ES2867397T3 - Rodillo recubierto no tejido - Google Patents

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Abstract

Un rodillo recubierto no tejido que comprende: un eje con una superficie exterior lisa uniforme sin chavetas; y un tubo sin costuras no tejido saturado de resina convertida adherido al eje, en donde el tubo sin costuras no tejido saturado con resina convertida tiene una superficie exterior y una superficie interior y comprende: un tubo sin costuras no tejido que comprende una trama de fibras hilvanadas con aguja formadas en un tubo sin costuras; y una capa continua de resina convertida que satura el tubo no tejido sin costura y reviste la superficie exterior del eje para adherirlo al tubo no tejido sin costura saturado de resina convertida bajo una presión de la cara del rodillo de hasta 344,7 kPa (50 PSI) y una temperatura de hasta 149 °C (300 °F) durante al menos 100 horas con la fuerza suficiente para permitir, en condiciones de fabricación primaria de metales, una vida útil, cuando se expone a los residuos de metal de una trama metálica durante las operaciones de fabricación primaria de metales, del rodillo revestido no tejido que es similar a la de los rodillos recubiertos de caucho, uretano o vinilo que no han sido expuestos a los residuos de metal; y en donde el rodillo recubierto no tejido tiene una dureza de al menos 35 Shore A en húmedo y el tubo sin costuras no tejido saturado con resina convertida tiene un volumen vacío de al menos 4 por ciento.

Description

DESCRIPCIÓN
Rodillo recubierto no tejido
Campo de la invención
Esta invención se refiere a rodillos recubiertos para su uso en el trabajo de metales primarios y, en particular, a rodillos recubiertos no tejido.
Antecedentes de la invención
Los rodillos recubiertos se han usado como rodillos de laminación durante décadas en operaciones de fabricación de metales primarios. Se dividen en dos grupos. El primer grupo de rodillos recubiertos como rodillos de laminación son ejes recubiertos con un recubrimiento de caucho, uretano o vinilo. Estos rodillos son particularmente útiles cuando el gasto es un problema y no se requiere rendimiento en entornos fluidos, particularmente ácidos o cáusticos. Se incluyen en este grupo, por ejemplo, los rodillos recubiertos que se usan como rodillos de plegado, rodillos de mesa, rodillos deflectores y rodillos de dirección.
El segundo grupo de rodillos recubiertos como rodillos de laminación está recubierto con material no tejido. Estos rodillos recubiertos son mucho más costosos que los rodillos recubiertos de caucho, uretano o vinilo pero, por lo general, tienen una vida útil significativamente más larga, un coeficiente de fricción más alto y mejores propiedades de exprimido de fluidos que sus homólogos de eje recubiertos de caucho, uretano o vinilo. Estos rodillos recubiertos son particularmente útiles en situaciones en las que están expuestos a aceites o condiciones ácidas o cáusticas. Se incluyen en este grupo, por ejemplo, los rodillos recubiertos que se usan como rodillos amortiguadores, rodillos prensadores, rodillos desengrasantes, rodillos limpiadores, rodillos escurridores, tanto para aplicaciones de aceite como para aplicaciones de soluciones químicas, y rodillos engrasadores.
El uso actual de rodillos recubiertos no tejido viene dictado por el costo y el rendimiento. Por lo general, los rodillos recubiertos no tejido se fabrican revistiendo primero una trama no tejida con una resina y curando la resina, estampando discos huecos, apilando y comprimiendo los discos en un cilindro hueco y reteniendo el cilindro en un eje de metal con placas de retención y chavetas. Esta gran cantidad de pasos da como resultado rodillos recubiertos que son mucho más costosos que los rodillos recubiertos de caucho, uretano o vinilo. Sin embargo, debido a que las tramas no tejidas en los rodillos recubiertos no tejido tienen un volumen vacío, sus superficies son capaces de eliminar pequeños residuos de metal de las tramas metálicas durante los procesos de fabricación de metal y comprimir temporalmente cuando se exponen a residuos más grandes sin rasgarse o cortarse como ocurre con rodillos recubiertos de caucho, uretano o vinilo. Los rodillos recubiertos no tejido se usan típicamente en situaciones en las que la mayor cantidad de pasos que resultan en costos significativamente más altos que los del primer grupo valen uno o más de una vida útil más larga, mayor fricción superficial, superficies más duras y la presencia de volumen vacío que proporcionan características de auto limpieza, mayor resistencia al daño y capacidad de eliminación de exceso de líquido. El documento JP 2011 207579 A divulga un rodillo de revestimiento para un aparato de transporte, como un dispositivo de corrección de meandros de un objeto en forma de tira, como una tira de metal. El documento US 2015/0148206 A1 divulga un rodillo que es particularmente adecuado para su uso en una máquina para fabricar y/o terminar una trama fibrosa, como una trama de papel o una trama de cartón. El documento JP 2000 064014 A divulga una tela no tejida compuesta de fibras de poliparafenilenbenzo-biosoxazol usadas como capa superficial 3, y una tela no tejida compuesta de fibras de para-aramida usadas como capa interna 4. Una tela de fondo cilíndrica 5 compuesta de fibras resistentes al calor está dispuesta en el interior de la capa interna 4 y, mediante un punzón, las fibras se confunden e integran para formar un rodillo cilíndrico de tela no tejida. Este se encaja en la circunferencia exterior de un rodillo 2 de metal y lo cubre. El documento EP 0 740 006 A1 divulga un fieltro resistente al calor para productos calientes que es suficientemente resistente al calor para transportar o colocar en él productos calientes en los procesos de fabricación de productos de hierro y acero, metales no ferrosos y cerámica, y que contribuye a mejorar la calidad y la vida útil de los productos. El documento US 4368568 A divulga un rodillo recubierto de caucho de poliuretano que comprende un núcleo de rodillo metálico, una capa de refuerzo adherida a la superficie exterior del núcleo del rodillo y formada por una tela no tejida impregnada con una mezcla de una resina termo endurecible y un polvo inorgánico fino y una capa de caucho de poliuretano unida integralmente con la superficie exterior de la capa de refuerzo.
Resumen de la invención
Existe una necesidad continua de rodillos recubiertos con el rendimiento adecuado para su uso en la fabricación de metales primarios asociados actualmente con ejes revestidos de caucho, uretano o vinilo. También existe la necesidad de rodillos recubiertos no tejido que se fabriquen con menos pasos que los actuales rodillos recubiertos no tejido, pero que tengan propiedades superiores a las de los rodillos recubiertos de caucho, uretano y vinilo que se usan en la industria de la fabricación de metales.
En un aspecto, se proporciona un rodillo recubierto no tejido de acuerdo con la reivindicación 1 que incluye un eje con una superficie exterior lisa y uniforme y un tubo sin costuras no tejido saturado de resina adherido al eje. El tubo sin costuras no tejido saturado de resina con una superficie exterior y una superficie interior incluye un tubo sin costuras no tejido que comprende una trama de fibras hilvanadas con aguja formadas en un tubo sin costuras. El tubo sin costuras no tejido también incluye una capa de resina continua que satura tanto la trama sin costuras no tejida y reviste la superficie exterior del eje para unirla a la trama no tejida con fuerza suficiente para permitir, en las condiciones primarias de fabricación de metal, una vida útil cuando se expone a residuos de metal de una trama de metal durante las operaciones de fabricación del rodillo recubierto no tejido que sea al menos similar al de los rodillos recubiertos de caucho, uretano o vinilo que no hayan estado expuestos a los residuos de metal. El rodillo provisto no tejido saturado de resina puede fabricarse con menos pasos que los rodillos recubiertos no tejido actuales y puede tener propiedades superiores a los ejes recubiertos de caucho, uretano y vinilo que se usan en la industria de fabricación de metales.
En otro aspecto, se proporciona un método de fabricación de un rodillo revestido no tejido de acuerdo con la reivindicación 8 que incluye proporcionar una resina sin convertir que cuando se convierte forma una resina estable en las condiciones de trabajo del metal, un tubo sin costuras no tejido que comprende fibras no tejidas adheridas físicamente, y un eje con una superficie exterior. El método incluye además aplicar el tubo sin costuras no tejido al eje y luego revestir el eje recubierto del tubo no tejido con la resina sin convertir para que el eje recubierto no tejido se sature con una capa continua de resina que entra en contacto con las fibras y la superficie exterior del eje. El método incluye además rotar el eje recubierto del tubo sin costuras no tejido saturado de resina sin convertir en condiciones de conversión de resina para formar un tubo sin costuras no tejido saturado de resina adherido al eje descrito anteriormente.
Como se usa en el presente documento:
"Residuos de metal" se refiere a residuos de una trama de metal que se fabrica en una forma más útil en donde los residuos pueden variar en tamaño desde partículas más pequeñas que pueden incrustarse en la superficie de un rodillo recubierto con un material liso como caucho, uretano o vinilo para rayar o estropear la superficie de una trama de metal durante el proceso o piezas más grandes o defectos de metal como rebabas en los bordes de la trama de metal de tamaño suficiente para rasgar o cortar un rodillo recubierto que puede rasgar o cortar la superficie lisa para hacer el rodillo recubierto inutilizable en su aplicación.
"Apertura de superficie" se refiere a la apertura de un volumen vacío tal como aparece en la superficie de un rodillo recubierto no tejido;
"Volúmenes vacíos" se refiere a formas irregulares vacías que tienen un volumen de al menos 4 y no más del 85 por ciento de la trama no tejida revestida de resina y una apertura superficial promedio y profundidad suficiente para capturar partículas pequeñas con una dimensión larga del orden de menos de 0,5 pulgadas (pulg.) (13 milímetros (mm)) y una dimensión corta del orden de menos de 0,13 pulgadas (3,2 mm).
Breve descripción de los dibujo
En los dibujos adjuntos se describen una o más características o formas preferidas de la invención. Los dibujos se describen brevemente a continuación.
La Figura 1 es una sección transversal de un eje con una superficie exterior lisa uniforme usada en una modalidad de un rodillo recubierto no tejido proporcionado.
La Figura 2 es una vista ampliada de una sección de la interfaz entre el no tejido saturado de resina y el eje que se muestra en la Figura 1.
La Figura 3 es una vista ampliada de una sección de la interfaz entre el no tejido saturado de resina y el eje similar al mostrado en la Figura 1 pero con una región adicional parcialmente revestida de adhesivo.
La Figura 4 es un diagrama de flujo del proceso para fabricar una modalidad de la invención para la industria de la fabricación de metales usando solo la resina para adherir el no tejido al eje.
La Figura 5 es un diagrama de flujo del proceso para fabricar una modalidad de la invención para la industria de fabricación de metales usando una segunda resina curable aplicada a la superficie del eje antes de que el tubo no tejido se coloque en el eje para aumentar la adhesión entre los no tejidos y el eje.
La Figura 6 es un diagrama de flujo del proceso para fabricar una modalidad de la invención para la industria de fabricación de metales usando al menos una segunda resina curable aplicada a través de la superficie no tejida a la superficie del eje después de que el tubo no tejido se coloca en el eje para aumentar la adherencia entre el no tejido y el eje.
La Figura 7 es un diagrama de flujo del proceso de fabricación de los rodillos revestidos no tejidos actuales para la industria de la fabricación de metales.
La Figura 8 es una tabla de características de ejemplos.
La Figura 9 es la dureza Shore A de un eje revestido no tejido hecho con resina con diferentes cantidades de agua diluyente.
La Figura 10 es un gráfico que muestra las características de escurrido de diversas modalidades de la invención que tienen diferentes relaciones en peso de resina a no tejido.
La Figura 11 es un gráfico que muestra la vida de varias modalidades de la invención que tienen diferentes proporciones de peso de la resina al no tejido.
Si bien la invención es susceptible de diversas modificaciones y formas alternativas, los detalles de la misma se han mostrado a modo de ejemplo en los dibujos y se describirán en detalle a continuación. Debe entenderse, sin embargo, que la intención no es limitar la invención a las modalidades particulares descritas. Por el contrario, la invención está destinada a cubrir todas las modificaciones, equivalentes y alternativas que caen dentro del alcance de la invención tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.
Descripción detallada
Se proporciona un rodillo recubierto no tejido que incluye un eje que tiene una superficie exterior lisa y uniforme y un tubo no tejido sin costuras saturado de resina adherido al eje.
El rodillo recubierto no tejido proporcionado tiene una estructura diferente, puede fabricarse con menos pasos que un rodillo recubierto no tejido actual y, como resultado, es significativamente menos costoso. El rodillo recubierto no tejido provisto tiene muchas de las propiedades superiores de los rodillos recubiertos no tejido sobre los ejes recubiertos de caucho, uretano o vinilo usados en la industria de fabricación de metales primarios. Por consiguiente, las modalidades de la invención pueden usarse para reemplazar rodillos recubiertos con caucho, uretano o vinilo en muchas áreas del proceso de fabricación de metal. Estos incluyen, por ejemplo, rodillos recubiertos usados como rodillos de plegado, rodillos de mesa, rodillos deflectores y rodillos de dirección. Además, algunas modalidades de la invención pueden usarse en algunas aplicaciones abordadas actualmente con ejes recubiertos no tejidos actuales de precio más alto. Estos incluyen, por ejemplo, rodillos recubiertos que se usan como rodillos amortiguadores, rodillos prensadores, rodillos desengrasantes, rodillos limpiadores, rodillos escurridores, tanto para aplicaciones de aceite como para aplicaciones de soluciones químicas, y rodillos engrasadores.
Los materiales no tejidos se usan comúnmente en las instalaciones de fabricación de metales primarios como un reemplazo de alto rendimiento para los rodillos de caucho, uretano o vinilo. Estos rodillos no tejidos convencionales suelen tener un precio de 5 a 10 veces más alto y su método de producción típico tiene un alto nivel de desperdicio de material debido a la necesidad de cortar discos de tela no tejida saturada con resina curada. Además de los altos costos de material, los ejes recubiertos no tejidos convencionales generalmente requieren que se produzcan ejes especialmente diseñados que contengan chavetas que sujetan la pila de discos entre las placas de montaje al eje en condiciones de fabricación de metal. Estos ejes recubiertos no tejidos diseñados son usados en lugar de los ejes recubiertos con goma, uretano o vinilo.
Los rodillos recubiertos no tejido proporcionados pueden fabricarse con un proceso que tiene un desperdicio mínimo. El método proporcionado permite a los clientes usar un eje existente para reducir el costo de fabricación de algunas modalidades del rodillo recubierto no tejido proporcionado para que sean competitivas respecto a los métodos actuales de fabricación de ejes recubiertos de caucho, uretano o vinilo. Al mismo tiempo, los rodillos recubiertos no tejido de la invención brindan un rendimiento mucho mejor al proceso de fabricación del metal primario que el disponible con los rodillos recubiertos de caucho, uretano o vinilo.
Aparato
En un aspecto, se proporcionan rodillos no tejidos que incluyen un eje y un rodillo recubierto de sin costuras no tejido saturado de resina. En algunas modalidades, la resina es una resina curable y está curada. En algunas modalidades, la resina es una resina que puede secarse y se seca. En algunas modalidades, la resina es una resina curable y que puede secarse y se cura y se seca al mismo tiempo. El eje puede tener una superficie exterior lisa uniforme. El eje provisto puede ser útil en procesos de fabricación de metales. El eje puede ser similar a los ejes que usados actualmente con revestimientos de caucho, uretano o vinilo y son duraderos en condiciones de fabricación de metal y pueden ser, por ejemplo, de metal, cerámica, plástico o un compuesto. En algunas modalidades, la superficie exterior de los ejes es lisa. En otras modalidades, la superficie exterior puede estar ligeramente rugosa. En algunas modalidades, las superficies exteriores se preparan para su uso mediante métodos tales como, por ejemplo, limpieza, pulido o alisado.
El tubo sin costuras no tejido saturado de resina adherido al eje puede tener una dureza de al menos 35 Shore A en húmedo, y un volumen vacío de al menos 4 por ciento. Puede tener una superficie exterior que incluya un volumen vacío capaz de atrapar los residuos de metal de una trama de metal durante las operaciones primarias de fabricación del metal y capaz de comprimirse temporalmente para permitir que los defectos asociados a la trama de metal pasen sin dañar permanentemente la superficie exterior del tubo no tejido. Estas propiedades son típicas de las que se encuentran en los actuales rodillos recubiertos no tejido formados por una pila de discos sostenidos entre dos placas.
El tubo no tejido provisto tiene una superficie interior suficientemente adherida a la superficie exterior del eje para permitir una vida útil satisfactoria del rodillo recubierto con material no tejido durante las condiciones de fabricación de metal primario similares a las de los ejes convencionales que están recubiertos con caucho, uretano, o vinilo, particularmente cuando no han estado expuestos a los residuos de la trama de metal que se está fabricando. Si bien los rodillos recubiertos no tejido actuales están suficientemente unidos entre sí, esa unión se logra a través de diferentes medios que dan como resultado inherentemente más desperdicio y costos de diseño de eje especialmente diseñados más altos que los asociados con los rodillos proporcionados.
El tubo sin costuras no tejido saturado de resina tiene una superficie exterior y una superficie interior puede incluir tanto una trama sin costuras no tejida formada en un tubo como una resina. El tubo sin costura no tejido se fabrica usando el proceso de punzonado con aguja que es bien conocido en la industria para adherir fibras en una trama de fieltro no tejido para formar un tubo sin costura con una dureza Shore A húmedo de al menos 35.
La dureza Shore A puede verse influenciada por el tipo de resina, el contenido de resina y el tipo no tejido, y la compactación mediante tachuelas. En el proceso de fabricación de metales primarios, la dureza Shore A satisfactoria depende de las características específicas de la aplicación. Cuando se desea la eliminación de fluidos ácidos, cáusticos o aceitosos, generalmente se desean superficies de eje cubiertas más duras. Cuando se buscan aplicaciones menos exigentes, como rodillos de mesa, se necesitan superficies menos duras. Las propiedades de dureza Shore A seco son más fáciles de medir para un cliente, mientras que la dureza Shore A húmeda, a veces más baja para algunas resinas y combinaciones de fibras, es la dureza del rodillo en uso. En algunas modalidades, Shore A seco satisfactorio puede variar desde más de 35, más de 40 o más de 50, hasta menos de 100, menos de 90 o menos de 80. En algunas modalidades, Shore A húmeda satisfactorio puede oscilar entre más de 35, más de 40, más de 50 o más de 60, hasta menos de 100, menos de 90 o menos de 80.
Los expertos en la técnica de los no tejidos reconocerán la amplia selección de materiales que permitirán optimizar los ejes recubiertos con no tejidos para diferentes aplicaciones. Las características que deben tenerse en cuenta para su uso en la fabricación de metales primarios incluyen, por ejemplo, resistencia química, elasticidad y fuerza, adhesión tanto a fibras no tejidas como a superficies exteriores del eje, capacidad de temperatura y resistencia a la abrasión. Las poliamidas como, por ejemplo, nailon 6,6, son excelentes opciones para entornos con PH neutro y aceite. Si bien el tereftalato de polietileno (PET) es una alternativa de bajo costo, las características de mala adherencia provocan una construcción más débil que no es adecuada para alguna aplicación. Para ambientes cáusticos y ácidos extremos, una poliolefina como, por ejemplo, polipropileno, es una opción popular por su resistencia química y bajo costo. En ambientes de alta temperatura hay una serie de fibras técnicas como para­ amida, que se vende como Kevlar, y fibras cerámicas que pueden usarse. También es común mezclar tipos de fibras para lograr el rendimiento deseado.
La densidad de la fibra del tubo no tejido puede afectar la capacidad del tubo sin costuras no tejido saturado de resina de tener una capacidad de auto curación satisfactoria en general y, opcionalmente, propiedades de eliminación de líquidos en aplicaciones especializadas como el escurrido en el proceso de fabricación de metal primario. Puede añadirse suficiente resina para lograr una cohesión satisfactoria dentro del tubo sin costuras no tejido saturado de resina y una adhesión satisfactoria del tubo a la superficie exterior del eje. Esta cantidad puede variar con la aplicación en el proceso de fabricación de metal primario y las condiciones específicas usadas para un producto de metal específico. La adición de resina puede reducir el volumen vacío de fibras que ya se han densificado en procesos como el clavado de agujas en los procesos de fabricación de tubos. Un tubo no tejido con una densidad de fibra de 3 gramos por pulgada cúbica (0,11 onzas por pulgada cúbica o 0,19 gramos por centímetro cúbico) puede tener un volumen vacío del 84 %. Un tubo no tejido que tiene una densidad de fibra de 8 gramos por pulgada cúbica (0,28 onzas por pulgada cúbica o 0,50 gramos por centímetro cúbico) puede tener un volumen vacío del 57 %. En algunas modalidades de los rodillos recubiertos no tejidos proporcionados, el tubo sin costuras no tejido saturado de resina puede tener una densidad de al menos 5 gramos por pulgada cúbica (0,18 onzas por pulgada cúbica o 0,31 gramos por centímetro cúbico) y hasta más de 18 gramos por pulgada cúbica (0,63 onzas por pulgada cúbica o 1,10 gramos por centímetro cúbico).
De manera similar, existe una amplia selección de resinas que permitirán que las fibras no tejidas se adhieran donde se conectan, abarquen fibras para mejorar las propiedades y adhieran tubos no tejidos a las superficies exteriores de los ejes en diferentes condiciones en el proceso de fabricación de metal primario. Las necesidades de rodillos de mesa secos pueden abordarse con modalidades que tengan resinas que simplemente se secan a partir de una solución o mezcla. Las necesidades de los rodillos que tienen contacto con condiciones húmedas generalmente se abordan con modalidades en las que la resina se cura o se reticula. La resina o resinas pueden elegirse para optimizar las características de rendimiento para diferentes aplicaciones. Las resinas habituales adecuadas para condiciones húmedas incluyen, por ejemplo, cauchos de nitrilo, uretanos, epoxis y acrilatos, a menudo como emulsiones con catalizadores y surfactantes. Sin embargo, hay muchas otras opciones disponibles basadas en las propiedades requeridas que se ven mínimamente afectadas por el entorno en el que se encuentran. La resina debe tener una resistencia, adhesión a la fibra, adhesión a la superficie exterior del eje, propiedades elásticas y resistencia química satisfactorias. Algunos logran esto simplemente mediante secado y otros mediante curado o reticulación. Algunos consiguen la reticulación mediante catalizadores con radiación como, por ejemplo, calor o ultravioleta. Otros logran la reticulación a través de reacciones de dos partes como, por ejemplo, epoxis. Los cauchos de nitrilo tienen una excelente resistencia química a ácidos y cáusticos. Los uretanos tienen una excelente resistencia y elasticidad. Los acrilatos ofrecen una agradable combinación de todas las propiedades en entornos con PH neutro.
"Saturado" se refiere a fibras que están completamente revestidas, no solo en el punto de contacto entre dos fibras, sino también a lo largo de la longitud entre los puntos de contacto. Esto da como resultado una estabilidad de estructura de los tubos no tejidos sin costura saturados de resina en un eje mientras que la modalidad está sujeta a períodos de presión bajo temperaturas crecientes durante un período de tiempo que excede el de los ejes recubiertos de caucho, uretano o vinilo. Esto puede ser al menos 344,7 kPa (50 PSI (libras/pulgada cuadrada)) o al menos 517,1 kPa (75 PSI) de presión de contacto hasta 149 °C (300 °F).
Además, la resina que saturó las fibras del no tejido también reviste la superficie exterior del eje para formar una unión satisfactoria. En el proceso de fabricación de metal primario, una unión satisfactoria es aquella que puede resistir la fuerza de contacto del proceso a una posible temperatura del proceso durante un tiempo que es al menos tan largo como el de los ejes recubiertos de caucho, uretano o vinilo. Estos pueden tener hasta al menos 50 PSI (344,7 kPa) de fuerza de contacto hasta al menos 300 °F (149 °C).
Como se discutió anteriormente, las aplicaciones para el rodillo recubierto no tejido proporcionado en el proceso de fabricación de metal primario son diversas. Ya sea que la resina solo necesite secarse como, por ejemplo, con aplicaciones de rodillos de mesa, o también curar, también conocido como reticulación, algunas propiedades de la resina son similares y otras son diferentes. Los expertos en la técnica podrán personalizar el tipo de resina necesaria para optimizar modalidades específicas para diferentes situaciones. Las aplicaciones limitadas a los rodillos de mesa estándar pueden usar resinas que secan o curan y no se limitan a un solo tipo de resina. En todos los casos, la resina debe configurarse para poder migrar a través de la trama no tejida para revestir la superficie exterior del eje antes de que se convierta en una resina seca, curada o seca y curada.
En algunas modalidades, puede usarse un adhesivo adicional para aumentar las propiedades de adhesión de la resina usada para adherir el tubo no tejido a la superficie exterior del eje. El adhesivo puede ser uno de los muchos adhesivos curables conocidos que serían adecuados en condiciones de fabricación de metal primario y puede ser curable, que puede secarse o puede ser tanto curables como que puede secarse. Los adhesivos también pueden ser miscibles o inmiscibles con las resinas y se usan para mejorar la adhesión del tubo sin costuras no tejido saturado de resina al exterior del eje en las condiciones de fabricación. Tal aumento podría hacer que los rodillos recubiertos no tejido de la invención sean adecuados para aplicaciones que pueden requerir adhesión en condiciones extremas que no se ven típicamente en los procesos de fabricación de metales primarios más rutinarios. El rodillo recubierto no tejido provisto puede tener resistencia química a aceites, lubricantes, hidrocarburos y agua. En algunas modalidades, la resistencia química de los rodillos recubiertos no tejido proporcionados puede exceder la de la trama no tejida no revestida.
En algunas modalidades de la invención, el volumen vacío del tubo sin costuras no tejido saturado de resina puede ser más del 4 por ciento y menor del 63 por ciento. El volumen vacío debe ser al menos el 4 por ciento del tubo sin costuras no tejido saturado de resina de la invención. Tal volumen vacío crea la auto curación deseada y el barrido de residuos de metal de la hoja de metal que se está procesando. El volumen vacío depende de factores tales como la rigidez, la elasticidad y el diámetro de las fibras saturadas de resina y la compactación de la trama fibrosa saturada de resina. Algunas modalidades pueden tener un volumen vacío de al menos el 10 por ciento, al menos el 20 por ciento o al menos el 30 por ciento. El volumen vacío no debe exceder el de un no tejido que ha sido compactado con técnicas bien conocidas en la técnica tales como el punzonado con aguja. Por lo general, para el proceso de fabricación de metales primarios, esto no es más de 75. Algunas modalidades tienen un volumen vacío de menos del 75 por ciento, algunas menos del 60 por ciento y algunas menos del 50 por ciento.
En algunas modalidades, el tubo sin costuras no tejido saturado de resina puede tener una proporción en peso de resina a fibra no tejida de al menos 10:90. Esto da como resultado una construcción estable en las condiciones del proceso de fabricación del metal primario durante el tiempo deseado que es al menos tan largo como el de los rodillos recubiertos de caucho, uretano o vinilo. En algunas modalidades, la proporción de resina a fibra no tejida es al menos 15:85, al menos 20:80 o al menos 25:75. Cuando se aumenta la resina en la proporción, se debe tener cuidado de mantener la proporción lo suficientemente baja como para dar como resultado un volumen vacío de al menos el 4 por ciento. Cualquier proporción más baja puede resultar en una remoción insatisfactoria de residuos de metal y una autorrecuperación cuando pasan residuos de metal que rasgarían las superficies de ejes recubiertos de caucho, uretano o vinilo. Algunas modalidades tienen relaciones en peso de resina a fibra no tejida de menos de 85:15, algunas de menos de 80:20, algunas de menos de 75:25 y algunas de menos de 70:30.
En algunas modalidades, el rodillo recubierto no tejido proporcionado puede tener una vida útil satisfactoria durante las condiciones de fabricación del metal primario que es al menos 2 veces mayor que la de un eje convencional recubierto con caucho, uretano o vinilo en condiciones similares. En algunas modalidades, la vida útil puede ser al menos 3 veces, al menos 4 veces, al menos 5 veces, al menos 6 veces, o al menos 8 veces.
En algunas modalidades de los rodillos recubiertos no tejido, pueden usarse adhesivos adicionales para aumentar la adhesión del tubo no tejido sin costura saturado de resina a la superficie exterior del eje para procesos de fabricación de metal primario que implican condiciones más extremas. El adhesivo adicional puede tener la forma de al menos una capa discontinua de adhesivo entre la resina y la superficie exterior del eje. Este adhesivo adicional puede ser distinto o puede estar entremezclado con la resina. También puede tener la forma de una capa continua entremezclada con la resina. En algunas modalidades, esta capa adhesiva adicional puede tener un grosor de menos de 5,1 milímetros (200 milésimas de pulgada).
En algunas modalidades, el rodillo proporcionado puede no verse afectado sustancialmente por la exposición a materiales tales como agua y aceite con un pH de entre más de 2 y menos de 10 y compuestos orgánicos volátiles típicamente usados en operaciones de trabajo de metales. Esto es particularmente cierto cuando la resina es una resina curada.
En algunas modalidades, el rodillo recubierto no tejido proporcionado puede no verse afectado sustancialmente por la exposición a materiales de un grupo que consiste en ambientes cáusticos y ácidos con un pH de entre 1 y 14. Esto es particularmente cierto cuando la resina se selecciona de una resina curada.
En algunas modalidades, el rodillo recubierto no tejido puede configurarse para operar a temperaturas de hasta más de 149 °C (300 °F) y presiones de hasta más de 75 PSI de la cara del rodillo (517,1 kPa).
Las Figuras 1 y 2 ilustran el aparato de la invención. La Figura 1 es una sección transversal de un eje con una superficie exterior lisa uniforme usada en una modalidad de un rodillo recubierto no tejido proporcionado. El rodillo recubierto no tejido 100 se muestra con un tubo 110 sin costura saturado de resina que tiene una superficie 112 exterior. También tiene una superficie interior 114 que está fijada a la superficie exterior 116 del eje 120.
La Figura 2 es una vista ampliada de una sección de la interfaz entre el tubo sin costura no tejido y el eje mostrado en la Figura 1. Se muestra la sección 200. La superficie exterior del eje 210 está cubierta con una capa de resina 212. Incrustadas en la capa de resina 212 hay fibras recubiertas no tejidas 230 revestidas con resina 240. En la modalidad ilustrada, la resina usada para revestir tanto el eje como las fibras es la misma.
La Figura 3 es una vista ampliada de una sección de la interfaz entre el tubo sin costura no tejido y el eje similar a la mostrada en la Figura 1 pero con una zona adicional de adhesivo parcialmente revestida. Se muestra la sección 300. La superficie exterior del eje 310 está cubierta con una capa de resina 312 y una capa de adhesivo discontinua 325. Incrustadas en la capa de resina 312 hay fibras 330 cubiertas no tejidas cubiertas con resina 340. La resina usada para revestir el eje y las fibras es la misma resina.
Método
El método proporcionado para fabricar el rodillo recubierto no tejido puede permitir que los rodillos recubiertos no tejido sean competitivos en costo con los rodillos recubiertos de caucho, uretano o vinilo en el proceso de fabricación de metal primario, conservando al mismo tiempo muchas de las propiedades superiores de los rodillos recubiertos no tejido convencionales.
El método proporcionado incluye proporcionar una resina sin convertir que cuando se convierte es estable en las condiciones de trabajo del metal, un tubo sin costuras no tejido que incluye fibras no tejidas adheridas físicamente y un eje con una superficie exterior. La resina debe elegirse como se describe anteriormente para la aplicación deseada. La viscosidad, Brookfield a 25 °C (77 °F), debe ser inferior a 300 centipoises (cP) para la resina sin convertir para permitir que la resina sin convertir migre a través del no tejido hacia el exterior del eje durante el secado o curado. En una modalidad, la viscosidad es menor que 100 cP, en una es menor que 50 cP, en una es menor que 25 cP y en una es menor que 20 cP. En una modalidad, la resina puede ser una emulsión de látex acrílico.
Los tubos no tejidos sin costuras proporcionados pueden dimensionarse para encajar perfectamente en un eje existente una vez que se prepara la superficie del eje. Los tubos no tejidos, también llamados tubos de fieltro, pueden formarse comenzando con fibra cortada que se carda en una trama formada suelta. Esta trama puede introducirse en una máquina de punzonado o clavado de agujas, como un telar de agujas de fieltro en voladizo, perpendicular a la superficie del tubo resultante. Las agujas de fieltro pueden tener púas y son forzadas a través de la trama no tejida para entrelazar mecánicamente las fibras y densificar el tubo simultáneamente. Un accesorio unido al extremo del tubo de fieltro formado puede girar y extraer lentamente el tubo de fieltro a medida que se forma en la dirección del tubo de fieltro formado. Una vez que se forma la longitud suficiente, puede cortarse el extremo y formar un tubo de fieltro. Un dispositivo o máquina de este tipo está disponible comercialmente por Dilo con la marca RONTEX. Debido a que los desechos aún no están revestidos con resina, los desechos no tejidos pueden reusarse por completo agregándolos a la trama no tejida antes de que se formen en un tubo. En algunas modalidades, el tubo sin costuras no tejido puede además hilvanarse con aguja para aumentar la densidad del empaque de fibra y dar como resultado una dureza de al menos 35 Shore A seco.
El método descrito en el presente documento también incluye proporcionar un eje con una superficie exterior. Este eje puede ser el mismo que se usa para ejes recubiertos de caucho, uretano o vinilo en el proceso de fabricación de metal primario. En estas situaciones, los ejes se preparan quitando los recubrimientos y limpiando y alisando las superficies exteriores según sea necesario. A diferencia de los procesos convencionales de rodillo recubierto no tejido, la invención no requiere ejes especiales con chavetas para sujetar en su lugar pilas de discos no tejidos unidos en ambos extremos con placas de extremo. El tubo sin costuras no tejido con una superficie exterior puede aplicarse al eje. En algunas modalidades, esto puede lograrse simplemente deslizando el tubo previamente dimensionado sobre el eje.
El método proporcionado también incluye revestir el tubo no tejido con una resina sin convertir hasta que el tubo no tejido se sature con una capa continua que contacte con las superficies exteriores de las fibras al menos en sus puntos de contacto y la superficie exterior del eje está recubierto para formar un eje recubierto de tubo sin costuras no tejido saturado de resina. Pueden emplearse varios métodos de revestimiento tales como, por ejemplo, revestimiento por pulverización, revestimiento por inmersión, revestimiento por rodillo o una combinación de estos métodos para lograr un tubo sin costuras no tejido saturado. La saturación describe un estado en el que al menos todos los puntos de contacto de la fibra con otras fibras o con la superficie exterior del eje están recubiertos de resina. En algunas modalidades, la saturación también describe un estado en donde todas las fibras están revestidas con resina y la superficie exterior del eje está revestida con resina. En una modalidad, el eje se coloca en una plantilla que hace girar continuamente el eje fuera de los muñones del eje. Mientras el eje está girando, se vierte una emulsión de resina de látex de baja viscosidad sobre el material no tejido hasta que esté completamente saturado.
El método proporcionado también incluye rotar continuamente el eje recubierto de tubo sin costuras no tejido saturado de resina en condiciones de conversión de resina para formar un rodillo recubierto no tejido que tiene una dureza de al menos 35 Shore A húmeda y un volumen vacío de al menos 4 por ciento. El rodillo provisto tiene una superficie exterior que incluye un volumen vacío capaz de atrapar los residuos de metal de una trama metálica durante las operaciones de fabricación de metal primario y capaz de comprimirse temporalmente para permitir que los residuos de metal con la trama metálica pasen sin dañar permanentemente la superficie exterior del tubo no tejido. El rodillo provisto también tiene una trama sin costuras no tejida que incluye una superficie interior suficientemente adherida a la superficie exterior del eje para permitir una vida satisfactoria del rodillo recubierto no tejido durante condiciones de fabricación de metal primario similares a las de los ejes convencionales que están recubiertos con caucho, uretano o vinilo y no han estado expuestos a los residuos. El rodillo provisto incluye una trama sin costuras no tejida que tiene una superficie externa y una superficie interna, y que incluye fibras hilvanadas con aguja formadas un tubo sin costuras no tejido, y una capa continua de resina curada que reviste de forma continua tanto todas las fibras hilvanadas con aguja como la superficie exterior del eje para formar el tubo sin costuras no tejido saturado de resina curada adherido a la superficie exterior del eje.
En una modalidad, la resina sin convertir puede secarse y solidificarse sobre las fibras no tejidas y la superficie exterior del eje mientras el eje gira para dar como resultado una distribución satisfactoria de resina sobre las fibras y la superficie del eje. La rotación puede ser continua o no. El secado puede encoger y unir el tubo sin costuras no tejido saturado de resina a la superficie exterior del eje formando un material de cubierta suave. Esto es adecuado para aplicaciones de rodillos menos estresantes, como un rodillo de mesa.
En una modalidad, la resina sin convertir puede ser una emulsión de resina curable. Una plantilla, sobre la cual se gira el eje recubierto de tubo sin costuras no tejido revestido con resina, puede moverse a un horno para secar y curar la resina curable mientras la plantilla gira continuamente. La rotación puede ser continua o no. La combinación de secado y curado puede encoger y unir el tubo sin costuras no tejido saturado de resina a la superficie exterior del eje en un grado mayor que el anterior. Tales modalidades son adecuadas para rodillos usados en condiciones más severas tales como aplicaciones de prensado, contacto y escurrido en el proceso de fabricación de metal primario. Estas modalidades pueden tener muy buenas propiedades como, por ejemplo, una vida útil de hasta 100 veces más que los rodillos recubiertos de caucho, uretano o vinilo, una resistencia superior al daño, cualidades que no dejan marcas y coeficientes de fricción de hasta 30 veces más alto que los rodillos recubiertos de caucho, uretano o vinilo. En algunas modalidades, el rodillo recubierto de sin costuras no tejido saturado de resina puede tener una proporción en peso de resina curada a fibras no tejidas de al menos 10:90.
En algunas modalidades, el rodillo recubierto no tejido proporcionado puede ser adecuado para su uso en la fabricación de metales primarios donde actualmente se usan ejes recubiertos con caucho, uretano o vinilo.
En algunas modalidades, el rodillo recubierto no tejido proporcionado puede ser adecuado para su uso en la fabricación de metales primarios como rodillos tales como rodillos de plegado, rodillos deflectores, rodillos de mesa, rodillos de planchado y rodillos de dirección.
En algunas modalidades, los rodillos recubiertos no tejido proporcionados pueden ser adecuados para su uso en la fabricación de metales primarios como rodillos prensadores y rodillos escurridores.
En algunas modalidades, la resina sin convertir puede ser una resina curable y solidificar la resina puede incluir eliminar el disolvente mientras se hace girar continuamente el tubo sin costuras no tejido revestido con resina. Estas condiciones generalmente implican calor durante un tiempo de entre 10 min y 60 min a una temperatura de entre 100 y 300 grados F (38 °C y 149 °C). Otros medios de curado, tales como radiación ultravioleta, pueden ser adecuados cuando los monómeros y/u oligómeros curables se usan como resinas fotoendurecibles.
En algunas modalidades, el método de fabricación adicional puede incluir "vestir" la superficie exterior del rodillo recubierto de sin costuras no tejido saturado de resina. Vestir es bien conocido en la técnica de la fabricación de metales y es una operación que elimina las irregularidades de la superficie del rodillo para exponer la trama metálica que se está fabricando con una superficie lisa que no estropeará la superficie de la trama metálica. Vestir prepara el rodillo para su uso en la fabricación de metales primarios como un eje con un tubo sin costuras no tejido saturado de resina que tiene una dureza de al menos 40 Shore A húmedo.
En algunas modalidades, el método de fabricación puede incluir además proporcionar un adhesivo convertible y revestir la superficie del eje con una capa delgada de adhesivo convertible antes de aplicar el tubo sin costuras no tejido al eje. El método también puede incluir convertir el adhesivo convertible junto con convertir la resina convertible para formar una capa delgada de adhesivo que se entremezcla al menos parcialmente con la resina para aumentar la adhesión del tubo no tejido saturado de resina al eje al convertirlo para soportar condiciones más extremas durante la fabricación de metales primarios. El adhesivo convertible puede convertirse en un adhesivo capaz de resistir las condiciones de fabricación mediante cualquiera de los métodos conocidos tales como secado, curado y tanto secado como curado. Los métodos de curado incluyen calentar o exponer a otras formas de radiación. En algunas modalidades que usan el adhesivo convertible, la capa fina convertible de adhesivo puede ser de naturaleza continua sobre la superficie exterior del eje y puede tener un grosor aproximadamente de menos de 5,1 mm (200 milésimas de pulgada).
En algunas modalidades, el método de fabricación proporcionado incluye además inyectar un adhesivo convertible en la interfaz entre la superficie interior del tubo no tejido y la superficie exterior del eje después de aplicar el tubo sin costuras no tejido al eje. El adhesivo convertible se inyecta para formar al menos una región discontinua aislada de adhesivo convertible en la interfaz que cubre sólo parcialmente la superficie del eje.
El método puede incluir además convertir el adhesivo convertible junto con convertir la resina convertible para formar al menos regiones aisladas de adhesivo que están al menos parcialmente entremezcladas con la resina para aumentar la adhesión del tubo sin costuras no tejido saturado de resina al eje sobre conversión para soportar condiciones más extremas durante la fabricación de metales primarios. En algunas modalidades, la capa convertible discontinua de adhesivo es continua y está entremezclada con la resina de conversión, y tiene un grosor aproximadamente de menos de 5,1 mm (200 milésimas de pulgada).
La Figura 4 es un diagrama de flujo del proceso para fabricar una modalidad proporcionada de un rodillo recubierto no tejido para la industria de fabricación de metales usando solo la resina para adherir la tela no tejida al eje. El paso 401 comprende proporcionar materias primas. El paso 402 comprende formar un tubo de fieltro o no tejido. El paso 403 comprende aplicar el fieltro al eje del cliente para formar un conjunto tubular. El paso 404 comprende revestir el conjunto con resina convertible. El paso 405 comprende convertir o endurecer la resina mediante secado una resina convertible o mediante secado y curado simultáneamente una resina convertible. El paso 406 comprende vestir el rodillo recubierto no tejido saturado de resina. Finalmente, el paso 407 comprende realizar un control de calidad en el rodillo recubierto no tejido terminado.
La Figura 5 es un diagrama de flujo del proceso para fabricar otra modalidad proporcionada de un rodillo recubierto no tejido útil para la industria de fabricación de metal usando un segundo adhesivo convertible aplicado a la superficie del eje antes de colocar el tubo no tejido en el eje para aumentar la adhesión entre el no tejido y el eje. El paso 501 comprende proporcionar materias primas. El paso 502 comprende formar un tubo de fieltro o no tejido. El paso 503 comprende aplicar un revestimiento fino de adhesivo convertible al eje del cliente. El paso 504 comprende aplicar el tubo de fieltro al eje del cliente recubierto con adhesivo convertible para formar un conjunto tubular. El paso 505 comprende revestir el conjunto con resina convertible. El paso 506 comprende convertir o endurecer la resina y el adhesivo mediante secado, curado o simultáneamente mediante secado y curado tanto el adhesivo convertible como la resina convertible. El paso 507 comprende vestir el rodillo recubierto no tejido. Finalmente, el paso 508 comprende realizar un control de calidad en el rodillo recubierto no tejido terminado.
La Figura 6 es un diagrama de flujo del proceso para fabricar otra modalidad provista de un rodillo recubierto no tejido para la industria de fabricación de metal usando al menos un segundo adhesivo convertible aplicado a través de la superficie no tejida a la superficie del eje después de que el tubo no tejido es colocado en el eje para aumentar la adherencia entre el no tejido y el eje. Se ilustran ocho pasos. El paso 601 comprende proporcionar materias primas. El paso 602 comprende formar un tubo de fieltro o no tejido. El paso 603 comprende aplicar el fieltro o el tubo no tejido al eje del cliente recubierto con adhesivo para formar un conjunto tubular. El paso 604 comprende aplicar un revestimiento fino de adhesivo convertible en regiones discontinuas al eje del cliente. El paso 605 comprende revestir el conjunto con resina convertible. El paso 606 comprende convertir o endurecer la resina y el adhesivo mediante secado, curado o simultáneamente mediante secado y curado tanto el adhesivo convertible como la resina convertible. El paso 607 comprende vestir el rodillo recubierto no tejido. El paso 608 comprende realizar un control de calidad en el rodillo recubierto no tejido terminado.
La Figura 7 es un diagrama de flujo de un proceso para fabricar rodillos recubiertos no tejido conocidos actualmente para la industria de fabricación de metales. El paso 701 comprende proporcionar materias primas. El paso 702 comprende formar un fieltro o una trama no tejida. El paso 703 comprende revestir la trama con una resina curable para formar una trama plana. El paso 704 comprende secar y curar la trama. El paso 705 comprende cortar la trama en discos. El paso 706 comprende clasificar los discos para alinear las chavetas. El paso 707 comprende pesar los discos. El paso 708 comprende compactar los discos sobre un eje de fabricación para formar un conjunto que comprende un manguito de discos y un eje de fabricación. El paso 709 comprende el tratamiento térmico del conjunto. El paso 710 comprende enfriar el conjunto. El paso 711 comprende extraer el manguito de discos del eje de fabricación. El paso 712 comprende realizar un control de calidad en el manguito. El paso 713 comprende presionar el manguito sobre un eje personalizado con chavetas para formar un rodillo recubierto no tejido. El paso 714 comprende vestir el eje recubierto no tejido. El paso 715 comprende realizar un control de calidad en el rodillo recubierto no tejido terminado.
Como se ve, los métodos de la invención tienen muchos menos pasos que generan mucho menos desperdicio en materiales.
Ejemplos
Se necesitan varias propiedades para un uso satisfactorio como ejes recubiertos en aplicaciones de fabricación de metales primarios. Una propiedad es que la vida útil debe ser al menos tan larga como la de los ejes recubiertos de caucho, uretano o vinilo. El eje recubierto debe permanecer cohesivo y no degradarse adversamente por la pérdida de adhesión del no tejido al eje o la pérdida catastrófica de cohesión del tubo no tejido por desgaste o desgarro en las condiciones usadas en el proceso de fabricación de metal primario. Una segunda propiedad es la dureza del recubrimiento no tejido de la invención en Shore A tanto en húmedo como en seco. La dureza en húmedo mide mejor la dureza durante las condiciones de uso. La dureza en seco es más fácil de medir para un cliente. Una tercera propiedad es la capacidad de los rodillos recubiertos no tejido para eliminar el fluido, también conocida como escurrimiento.
Se hicieron ejemplos de tubos no tejidos sin costura saturados de resina en ejes para evaluar si las propiedades de los ejes recubiertos no tejidos de la invención eran adecuadas para aplicaciones en el proceso de fabricación de metales primarios, al menos en lugar del caucho actual, uretano, o ejes recubiertos de vinilo. Los ejemplos se hicieron con (1) una emulsión de resina convertible, una resina de emulsión de látex de acrilato curable con sólidos de 33 % en peso y una viscosidad Brookfield a 25 °C de 20cP, la densidad cuando está seca y curada es de 17,54 gramos por pulgada cúbica (0,63 onzas por pulgada cúbica o 1,09 gramos por centímetro cúbico), y (2) una fibra no tejida de nailon 6,6 de alta densidad 6 denier, la densidad de la fibra desnuda es de 18,58 gramos por pulgada cúbica (0,67 onzas por pulgada cúbica o 1,15 gramos por centímetro cúbico). La emulsión se diluyó con agua del grifo para formar emulsiones con diferentes relaciones en peso de emulsión a agua corriente para mantener similar el volumen de revestimiento mientras se cambiaba la proporción de resina a fibra para cada ejemplo. La mayoría de los ejemplos tenían longitudes de tubo de fibra, diámetros exterior e interior y densidades de fibra similares. Las emulsiones de resina se aplicaron a tubos no tejidos sin costuras en ejes como se discutió anteriormente mientras los ejes giraban en una habitación con una temperatura de 124 °C (255 °F) durante 12 horas. Luego se vistieron los rodillos. Los rodillos recubiertos no tejido saturados de resina resultantes tenían diversas relaciones de resina a fibra, dureza Shore A húmedo y dureza Shore A seco. La construcción y dureza de los ejemplos se encuentran en la tabla de la Figura 8.
Los datos del durómetro se recopilaron para cada muestra en condiciones secas y húmedas con el fin de mostrar la correlación de la dureza del manguito no tejido saturado de resina con una disminución de la resina aplicada al rodillo no tejido. Los ejemplos 5 y 6 tenían una relación similar entre la resina y el peso de la fibra, aunque la concentración de resina era diferente porque la densidad de la fibra también era diferente. La Figura 9 es un gráfico de la dureza, tanto en húmedo como en seco, del no tejido saturado de resina de cada ejemplo a medida que se añade agua diluyente.
La Figura 9 muestra que era posible cierto control de la dureza del manguito variando la cantidad de resina que se aplicaba al tubo no tejido. A menores cantidades de resina aplicada, los valores de dureza para condiciones húmedas y secas convergieron.
A continuación, se realizó una prueba de escurrimiento. El rendimiento de escurrido de un rodillo industrial de fabricación de metales primarios es uno de los factores más importantes para muchos usuarios. En general, los rodillos escurridores deben eliminar la mayor cantidad de solución posible de la superficie de la bobina de metal que se está procesando. El tipo y la temperatura de la solución, la velocidad de la línea, la presión sobre el rodillo y su densidad afectarán el rendimiento de escurrido en una aplicación real. Las eficiencias de escurrido o todas las densidades generalmente aumentan con el aumento de presión y temperatura y disminuyen con el aumento de la dureza del rodillo. Si bien los rodillos recubiertos de caucho, uretano y vinilo pueden superar a los rodillos recubiertos no tejido en eficiencia de escurrido cuando son nuevos, su superficie se daña tan rápidamente que no pueden resistir un buen escurrido por mucho tiempo. En casi todos los casos hay una cantidad aceptable de escurrido que debe lograrse y mejor que eso es bueno pero no necesario.
La prueba de escurrido está configurada para determinar las capacidades de escurrido de diferentes ejemplos en condiciones sostenibles y específicas.
La prueba de escurrido es una operación de 48 horas, 24 horas estándar y 24 horas después de que se presionan grandes residuos de metal contra el Ejemplo para determinar las propiedades de recuperación. En esta prueba, una máquina simula una configuración de campo para un pequeño rodillo comprimido en un eje. El rodillo impulsor es un rodillo de acero de 8 pulgadas (20 centímetros (cm)) de diámetro diseñado para simular una trama de acero. Para simular aún más las condiciones reales, se sumerge parcialmente en agua calentada a alrededor de 180°F. Se coloca un rodillo de ejemplo en la parte superior con una presión de 75 libras de fuerza por pulgada (13 newton por hora) en la línea de contacto. La prueba se realiza a una velocidad de superficie de 600 pies/min (183 metros/min (m/min)). En la primera fase, cada dos horas se toma una medida de la cantidad de agua que el rodillo deja pasar a través de la línea de contacto (se considera "paso a través") pesando toallas de papel pesadas previamente colocadas contra el rodillo de ejemplo después de la línea de contacto. Esta parte de la prueba es una prueba de condición acelerada de 24 horas.
La segunda fase es un examen de la recuperación de daños. Se pasa una herramienta de daño bifurcada a través del rodillo impulsor y el rodillo de prueba durante un minuto constante para simular un daño agresivo en el campo. Luego, la prueba se realiza de la misma manera que la fase uno, pero se presta mucha atención a la velocidad (si es que la hay) en la que el paso vuelve a bajar después del gran pico debido al daño. Esta fase se ejecuta durante otras 24 horas. Se definen los parámetros de temperatura del agua, velocidad de la línea y presión en el rodillo. Los datos recogidos durante esta prueba fueron las cantidades de agua extraídas de la línea de contacto del rodillo medidas en gramos.
La Figura 10 es un gráfico que muestra los resultados de la prueba de escurrido de varias modalidades de la invención que tienen diferentes relaciones en peso de resina a no tejido, como se muestra en la Tabla 8. Se muestra la cantidad de agua arrastrada en gramos frente a las horas de la prueba. Los resultados de la prueba de escurrido se muestran en el gráfico de la Figura 10. Una observación detallada de este gráfico muestra que a medida que se redujo la cantidad de resina, disminuyó la capacidad de escurrido. También, sorprendentemente, se observó que los ejemplos de rodillos revestidos no tejidos de la invención en todo el rango de resina a fibra no eran susceptibles a la parte de daño de la prueba de escurrido de una manera similar a la de otros rodillos revestidos no tejido disponibles comercialmente. A medida que disminuye la resina, aumenta la cantidad de remanente. Un número menor de 20 gramos indica que el ejemplo es útil en aplicaciones húmedas como rodillos de escurrido. Todas las muestras fueron adecuadas.
La tercera prueba es una prueba PLI para determinar la vida útil del rodillo no tejido en condiciones de fabricación. Específicamente, se sugiere la durabilidad interna del tubo no tejido saturado de resina y la vida útil del rodillo. La capacidad de presión de los rodillos industriales de fabricación de metales primarios es un factor importante a la hora de elegir el producto adecuado para cada aplicación. La longevidad de los rodillos es un subproducto de la cantidad de presión y temperatura que pueden soportar antes de una falla catastrófica. Esta presión puede medirse en libras por pulgada de revestimiento o PLI. La falla catastrófica puede ocurrir bajo la combinación de presión y aumento de temperatura debido a esa presión.
A continuación, los ejemplos se ejecutaron mediante la prueba PLI. La prueba PLI implicó hacer funcionar una rueda de acero en la superficie del rodillo mientras aumentaba la presión cada 20 minutos en incrementos de 2 PSI para simular un daño severo del rodillo en circunstancias de laboratorio. La depresión del rodillo y la temperatura en el mismo lugar se midieron y registraron como la presión y en relación con el daño aumenta. La prueba PLI generalmente se realizaba con el rodillo de muestra usado en la Prueba de Escurrido. La prueba produjo un conjunto de datos para un aumento programado de la presión de la línea cada veinte minutos. Durante la parada programada y el registro de datos, se midieron la temperatura y la deformación/depresión. Luego, la presión se aumentó en cantidades establecidas desde la presión inicial y la prueba se ejecuta nuevamente hasta que haya una falla catastrófica, indicación de falla de adhesión del tubo no tejido al eje o hasta que la temperatura alcance los 300 °F (149 °C).
Los resultados de la prueba para los rodillos de muestra se muestran en el gráfico de la Figura 11. Este gráfico muestra la vida de varias modalidades de la invención que tienen diferentes proporciones en peso de resina a no tejido. Se midieron las libras por pulgada lineal probadas y cómo los rodillos recubiertos no tejido de los ejemplos se ven afectados por el aumento de presión. Los ejemplos, como otros rodillos recubiertos no tejido comerciales, fallarán con una presión excesiva. Sorprendentemente, ninguno de los ejemplos falló en la adhesión en el rango de presiones probadas, incluso con la menor cantidad de resina. Los ejemplos tienen una muesca inicial más alta que otros productos comerciales, pero son capaces de soportar presiones equivalentes a la capacidad de los típicos rodillos recubiertos no tejido comerciales. El ejemplo 3 con 38,85 % de agua diluyente tuvo un pico inesperado de temperatura después de 4 horas en la segunda fase porque el ejemplo se había dejado secar durante el fin de semana. Los ejemplos con cada vez más agua diluyente se comportaron con buenos resultados de vida útil. Este gráfico también muestra que la capacidad de presión aumentó con menos resina. Además, la temperatura a la que fallaron los ejemplos fue 50 °F (27,7 °C) más alta que todos los demás ejes comerciales no tejidos probados. Se observó un cambio distinto en el aspecto del rodillo en el ejemplo de resina más bajo correspondiente a la proporción resina de fibra de 8:92, lo que indica que las fibras no estaban saturadas en esta proporción.
En conclusión, los Ejemplos fueron adecuados como rodillos escurridores y mostraron atributos prometedores para su uso como rodillo de mesa o rodillo de tensión. Al variar el contenido de resina, existe la posibilidad de diferentes variaciones de un producto que podrían adaptarse a las necesidades/requisitos del cliente y reducir el costo de fabricación.

Claims (14)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Un rodillo recubierto no tejido que comprende:
    un eje con una superficie exterior lisa uniforme sin chavetas; y
    un tubo sin costuras no tejido saturado de resina convertida adherido al eje,
    en donde el tubo sin costuras no tejido saturado con resina convertida tiene una superficie exterior y una superficie interior y comprende:
    un tubo sin costuras no tejido que comprende una trama de fibras hilvanadas con aguja formadas en un tubo sin costuras; y
    una capa continua de resina convertida que satura el tubo no tejido sin costura y reviste la superficie exterior del eje para adherirlo al tubo no tejido sin costura saturado de resina convertida bajo una presión de la cara del rodillo de hasta 344,7 kPa (50 PSI) y una temperatura de hasta 149 °C (300 °F) durante al menos 100 horas con la fuerza suficiente para permitir, en condiciones de fabricación primaria de metales, una vida útil, cuando se expone a los residuos de metal de una trama metálica durante las operaciones de fabricación primaria de metales, del rodillo revestido no tejido que es similar a la de los rodillos recubiertos de caucho, uretano o vinilo que no han sido expuestos a los residuos de metal; y
    en donde el rodillo recubierto no tejido tiene una dureza de al menos 35 Shore A en húmedo y el tubo sin costuras no tejido saturado con resina convertida tiene un volumen vacío de al menos 4 por ciento.
  2. 2. Un rodillo recubierto no tejido de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la superficie exterior del tubo sin costuras no tejido saturado con resina convertida es capaz de atrapar los residuos de metal de una trama de metal durante las operaciones de fabricación de metal primario y es capaz de comprimirse temporalmente para permitir defectos asociado con la trama de metal para pasar sin dañar permanentemente la superficie exterior del tubo sin costuras no tejido saturado con resina convertida, evitando así que se vuelva inutilizable en la aplicación prevista.
  3. 3. Un rodillo recubierto no tejido de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el volumen vacío del tubo sin costuras no tejido saturado con resina convertida es menor del 63 por ciento.
  4. 4. Un rodillo recubierto no tejido de acuerdo con la reivindicación 1 en donde el tubo sin costuras no tejido saturado de resina convertida tiene una proporción en peso de resina convertida a trama no tejida de al menos 10:90 y no más de 85:15.
  5. 5. Un rodillo recubierto no tejido de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el tubo sin costuras no tejido saturado con resina convertida tiene una densidad de al menos 5 gramos por pulgada cúbica (0,18 onzas por pulgada cúbica o 0,31 gramos por centímetro cúbico) y hasta más de 18 gramos por pulgada cúbica (0,63 onzas por pulgada cúbica o 1,10 gramos por centímetro cúbico).
  6. 6. Un rodillo recubierto no tejido de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el rodillo recubierto no tejido comprende además una capa discontinua de adhesivo entre la resina convertida y la superficie exterior del eje.
  7. 7. Un rodillo recubierto no tejido de acuerdo con la reivindicación 1 en donde el tubo sin costuras no tejido está configurado para operar a temperaturas de hasta más de 149 °C (300 °F) y presiones de hasta más de 344,7 kPa (50 PSI) en la cara del rodillo.
  8. 8. Un método para fabricar un rodillo recubierto no tejido que comprende:
    proporcionar una resina sin convertir que cuando se convierte forma una resina convertida estable en las condiciones de trabajo del metal, un tubo sin costuras no tejido que comprende fibras no tejidas adheridas físicamente y un eje con una superficie exterior;
    aplicar el tubo sin costura no tejido al eje para formar un eje recubierto del tubo sin costura no tejido; revestir el eje recubierto del tubo sin costura no tejido con la resina sin convertir de modo que el eje recubierto del tubo sin costura no tejido se sature con una capa continua de resina sin convertir que entra en contacto con las fibras y la superficie exterior del eje para formar un eje recubierto de tubo saturado de resina sin convertir; y
    rotar el eje recubierto del tubo sin costura no tejido saturado de resina sin convertir en condiciones de conversión de resina para formar un tubo sin costura no tejido saturado de resina convertida con una superficie exterior y una superficie interior adheridas al eje,
    en donde el tubo sin costuras no tejido saturado con resina convertida comprende: un tubo sin costuras no tejido que comprende una trama de fibras hilvanadas con aguja formadas en un tubo sin costura; y
    una capa continua de resina convertida que satura tanto el tubo sin costuras no tejido y reviste la superficie exterior del eje para unirlo al tubo sin costuras no tejido saturado con resina convertida con fuerza suficiente para permitir en condiciones de fabricación de metal primario una vida útil cuando se exponen a residuos de metal de una trama de metal durante las operaciones de fabricación de metal primario del rodillo recubierto no tejido que es similar al de los rodillos recubiertos de caucho, uretano o vinilo que no han estado expuestos a los residuos de metal.
  9. 9. Un método para fabricar un rodillo recubierto no tejido de acuerdo con la reivindicación 8, que comprende además solidificar la resina sin convertir mientras se gira continuamente el eje recubierto del tubo sin costura saturado con resina no tejida sin convertir.
  10. 10. Un método para fabricar un rodillo recubierto no tejido de acuerdo con la reivindicación 8, que comprende además vestir la superficie exterior del tubo sin costuras no tejido saturado con resina convertida.
  11. 11. Un método para fabricar un rodillo recubierto no tejido de acuerdo con la reivindicación 9, que comprende además:
    proporcionar un adhesivo convertible; y
    revestir la superficie del eje con una capa delgada del adhesivo convertible antes de aplicar el tubo sin costuras no tejido al eje; y
    también convertir la capa delgada de adhesivo mientras se gira el eje revestido del tubo sin costura no tejido recubierto de resina sin convertir en donde el adhesivo no convertido y la resina sin convertir se entremezclan al menos parcialmente para aumentar la adhesión del tubo no tejido saturado de resina convertida al eje tras la solidificación para soportar condiciones más extremas durante la fabricación de metales primarios.
  12. 12. Un método para fabricar un rodillo recubierto no tejido de acuerdo con la reivindicación 11, en donde la capa delgada de adhesivo es continua y tiene un grosor de menos de aproximadamente 5,1 mm.
  13. 13. Un método para fabricar un rodillo recubierto no tejido de acuerdo con la reivindicación 11, que comprende además:
    proporcionar un adhesivo convertible;
    inyectar el adhesivo convertible entre el tubo sin costuras no tejido y la superficie exterior del eje para formar al menos una región discontinua de adhesivo en el eje; y
    convertir el adhesivo convertible mientras se gira el eje recubierto del tubo sin costuras no tejido revestido de resina sin convertir.
  14. 14. Un método para fabricar un rodillo recubierto no tejido de acuerdo con la reivindicación 13, en donde la capa discontinua de adhesivo tiene un grosor de menos de 5,1 mm (200 milésimas de pulgada).
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