas cintas de papel, o que, novamente, dificulta a repolpagem das cintas de papel. Como um resultado, soluções típicas para resolver a perda de resistência podem exigir o uso de papel base mais volumoso e, portanto, mais dispendioso. Outras soluções podem exigir a adição de fibras sintéticas para melhorar as resistências à tração das cintas de papel convencionais. No entanto, fibras sintéticas, tal como raióm, vidro, náilon, polipropileno, polietileno, etc., podem dificultar a repolpagem da cinta de papel e a capacidade de funcionamento da máquina.
[005] As modalidades aqui descritas fornecem métodos, dispositivos, aparelhos e máquinas com fatores de forma eficientes e robustos para formar cordões e cintas de papel. De acordo com uma modalidade, um método para formar uma cinta de papel pode ser resumido como incluindo fornecer uma pluralidade de tiras de papel e direcionar cada uma da pluralidade de tiras de papel através de uma respectiva primeira matriz de cordão de pultrusão para formar cordões intermediários. Cada um dos cordões intermediários pode ser direcionado a partir da respectiva primeira matriz de cordão de pultrusão através de uma segunda matriz de cordão de pultrusão, os cordões intermediários saindo da segunda matriz em um estado substancialmente não trançado para formar cordões não trançados. Os cordões não trançados podem ser direcionados através de uma matriz de cinta de pultrusão, os cordões não trançados formando a cinta de papel.
[006] De acordo com outra modalidade, um método para formar cordões pode ser resumido como incluindo fornecer uma tira de papel a partir de uma folha de base e direcionar a tira de papel através de uma primeira matriz de cordão de pultrusão para formar um cordão intermediário. O método pode ainda incluir direcionar o cordão intermediário da primeira matriz de pultrusão através de uma segunda matriz de cordão de pultrusão, o cordão intermediário saindo da segunda matriz de cordão de pultrusão em um estado substancialmente não trançado para formar um cordão não trançado.
[007] De acordo com outra modalidade, um aparelho para formar uma cinta de papel pode ser resumido como incluindo um sistema de distribuição de tira de papel, o sistema de distribuição de tira de papel configurado para fornecer uma pluralidade de tiras de papel, e uma pluralidade de um primeiro conjunto de matrizes de cordão de pultrusão, cada uma do primeiro conjunto de matrizes de cordão de pultrusão tendo um primeiro receptáculo configurado para receber a pluralidade de tiras de papel e compactar as tiras de papel em cordões intermediários. O aparelho pode incluir ainda uma segunda matriz de cordão de pultrusão tendo uma pluralidade de segundos receptáculos, os segundos receptáculos configurados para receber os cordões intermediários e compactar os cordões intermediários em cordões não trançados. O aparelho pode ainda incluir uma matriz de cinta de pultrusão tendo um terceiro receptáculo, o terceiro receptáculo configurado para receber e compactar os cordões não trançados na cinta de papel.
[008] De acordo com ainda outra modalidade, um aparelho para formar uma cinta de papel pode ser resumido como incluindo um sistema de distribuição de tira de papel, o sistema de distribuição de tira de papel configurado para fornecer uma pluralidade de tiras de papel, e uma pluralidade de um primeiro conjunto de matrizes de cordão de pultrusão, cada uma do primeiro conjunto de matrizes de cordão de pultrusão tendo um primeiro receptáculo configurado para receber a pluralidade de tiras de papel e compactar as tiras de papel em cordões intermediários. O aparelho pode ainda incluir uma segunda matriz de cordão de pultrusão tendo uma pluralidade de segundos receptáculos, os segundos receptáculos configurados para receber os cordões intermediários e compactar os cordões intermediários em cordões não trançados, e uma matriz de cinta de pultrusão tendo um terceiro receptáculo, o terceiro receptáculo configurado para receber e compactar os cordões não trançados na cinta de papel.
[009] A Figura 1 é uma vista em perspectiva de um aparelho para formar um cordão não trançado, de acordo com uma modalidade.
[010] A Figura 2 é uma vista em perspectiva de um aparelho para formar um cordão não trançado, de acordo com outra modalidade.
[011] A Figura 3 é uma vista em perspectiva de um aparelho para formar um cordão não trançado, de acordo com outra modalidade.
[012] A Figura 4 é uma vista em perspectiva de um aparelho para formar um cordão não trançado, de acordo com outra modalidade.
[013] A Figura 5 é uma vista em perspectiva de um aparelho para formar um cordão não trançado, de acordo com outra modalidade.
[014] A Figura 6 é um gráfico que ilustra as resistências à tração superiores de cordões não trançados de acordo com as modalidades descritas.
[015] A Figura 7 é uma vista em perspectiva de um aparelho para formar um cordão não trançado, de acordo com outra modalidade.
[016] A Figura 8 é uma vista em perspectiva de um aparelho para compactar um cordão não trançado, de acordo com uma modalidade.
[017] A Figura 9 é uma vista em perspectiva de uma matriz de cinta de pultrusão, de acordo com uma modalidade.
[018] A Figura 10 é uma vista em perspectiva parcial da matriz da cinta de pultrusão da Figura 9 com certos componentes removidos para maior clareza, ilustrando a matriz de cinta de pultrusão tendo recebido uma pluralidade de cordões não trançados.
[019] A Figura 11 é uma vista em perspectiva de um aparelho para injetar um adesivo solúvel em água na matriz da cinta de pultrusão.
[020] A Figura 12 é uma vista planificada de cima de uma cinta de papel, de acordo com uma modalidade.
[021] A Figura 13 é um diagrama de blocos esquemático de uma máquina de pultrusão de cinta, de acordo com uma modalidade.
[022] A Figura 14 é um diagrama de blocos esquemático de uma máquina de pultrusão de cinta, de acordo com uma modalidade.
[023] A Figura 15 é um diagrama de blocos esquemático de uma máquina de pultrusão de cinta, de acordo com uma modalidade.
[024] A Figura 16 é um gráfico que ilustra a relação de resistência à tração máxima de cintas de papel comercialmente avaliadas de acordo com as modalidades descritas.
[025] A Figura 17 é um gráfico que ilustra as resistências à tração máximas das cintas de papel de acordo com as modalidades da matéria descrita.
[026] A Figura 18 é um gráfico que ilustra as resistências à tração máximas das cintas de papel de acordo com as modalidades descritas.
[027] A Figura 19 é um gráfico que ilustra um índice de tração de folhas de base de acordo com as modalidades descritas.
[028] A Figura 20 é um gráfico que ilustra um índice de tração de folhas de base de acordo com as modalidades descritas.
[029] Na descrição a seguir, certos detalhes específicos são apresentados de modo a fornecer uma compreensão completa de várias modalidades descritas. Um versado na técnica relevante reconhecerá que as modalidades podem ser praticadas sem um ou mais desses detalhes específicos. Em outros casos, estruturas e dispositivos bem conhecidos associados a cintadoras de papel e aparelhos e métodos relacionados podem não ser mostrados ou descritos em detalhes para evitar descrições desnecessariamente obscurecidas das modalidades.
[030] A menos que o contexto exija o contrário, ao longo da especificação e das reivindicações que se seguem, a palavra “compreender” e as suas variações, tais como “compreende” e “compreendendo” devem ser interpretadas em um sentido aberto e inclusivo, isto é, como “incluindo, mas não limitado a”.
[031] A referência ao longo desta especificação para “uma modalidade” significa que um recurso, estrutura ou característica particular descrito em conjunto com a modalidade está incluído em ao menos uma modalidade. Assim, os aparecimentos das frases “em uma modalidade” em vários locais ao longo desta especificação não são necessariamente todos referentes à mesma modalidade. Além disso, os recursos, estruturas ou características particulares podem ser combinados de qualquer maneira adequada em uma ou mais modalidades.
[032] Conforme usado nesta especificação e as reivindicações em anexo, as formas singulares “um”, “uma” e “o”, “a” incluem referentes plurais, a menos que o conteúdo dite claramente o contrário. Dever-se-ia também notar que o termo “ou” é geralmente empregado no seu sentido, incluindo “e/ou”, a menos que o conteúdo dite claramente o contrário.
[033] A Figura 1 ilustra um aparelho 10 para formar um cordão não trançado 1, de acordo com uma modalidade. O aparelho 10 pode incluir um carretel rotativo (não mostrada) em torno da qual um papel de base é enrolado. O papel de base enrolado pode formar um rolo (por exemplo, um rolo enrolado bem firme) que pode ser desenrolado à medida que o papel de base é puxado do carretel rotativo para fornecer uma tira de papel 2. Em algumas modalidades, a tira de papel 2 pode ser revestida com um adesivo. O adesivo pode ser um adesivo solúvel em água, tal como o polivinil álcool (“PVOH”). Por exemplo, o papel de base pode ser desenrolado do carretel rotativo e direcionado para um sistema de revestimento que pode ser configurado para revestir o papel de base e fornecer uma tira de papel revestida 2. Em algumas modalidades, o papel de base enrolado em torno do carretel rotativo pode ser pré-revestido com o adesivo solúvel em água para fornecer uma tira de papel revestida 2. Em outras modalidades, incluindo a modalidade ilustrada na Figura 1, a tira de papel 2 pode permanecer não revestida e ser fornecida a partir do papel de base desenrolado. O aparelho 10 pode incluir componentes adicionais, tais como rolos acionados por motor, por exemplo, rolos de aperto, que foram removidos para maior clareza, e que estão configurados para puxar a tira de papel 2 do carretel rotativo com força suficiente para causar a rotação do rolo rotativo. A tira de papel 2 pode ser selecionada para ter uma certa largura W. Por exemplo, a largura W da tira de papel 2 pode ser selecionada para atender a certas exigências, por exemplo, exigências de resistência, exigências de uso final, etc., conforme discutido em mais detalhes abaixo.
[034] A tira de papel 2 é direcionada e/ou puxada através de uma matriz de cordão de pultrusão 4 (por exemplo, uma matriz de funil, uma matriz de bocal, etc.). Novamente, a tira de papel 2 pode ser direcionada e/ou puxada através da matriz de cordão de pultrusão 4 usando vários meios, tais como rolos de aperto, por exemplo, que podem ser acionados por motores ou similares. Na modalidade ilustrada na Figura 1, a matriz de cordão de pultrusão 4 é uma matriz de funil 5, por exemplo, uma pipeta. A matriz de funil 5 inclui um corpo 7 que tem um receptáculo 9. O receptáculo 9 está disposto entre uma abertura de entrada 11 e uma abertura de saída 12. O receptáculo 9 inclui uma parte de seção constante 14 e uma parte de seção cônica 16. A parte de seção constante 14 se estende a partir da abertura de entrada 11 e inclui uma primeira parede 17 que circunda e assim forma, um primeiro volume 18. A parte de seção constante 14 transita suavemente para a parte de seção cônica 16. A parte de seção cônica 16 se estende a partir da parte de seção constante 14 e inclui uma segunda parede 19 que circunda, e assim forma, um segundo volume 20. A parte de seção cônica 16 afunila terminando na abertura de saída 12. Em algumas modalidades, uma zona de largura fixa constante também pode ser incluída após a parte de seção cônica 16 (não mostrada). Conforme ilustrado na Figura 1, a tira de papel 2 é puxada através da matriz de funil 5, passando através do receptáculo 9, onde a matriz de funil 5 compacta e/ou consolida gradualmente a tira de papel 2, de modo que a tira de papel 2 que sai da matriz de funil 5 forma um cordão intermediário 1a, o cordão intermediário 1a tendo uma forma substancialmente cilíndrica.
[035] O aparelho 10 também inclui uma matriz de cordão de pultrusão 21 (por exemplo, uma matriz de funil, uma matriz de bocal, etc.). O cordão intermediário 1a é direcionado e/ou puxado através da matriz de cordão de pultrusão 21. Novamente, o cordão intermediário 1a pode ser puxado através da matriz de cordão de pultrusão 21 usando vários meios, tais como rolos de aperto, por exemplo, que podem ser acionados por motores, ou similares. Na modalidade ilustrada na Figura 1, a matriz de cordão de pultrusão 21 é uma matriz de bocal 22. A matriz de bocal 22 inclui um corpo 26 que tem um receptáculo 28. O receptáculo 28 está disposto entre uma abertura de entrada 30 e uma abertura de saída 32. O receptáculo 28 inclui uma parte de seção constante 34 e uma parte de seção cônica 36. A parte de seção cônica 36 se estende a partir da abertura de entrada 30 e inclui uma primeira parede 38 que circunda, e assim forma, um primeiro volume 40. A parte de seção cônica 36 afunila transitando suavemente para a parte de seção constante 34. A parte de seção constante 34 se estende a partir da parte de seção cônica 36 e inclui uma segunda parede 41 que circunda, e assim forma, um segundo volume 42. A parte de seção constante 34 termina na abertura de saída 32. O cordão intermediário 1a é direcionado e/ou puxado através da matriz de bocal 22, passando através do receptáculo 28, onde a matriz de bocal 22 compacta e/ou consolida gradualmente o cordão intermediário 1a no cordão não trançado 1. Mais uma vez, passar o cordão intermediário 1a através do receptáculo 28 da matriz de bocal 22 continua a compactar e/ou consolidar o cordão intermediário 1a, de modo que o cordão não trançado 1 possa ter uma forma cilíndrica substancialmente compacta. O cordão não trançado 1 formado desta maneira omite e/ou evita vantajosamente a adição de etapas adicionais associadas à torção, dobragem e/ou quaisquer combinações das mesmas.
[036] As matrizes ilustradas (por exemplo, 4, 5, 21, 22) podem incluir outros componentes, tais como placas de matriz, sapatas, conjuntos de matriz, buchas, pinos, etc., que não foram mostrados por razões de clareza, mas estão dentro do escopo da descrição. Além disso, as matrizes ilustradas (por exemplo, 4, 5, 21, 22) podem ser feitas de vários materiais, tais como alumínio, tungstênio, aço inoxidável, materiais à base de plástico ou cerâmica altamente resistentes ao desgaste e de baixo atrito, ou outros materiais adequados.
[037] A Figura 2 ilustra um aparelho 100 para formar um cordão não trançado 101, de acordo com outra modalidade. O aparelho 100 inclui uma matriz de cordão de pultrusão, por exemplo, uma matriz de funil 105, e uma pluralidade de matrizes de cordão de pultrusão, por exemplo, matrizes de bocal 122a, 122b, 122c, localizadas adjacentes à matriz de funil 105, através das quais uma tira de papel 102 é direcionada e/ou puxada. Mais uma vez, a matriz de funil 105 inclui um corpo 107 com um receptáculo 109. O receptáculo 109 está disposto entre uma abertura de entrada 110 e uma abertura de saída 112. O receptáculo 109 inclui uma parte de seção constante 114 e uma parte de seção cônica 116. A parte de seção constante 114 estende-se a partir da abertura de entrada 110 e inclui uma primeira parede 117 que circunda e assim forma um primeiro volume 118. A parte de seção constante 114 transita suavemente para a parte de seção cônica 116. A parte de seção cônica 116 se estende a partir da parte de seção constante 114 e inclui uma segunda parede 119 que circunda, e assim forma, um segundo volume 120. A parte de seção cônica 116 afunila terminando na abertura de saída 112. A tira de papel 102 é direcionada e/ou puxada através da matriz de funil 105, passando através do receptáculo 109, onde a matriz de funil 105 compacta e/ou consolida gradualmente a tira de papel 102, de modo que a tira de papel 102 que sai da matriz de fundição 105 forma um cordão intermediário 101a, o cordão intermediário 101a tendo uma forma substancialmente cilíndrica.
[038] O cordão intermediário 101a é então direcionado e/ou puxado através da matriz de bocal 122a para formar o cordão não trançado 101. Novamente, a matriz de bocal 122a inclui um corpo 126a que tem um receptáculo 128a. O receptáculo 128a está disposto entre uma abertura de entrada 130a e uma abertura de saída 132a, e inclui uma parte de seção constante 134a e uma parte de seção cônica 136a. Conforme discutido acima, a parte de seção cônica 136a se estende a partir da abertura de entrada 130a e inclui uma primeira parede 138a que circunda, e assim forma um primeiro volume 140a. A parte de seção cônica 136a afunila-se passando gradualmente para a parte de seção constante 134a e inclui uma segunda parede 141a que circunda, e assim forma um segundo volume 142a.
[039] O cordão não trançado 101 é então direcionado e/ou puxado através de matrizes de bocal 122b, 122c. A matriz de bocal 122b também inclui um corpo 126b com um receptáculo 128b. O receptáculo 128b está disposto entre uma abertura de entrada 130b e uma abertura de saída 132b, e inclui uma parte de seção constante 134b e uma parte de seção cônica 136b. Conforme discutido acima, a parte de seção cônica 136b se estende a partir da abertura de entrada 130b e inclui uma primeira parede 138b, circundando e formando assim um primeiro volume 140b. A parte de seção cônica 136b afunila-se transitando gradualmente para a parte de seção constante 134b e inclui uma segunda parede 141b que circunda, e assim forma, um segundo volume 142b.
[040] A matriz de bocal 122c também inclui um corpo 126c que tem um receptáculo 128c. O receptáculo 128c está disposto entre uma abertura de entrada 130c e uma abertura de saída 132c, e inclui uma parte de seção constante 134c e uma parte de seção cônica 136c. Conforme discutido acima, a parte de seção cônica 136c se estende a partir da abertura de entrada 130c e inclui uma primeira parede 138c que circunda, e assim forma, um primeiro volume 140c. A parte de seção cônica 136c afunila-se transitando gradualmente para a parte de seção constante 134c e inclui uma segunda parede 141c que circunda, e assim forma, um segundo volume 142c.
[041] Conforme ilustrado na Figura 2, as matrizes de bocal 122a, 122b, 122c estão posicionadas adjacentes entre si. As aberturas de entrada e saída 130a, 130b, 130c, 132a, 132b, 132c e/ou o primeiro e o segundo volume 140a, 140b, 140c, 142a, 142b, 142c dos receptáculos correspondentes 128a, 128b, 128c são selecionados para reduzir ou diminuir em tamanho e/ou volume de forma sucessiva. Por exemplo, as aberturas de entrada e saída 130a, 132a da matriz de bocal 122a sãoselecionadas para ter um diâmetro maior do que as aberturas de entrada e saída 130b, 132b da matriz de bocal 122b. Da mesma forma, o primeiro e o segundo volume 140a, 142a do receptáculo 128a da matriz de bocal 122a são selecionados para serem maiores do que o primeiro e o segundo volume 140b, 142b do receptáculo 128b da matriz de bocal 122b. Desta forma, a tira de papel 102 pode vantajosamente ser comprimida e/ou compactada gradualmente à medida que a tira de papel 102 é direcionada e/ou puxada através da matriz de funil 105, o cordão intermediário 101a é direcionado e/ou puxado através da matriz de bocal 122a, e o cordão não trançado 101 é direcionado e/ou puxado através de cada matriz de bocal sucessiva 122b, 122c. Além disso, enquanto a modalidade ilustrada na Figura 2 ilustra as matrizes de bocal 122a, 122b, 122c, em outras modalidades, o aparelho 100 pode incluir qualquer número de matrizes de cordão de pultrusão, tais como as matrizes de bocal ou as matrizes de funil, por exemplo.
[042] Em algumas modalidades, uma ou mais das matrizes de bocal 122a, 122b, 122c podem ser configuradas para aquecer o cordão intermediário 101a e/ou o cordão não trançado 101 como o cordão intermediário 101a e/ou o cordão não trançado 101 é direcionado e/ou puxado através dos receptáculos correspondentes 128a, 128b, 128c. Em algumas modalidades, incluindo a modalidade ilustrada na Figura 2, a matriz de bocal 122c pode ser configurada para aquecer o cordão não trançado 101. A matriz de bocal 122c pode incluir um sistema de aquecimento elétrico, tal como bobinas ou similares, para aquecer o cordão não trançado 101. Em outras modalidades, a matriz de bocal 122c pode incluir outros sistemas e métodos para aquecer o cordão não trançado 101, tais como aquecedores, lâmpadas ou similares, que podem ser configurados para aquecer o cordão não trançado 101. Deste modo, o calor fornecido pela matriz de bocal 122c pode facilitar a compactação e/ou a consolidação do cordão não trançado 101. Por exemplo, ao puxar o cordão não trançado 101 revestido com o adesivo solúvel em água, tal como o PVOH, o calor fornecido pela matriz de bocal 122c, ou a aplicação de um líquido, tal como água, por exemplo, pode ativar a viscosidade superficial do adesivo. A ativação da viscosidade superficial do adesivo solúvel em água pode, portanto, facilitar a compactação e/ou a consolidação do cordão não trançado 101 quando o cordão não trançado 101 passa através das matrizes de bocal (por exemplo, 122a, 122b, 122c).
[043] Em algumas modalidades, as aberturas de entrada e saída das várias matrizes 4, 5, 21, 22, etc. (por exemplo, aberturas de entrada 11, 30, aberturas de saída 12, 32, etc.) e os volumes (por exemplo, primeiro e segundo volumes 18, 20, 40, 42, etc.) são vantajosamente selecionados para conferir certas características de resistência. Por exemplo, em algumas modalidades, as aberturas de entrada (por exemplo, 11, 30) podem ser selecionadas para ter um diâmetro de entrada de aproximadamente 2,4 a 2,8 mm. As aberturas de saída (por exemplo, 12, 32) podem ser selecionadas para ter um diâmetro de saída de aproximadamente 1,2 a 1,6 mm. Em algumas modalidades, as partes de seção cônica das matrizes 4, 5, 21, 22 (por exemplo, partes de seção cônica 16, 36) podem ser selecionadas para ter um comprimento longitudinal de aproximadamente 3 a 5 mm. A seleção das várias matrizes dessa maneira facilita a compactação e/ou a consolidação das tiras de papel, de modo que as tiras de papel possam ter propriedades de resistência melhoradas.
[044] A Figura 3 ilustra um aparelho 200 para formar um cordão não trançado 201, de acordo com outra modalidade. O aparelho 200 fornece uma variação na qual uma tira de papel revestida somente de um lado 202 é direcionada e/ou puxada através de um sistema de umidificação 208. Em algumas modalidades, incluindo a modalidade ilustrada na Figura 3, a tira de papel 202 é revestida de um lado com um adesivo solúvel em água, tal como PVOH. Em algumas modalidades, o sistema de umidificação 208 pode incluir bocais de névoa ultrafina, um banho de neblina de água, uma câmara de vapor ou outros sistemas que aplicam quantidades finas de líquidos, tal como água, para ativar o revestimento adesivo da tira de papel 202. Em algumas modalidades, incluindo a modalidade ilustrada na Figura 3, o sistema de umidificação 208 inclui dois pares de rolos 244a, 244b (coletivamente, rolos 244). Em algumas modalidades, ao menos um rolo do par de rolos 244, tal como o rolo inferior do par de rolos inferiores 244b, por exemplo, é submerso em um banho de líquido. Em algumas modalidades, o líquido pode ser água ou outro líquido adequado. À medida que o rolo inferior dos rolos inferiores 244b rotaciona através do banho de líquido, os rolos inferiores 244b e os rolos superiores 244a são configurados para receber através de suas superfícies externas 248b, 248a o líquido, por exemplo, água. A superfície do rolo superior do par de rolos inferiores 244b é preenchida com o líquido através das ranhuras 250. Em particular, as ranhuras 250 são configuradas para receber o líquido, por exemplo, água ou outro líquido adequado e umedecer a superfície externa 248a dos rolos 244a. Os rolos 244 podem rotacionar entre si à medida que a tira de papel 202 é direcionada e/ou puxada através do sistema de umidificação 208. Desta maneira, o sistema de umidificação 208 pode umedecer a tira de papel 202 revestida com o adesivo solúvel em água. A aplicação do líquido, tal como a água, pode ativar a viscosidade superficial do adesivo para facilitar a compactação e a consolidação do cordão não trançado 201. Em algumas modalidades, o sistema de umidificação 208 pode incluir rolos comercialmente disponíveis, tais como rolos AniloxTM. No entanto, outros rolos que podem facilitar a umidificação de objetos que os atravessam estão dentro do escopo da descrição.
[045] A Figura 4 ilustra um aparelho 300 para formar um cordão não trançado 301, de acordo com outra modalidade. O aparelho 300 fornece uma variação na qual uma tira de papel 302 pode incluir uma pluralidade de fendas que se estendem longitudinalmente 350 para definir uma pluralidade de partes de tira 352. Em algumas modalidades, o aparelho 300 pode incluir cortadores, facas, fatiadores ou outros dispositivos adequados para cortar, raspar ou fatiar a tira de papel 302 longitudinalmente na pluralidade de partes de tira 352. Em algumas modalidades, as fendas 350 podem estar igualmente separadas em uma direção lateral, de modo que cada uma das partes de tira 352 se estende lateralmente a uma mesma distância. Em algumas modalidades, uma ou mais das fendas 350 podem estar desigualmente separadas em uma direção lateral, de modo que cada uma das partes de tira 352 se estende lateralmente a uma distância diferente.
[046] Conforme ilustrado na Figura 4, as partes de tira 352 são direcionadas e/ou puxadas através de matrizes de cordão de pultrusão, por exemplo, matriz de funil 305 e uma pluralidade de matrizes de cordão de pultrusão, por exemplo, matrizes de bocal 322a, 322b, 322c, conforme discutido acima, para formar o cordão não trançado 301. Em algumas modalidades, a tira de papel 302 pode ser revestida com um adesivo, tal como um PVOH solúvel em água. Além disso, em algumas modalidades, a tira de papel revestida 302 pode ser puxada e/ou direcionada através de um sistema de umidificação (por exemplo, o sistema de umidificação 208). Em outras modalidades, a tira de papel 302 pode permanecer não revestida quando é puxada e/ou direcionada através da matriz de funil 305.
[047] A Figura 5 ilustra um aparelho 400 para formar um cordão não trançado 401, de acordo com outra modalidade. O aparelho 400 fornece uma variação na qual uma tira de papel 402 pode incluir uma pluralidade de perfurações que se estendem longitudinalmente 450 para definir uma pluralidade de partes de tira 452. Em algumas modalidades, o aparelho 400 pode incluir pistolas de perfuração, agulhas ou outros dispositivos adequados para formar as perfurações 450. Em algumas modalidades, as perfurações 450 podem estar igualmente separadas em uma direção lateral, de modo que cada uma das partes de tira 452 se estende lateralmente a uma mesma distância. Em algumas modalidades, uma ou mais das perfurações 450 podem estar desigualmente separadas na direção lateral, de modo que cada uma das partes de tira 452 se estende lateralmente a uma distância diferente.
[048] Mais uma vez, como ilustrado na Figura 5, as partes de tira 452 são direcionadas e/ou puxadas através de matrizes de cordão de pultrusão, por exemplo, a matriz de funil 405 e uma pluralidade de matrizes de cordão de pultrusão, por exemplo, matrizes de bocal 422a, 422b, 422c, conforme discutido acima, para formar o cordão não trançado 401. Em algumas modalidades, a tira de papel 402 pode ser revestida com um adesivo, tal como um PVOH solúvel em água. Além disso, em algumas modalidades, a tira de papel revestida 402 pode ser puxada e/ou direcionada através de um sistema de umidificação (por exemplo, sistema de umidificação 208). Em outras modalidades, a tira de papel 402 pode permanecer não revestida quando é puxada e/ou direcionada através da matriz de funil 405.
[049] As modalidades ilustradas nas Figuras 4 e 5 facilitam o aumento das propriedades de resistência dos cordões não trançados (por exemplo, cordões não trançados 1, 101, 201, 301, 401). Os inventores descobriram experimentalmente que cortar, perfurar ou geralmente fornecer partes de tira (por exemplo, 352, 452) facilitam a compactação e/ou a consolidação das tiras de papel (por exemplo, tiras de papel 302, 402) através das aberturas de entrada e saída das matrizes de cordão de pultrusão (por exemplo, tiras de papel 302, 402), que limitam, inibem ou reduzem o engaste e/ou a distorção das tiras de papel.
[050] A Figura 6 ilustra um gráfico com um eixo vertical correspondente a uma carga de tração e um eixo horizontal correspondente a uma extensão. Uma linha sólida corresponde a uma cinta montada a partir de 15 tiras de papel individualmente puxadas manualmente através de uma matriz de cordão de pultrusão para formar cordões não trançados de acordo com uma modalidade, e uma linha pontilhada corresponde a uma cinta montada a partir de 15 partes de tira de papel cortadas manualmente através de uma matriz de cordão de pultrusão para formar cordões não trançados de acordo com outra modalidade. O cordão não trançado foi formado a partir de uma tira de papel com fendas igualmente separadas para definir quatro partes de tira de papel. A tira de papel de 19 mm de largura foi cortada em 4 partes de tira de papel longitudinais de largura igual (19/4 mm). Ambas as cintas de cordão não trançado foram revestidas com um adesivo para fornecer um peso de revestimento final de teor de 12% em peso. Conforme ilustrado na Figura 6, a modalidade do cordão não trançado feito a partir de tiras fatiadas correspondentes à linha pontilhada exibiu um aumento de resistência máximo de 12%.
[051] A Figura 7 ilustra um aparelho 500 para formar um cordão não trançado 501, de acordo com outra modalidade. O aparelho 500 fornece uma variação na qual o aparelho 500 inclui um sistema de impregnação 560. O sistema de impregnação 560 é configurado para receber o cordão não trançado 501 e inclui um recipiente 562 e um rolo 564. O recipiente 562 inclui um líquido para revestir e/ou impregnar o cordão não trançado 501. Em algumas modalidades, o líquido pode incluir um adesivo de PVOH solúvel em água que pode conter um agente de retenção de água tal como carboximetilcelulose de sódio. O agente de retenção de água na solução de PVOH atua para reter a água em solução para diminuir a velocidade na qual o papel está molhado. Em contraste com os cordões trançados de papel, onde a adição de agente de retenção de água não é necessária à medida que os cordões de papel firmemente trançados diminuem a penetração da água, a adição do agente de retenção de água ao meio adesivo solúvel em água evita a quebra dos cordões não trançados molhados durante a sua pultrusão através das matrizes de bocal. Para alguns graus comerciais de PVOH solúveis em água, a adição de um agente de retenção de água tal como a carboximetilcelulose de sódio pode ser omitida. Com relação às flexibilidades do cordão e da cinta, em contraste com os cordões e cintas convencionais, onde a torção da tira de papel transmite flexibilidade natural aos cordões e, portanto, à cinta de papel final, os cordões não trançados e as cintas relacionadas são naturalmente menos flexíveis. Assim, o adesivo solúvel em água pode ou deve conter um flexibilizador solúvel em água tal como um polipropileno glicol (peso molecular = 2000) para aumentar a flexibilidade do cordão não trançado. Conforme ilustrado na Figura 7, a tira de papel 502 é direcionada e/ou puxada através de uma matriz de cordão de pultrusão, por exemplo, a matriz de funil 505 para formar um cordão intermediário 501a e, em seguida, o cordão intermediário 501a é direcionado e/ou puxado através de um segundo conjunto de matrizes de cordão de pultrusão, por exemplo, primeira matriz de bocal 522a para formar o cordão não trançado 501. O cordão não trançado 501 é então direcionado e/ou puxado através de uma segunda matriz de bocal 522b com o sistema de impregnação 560 disposto entre a primeira matriz de bocal 522a e a segunda matriz de bocal 522b. À medida que o rolo 564 rotaciona, o cordão não trançado 501 é extraído da primeira matriz de bocal 522a e é puxado contra uma superfície superior do rolo umidificado com PVOH 564 para impregnar ou revestir o cordão não trançado 501 com o adesivo solúvel em água, por exemplo, adesivo de PVOH solúvel em água que pode conter um agente de retenção de água, tal como carboximetilcelulose, e pode ou deve conter um flexibilizador solúvel em água tal como um polipropileno glicol (peso molecular = 2000). Após a impregnação do cordão não trançado 501 com o adesivo de PVOH solúvel em água que pode conter um agente de retenção de água tal como carboximetilcelulose de sódio e pode ou deve conter um flexibilizador solúvel em água tal como um polipropileno glicol (peso molecular = 2000), o cordão não trançado 501 é direcionada e/ou puxada através da segunda matriz de bocal 522b. Em algumas modalidades, a segunda matriz de bocal 522b pode ser configurada para aquecer o cordão não trançado 501. Em algumas modalidades, o cordão não trançado 501 pode ser puxado e/ou direcionado através de uma terceira, uma quarta matriz ou qualquer número de matrizes de bocal que podem ou não ser aquecidas para formar o cordão não trançado 501. Além disso, em algumas modalidades, um ou mais dos recipientes 562 e rolos 564 podem ser colocados entre a primeira matriz de bocal 522a e quaisquer matrizes de bocal subsequentes, tal como, a matriz de bocal 522b, e/ou qualquer número de matrizes de bocal subsequentes posicionadas após a matriz de bocal 522b.
[052] Além disso, em algumas modalidades, uma ou mais das matrizes de bocal podem ser configuradas para aquecer o cordão não trançado 501. Conforme discutido acima, a matriz de bocal que pode ser configurada para aquecer o cordão não trançado 501 pode incluir um sistema de aquecimento elétrico ou outros sistemas e métodos para aquecer o cordão não trançado, tal como aquecedores, lâmpadas ou similares. Mais uma vez, as matrizes de funil e de bocal (por exemplo, 505, 522a, 522b) podem ser dimensionadas para facilitar a compactação e/ou a consolidação da tira de papel 502, à medida que a tira de papel 502 é formada em um cordão intermediário 501a e o cordão não trançado 501. Por exemplo, as aberturas de entrada e de saída e o primeiro e o segundo volume das correspondentes matrizes de funil e de bocal podem diminuir gradualmente de forma sucessiva para facilitar a compactação e/ou a consolidação da tira de papel 502, o cordão intermediário 501a e o cordão não trançado 501.
[053] A Figura 8 ilustra um aparelho 600 para compactar um cordão não trançado 601 e para guiar e montar os cordões não trançados 601 em uma matriz de cinta de pultrusão, de acordo com uma modalidade. Embora a modalidade seja descrita em conjunto com cordões não trançados 601, compactar, guiar e montar cordões trançados em uma matriz de cinta de pultrusão, conforme discutido em mais detalhes abaixo, estão dentro do escopo da descrição.
[054] O cordão não trançado 601 pode ser formado de acordo com as várias modalidades aqui descritas. O aparelho 600 ilustrado na Figura 8 pode opcionalmente e/ou adicionalmente facilitar a compactação e/ou consolidação do cordão não trançado 601. O aparelho 600 inclui uma pluralidade de sistemas de rolos de guia e compactação 670. Enquanto a modalidade ilustrada na Figura 8 inclui três sistemas de rolo de guia e compactação 670, em outras modalidades, o aparelho 600 pode incluir um par de sistemas de rolo de guia e compactação 670, ou qualquer número de sistemas de rolo de guia e de compactação 670. Os sistemas de rolo de guia e compactação 670 incluem um primeiro conjunto de rolos 672, que incluem um rolo superior 674 e um rolo inferior 676. O rolo superior 674 é posicionado adjacente ao rolo inferior 676 para definir um primeiro espaço de passagem 680. O primeiro espaço de passagem 680 é configurado para guiar e comprimir e/ou compactar o cordão não torcida 601 à medida que o cordão não trançado 601 passa através dele.
[055] Os sistemas de rolo de guia e compactação 670 incluem um segundo conjunto de rolos 682, que inclui um rolo lateral esquerdo 684 e um rolo lateral direito 686. O rolo lateral esquerdo 684 é posicionado adjacente ao rolo lateral direito 686 para definir um segundo espaço de passagem 688. O segundo espaço de passagem 688 é configurado para comprimir e/ou compactar o cordão não trançado 601 à medida que o cordão não trançado 601 passa através dele. Em particular, o primeiro conjunto de rolos 672 e o segundo conjunto de rolos 682 estão dispostos, de modo que o primeiro conjunto de rolos 672 e o segundo conjunto de rolos 682 estão orientados em um ângulo um em relação ao outro. Por exemplo, o primeiro conjunto de rolos 672 é orientado substancialmente horizontalmente enquanto o segundo conjunto de rolos 682 é orientado substancialmente verticalmente, com a orientação do primeiro conjunto de rolos 672 sendo substancialmente perpendicular ao segundo conjunto de rolos 682. Em outras modalidades, no entanto, as orientações do primeiro e do segundo conjunto de rolos 672, 682 podem ser dispostas para serem paralelas entre si, ou em qualquer outra orientação angular adequada.
[056] Em algumas modalidades, incluindo a modalidade ilustrada na Figura 8, o aparelho 600 pode, opcionalmente e/ou adicionalmente, incluir um ou mais rolos ranhurados de guia 689, tal como um rolamento ranhurado, por exemplo. Em algumas modalidades, o aparelho 600 pode excluir os sistemas de rolo de guia e compactação 670 e pode incluir apenas rolos ranhurados de guia 689. Em algumas modalidades, o aparelho 600 pode incluir um, dois, três ou qualquer número de rolos ranhurados de guia 689. Por exemplo, a modalidade ilustrada na Figura 8 inclui um par de rolos ranhurados de guia 689 posicionados adjacentes à pluralidade de primeiro e segundo conjuntos de rolos 672, 682. Os rolos ranhurados de guia 689 incluem um rebaixo 690 que circunda uma superfície externa 691 do rolo ranhurado 689. O rebaixo 690 está posicionado na superfície externa 691, de modo que o rebaixo 690 pode receber o cordão trançado ou não trançado 601, à medida que o cordão trançado ou não trançado 601 passa através dos sistemas de rolos de guia e compactação 670. Em particular, os rebaixos 690 dos rolos ranhurados de guia 689 são configurados para compactar e/ou consolidar ainda mais o cordão trançado ou não trançado 601. Além disso, os rolos ranhurados de guia 689 também facilitam o alinhamento do cordão trançado ou não trançado 601, à medida que o cordão trançado ou não trançado 601 pode ser alimentado a um dispositivo de formação de cinta, como discutido em mais detalhes a seguir.
[057] As Figuras 9 e 10 ilustram uma matriz de cinta de pultrusão 810, de acordo com uma modalidade. A matriz de cinta de pultrusão 810 inclui um elemento superior 842 e um elemento inferior 844. O elemento superior 842 é configurado para ser acoplado ao elemento inferior 844. O elemento superior 842 pode ser acoplado ao elemento inferior 844 através de fixadores ou similares. O uso de fixadores permitirá abrir a matriz de cinta de pultrusão 810 para permitir a colocação dos cordões sempre que necessário. O elemento superior 842 tem uma forma substancialmente retangular e inclui um lado interno 845 e um lado externo 846. Os lados interno e externo 845, 846 incluem respectivas superfícies 848, 847 que são superfícies substancialmente planas e paralelas entre si. O elemento inferior 844 inclui um lado interno 849 e um lado externo 850. O lado interno inclui um rebaixo 851 que se estende a partir de uma abertura de entrada 852 até uma abertura de saída 853. O rebaixo 851 inclui uma parte de seção cônica 855 e uma parte de seção constante 856. A parte de seção cônica 855 se afunila a partir da abertura de entrada 852, transitando suavemente para a parte de seção constante 856. A parte de seção constante 856 se estende longitudinalmente a partir da parte de seção cônica 855 até a abertura de saída 853. Em particular, o rebaixo 851 na parte de seção constante 856 tem uma certa largura W e uma certa espessura T. A largura W da parte de seção constante 856 permanece substancialmente constante e é selecionada para formar uma cinta de papel 860 com a largura W. Em algumas modalidades, a espessura T da parte de seção constante 856 pode ter uma gama de aproximadamente 1 a 1,2 mm. Em outras modalidades, a largura W da parte de seção constante 856 pode ser selecionada de modo que a cinta de papel 860 tenha qualquer largura desejada W. A espessura T da parte de seção constante 856 pode ser selecionada para ter diâmetro ao menos igual ou aproximadamente 0,1 a 0,2 mm maior do que o diâmetro de um cordão não trançado 801 que entra na abertura de entrada 852. Novamente, a seleção da parte de seção constante 856 para ter a certa espessura T facilita a compactação e/ou a consolidação e, assim, melhora as propriedades de resistência da tira de papel 860. Em outras modalidades, a espessura T da parte de seção constante 856 pode ser selecionada de modo que a cinta de papel 860 tem qualquer espessura desejada T.
[058] Como ilustrado melhor na Figura 10, a abertura de entrada 852 é configurada para receber através dela uma série de cordões trançados ou não trançados 801, de acordo com as várias modalidades descritas aqui (por exemplo, 1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701). À medida que os cordões trançados ou não trançados 801 são direcionados e/ou puxados através da parte de seção cônica 855 do rebaixo 851, os cordões trançados ou não trançados 801 são gradualmente compactados e/ou consolidados na direção lateral. Os cordões trançados ou não trançados 801 passam através da parte de seção constante 856, onde os cordões trançados ou não trançados 801 continuam a ser compactados e/ou consolidados na direção lateral, acoplando assim os cordões trançados ou não trançados 801 entre si para formar a cinta de papel 860 com a largura selecionada W. Além disso, a compactação e/ou a consolidação dos cordões trançados ou não trançados 801 dessa maneira facilitam a redução de espaços entre cada um dos cordões trançados ou não trançados 801. Formar uma cinta de papel 860 com espaços reduzidos ou estreitos entre os cordões trançados ou não trançados 801 melhora vantajosamente as propriedades de resistência à tração superiores da cinta de papel 860.
[059] Em algumas modalidades, a matriz de cinta de pultrusão 810 pode ser mantida em temperatura ambiente. A manutenção da matriz de cinta de pultrusão 810 em temperatura ambiente pode facilitar a manutenção de qualquer adesivo revestido ou aplicado aos cordões não trançados 801 em uma fase líquida. Conforme discutido acima, em algumas modalidades, os cordões não trançados 801 podem ser impregnados e/ou revestidos com um adesivo solúvel em água, tal como um PVOH solúvel em água que pode conter um agente de retenção de água, tal como carboximetilcelulose de sódio, e pode ou deve conter um flexibilizador solúvel em água, tal como um polipropileno glicol (por exemplo: peso molecular = 2000). Em tais casos, por exemplo, o dispositivo de formação de cinta 810 pode permanecer em temperatura ambiente para facilitar qualquer adesivo residual solúvel em água que permanece na fase líquida. Em algumas modalidades, a matriz de cinta de pultrusão 810 pode ser aquecida até uma temperatura selecionada. Por exemplo, a matriz de cinta de pultrusão 810 pode incluir um sistema de aquecimento elétrico, tal como bobinas ou similares, para aquecer os cordões não trançados 801 à medida que passam através do rebaixo. Em algumas modalidades, a matriz de cinta de pultrusão 810 pode incluir outros sistemas e métodos para aquecer os cordões trançados ou não trançados 801, tais como aquecedores, lâmpadas ou similares.
[060] Além disso, em algumas modalidades, a matriz de cinta de pultrusão 810 pode ser aquecida a uma temperatura dentro de uma gama de aproximadamente 50-90° C. De um modo mais geral, a matriz de cinta de pultrusão 810 pode ser aquecida em temperaturas adequadas que podem minimizar as forças de atrito na matriz de cinta de pultrusão 810, à medida que os cordões trançados ou não trançados revestidos ou não revestidos 801 passam através do rebaixo 851 da matriz de cinta de pultrusão 810. Ainda mais, aquecer a matriz de cinta de pultrusão 810 também pode facilitar vantajosamente a secagem dos cordões não trançados 801 à medida que eles são compactados e/ou consolidados para formar a cinta de papel 860.
[061] A Figura 11 ilustra um aparelho 900 para injetar um adesivo, tal como um adesivo solúvel em água, por exemplo, um adesivo de PVOH solúvel em água que pode conter um agente de retenção de água tal como carboximetilcelulose de sódio e pode ou deve conter um flexibilizador solúvel em água tal como um polipropileno glicol (por exemplo, peso molecular = 2000), para cordões trançados ou não trançados 901. O aparelho 900 inclui uma matriz de cinta de pultrusão 910 e um dispositivo de injeção 915. O dispositivo de injeção 915 pode incluir um ou mais dutos 917 que estão em comunicação de fluido com um recipiente (não mostrado) ou outro fornecimento do adesivo solúvel em água. O dispositivo de injeção 915 pode incluir uma cabeça de injeção 918 acoplada a um ou mais dutos 917. Conforme ilustrado na Figura 11, a cabeça de injeção 918 é posicionada proximal a uma abertura de entrada 952 da matriz de cinta de pultrusão 910. Em particular, o dispositivo de injeção 915 é configurado para pulverizar, injetar ou aplicar o adesivo solúvel em água à medida que os cordões trançados ou não trançados 901 entram na matriz de cinta de pultrusão 910. Em algumas modalidades, o aparelho 900 pode incluir um sistema de impregnação (por exemplo, 560) posicionado adjacente à matriz de cinta de pultrusão 910. Nessa modalidade, os cordões trançados ou não trançados 901 podem ser impregnados com um adesivo solúvel em água, por exemplo, um adesivo de PVOH solúvel em água que pode conter um agente de retenção de água tal como carboximetilcelulose de sódio e pode conter um flexibilizador solúvel em água, tal como um polipropileno glicol (por exemplo: peso molecular = 2000), antes de entrar na matriz de cinta de pultrusão 910.
[062] A Figura 12 ilustra uma cinta de papel 706 formada de acordo com as modalidades dos aparelhos, métodos e dispositivos aqui descritos. A cinta de papel 706 foi formada direcionando quatorze cordões não trançados 701 através de uma modalidade de uma matriz de cinta de pultrusão (por exemplo, matriz de cinta de pultrusão 810, 910), tendo um rebaixo (por exemplo, rebaixo 851) com uma parte de seção constante (por exemplo, parte de seção constante 856) com uma espessura T (não mostrada) de aproximadamente 1,2 mm e uma largura W de aproximadamente 17 mm. Os cordões não trançados 701 foram revestidos com uma injeção de um adesivo de PVOH solúvel em água que pode conter um agente de retenção de água, tal como a carboximetilcelulose de sódio, enquanto pultrudados através da matriz de cinta de pultrusão (por exemplo, matriz de cinta de pultrusão 810, 910). A cinta final tinha uma camada de 12% em peso de conteúdo adesivo de PVOH. Os testes subsequentes de resistência à tração mostraram uma melhora acentuada nas propriedades de resistência à tração máxima, em comparação com a cinta de papel convencional comercialmente disponível formada a partir de cordões trançados (ver, por exemplo, Figura 17).
[063] A Figura 13 é um diagrama de blocos esquemático de uma máquina de pultrusão de cinta 1110, de acordo com uma modalidade. A máquina de pultrusão de cinta 1110 pode incluir um ou mais carretéis rotativos (não mostradas) em torno das quais um papel de base é enrolado. O papel de base enrolado pode formar um rolo (por exemplo, um rolo firmemente enrolado) que pode ser desenrolado à medida que o papel de base é puxado de um ou mais carretéis rotativos. Na modalidade ilustrada na Figura 13, o papel de base enrolado em torno de um ou mais carretéis rotativos é pré-revestido com um adesivo solúvel em água, tal como PVOH que pode ou deve conter um flexibilizador solúvel em água tal como um polipropileno glicol (por exemplo: peso molecular = 2000), para fornecer uma pluralidade de tiras de papel pré-revestidas 1002. A máquina de pultrusão de cinta 1110 inclui um primeiro sistema de acionamento 1012 que inclui um motor acoplado operacionalmente a um conjunto de rolos de aperto. O primeiro sistema de acionamento 1012 é configurado para puxar as tiras de papel 1002 através de um sistema de umidificação 1008 e matrizes 1014, tal como, por exemplo, matrizes de cordão de pultrusão (por exemplo, matrizes de funil 5, 105, 205, 305, 405, 505 e matrizes de bocal 22, 122a, 122b, 122c, etc.). Em particular, as tiras de papel 1002 são direcionadas e/ou puxadas através do sistema de umidificação 1008, tal como, por exemplo, o sistema de umidificação 208, que pode ativar a viscosidade superficial do adesivo através de aplicação de calor ou líquido. Conforme discutido acima, o sistema de umidificação 1008 pode incluir bocais de nebulização, um banho de névoa de água, uma câmara de vapor ou outros sistemas que aplicam líquidos, tal como água, às tiras de papel 1002 para ativar a viscosidade superficial do adesivo solúvel em água.
[064] Depois de passar através do sistema de umidificação 1008, as tiras de papel 1002 são então direcionadas e/ou puxadas através de um primeiro conjunto de matrizes de cordão de pultrusão 1014. Conforme discutido acima, em algumas modalidades, cada um da série de tiras de papel 1002 pode primeiro ser puxado e/ou direcionado através de uma série correspondente de matrizes de cordão de pultrusão, tais como as matrizes de funil (por exemplo, matrizes de funil 5, 105, 205, 305, etc.) para formar cordões intermediários. Os cordões intermediários podem então ser puxados e/ou direcionados através de uma série de matrizes de cordão de pultrusão, tal como matrizes de bocal (por exemplo, matrizes de bocal 22, 122a, 122b, 122c, etc.) posicionadas adjacentes entre si. Cada uma da série de matrizes de bocal (por exemplo, matrizes de bocal 22, 122a, 122b, 122c, etc.) pode incluir um receptáculo (por exemplo, receptáculo 9, 109, etc.) para receber e compactar os respectivos cordões intermediários e cordões não trançados 1001. Em algumas modalidades, as tiras de papel 1002 podem ser direcionadas a partir das matrizes de funil, formadas em cordões intermediários, a uma série correspondente de matrizes de bocal (por exemplo, matrizes de bocal 22, 122a, 122b, 122c, etc.). Os cordões intermediários são direcionados e/ou puxados através do primeiro conjunto de matrizes de cordão de pultrusão 1014 para formar cordões não trançados 1001.
[065] Em algumas modalidades, incluindo a modalidade ilustrada na Figura 13, um ou mais de uma série do primeiro conjunto de matrizes de cordão de pultrusão 1014 podem incluir um sistema de aquecimento elétrico, tal como bobinas ou similares. Em algumas modalidades, um ou mais de uma série do primeiro conjunto de matrizes de cordão de pultrusão 1014 podem incluir um aquecedor, uma lâmpada ou outro dispositivo adequado para aquecer e secar os cordões não trançados 1001.
[066] Depois de passar através do primeiro conjunto de matrizes de cordão de pultrusão 1014, o segundo sistema de acionamento 1069 pode direcionar e/ou puxar os cordões não trançados 1001 através do segundo conjunto de matrizes de cordão de pultrusão 1016. Novamente, conforme discutido acima, em algumas modalidades, cada um da série de cordões não trançados 1001 pode opcionalmente ser primeiro puxado e/ou direcionado através de uma série correspondente de matrizes de cordão de pultrusão, tal como as matrizes de funil (por exemplo, matrizes de funil 5, 105, 305, etc.). Os cordões não trançados 1001 podem depois ser puxados e/ou direcionados através de um número de matrizes de cordão de pultrusão, tal como matrizes de bocal (por exemplo, matrizes de bocal 22, 122a, 122b, 122c, etc.) posicionadas adjacentes entre si. Cada uma da série de matrizes de cordão de pultrusão (por exemplo, matrizes de bocal 22, 122a, 122b, 122c, etc.) pode incluir um receptáculo (por exemplo, receptáculo 9, 109, etc.) para receber e compactar os respectivos cordões não trançados 1001. Em algumas modalidades, os cordões não trançados 1001 podem ser direcionados a partir das matrizes de funil opcionais para uma série correspondente de matrizes de cordão de pultrusão (por exemplo, matrizes de bocal 22, 122a, 122b, 122c, etc.). Embora na modalidade da máquina de pultrusão de cinta 1110 ilustrada na Figura 13, o segundo conjunto de matrizes de cordão de pultrusão 1016 não inclui meios para aquecer os cordões não trançados 1001, em outras modalidades, uma de uma série do segundo conjunto de matrizes 1016 pode incluir meios para aquecer os cordões não trançados 1001.
[067] A máquina de pultrusão de cinta 1110 inclui um ou mais sistemas de rolos de guia e compactação 1070 similares, por exemplo, sistemas de rolo de guia e compactação 670, e um ou mais rolos ranhurados de guia 1089, similares aos rolos ranhurados de guia 689, por exemplo. Em algumas modalidades, cada um dos cordões não trançados 1001 pode ser direcionado para um correspondente de um ou mais sistemas de rolos de guia e compactação 1070 e/ou rolos ranhurados de guia 1089. Em outras modalidades, cada um dos cordões não trançados 1001 pode ser direcionado para um correspondente de um ou mais sistemas de rolo de guia e compactação 1070 e/ou rolos ranhurados de guia 1089. Conforme discutido acima, os sistemas de rolo de guia e compactação 1070 e/ou os rolos ranhurados de guia 1089 podem facilitar a compactação e/ou consolidação dos cordões não trançados 1001 e guiar os cordões não trançados 1001 para um sistema de impregnação 1060, similar ao sistema de impregnação 560, por exemplo.
[068] O sistema de impregnação 1060 pode incluir um recipiente (por exemplo, o recipiente 562) e um rolo (por exemplo, rolo 564). O recipiente (por exemplo, o recipiente 562) pode incluir um líquido para revestir e/ou impregnar os cordões não trançados 1001, tal como um adesivo de PVOH solúvel em água que pode conter um agente de retenção de água, tal como carboximetilcelulose de sódio, e pode ou deve conter um flexibilizador solúvel em água, tal como um polipropileno glicol (por exemplo: peso molecular = 2000), ou qualquer outro adesivo adequado solúvel em água. À medida que o rolo (por exemplo, o rolo 564) rotaciona, os cordões não trançados 1001 são puxados contra uma superfície superior do rolo molhado com PVOH (por exemplo, rolo 564) para impregnar ou revestir os cordões não trançados 1001 com um adesivo de PVOH solúvel em água que pode conter um agente de retenção de água tal como carboximetilcelulose de sódio, e pode ou deve conter um flexibilizador solúvel em água tal como um polipropileno glicol (por exemplo, peso molecular = 2000). Por exemplo, uma receita para o líquido de revestimento é composta por 24% em peso de PVOH e 2% de carboximetilcelulose de sódio em água desionizada. Uma segunda receita para o líquido de revestimento é composta de 19% em peso de PVOH e 19% em peso de polipropileno glicol (peso molecular = 2000).
[069] A máquina de pultrusão de cinta 1110 também inclui uma matriz de cinta de pultrusão 1020, tal como a matriz de cinta de pultrusão 810, 900, por exemplo. Cada um dos cordões não trançados 1001 é puxado e/ou direcionado para a matriz de cinta de pultrusão 1020. Conforme discutido acima, a matriz de cinta de pultrusão 1020 pode compactar e acoplar os cordões não trançados 1001 em uma cinta de papel 1062, tal como uma cinta de papel 860, por exemplo. Em algumas modalidades, incluindo a modalidade ilustrada na Figura 13, a matriz de cinta de pultrusão 1020 pode incluir meios para aquecer o PVOH, o adesivo de PVOH solúvel em água que pode conter um agente de retenção de água, tal como carboximetilcelulose de sódio, e pode ou deve contêm um flexibilizador solúvel em água tal como um polipropileno glicol (por exemplo, peso molecular = 2000) e os cordões não trançados 1001, por exemplo, através de um sistema de aquecimento elétrico, tal como bobinas, aquecedores, lâmpadas ou similares.
[070] Em algumas modalidades, a máquina de pultrusão de cinta 1110 pode, opcionalmente e/ou adicionalmente, incluir um dispositivo de injeção 1015, similar ao dispositivo de injeção 915, por exemplo. Conforme discutido acima, o dispositivo de injeção 1015 pode incluir um ou mais dutos (por exemplo, dutos 917) que estão em comunicação de fluido com um recipiente contendo um adesivo solúvel em água, tal como um adesivo de PVOH solúvel em água que pode conter um agente de retenção de água tal como carboximetilcelulose de sódio, e pode conter ou deve conter um flexibilizador solúvel em água tal como um polipropileno glicol (por exemplo, peso molecular = 2000) ou qualquer outro adesivo adequado solúvel em água. O dispositivo de injeção 1015 pode incluir uma cabeça de injeção (por exemplo, cabeça de injeção 918) conectada a um ou mais dutos (por exemplo, dutos 917) que são configurados para pulverizar, injetar ou aplicar o adesivo solúvel em água à medida que os cordões não trançados 1001 entram na matriz de cinta de pultrusão 1012, tal como uma seção cônica da matriz de cinta de pultrusão 1012. Alternativamente, a máquina de pultrusão de cinta 1110 pode incluir um sistema de impregnação (por exemplo, sistema de impregnação 560) posicionado adjacente à matriz de cinta de pultrusão 1020.
[071] A máquina de pultrusão de cinta 1110 inclui ainda um secador de cinta 1049. O secador de cinta 1049 pode ser configurado para fornecer fluxo de ar em temperatura ambiente para facilitar a secagem da cinta de papel 1062. Em algumas modalidades, o secador de fita 1049 pode ser configurado para fornecer fluxo de ar em temperaturas mais elevadas para acelerar a secagem da cinta de papel 1062 em temperaturas aumentadas. Em algumas modalidades, a máquina de pultrusão de cinta 1110 pode opcionalmente, adicionalmente, ou, alternativamente, incluir outros sistemas de secagem, tais como rolos aquecidos, lâmpadas ou similares. Conforme ilustrado na Figura 13, a máquina de pultrusão de cinta 1020 inclui uma pluralidade adicional de sistemas de acionamento 1069 que têm motores acoplados operacionalmente a rolos de aperto. Os sistemas de acionamento 1069 são posicionados adjacentes ao secador de cinta 1049. A pluralidade de sistemas de acionamento 1069 individualmente ou em combinação com o primeiro sistema de acionamento 1012 são configurados para puxar, acionar, direcionar e/ou guiar as tiras de papel 1002, os cordões intermediários, os cordões não trançados 1001 e/ou a cinta de papel 1062. Após a cinta de papel 1062 ser passada através do secador de cinta 1049, a cinta de papel 1062 é enrolada em um carretel para formar uma bobina de cinta 1077 ou um rolo.
[072] A Figura 14 é um diagrama de blocos esquemático de uma máquina de pultrusão de cinta 2110, de acordo com outra modalidade. A máquina de pultrusão de cinta 2110 pode incluir um ou mais carretéis rotativos (não mostradas) em torno das quais um papel de base é enrolado. O papel de base enrolado pode formar um rolo (por exemplo, um rolo firmemente enrolado) que pode ser desenrolado à medida que o papel de base é puxado a partir de um ou mais carretéis rotativos para fornecer uma pluralidade de tiras de papel. A modalidade ilustrada na Figura 14 fornece uma variação na qual o papel de base enrolado em torno de um ou mais carretéis rotativos não é pré-revestido com um adesivo, e é configurado para fornecer tiras de papel não revestido 2002.
[073] A máquina de pultrusão de cinta 2110 inclui um primeiro sistema de acionamento 2012 que inclui um motor operacionalmente acoplado a um conjunto de rolos de aperto. O primeiro sistema de acionamento 2012 é configurado para direcionar e/ou puxar as tiras de papel 2002 através de um primeiro conjunto de matrizes de cordão de pultrusão 1014. Conforme discutido acima, em algumas modalidades, cada uma da série de tiras de papel 2002 pode primeiro ser puxada e/ou direcionada através de uma série correspondente de matrizes de cordão de pultrusão, tais como matrizes de funil (por exemplo, matrizes de funil 5, 105, 305, etc.) para formar cordões intermediários. Os cordões intermediários podem então ser puxados e/ou direcionados através de uma série de matrizes de cordão de pultrusão, tais como matrizes de bocal (por exemplo, matrizes de bocal 22, 122a, 122b, 122c, etc.) posicionadas adjacentes entre si. Cada uma da série de matrizes de cordão de pultrusão, tais como matrizes de bocal (por exemplo, matrizes de bocal 22, 122a, 122b, 122c, etc.) pode incluir um receptáculo (por exemplo, receptáculo 9, 109, etc.) para receber e compactar os respectivos cordões intermediários e os cordões não trançados 2001. Em algumas modalidades, as tiras de papel 2002 podem ser direcionadas a partir das matrizes de funil, formadas em cordões intermediários, a uma série correspondente de matrizes de cordão de pultrusão, tais como matrizes de bocal (por exemplo, matrizes de bocal 22 122a, 122b, 122c, etc.). Os cordões intermediários são direcionados e/ou puxados através do primeiro conjunto de matriz de cordão de pultrusão 2014 para formar cordões não trançados 2001.
[074] A máquina de pultrusão de cinta 2110 inclui um primeiro sistema de impregnação 2060, que pode incluir um recipiente (por exemplo, o recipiente 562) e um rolo (por exemplo, rolo 564). O recipiente (por exemplo, o recipiente 562) pode incluir um líquido para revestir e/ou impregnar os cordões não trançados 2001, tal como um adesivo de PVOH solúvel em água que pode conter um agente de retenção de água, tal como carboximetilcelulose de sódio, e pode ou deve conter um flexibilizador solúvel em água, tal como um polipropileno glicol (por exemplo: peso molecular = 2000), ou qualquer outro adesivo adequado solúvel em água. À medida que o rolo (por exemplo, o rolo 564) rotaciona, os cordões não trançados 2001 são puxados contra uma superfície superior do rolo molhado com PVOH (por exemplo, rolo 564) para impregnar ou revestir os cordões não trançados 2001 com um adesivo de PVOH solúvel em água que pode conter um agente de retenção de água tal como carboximetilcelulose de sódio, e pode ou deve conter um flexibilizador solúvel em água tal como um polipropileno glicol (por exemplo, peso molecular = 2000). Depois de passar através do primeiro sistema de impregnação 2060, os cordões não trançados 2001 podem ser direcionados e/ou puxados através de um segundo conjunto de matrizes de cordão de pultrusão 2016. Novamente, como discutido acima, em algumas modalidades, cada um da série de cordões não trançados 2001 pode ser, opcionalmente, primeiro puxado e/ou direcionado através de uma série correspondente de matrizes de cordão de pultrusão, tais como matrizes de funil (por exemplo, matrizes de funil 5, 105, 305, etc.). Os cordões não trançados 2001 podem então ser puxados e/ou direcionados através de uma série de matrizes de cordão de pultrusão, tais como matrizes de bocal (por exemplo, matrizes de bocal 22, 122a, 122b, 122c, etc.) posicionadas adjacentes entre si. Cada uma da série de matrizes de cordão de pultrusão, tais como matrizes de bocal (por exemplo, matrizes de bocal 22, 122a, 122b, 122c, etc.) pode incluir um receptáculo (por exemplo, receptáculo 9, 109, etc.) para receber e compactar os respectivos cordões não trançados 2001. Em algumas modalidades, os cordões não trançados 2001 podem ser direcionados a partir das matrizes de funil opcionais para uma série correspondente de matrizes de cordão de pultrusão, tais como matrizes de bocal (por exemplo, matrizes de bocal 22, 122a, 122b, 122c, etc.). Em algumas modalidades, incluindo a modalidade ilustrada na Figura 14, uma ou mais de uma série do segundo conjunto de matrizes de cordão de pultrusão 2016 podem incluir meios para aquecer os cordões não trançados 2001, por exemplo, um sistema de aquecimento elétrico, tal como bobinas, ou similares. Em algumas modalidades, um ou mais de uma série do segundo conjunto de matrizes 2016 podem incluir um aquecedor, uma lâmpada ou outro dispositivo adequado para aquecer os cordões não trançados de papel 2001.
[075] A máquina de pultrusão de cinta 2110 inclui um ou mais sistemas de rolos de guia e compactação 2070, similares, por exemplo, aos sistemas de rolos de guia e compactação 670, e um ou mais rolos ranhurados de guia 2089, similares aos rolos ranhurados de guia 689, por exemplo. Em algumas modalidades, cada um dos cordões não trançados 2001 pode ser direcionado para um mesmo dos um ou mais sistemas de rolos de guia e compactação 2070 e/ou rolos ranhurados de guia 2089. Em outras modalidades, cada um dos cordões não trançados 2001 pode ser direcionado para um dos correspondentes um ou mais sistemas de rolos de guia e de compactação 2070 e/ou rolos ranhurados de guia 2089. Conforme discutido acima, os sistemas de rolos de guia e compactação 2070 e/ou os rolos ranhurados de guia 2089 podem facilitar a compactação e/ou consolidação dos cordões não trançados 2001 e guiar os cordões não trançados 2001 para um segundo sistema de impregnação 2061, tal como o sistema de impregnação 560, por exemplo.
[076] O segundo sistema de impregnação 2061 pode incluir um recipiente (por exemplo, o recipiente 562) e um rolo (por exemplo, rolo 564). O recipiente (por exemplo, o recipiente 562) pode incluir um líquido para revestir e/ou impregnar os cordões não trançados 2001, tal como um adesivo de PVOH solúvel em água que pode conter um agente de retenção de água, tal como carboximetilcelulose de sódio, e pode ou deve conter um flexibilizador solúvel em água, tal como um polipropileno glicol (por exemplo: peso molecular = 2000), ou qualquer outro adesivo adequado solúvel em água. À medida que o rolo (por exemplo, o rolo 564) rotaciona, os cordões não trançados 2001 podem ser puxados contra uma superfície superior do rolo molhado com PVOH (por exemplo, 564) para impregnar ou revestir os cordões não trançados 2001 com um adesivo de PVOH solúvel em água que pode conter um agente de retenção de água tal como carboximetilcelulose de sódio, e pode ou deve conter um flexibilizador solúvel em água tal como um polipropileno glicol (por exemplo, peso molecular = 2000).
[077] A máquina de pultrusão de cinta 2110 também inclui uma matriz de cinta de pultrusão 2020, similar à das matrizes de cinta de pultrusão 810, 910, por exemplo. Cada um dos cordões não trançados 2001 é puxado e/ou direcionado para a matriz de cita de pultrusão 2020. Como discutido acima, a matriz de cinta de pultrusão 2020 pode compactar e acoplar os cordões não trançados 2001 em uma cinta de papel 2062, tal como uma cinta de papel 860, por exemplo. Em algumas modalidades, incluindo a modalidade ilustrada na Figura 14, a matriz de cinta de pultrusão 2020 pode incluir meios para aquecer o PVOH e os cordões não trançados 2001, por exemplo, através de um sistema de aquecimento elétrico, tal como bobinas, aquecedores, lâmpadas ou similares.
[078] Em algumas modalidades, a máquina de pultrusão de cinta 2110 pode opcionalmente e/ou adicionalmente incluir um dispositivo de injeção 2015, similar ao dispositivo de injeção 915, por exemplo. Conforme discutido acima, o dispositivo de injeção 2015 pode incluir um ou mais dutos (por exemplo, dutos 917) que estão em comunicação de fluido com um recipiente contendo um adesivo solúvel em água, tal como um adesivo de PVOH solúvel em água que pode conter um agente de retenção de água tal como carboximetilcelulose de sódio, e pode ou deve conter um flexibilizador solúvel em água tal como um polipropileno glicol (por exemplo, peso molecular = 2000) ou qualquer outro adesivo solúvel em água adequado. O dispositivo de injeção 2015 pode incluir uma cabeça de injeção (por exemplo, cabeça de injeção 918) conectada a um ou mais dutos (por exemplo, dutos 917) que são configurados para pulverizar, injetar ou aplicar o adesivo solúvel em água à medida que os cordões não trançados 2001 entram na matriz de cinta de pultrusão 2020, como, por exemplo, uma seção cônica da matriz de cinta de pultrusão 2020. Alternativamente, a máquina de pultrusão de cinta 2110 pode incluir um sistema de impregnação (por exemplo, sistema de impregnação 560) posicionado adjacente à matriz de cinta de pultrusão 2020.
[079] A máquina de pultrusão de cinta 2110 inclui ainda um secador de cinta 2049. O secador de cinta 2049 pode ser configurado para fornecer fluxo de ar em temperatura ambiente para facilitar a secagem da cinta de papel 2062. Em algumas modalidades, o secador de cinta 2049 pode ser configurado para fornecer fluxo de ar em temperaturas mais elevadas para acelerar a secagem da cinta de papel 2062 em temperaturas aumentadas. Em algumas modalidades, a máquina de pultrusão de cinta 2110 pode, opcionalmente, adicionalmente ou, alternativamente, incluir outros sistemas de secagem, tais como rolos aquecidos, lâmpadas ou similares. Conforme ilustrado na Figura 14, a matriz de cinta de pultrusão 2020 inclui uma pluralidade adicional de sistemas de acionamento 2069 tendo motores acoplados operativamente a rolos de aperto. Os sistemas de acionamento 2069 estão posicionados adjacentes ao secador de cinta 2049. A pluralidade de sistemas de acionamento 2069, individualmente ou em combinação com o primeiro sistema de acionamento 2012, é configurada para puxar, acionar, direcionar e/ou guiar as tiras de papel 2002, cordões intermediários, os cordões não trançados 2001 e/ou a cinta de papel 2062. Após a cinta de papel 2062 ser passada através do secador de cinta 2049, a cinta de papel 2062 é direcionada e enrolada em um carretel para formar uma bobina de cinta 2077.
[080] A Figura 15 é um diagrama de blocos esquemático de uma máquina de pultrusão de cinta 3110, de acordo com outra modalidade. A máquina de pultrusão de cinta 3110 fornece uma variação na qual uma pluralidade de cordões trançados 3005, por exemplo, tiras de papel trançadas, pode ser fornecida através de um ou mais carretéis rotativos (não mostradas).
[081] A máquina de pultrusão de cinta 3110 inclui um ou mais sistemas de rolos de guia e compactação 3070, similares, por exemplo, aos sistemas de rolo de guia e compactação 670, e um ou mais rolos ranhurados de guia 3089, similares aos rolos ranhurados de guia 689, por exemplo. Em algumas modalidades, cada um dos cordões trançados 3005 pode ser direcionado para um mesmo dos um ou mais sistemas de rolos de guia e compactação 3070 e/ou rolos ranhurados de guia 3089. Em outras modalidades, cada um dos cordões trançados 3005 pode ser direcionado para um correspondente de um ou mais sistemas de rolo de guia e compactação 3070 e/ou rolos ranhurados de guia 3089. Conforme discutido acima, os sistemas de rolos de compactação 3070 e/ou os rolos ranhurados de guia 3089 podem facilitar a compactação e/ou a consolidação dos cordões trançados 3005 e guiar os cordões trançados 3005 para um sistema de impregnação 3060, tal como o sistema de impregnação 560, por exemplo.
[082] O sistema de impregnação 3060 pode incluir um recipiente (por exemplo, o recipiente 562) e um rolo (por exemplo, o rolo 564). O recipiente (por exemplo, o recipiente 562) pode incluir um líquido para revestir e/ou impregnar os cordões trançados 3005, tal como um adesivo de PVOH solúvel em água que pode conter um agente de retenção de água tal como carboximetilcelulose de sódio, e pode ou deve conter um flexibilizador solúvel em água, tal como um polipropileno glicol (por exemplo: peso molecular = 2000), ou qualquer outro adesivo adequado solúvel em água. À medida que o rolo (por exemplo, o rolo 564) rotaciona, os cordões trançados 3005 são puxados contra uma superfície superior do rolo molhado com PVOH (por exemplo, rolo 564) para impregnar ou revestir os cordões trançados 3005 com um adesivo de PVOH solúvel em água que pode conter um agente de retenção de água tal como carboximetilcelulose de sódio, e pode ou deve conter um flexibilizador solúvel em água tal como um polipropileno glicol (por exemplo: peso molecular = 2000).
[083] A máquina de pultrusão de cinta 3110 também inclui uma matriz de cinta de pultrusão 3020, tal como a matriz de cinta de pultrusão 810, 900, por exemplo. Cada um dos cordões trançados 3005 é puxado e/ou direcionado para a matriz de cinta de pultrusão 3020. Conforme discutido acima, a matriz de cinta de pultrusão 3110 pode compactar e acoplar os cordões trançados 3005 em uma cinta de papel 3062. Em algumas modalidades, incluindo a modalidade ilustrada na Figura 15, a matriz de cinta de pultrusão 3010 pode incluir meios para aquecer o PVOH e os cordões trançados 3005, por exemplo, através de um sistema de aquecimento elétrico, tal como bobinas, cabos, aquecedores, lâmpadas ou similares.
[084] Em algumas modalidades, a máquina de pultrusão de cinta 3110 pode opcionalmente e/ou adicionalmente incluir um dispositivo de injeção 3015, similar ao dispositivo de injeção 915, por exemplo. Conforme discutido acima, o dispositivo de injeção 3015 pode incluir um ou mais dutos (por exemplo, dutos 917) que estão em comunicação de fluido com um recipiente contendo um adesivo solúvel em água, tal como um adesivo de PVOH solúvel em água que pode conter um agente de retenção de água tal como a carboximetilcelulose de sódio, e pode ou deve conter um flexibilizador solúvel em água tal como um polipropileno glicol (por exemplo: peso molecular = 2000) ou qualquer outro adesivo solúvel em água adequado. O dispositivo de injeção 3015 pode incluir uma cabeça de injeção (por exemplo, cabeça de injeção 918) conectada a um ou mais dutos (por exemplo, dutos 917) que são configurados para pulverizar, injetar ou aplicar o adesivo solúvel em água à medida que os cordões trançados 3005 entram na matriz da cinta de pultrusão 3020. Alternativamente, a máquina de pultrusão de cinta 3110 pode incluir um sistema de impregnação (por exemplo, sistema de impregnação 560) posicionado adjacente à matriz de cinta de pultrusão 3020.
[085] A máquina de pultrusão de cinta 3110 inclui ainda um secador de cinta 3049. O secador de cinta 3049 pode ser configurado para fornecer fluxo de ar em temperatura ambiente para facilitar a secagem da cinta de papel 3062. Em algumas modalidades, o secador de cinta 3049 pode ser configurado para fornecer fluxo de ar em temperaturas mais altas para acelerar a secagem da cinta de papel 3062 em temperaturas aumentadas. Em algumas modalidades, a máquina de pultrusão de cinta 3110 pode opcionalmente, adicionalmente, ou, alternativamente, incluir outros sistemas de secagem, tal como rolos aquecidos, lâmpadas ou similares. Conforme ilustrado na Figura 15, a máquina de pultrusão de cinta 3110 inclui uma pluralidade de sistemas de acionamento 3069 tendo motores acoplados operacionalmente a rolos de aperto. Os sistemas de acionamento 3069 estão posicionados adjacentes ao secador de cinta 3049. A pluralidade de sistemas de acionamento 3069 individualmente ou em combinação é configurada para puxar, acionar, direcionar e/ou guiar os cordões trançados 3005 e/ou a cinta de papel 3062. Depois de a cinta de papel 3062 ser passada através do secador de cinta 3049, a cinta de papel 3062 é enrolada em um carretel para formar uma bobina de cinta 3077.
[086] Conforme discutido em mais detalhes acima, as várias modalidades das cintas de papel (por exemplo, cintas de papel 502, 860, 1062, 2062, 3062) são vantajosamente formadas para ter espaços reduzidos entre as tiras de papel (por exemplo, tiras de papel, 1, 101, 201, 301, 401, etc.). Os inventores descobriram através de vários procedimentos experimentais que uma relação linear pode ser estabelecida entre a resistência à tração máxima da cinta de papel e uma densidade aparente da cinta de papel. A densidade aparente pode ser correlacionada com o número de tiras de papel na cinta e os espaços entre elas, ou mais especificamente, uma relação do peso linear da cinta sobre a seção transversal da cinta de papel. A Figura 16 é um gráfico com um eixo vertical correspondente à carga de tração máxima da cinta de papel e um eixo horizontal correspondente à densidade aparente da cinta de papel. Conforme ilustrado na Figura 16, uma maior densidade aparente resulta em melhores resistências à tração máximas das cintas de papel fabricadas comercialmente.
[087] A Figura 17 é um gráfico com um eixo horizontal correspondente à densidade aparente da cinta de papel e um eixo vertical correspondente à carga de tração máxima. Em particular, a Figura 17 ilustra os resultados dos testes experimentais, comparando a cinta de papel formada por cordões não trançados (NTS) de acordo com as várias modalidades aqui descritas e cintas de papel convencionais formadas a partir de cordões de papel trançados. Conforme mostrado na Figura 17, as cintas de papel formadas de acordo com as várias modalidades aqui descritas resultam em melhoras significativas nas forças de tração máximas das cintas de papel.
[088] A Figura 18 é um gráfico com um eixo horizontal correspondente ao peso do papel por pés lineares da cinta e um eixo vertical esquerdo correspondente à carga de tração máxima e um eixo vertical direito correspondente à carga de tração máxima relativa. Em particular, a Figura 18 ilustra os resultados dos testes experimentais, comparando o peso do papel por pés lineares da cinta de papel e as resistências à tração máximas da cinta de papel formada a partir de cordões não trançados pultrudados (NTS) de acordo com as várias modalidades aqui descritas e as cintas de papel convencionais formadas por cordões de papel trançados. Conforme ilustrado na Figura 18, as cintas de papel de acordo com as várias modalidades aqui descritas podem fornecer melhoras de resistência à tração substanciais em relação às tiras de papel convencionais, tal como, por exemplo, 54,1 kgf por grama por pés lineares, em comparação com 44,5 kgf por grama por pés lineares.
[089] Além disso, além de, ou em vez dos vários métodos, dispositivos e aparelhos aqui descritos, as forças de tração máximas das cintas de papel podem também ser melhoradas, em algumas modalidades, pelo reforço do papel de base que forma as cintas de papel. Por exemplo, em algumas modalidades, o papel de base pode ser reforçado por refinamento de polpa antes da fabricação de papel, tal como refinamento mecânico (por exemplo, batimento), aditivos de resistência química seca e/ou molhada ou similares.
[090] A Figura 19 ilustra os resultados experimentais do refinamento de polpa do Northern Bleach Softwood Kraft (“NBSK”). Um eixo horizontal corresponde aos níveis de drenabilidade da polpa de celulose (“CSF”) e um eixo vertical corresponde a um índice de tensão. O Método Padrão TAPPI T-205 foi utilizado para preparar folhas de 60 g/m2 da polpa NBSK refinada para diferentes níveis de CSF. Conforme mostrado na Figura 19, ao refinar a polpa de NBSK para vários níveis de CSF, podem ser alcançadas melhoras significativas no índice de tração, tal como um índice de tração de 160% com um nível de CSF 425 próximo à polpa não refinada com nível CSF aproximadamente 617.
[091] Em algumas modalidades, o papel de base que forma cintas de papel pode ser reforçado pela adição de aditivos de resistência. Os aditivos de resistência podem ser molhados e/ou secos, tais como amido catiônico, polímeros sintéticos, derivados de celulose e/ou filamentos de celulose. Nas várias modalidades aqui descritas, por exemplo, quando os cordões não trançados e/ou cordões trançados formam cintas de papel em máquinas de pultrusão através dos vários métodos, sistemas, dispositivos, aparelhos aqui descritos, a adição de filamentos de celulose pode transmitir uma vantagem em relação a outros aditivos de resistência e derivados de celulose, em particular, se os cordões, por exemplo, estão molhados. Os filamentos de celulose podem auxiliar na melhora da resistência à umidade do papel em que foram incorporados. Esta resistência à umidade adicionada pode, por sua vez, oferecer uma melhor resistência à quebra de papel ou na rede durante o processo de fabricação de papel a úmido. Além disso, os cordões não trançados de papel a úmido, por exemplo, resistirão melhor à tensão a partir da ação de puxar da máquina de pultrusão, evitando assim a quebra de cordões durante a pultrusão e melhorando a capacidade de funcionamento da máquina.
[092] A Figura 20 ilustra os resultados experimentais das melhoras na resistência à tração máxima, adicionando aditivos de resistência. Um eixo horizontal corresponde a uma porcentagem em peso do aditivo de resistência e um eixo vertical corresponde a um índice de tração. O Método Padrão TAPPI T-205 foi utilizado para preparar folhas de 60 g/m2 de polpa de NBSK refinada para CSF 425. Posteriormente, foram adicionados filmes de amido catiônico e/ou celulose à polpa de NBSK. Conforme ilustrado na Figura 19, a adição de 0,75% em peso de amido catiônico à polpa de NBSK aumentou o índice de tração da folha até aproximadamente 18%. Além disso, uma combinação de amido catiônico a aproximadamente 1,5% em peso e filamentos de celulose a aproximadamente 5% em peso para a polpa aumentou o índice de tração da folha até aproximadamente 32%.
[093] Embora as modalidades discutidas acima melhorem as resistências à tração máximas por reforço da folha de base através de refinamento de polpa e/ou adição de aditivos de resistência, em outras modalidades, a folha de base também pode ser melhorada aumentando o peso de base da folha de base, otimizando a orientação da fibra durante fabricação de papel ou similares.
[094] A descrição do pedido de patente provisória U.S No. 62/170,443, depositado em 3 de junho de 2015, é aqui incorporada em sua totalidade.
[095] Além disso, as várias modalidades descritas acima podem ser combinadas para fornecer outras modalidades. Estas e outras mudanças podem ser feitas nas modalidades face à descrição detalhada acima. Em geral, nas seguintes reivindicações, os termos utilizados não deveriam ser interpretados para limitar as reivindicações às modalidades específicas descritas na especificação e nas reivindicações, mas deveriam ser interpretadas para incluir todas as modalidades possíveis juntamente com o escopo completo de equivalentes a que tais reivindicações são intituladas. Consequentemente, as reivindicações não estão limitadas pela descrição.
Claims (24)
1. Método para formar uma cinta de papel, (706, 860, 1062, 2062, 3062) CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: fornecer uma pluralidade de tiras de papel (2, 102, 202, 302, 402, 502, 1002); direcionar cada uma da pluralidade de tiras de papel (2, 102, 202, 302, 402, 502, 1002) através de uma respectiva primeira matriz de cordão de pultrusão (4, 5, 105, 205, 305, 405) para formar cordões intermediários (1a, 101a, 501a); direcionar cada um dos cordões intermediários (1a, 101a, 501a) da respectiva primeira matriz de cordão de pultrusão (4, 5, 105, 205, 305, 405) através de uma segunda matriz de cordão de pultrusão (21, 22, 122abc, 222abc, 322abc, 422abc, 522abc), os cordões intermediários (1a, 101a, 501a) saindo da segunda matriz (21, 22, 122abc, 222abc, 322abc, 422abc, 522abc) em um estado substancialmente não trançado para formar cordões não trançados (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 1001, 2001); e direcionar os cordões não trançados (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 1001, 2001) através de uma matriz de cinta de pultrusão (810, 910, 1020, 2020), os cordões não trançados (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 1001, 2001) formando a cinta de papel (706, 860, 1062, 2062, 3062), e compactar os cordões não trançados (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 1001, 2001) direcionando os cordões não trançados (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 1001, 2001) através de uma parte cônica (855) e uma parte de seção constante (856) da matriz de cinta de pultrusão (810, 910, 1020, 2020).
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda: compactar a pluralidade de tiras de papel (2, 102, 202, 302, 402, 502, 1002) direcionando as tiras de papel (2, 102, 202, 302, 402, 502, 1002) através de uma parte cônica (16, 36, 116) da primeira matriz de cordão de pultrusão (4, 5, 105, 205, 305, 405).
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda: impregnar os cordões não trançados (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 1001, 2001) puxando os cordões não trançados (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 1001, 2001) contra uma superfície superior de um rolo molhado de PVOH (564) para impregnar os cordões não trançados (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 1001, 2001) com um adesivo de PVOH solúvel em água.
4. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o adesivo de PVOH solúvel em água compreende ao menos um dentre um flexibilizador solúvel em água e um agente de retenção de água.
5. Método, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o flexibilizador solúvel em água compreende polipropileno glicol.
6. Método, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o agente de retenção de água compreende carboximetilcelulose de sódio.
7. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda: aquecer os cordões não trançados (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 1001, 2001) depois que os cordões não trançados (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 1001, 2001) são molhados com o adesivo de PVOH solúvel em água.
8. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda: direcionar os cordões não trançados (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 1001, 2001) da segunda matriz de cordão de pultrusão (21, 22, 122abc, 222abc, 322abc, 422abc, 522abc) através de uma pluralidade de matrizes de cordão de pultrusão.
9. Método, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda: impregnar os cordões não trançados (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 1001, 2001) puxando os cordões não trançados (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 1001, 2001) contra uma superfície superior de um rolo molhado de PVOH (564) para impregnar os cordões não trançados (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 1001, 2001) com um adesivo de PVOH solúvel em água, o adesivo de PVOH compreendendo ao menos um dentre um agente de retenção de água e um flexibilizador solúvel em água.
10. Método, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda: aquecer os cordões não trançados (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 1001, 2001), o aquecimento ocorrendo quando os cordões não trançados (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 1001, 2001) são direcionados através de uma da pluralidade de matrizes de cordão de pultrusão.
11. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda: guiar os cordões não trançados (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 1001, 2001) através de um sistema de rolo de guia e compactação (670, 1070, 2070, 3070), o sistema de rolo de guia e compactação (670, 1070, 2070, 3070) compactando e consolidando os cordões não trançados (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 1001, 2001) antes de direcionar os cordões não trançados (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 1001, 2001) através da matriz de cinta de pultrusão (810, 910, 1020, 2020).
12. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda: guiar os cordões não trançados (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 1001, 2001) através de um rolo ranhurado de guia (689, 1089, 2089, 3089), o rolo ranhurado de guia (689, 1089, 2089, 3089) compactando e consolidando os cordões não trançados (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 1001, 2001) antes de direcionar os cordões não trançados (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 1001, 2001) através da matriz de cinta de pultrusão (810, 910, 1020, 2020).
13. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda: injetar um adesivo de PVOH solúvel em água para revestir os cordões não trançados (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 1001, 2001) com PVOH, a injeção ocorrendo após direcionar os cordões não trançados (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 1001, 2001) para a matriz de cinta de pultrusão (810, 910, 1020, 2020), o adesivo de PVOH compreendendo ao menos um dentre um agente de retenção de água e um flexibilizador solúvel em água.
14. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda: aquecer os cordões não trançados (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 1001, 2001) após os cordões não trançados (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 1001, 2001) entrarem em uma parte cônica (855) da matriz de cinta de pultrusão (810, 910, 1020, 2020).
15. Aparelho (10, 100, 200, 300, 400, 500, 600) para formar uma cinta de papel (706, 860, 1062, 2062, 3062), CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um sistema de entrega de tira de papel, o sistema de entrega de tira de papel configurado para entregar uma pluralidade de tiras de papel (2, 102, 202, 302, 402, 502, 1002); uma pluralidade de um primeiro conjunto de matrizes de cordão de pultrusão (505), cada matriz do primeiro conjunto de matrizes de cordão de pultrusão (5, 105, 305, 405, 505) tendo um primeiro receptáculo (9, 109) configurado para receber a pluralidade de tiras de papel (2, 102, 202, 302, 402, 502, 1002) e compactar as tiras de papel (2, 102, 202, 302, 402, 502, 1002) em cordões intermediários (1a, 101a, 501a); uma segunda matriz de cordão de pultrusão (21, 22, 122abc, 222abc, 322abc, 422abc, 522abc) tendo uma pluralidade de segundos receptáculos (28, 128abc), os segundos receptáculos (28, 128abc) configurados para receber os cordões intermediários (1a, 101a, 501a) e compactar os cordões intermediários (1a, 101a, 501a) em cordões não trançados (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 1001, 2001); e uma matriz de cinta de pultrusão (810, 910, 1020, 2020) tendo um terceiro receptáculo, o terceiro receptáculo configurado para receber e compactar os cordões não trançados (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 1001, 2001) na cinta de papel (706, 860, 1062, 2062, 3062), em que o terceiro receptáculo inclui: uma parte de entrada tendo uma parede cônica formando um volume cônico e uma abertura de entrada (852); e uma parte de saída tendo uma parede constante formando um volume de saída e uma abertura de saída (853), os cordões não trançados (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 1001, 2001) entrando no terceiro receptáculo a partir da abertura de entrada (852) e saindo do terceiro receptáculo a partir da abertura de saída (853).
16. Aparelho (10, 100, 200, 300, 400, 500, 600), de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que os segundos receptáculos (28, 128abc) incluem: uma parte de entrada tendo uma parede cônica formando um volume cônico e uma abertura de entrada (30, 130abc); e uma parte de saída tendo uma parede constante formando um volume de saída e uma abertura de saída (32, 132abc), os cordões intermediários (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 1001, 2001) entrando nos segundos receptáculos (28, 128abc) a partir da abertura de entrada (30, 130abc) e saindo dos segundos receptáculos (28, 128abc) a partir da abertura de saída (32, 132abc).
17. Aparelho (10, 100, 200, 300, 400, 500, 600), de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda: uma pluralidade de segundas matrizes de cordão de pultrusão (122abc, 222abc, 322abc) dispostas adjacentes entre si.
18. Aparelho (10, 100, 200, 300, 400, 500, 600), de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda: um recipiente de impregnação (562) posicionado adjacente a uma primeira matriz da pluralidade de segundas matrizes de cordão de pultrusão (122abc, 222abc, 322abc), o recipiente de impregnação (562) configurado para revestir os cordões não trançados (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 1001, 2001) com PVOH.
19. Aparelho (10, 100, 200, 300, 400, 500, 600), de acordo com a reivindicação 18, CARACTERIZADO pelo fato de que o recipiente de impregnação (562) inclui um rolo (564), o rolo (564) configurado para impregnar os cordões não trançados (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 1001, 2001) com um adesivo de PVOH solúvel em água, o adesivo de PVOH incluindo ao menos um dentre um agente de retenção de água e um flexibilizador solúvel em água.
20. Aparelho (10, 100, 200, 300, 400, 500, 600), de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda: um dispositivo de aquecimento, o dispositivo de aquecimento configurado para aquecer ao menos uma matriz da pluralidade de segundas matrizes de cordão de pultrusão, o calor facilitando ativação do PVOH revestido nos cordões não trançados e compactação dos cordões não trançados (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 1001, 2001).
21. Aparelho (10, 100, 200, 300, 400, 500, 600), de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda: um injetor (915, 1015, 2015, 3015), o injetor configurado para injetar um adesivo de PVOH solúvel em água quando os cordões não trançados (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 1001, 2001) são recebidos na matriz de cinta de pultrusão (810, 910, 1020, 2020).
22. Aparelho (10, 100, 200, 300, 400, 500, 600), de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda: um sistema de rolo de guia e compactação (670, 1070, 2070, 3070) configurado para compactar e consolidar os cordões não trançados (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 1001, 2001) antes de direcionar os cordões não trançados (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 1001, 2001) através da matriz de cinta de pultrusão (810, 910, 1020, 2020).
23. Aparelho (10, 100, 200, 300, 400, 500, 600), de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda: um rolo ranhurado de guia (689, 1089, 2089, 3089), o rolo ranhurado de guia (689, 1089, 2089, 3089) configurado para compactar e consolidar os cordões não trançados (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 1001, 2001) antes de direcionar os cordões não trançados (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 1001, 2001) através da matriz de cinta de pultrusão (810, 910, 1020, 2020).
24. Aparelho (10, 100, 200, 300, 400, 500, 600), de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda: um sistema de secagem de cinta (1049, 2049), o sistema de secagem de cinta (1049, 2049) configurado para aquecer a cinta de papel (706, 860, 1062, 2062, 3062) saindo da matriz de cinta de pultrusão (810, 910, 1020, 2020).
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Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 02/06/2016, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS |