BR112018002690B1

BR112018002690B1 - Elemento plano para utilização em um sistema de fabricação de papel, lâmina raspadora para utilização em um sistema de fabricação de papel e método para formar uma lâmina raspadora

Info

Publication number: BR112018002690B1
Application number: BR112018002690-5A
Authority: BR
Inventors: Michael Draper; Mohan Jayaraman; Ka Lun To
Original assignee: Kadant Inc
Priority date: 2015-08-13
Filing date: 2016-08-15
Publication date: 2022-07-12
Also published as: CN108138444A; EP3334860A1; US20170044719A1; BR112018002690A2; US10190258B2; MX2018001804A; JP6697071B2; CN108138444B; WO2017027880A1; JP2018523025A

Abstract

ELEMENTO PLANO PARA USO COMO LÂMINA RASPADORA OU PLACA DE TOPO COMPREENDENDO ESTRUTURA COMPOSTA DE REFORÇO TRIDIMENSIONAL. A presente invenção refere-se a um elemento plano para utilização em um sistema de fabricação de papel. O elemento plano é adequado para utilização como uma lâmina raspadora ou placa de topo e inclui uma estrutura composta tridimensional que inclui elementos alongados que estendem em pelo menos três direções ortogonais, e uma resina na qual a estrutura composta tridimensional é incorporada.

Description

PRIORIDADE

[001] O presente pedido reivindica prioridade para o Pedido de Patente Provisória U.S. Número de 62/204.738 depositado em 13 de agosto de 2015, a descrição do qual está por meio disto incorporada por referência na sua totalidade.

ANTECEDENTES

[002] A invenção geralmente refere-se a elementos planos tal como lâminas raspadoras e placas de topo, para utilização em máquinas de fabricação de papel, e refere-se especificamente a lâminas raspadoras e placas de topo que proveem rigidez e desempenho aperfeiçoados.

[003] As lâminas raspadoras e placas de topo para utilização em suportes de lâmina raspadora, são geralmente empregadas para processar superfícies móveis em sistemas de fabricação que envolvem rolos, lençóis ou folhas tal como em sistemas de fabricação de papel.

[004] O processamento das superfícies móveis é geralmente feito por uma lâmina raspadora que é segura por um suporte de lâmina raspadora, o qual pode incluir uma placa de topo. O suporte de lâmina raspadora funciona com a lâmina raspadora para aplicar a borda de trabalho da lâmina raspadora na superfície sendo processada. A Figura 1, por exemplo, mostra um aparelho de raspagem da técnica anterior 10 que está adjacente à superfície de um rolo 12. O rolo gira ao redor de um eixo geométrico A1, e o aparelho de raspagem inclui um apoio de raspador 14 que é girável ao redor de um eixo geométrico A2, o qual é paralelo ao eixo geométrico A1. Um suporte de lâmina raspadora 16 está mostrado suportado sobre uma viga 18, a qual forma parte do apoio de raspador. O suporte de lâmina raspadora 16 inclui uma placa de topo 20 e uma placa de fundo 22 que são unidas por um conjunto de montagem e ajuste. Uma lâmina raspadora 24 é recebida dentro da abertura de mordente inferior 26 no lado inferior da placa de topo 20.

[005] Com referência adicional à Figura 2, o conjunto de montagem e ajuste inclui uma pluralidade de suportes de placa de topo 28 e uma pluralidade de suportes de placa de fundo 30 que estão mutuamente unidas juntas por uma haste de articulação 32. O conjunto de montagem e ajuste também inclui um tubo de carregamento 34 e um tubo de descarregamento 36 que podem cada um ser alternadamente aumentados ou diminuídos em tamanho ajustando uma quantidade de fluido dentro de cada tubo para efetuar uma rotação limitada da placa de topo com relação ao eixo geométrico A3 que é o eixo geométrico central da haste de articulação 32. Esta rotação limitada permite que a lâmina raspadora 24 acople o rolo 12 para efetuar a raspagem, ou para desacoplar o rolo 12. Uma unidade de pistão/cilindro 38 atua através de um braço de manivela 40 para girar o apoio de raspador 14 ao redor do eixo geométrico A2 de modo a prover um posicionamento bruto da lâmina raspadora 24 próximo e afastando da superfície de rolo.

[006] A lâmina raspadora pode ser formada de metal (para alta rigidez e baixa espessura), plástico (para melhor conformação à superfície a um custo de ser mais espessa), ou a plástico reforçado. A Patente U.S. número 4.549.933, por exemplo descreve a utilização de material sintético (por exemplo, fibra, algumas das quais são orientadas) na formação de camadas que são laminadas juntas para formar uma lâmina raspadora. A Patente U.S. Número 4.549.933 de fato, declara que a alta rigidez e resistência na direção de máquina permite um carregamento com baixa deflexão e sem aumentos inaceitáveis em espessura de lâmina (o que se traduz em perdas de potência), enquanto que uma rigidez mais baixa na direção transversal de máquina permite a lâmina confirmar as irregularidades de superfície de rolo sem grandes mudanças no carregamento de lâmina requerido.

[007] A Publicação do Pedido de Patente U. S. Número 2009/0208706 descreve um método para fabricar uma lâmina raspadora de um feltro agulhado espesso que consiste em fibras de poliamida e copoliéster com um revestimento de superfície de poliuretano. A Patente U.S. Número 6.977.029 descreve uma lâmina raspadora para uma aplicação de prensa de sapata feita de uma camada de base de tecido trançado com camadas de bloco de material fibroso plurais puncionadas com agulha dentro desta. A estrutura é também feita de fibras de poliamida, poliamida aromática e poliéster.

[008] Certas lâminas raspadoras e placas de topo da técnica anterior são feitas aplicando diversas camadas individuais de tecido de reforço bidimensional juntamente com uma resina polimérica. Os tecidos de reforço 2-D utilizados tipicamente compreendem fibras de vidro, fibras de carbono ou combinações de ambas. Os Tecidos de vidro fornecem às lâminas raspadoras propriedades de limpeza e abrasivas, enquanto que um reforço de carbono é utilizado para aperfeiçoar a vida de desgaste da lâmina raspadora e resistência e rigidez de uma placa de topo. Diferentes combinações de ambas são utilizadas dependendo do requisito de propriedade e desempenho de uma lâmina raspadora ou placa de topo específica. Por exemplo, 8 camadas de tecido de vidro 2D de tecedura simples de 200 g/m2 podem ser ligadas juntas para produzir uma lâmina raspadora de espessura de 1,5 mm, como mostrado por exemplo na Figura 3.

[009] Um reforço de tecido que contém fibras de aramid pode também ser incluído para fornecer às lâminas raspadoras e placas de topo uma resistência ao impacto aumentada. Cargas de tamanho de mícron são também comumente utilizadas para adicionalmente reforçar a resina e dar às lâminas melhoramentos de propriedade adicionais. Por exemplo, carbureto de silício é comumente utilizado para dar às lâminas raspadoras propriedades abrasivas adicionais.

[0010] Calor e pressão foram utilizados para curar a resina polimérica e quimicamente ligar as camadas de reforço 2-D individuais juntas. Sob as extremas condições frequentemente experimentadas em uma máquina de papel no entanto, incluindo, um contato com cargas de papel abrasivas e agressivas, por exemplo, carbonato de cálcio e dióxido de titânio, impacto com aderências e exposição a solventes de limpeza de rolo baseados em petroquímicos, as ligações químicas podem falhar fazendo com que as camadas individuais abram e delaminem, finalmente resultando em falha, conforme as fibras de matéria prima de papel penetram no corpo da lâmina ou placa de topo como mostrado, por exemplo na Figura 4.

[0011] Permanece uma necessidade, portanto, para um elemento plano tal como uma lâmina raspadora, para utilização em uma máquina de fabricação de papel, em que a lâmina raspadora provê um desempenho e durabilidade aperfeiçoados.

SUMÁRIO

[0012] De acordo com uma modalidade, a invenção provê um elemento plano para utilização em um sistema de fabricação de papel. O elemento plano é adequado para utilização como uma lâmina raspadora ou uma placa de topo, e o elemento plano inclui uma estrutura composta tridimensional que inclui elementos alongados que estendem em pelo menos três direções ortogonais, e uma resina na qual a estrutura composta tridimensional está incorporada.

[0013] De acordo com outra modalidade, a invenção provê uma lâmina raspadora para utilização em um sistema de fabricação de papel. A lâmina raspadora inclui uma estrutura composta de tecido tridimensional que inclui elementos alongados que estendem em pelo menos três direções ortogonais, pelo menos alguns dos elementos alongados sendo tecidos juntos, e uma resina na qual a estrutura composta tridimensional está incorporada.

[0014] De acordo com uma modalidade adicional, a invenção provê um método para formar uma lâmina raspadora. O método inclui as etapas de formar uma estrutura de tecido tridimensional que inclui elementos alongados que estendem pelo menos em parte, em cada uma de três direções alongadas, e incorporar a estrutura de tecido tridimensional com uma resina.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0015] A descrição seguinte pode ser adicionalmente compreendida com referência aos desenhos acompanhantes nos quais:

[0016] Figura 1 mostra uma vista diagramática ilustrativa de um sistema de fabricação de papel no qual um elemento plano da invenção pode ser utilizado;

[0017] Figura 2 mostra uma vista diagramática ilustrativa de uma lâmina raspadora e sistema de suporte de lâmina raspadora no qual um elemento plano da invenção pode ser utilizado;

[0018] Figura 3 mostra uma vista diagramática ilustrativa de uma lâmina raspadora da técnica anterior delaminando;

[0019] Figura 4 mostra uma vista diagramática ilustrativa de uma porção de uma lâmina raspadora da técnica anterior desfiando;

[0020] Figura 5 mostra uma vista diagramática ilustrativa de um elemento plano de acordo com uma modalidade da invenção que inclui múltiplos tecidos que são costurados juntos; e

[0021] Figura 6 mostra uma vista diagramática ilustrativa de um elemento plano de acordo com outra modalidade da invenção que inclui um único tecido tridimensional.

[0022] Os desenhos estão mostrados para propósitos ilustrativos somente.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0023] De acordo com várias modalidades, a invenção provê uma lâmina raspadora ou placa de topo feita de um único tecido de reforço tridimensional de orientação de fibra projetada designada para fornecer propriedades de desempenho chave, com as fibras intertravadas juntas por (1) costura de modo que o tecido seja livre de dobras ou (2) por tecedura tridimensional em que as fibras são tecidas junta em uma rede de tecido tridimensional. Estas únicas construções de reforço de tecido 3D estão especificamente projetadas para (1) fornecer propriedades direcionais e (2) eliminar a delaminação como um modo de falha de lâmina raspadora ou placa de topo.

[0024] Os fios e fibras do tecido podem, por exemplo, ser fios e fibras de vidro, carbono, cerâmica, aramid ou qualquer única ou combinação destes assim como vidro e/ou carbono com combinação de termoplástico de alto desempenho/misturados. Outras fibras de reforço podem também ser utilizadas, já que fibras mais macias que não proveem abração, tal como, fibras de poliamida e copoliéster, não são adequadas. As fibras de poliamida fibras, fibras de poliéster e revestimentos de poliuretano não proveem o desempenho de limpeza, resistência ao desgaste, rigidez na direção de máquina e flexibilidade transversal à máquina ou realmente propriedades de integridade de borda de chanfro requeridas das aplicações de lâmina raspadora de fabricação de papel ou placa de topo como providas por modalidades da presente invenção.

[0025] Várias modalidades da invenção proveem a utilização e resina termoplástica termoestável ou de alto desempenho dentro da construção de lâmina. Modalidades adicionais proveem a utilização de nanopartículas na resina para as resinas tanto termoplásticas e termoestáveis, especificamente nanopartículas de sílica esférica e nanotubos de carbono de múltiplas paredes.

[0026] O tecido de reforço tridimensional único projetado pode ser construído com uma orientação de fibra específica designada a fornecer as propriedades chave específicas requeridas por uma lâmina raspadora ou placa de topo de alto desempenho. Onde o único tecido tridimensional projetado é de maior peso e espessura do que aqueles tradicionalmente utilizados em construções de lâmina raspadora e as propriedades chave incluem suficiente rigidez na direção de máquina, flexibilidade transversal à máquina, ótimo corte, limpeza, vida de desgaste e integridade de borda de chanfro. O único tecido tridimensional é reforçado em múltiplas direções, incluindo através da dimensão (z) ou espessura, aqui referida como a dimensão através da espessura. Utilizando um único tecido 3-D para fazer uma lâmina raspadora não existem camadas individuais de tecido para delaminar. Assim uma lâmina raspadora ou placa de topo feita com um único reforço de tecido 3-D não pode sofrer falha por delaminação de camadas. Em um produto de reforço 2-D em camadas tradicional, rachaduras podem formar na matriz de resina e então expandir rapidamente ao longo das áreas ricas em resina entre as camadas de reforço. Estas rachaduras podem surgir devido a uma variedade de razões variando de tensões diferenciais impostas sobre as camadas na lâmina raspadora ou placa de topo a impactos de corpos estranhos, e resultam em falha devido ao produto abrindo dividindo. Incorporando as fibras de espessura transversal utilizando um reforço tridimensional tanto impede quanto significativamente reduz qualquer propagação de rachadura e provê melhor resistência a danos de impacto, enquanto ao mesmo tempo provendo propriedades mecânicas pós- impacto aperfeiçoadas comparadas com as lâminas raspadoras e placas de topo convencionais. Os laminados 2-D correntes não possuem nenhum aglutinante na direção Z já que estes não têm fibras alinhadas na direção Z.

[0027] Uma importante função das fibras de espessura transversal em um reforço 3-D é prover uma aglutinação mecânica para os tecidos e fibras no plano. A natureza integral da estrutura 3-D e associada com aglutinantes de espessura produzirá lâminas raspadoras e placas de topo com resistência à falha significativamente aperfeiçoada por abertura e divisão ou por delaminação. Além disso, a utilização de um único tecido 3-D permite que propriedades específicas sejam construídas dentro da lâmina raspadora ou placa de topo combinando diferentes orientações de fibra em diferentes combinações. Por exemplo, as fibras com orientação de 90° podem ser incluídas para dar rigidez na direção de máquina enquanto mantendo a flexibilidade na direção transversal a máquina para permitir que a lâmina raspadora conforme com os contornos do rolo e, porém, ainda tenha suficiente rigidez na direção de máquina para limpar o rolo.

[0028] Além disso fibras orientadas multiaxiais, por exemplo, +45°/- 45° ou +60°/-60 podem ser incluídas para aumentar a eficiência de corte e limpeza da lâmina raspadora. Como uma modalidade adicional da invenção, fibras de carbono podem ser incluídas para prolongar a vida, aumentar a resistência ao desgaste abrasivo e reduzir o arraste de atrito da lâmina raspadora contra o cilindro ou rolo de fabricação de papel. Estas podem estar incluídas como fibras ou fios individuais como combinação de fibras vidro-carbono, incluindo, mas não exclusivo a fibras e fios de vidro-carbono misturados e fibras e fios de vidro-carbono torcidos.

[0029] Em uma modalidade da invenção, a combinação de diferentes fibras em diferentes orientações pode então ser costurada junta de modo que estas fiquem mecanicamente ligadas em um único tecido de reforço tridimensional de orientação de fibra projetada e modelada. O processo de costura consiste em inserir uma agulha que carrega um fio de costura através de uma pilha de camadas ou fibras de tecido de reforço para formar uma estrutura tridimensional. Neste tipo de construção, as fibras são intertravadas, mas são livres de dobras. A ausência de dobras leva a melhores propriedades de desgaste e uma borda de chanfro mais limpa com a possibilidade de qualquer encastelamento eliminada. O único tecido de reforço tridimensional pode então ser impregnado com resina como um único tecido e consequentemente curado com resina como um único tecido antes de ser processado em uma lâmina raspadora que não pode ser destacada ou delaminada, já que esta não consiste em camadas de reforço individuais.

[0030] A Figura 5, por exemplo, mostra um elemento plano 50 de acordo com uma modalidade da presente invenção para utilização como lâmina raspadora ou placa de topo. O elemento plano 50 inclui camadas de tecido 52, 54 e 56 que são cada uma diferentes, e escolhidas para propriedades desejadas de camadas de núcleo e externas como aqui discutido. As camadas de tecido 52, 54, 56 são costuradas juntas como mostrado em 58 para prover um material de tecido material composto que é então impregnado dentro de uma resina 59 que inclui nanopartículas, e é curado para formar o elemento plano.

[0031] Em outra modalidade da invenção as fibras podem ser tecidas juntas como um único tecido contínuo tridimensional com integração, entrelaçamento e intertravamento de fibras como rede tridimensional. Para produzir este tipo de estrutura tecida 3D, 3 conjuntos de fios ortogonais (por exemplo uma urdidura de múltiplas camadas e dois conjuntos de trama) são entrelaçados nas direções longitudinal e de largura de tecido (x & y) juntamente com a direção de espessura de tecido (z). Mais uma vez o único tecido de reforço 3D resultante pode ser impregnado com resina como um único tecido e então curado em resina como um único tecido antes de ser processado em uma lâmina raspadora que não pode delaminar.

[0032] A Figura 6 mostra um elemento plano 60 que inclui uma estrutura de tecido trançado de múltiplas camadas que inclui dois conjuntos de trama 64, 66 que são entrelaçados nas direções longitudinal (x) e de largura (y) do tecido, e um tecido 62 na direção de espessura (z). A estrutura de tecido trançado de múltiplas camadas é então impregnada dentro de uma resina 69 que inclui nanopartículas, e é curada para formar o elemento plano.

[0033] Ambas as modalidades eliminam a delaminação como um modo de falha. Apesar das propriedades de lâmina raspadora resultantes serem dependentes de uma construção de tecido e orientação de fibra específicas, os tecidos de reforço 3D terão uma resistência, rigidez e inibição de propagação de rachadura aperfeiçoadas quando comparados com os tecidos 2D tradicionais correntemente utilizados em construções de lâmina raspadora.

[0034] De modo a conseguir os requisitos de propriedade de lâmina raspadora necessários, o único tecido reforço tridimensional é tipicamente muito mais pesado e espesso do que um reforço de tecido de 200 g/m2 tradicional utilizado em uma lâmina raspadora padrão típica. Por exemplo este pode estar na região de 1700 g/m2 em peso e 1,5 mm em espessura comparado com 200 g/m2 e 0,2 mm para um tecido de reforço de lâmina raspadora típico corrente.

[0035] Exemplos típicos, mas não exclusivos de um tecido de reforço tridimensional referido nesta invenção são:

[0036] 1. Manta de vidro de 50 g/m2/fibras de vidro 90° de 200 g/m2/fibras de vidro 0° de 200 g/m2/fibras de vidro +45° de 200 g/m2/fibras de vidro -45° de 400 g/m2/fibras de vidro +45° de 200 g/m2/fibras de vidro 0° de 200 g/m2/fibras de vidro 90° de 200 g/m2/manta de vidro de 50 g/m2. Peso total = 1700 g/m2.

[0037] 2. Manta de vidro de 50 g/m2/fibras de carbono 90° de 300 g/m2/fibras de vidro 0° de 200 g/m2/fibras de vidro +45° de 200 g/m2/fibras de vidro -45° de 400 g/m2/fibras de vidro +45° de 200 g/m2/fibras de vidro 0° de 200 g/m2/fibras de carbono 90° de 200 g/m2/manta de fibra de vidro de 50 g/m2. Peso total = 1800 g/m2.

[0038] 3. Único tecido de vidro trançado 3D. Peso total = 1800 g/m2.

[0039] 4. Único tecido de vidro- carbono trançado 3D feito com combinação de fibras vidro-carbono (razão 60:40). Peso total = 1600 g/m2.

[0040] É conhecido que aditivos de tamanho de mícron podem ser adicionados a uma resina para adicionalmente melhorar as propriedades tanto a resina quanto finalmente da lâmina raspadora composta reforçada de tecido final. Com um único tecido de reforço 3D no entanto, as fibras de superfície atuarão como um filtro e não permitirão que aditivos de tamanho de mícron penetrem no corpo do tecido. Estes permanecerão sobre a superfície e não se tornarão homogeneamente distribuídos através de toda a construção de lâmina raspadora composta final. Isto resultar em uma lâmina raspadora com distribuição não uniforme de aditivos e características alteradas através de toda a sua seção transversal. A solução é utilizar nanopartículas. Os aditivos de tamanho nano são pequenos o bastante para penetrar além das fibras de superfície. Estes podem, portanto, tornar-se homogeneamente distribuídos através de toda a construção de lâmina raspadora e assegurar um desempenho de estado estável através de toda a seção transversal de lâmina raspadora.

[0041] Uma lâmina raspadora fabricada de um único tecido tridimensional da construção acima, como descrito no exemplo 1, foi descoberta ter uma alta rigidez na direção de máquina, enquanto ao mesmo tempo exibindo uma flexibilidade transversal à máquina, mas com suficiente rigidez transversal à máquina para ajudar a instalação da lâmina raspadora no suporte de lâmina raspadora. Estas são ótimas propriedades para uma lâmina raspadora de alto desempenho. Esta também exibiu ótimas características de corte e limpeza devido à inclusão das fibras de vidro multiaxiais e o fato que esta consiste em um único tecido significa que as camadas de tecido individuais não podem ser delaminadas em contraste com uma construção de lâmina raspadora tradicional padrão.

[0042] De acordo com várias modalidades, portanto, a invenção provê uma lâmina raspadora ou placa de topo feita de um único tecido de reforço tridimensional projetado construído com orientação de fibra específica designado a fornecer as propriedades chave específicas requeridas por uma lâmina raspadora de fabricação de papel ou placa de topo de fabricação de papel de alto desempenho, onde o único tecido projetado tridimensional é de maior peso e espessura do que aqueles tradicionalmente utilizados em construções de lâmina raspadora e as propriedades chave incluem uma suficiente rigidez na direção de máquina, flexibilidade transversal à máquina, ótimo corte, limpeza, vida de desgaste e integridade de borda de chanfro. O tecido pode incluir fibras de vidro, fibras de carbono, fibras de cerâmica, fibras de aramid, fibras inorgânicas, fibras orgânicas, fibras sintéticas e/ou fibras sintéticas modificadas. O tecido pode incluir combinações de fibras de vidro e/ou fibras de carbono e/ou fibras de aramid em todas as possíveis combinações. O tecido pode incluir uma combinação de fios ou fibras de vidro/carbono, incluindo fios ou fibras de vidro-carbono misturados e incluindo fios ou fibras vidro-carbono torcidos. O tecido pode incluir uma combinação de fios ou fibras de vidro/termoplástico de alto desempenho (HPT), e/ou fios ou fibras de carbono/termoplástico de alto desempenho e/ou fios ou fibras de vidro/carbono/HPT em todas as possíveis combinações, incluindo, mas não exclusivamente, fios e fibras misturados e/ou fios e fibras torcidos, tal como, por exemplo, vidro e termoplástico de alto desempenho misturados, carbono e termoplástico de alto desempenho misturados, ou vidro, carbono e termoplástico de alto desempenho misturados.

[0043] A lâmina raspadora pode conter fibras orientadas na direção 0°, direção 90°, ou fibras orientadas em direções multiaxiais, por exemplo +45°/-45° e/ou +60°/-60°, etc. assim como suas combinações. A lâmina raspadora pode incluir uma resina termoestáveis, por exemplo uma resina epóxi, e pode ser feita com uma resina de termoplástico de alto desempenho (HPT), por exemplo, mas não exclusivamente Poliéter éter cetona (PEEK), Sulfeto de polifenileno (PPS), Poliéter imida (PEI), Poliftalamida (PPA) ou Poliéter cetona cetona (PEKK) etc..

[0044] A resina pode conter nanopartículas, selecionadas do grupo que consiste em pós, grãos, tubos, fibras e plaquetas. As podem ser metálicas e selecionadas do grupo que consistem em óxidos metálicos, carburetos ou nitretos, complexos metálicos, estruturas iônicas e ligações covalentes. As nanopartículas podem ser não metálicas e/ou covalentes e selecionadas do grupo que consistem em partículas de argila, silicatos, materiais cerâmicos, partículas de vidro, negro de fumo, sílica defumada, carbonato de cálcio, nanopartículas de sílica esférica, nitreto de boro, nanotubos de nitreto de boro, nanotubos de carbono, incluindo tanto nanotubos de carbono de múltiplas paredes e nanotubos de carbono de parede única, e nanoesferas de pós cerâmicos. As nanopartículas podem compreender entre 0,5% a 75% em peso da resina polimérica, dependendo do tipo de nanopartículas. As nanopartículas podem compreender aproximadamente 3% em peso da dita matriz de resina polimérica, e em que as nanopartículas consistem essencialmente em nanotubos de carbono. As nanopartículas podem compreender entre 1% a 5% em peso da matriz de resina polimérica, e em que as nanopartículas consistem essencialmente em nanotubos de carbono. As nanopartículas podem compreender entre 30% a 50% em peso da matriz de resina polimérica, e as nanopartículas podem consistem essencialmente em nanopartículas de sílica.

[0045] Aqueles versados na técnica apreciarão que numerosas modificações e variações podem ser feitas nas modalidades acima descritas sem afastar do espírito e escopo da presente invenção.

Claims

1. Elemento plano (50, 60) para utilização em um sistema de fabricação de papel, o dito elemento plano (50, 60) sendo adequado para utilização como uma lâmina raspadora (24) ou uma placa de topo (20), o dito elemento plano (50, 60) caracterizado pelo fato de compreender: uma estrutura composta tridimensional que inclui elementos alongados que estendem em pelo menos três direções ortogonais; e uma resina na qual a estrutura composta tridimensional está incorporada.

2. Elemento plano (50, 60) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os elementos alongados estendem em pelo menos três direções ortogonais incluem uma pluralidade de tecidos.

3. Elemento plano (50, 60) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de tecidos inclui uma pluralidade de fibras.

4. Elemento plano (50, 60) de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que uma pluralidade de fibras inclui qualquer uma de fibras de vidro, fibras de carbono, fibras de cerâmica, fibras de aramida, ou fibras inorgânicas, fibras orgânicas, fibras sintéticas, e/ou fibras sintéticas modificadas.

5. Elemento plano (50, 60) de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de fibras inclui qualquer um de fios ou fibras de vidro/termoplástico de alto desempenho (HPT), fios ou fibras de carbono/termoplástico de alto desempenho, fios ou fibras de vidro/carbono/HPT em todas as possíveis combinações, incluindo, mas não exclusivamente, fios e fibras misturados e/ou fios e fibras torcidos.

6. Elemento plano (50, 60) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a resina é qualquer uma de uma resina epóxi, uma resina de alto desempenho (HPT) incluindo poliéter éter cetona (PEEK), sulfito de polifenileno (PPS), poliéter imida (PEI), poliftalamida (PPA), ou poliéter cetona (PEKK).

7. Elemento plano (50, 60) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a resina inclui nanopartículas de qualquer um de pós, grãos, tubos, fibras e plaquetas.

8. Elemento plano (50, 60) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a resina inclui nanopartículas de qualquer um de óxidos metálicos, carburetos, nitretos, complexos metálicos, estruturas iônicas e ligações covalentes.

9. Elemento plano (50, 60) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a resina inclui nanopartículas de qualquer um de partículas de argila, silicatos, materiais cerâmicos, partículas de vidro, negro de fumo, sílica defumada, carbonato de cálcio, nanopartículas de sílica esférica, nitreto de boro, nanotubos de nitreto de boro, nanotubos de carbono, incluindo tanto nanotubos de carbono de múltiplas paredes quanto nanotubos de carbono de parede única, e nanoesferas de pós de cerâmica.

10. Elemento plano (50, 60) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a resina inclui nanopartículas que compreendem entre 0,5% a 75% em peso da resina.

11. Elemento plano (50, 60) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a resina inclui nanopartículas que compreendem aproximadamente 3% em peso da resina, e em que as nanopartículas consistem essencialmente em nanotubos de carbono.

12. Elemento plano (50, 60) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a resina inclui nanopartículas que compreendem entre 1% - 5% em peso da resina, e em que as nanopartículas consistem essencialmente em nanotubos de carbono.

13. Elemento plano (50, 60) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a resina inclui nanopartículas que compreendem entre 30% - 50% em peso da resina, e em que as nanopartículas consistem essencialmente em nanopartículas de sílica.

14. Elemento plano (50, 60), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a estrutura composta tridimensional inclui ainda uma pluralidade de interseções de elementos alongados que se estendem em cada das três direções ortogonais.

15. Elemento plano (50, 60), de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de interseções de elementos alongados inclui interseções de tecedura.

16. Elemento plano (50, 60), de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de interseções de elementos alongados inclui ainda interseções de pontos.

17. Elemento plano (50, 60), de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o elemento plano (50, 60) é não laminado.

18. Lâmina raspadora (24) para utilização em um sistema de fabricação de papel, a dita lâmina raspadora (24) caracterizada pelo fato de compreender: uma estrutura composta de tecido tridimensional que inclui elementos alongados que estendem em pelo menos três direções ortogonais, pelo menos alguns dos elementos alongados sendo tecidos juntos; e uma resina na qual a estrutura composta tridimensional está incorporada.

19. Lâmina raspadora (24) de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo fato de que a estrutura composta de tecido tridimensional inclui uma pluralidade de fibras.

20. Lâmina raspadora (24) de acordo com a reivindicação 19, caracterizada pelo fato de que a pluralidade de fibras inclui qualquer uma de fibras de vidro, fibras de carbono, fibras cerâmicas, fibras de aramid, ou fibras inorgânicas, fibras orgânicas, fibras sintéticas, e/ou fibras sintéticas modificadas.

21. Lâmina raspadora (24) de acordo com a reivindicação 19, caracterizada pelo fato de que a pluralidade de fibras inclui qualquer um de fios ou fibras de vidro/termoplástico de alto desempenho (HPT), fios ou fibras de carbono/termoplástico de alto desempenho, fios ou fibras de vidro/carbono/HPT em todas as possíveis combinações, incluindo, mas não exclusivamente, fios e fibras misturados, ou fios e fibras torcidos.

22. Lâmina raspadora (24) de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo fato de que a resina é qualquer uma de uma resina epóxi, resina de alto desempenho (HPT) que incluem poliéter éter cetona (PEEK), sulfito de polifenileno (PPS), poliéter imida (PEI), poliftalamida (PPA), ou poliéter cetona (PEKK).

23. Lâmina raspadora (24) de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo fato de que a resina inclui nanopartículas de qualquer um de pós, grãos, tubos, fibras e plaquetas.

24. Lâmina raspadora (24), de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo fato de que o composto de tecido tridimensional inclui ainda uma pluralidade de interseções de elementos alongados que se estendem em cada das três direções ortogonais.

25. Lâmina raspadora (24), de acordo com a reivindicação 24, caracterizada pelo fato de que a pluralidade de interseções de elementos alongados inclui interseções de tecedura.

26. Lâmina raspadora, de acordo com a reivindicação 24, caracterizada pelo fato de que a pluralidade de interseções de elementos alongados inclui ainda interseções de pontos.

27. Lâmina raspadora, de acordo com a reivindicação 24, caracterizada pelo fato de que o elemento plano (50, 60) é não laminado.

28. Método para formar uma lâmina raspadora (24), o dito método caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: formar uma estrutura de tecido tridimensional que inclui elementos alongados que estendem pelo menos em parte, em cada uma de três direções alongadas mutuamente ortogonais; e incorporar a estrutura de tecido tridimensional com uma resina.

29. Método, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que a etapa de formar a estrutura de tecido tridimensional inclui fornecer uma pluralidade de interseções de elementos alongados que se estendem em cada das três direções alongadas mutuamente ortogonais.

30. Método, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de interseções de elementos alongados inclui interseções de tecedura.

31. Método, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de interseções de elementos alongados são todas interseções de tecedura.

32. Método, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de interseções de elementos alongados inclui pelo menos algumas interseções de pontos.

33. Método, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que a lâmina raspadora (24) é não laminada.