MX2007015983A - Proceso de corte por chorro de fluido. - Google Patents

Abstract

Se proporciona un proceso de corte por chorro de fluido para materiales fibrosos, tales como articulos de material fibroso inorganico. Se proporciona tambien una composicion de fluido para su uso en el proceso de corte por chorro de fluido. La composicion de fluido de corte contiene un fluido portador y composicion de recubrimiento para las superficies de corte del material fibroso. Se proporciona tambien un aparato para llevar a cabo el proceso de corte por chorro de fluido del material fibroso.

Description

PROCESO DE CORTE POR CHORRO DE FLUIDO CAMPO DE LA INVENCIÓN Se describe un proceso de corte por chorro de fluido. Más particularmente, se describe un proceso de corte por chorro de fluido para materiales fibrosos y una composición de fluido para uso en el proceso de corte por chorro de fluido.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El proceso de corte por chorro de fluido, también conocido como corte por chorro de agua o corte por chorro líquido, se desarrolló en los 70s. El proceso implica presurizar un fluido a presiones generalmente en el intervalo de aproximadamente 10,000 a aproximadamente 60,000 psi y emitir el fluido presurJ zado a partir de una boquilla de un aparato de chorro de fluido para cortar un material . Relacionado al proceso de corte por chorro de fluido es el proceso de corte por chorro abrasivo. Como el proceso de corte por chorro de fluido, un fluido se presuriza a una presión muy elevada. Las partículas abrasivas se albergan en un fluido presurizado antes de salir de la boquilla del aparato de corte. La adición de las partículas abrasivas al fluido de corte permite al proceso cortar a través de materiales mucho más duros tales como metales, aleaciones metálicas, cerámicas y plásticos. Por muchos años, se han utilizado materiales fibrosos inorgánicos en aplicaciones de aislamiento térmico, eléctrico y acústico. Se han utilizado también materiales fibrosos inorgánicos en aplicaciones de dispositivo para el tratamiento de gas de escape automotriz. Dependiendo de la aplicación particular, pueden procesarse materiales fibrosos inorgánicos en cualquier número de formas de productos tales como cobertores, tableros, fieltros, alfombras, tejidos industriales y similares . Dispositivos para tratar gases de escape de motores automotrices y diesel contienen en general un alojamiento y una estructura de soporte del catalizador frágil para mantener al catalizador que se utiliza para efectuar la oxidación de monóxido de carbono e hidrocarburos y la reducción de óxidos de nitrógeno en los gases de escape. La estructura de soporte del catalizador frágil se monta dentro de la abertura o espacio entre la superficie interior del montaje y la superficie externa de la estructura de soporte del catalizador frágil por un montaje o material de soporte. Con el fin de proteger la estructura de soporte del catalizador frágil de choque térmico y mecánico y otras tensiones experimentadas durante la operación normal de un motor automotriz o diesel, se sabe que colocar por lo menos un pliegue o capa de material fibroso inorgánico dentro de la abertura entre la estructura de soporte del catalizador frágil y el alojamiento para proteger la estructura de soporte del catalizador frágil y de otro modo lo mantiene en el lugar dentro del alojamiento. Los materiales fibrosos utilizados para montar la estructura de soporte del catalizador frágil dentro del alojamiento del dispositivo para tratamiento de gas de escape se procesan en general por troquelado o estampado en un tamaño y forma apropiados para incorporación en un dispositivo para tratamiento de gas de escape. Debido a la naturaleza relativamente quebradiza de los materiales fibrosos inorgánicos, tales fibras cerámicas refractarias, el proceso de troquelado o estampado puede producir un polvo particulado transportado por el aire. Este polvo particulado puede ser irritante a la piel, ojos y el tracto respiratorio, y presenta preocupaciones para los trabajadores que fabrican las alfombras y aquellos que instalan las alfombras fibrosas en los dispositivos para tratamiento de gas de escape. Por lo tanto, existe una necesidad en la técnica para un proceso mejorado que es capaz de proporcionar cortes intrincados y precisos de materiales inorgánicos fibrosos, mientras se minimiza la generación de polvo de fibra transportado por aire irritable asociado tradicionalmente con el troquelado o estampado de estos materiales inorgánicos.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Se proporciona un proceso para reducir generación de polvo desde un material fibroso inorgánico durante el corte del material fibroso inorgánico, el proceso comprende poner en contacto el material fibroso inorgánico con un chorro de fluido presurizado, y cortar el material fibroso inorgánico con el chorro de fluido. Se proporciona un proceso de corte por chorro de fluido, el proceso comprende poner en contacto un material fibroso con un chorro de fluido presurizado, en donde el chorro de fluido contiene un fluido portador y un agente de recubrimiento para el material fibroso, y cortar el material fibroso con el chorro de fluido. De acuerdo con otra modalidad, se proporciona también una composición fluida para corte por chorro de fluido presurizado elevado de materiales fibrosos, la composición fluida comprende un fluido portador y un agente de recubrimiento para los materiales fibrosos. De acuerdo con una modalidad adicional, se proporciona un aparato para corte por chorro de fluido de materiales fibrosos, el aparato comprende una bomba para crear un chorro de fluido presurizado, un depósito que contiene un fluido de corte para materiales fibrosos, el fluido de corte incorpora opcionalmente una composición de recubrimiento, y una boquilla que tiene una entrada para recibir el fluido de corte y una salida para emitir el fluido de corte sobre un sustrato fibroso. El aparato de corte por chorro de fluido puede comprender una bomba para crear un chorro de fluido presurizado, depósitos que contienen en forma separada el fluido de corte y la composición de recubrimiento, una boquilla que tiene una primera entrada para recibir un chorro de fluido presurizado del fluido de corte, una segunda entrada para recibir la composición de recubrimiento, y un volumen para combinar el fluido de corte y la composición de recubrimiento, y una salida que emite el chorro de fluido y la composición de recubrimiento . De acuerdo con modalidades adicionales, el proceso de corte por chorro de fluido comprende poner en contacto un material fibroso con un chorro de fluido presurizado, en donde el chorro de fluido contiene un fluido portador y un agente deseado para el material fibroso, cortar el material fibroso con el chorro de fluido, y depositar el agente deseado en al menos una porción del material fibroso. Una estera de soporte fibroso de corte por chorro de fluido para dispositivos de tratamiento de gas de escape se proporciona también, en donde la estera de soporte comprende un recubrimiento depositado en al menos una porción de las superficies de borde de corte por chorro de fluido. Un dispositivo de tratamiento de gas de escape que comprende un alojamiento, una estructura de soporte del catalizador frágil elásticamente montado dentro del alojamiento; y una estera de soporte fibroso inorgánico de corte por chorro de fluido dispuesta en una abertura entre el alojamiento y la estructura de soporte del catalizador frágil, en donde la estera de soporte comprende además un recubrimiento depositado en al menos una porción de las superficies de borde corte por chorro de fluido.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La FIGURA ÍA describe una modalidad ilustrativa del aparato de corte por chorro de fluido. La FIGURA IB describe otra modalidad ilustrativa del aparato de corte por chorro de fluido. Las FIGURAS 2A-2C describen una modalidad ilustrativa del proceso de corte por chorro de fluido.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Se utiliza un proceso de corte por chorro de fluido para cortar materiales fibrosos. El proceso de corte por chorro de fluido incluye poner en contacto o de otra forma exponer una superficie del material fibroso a una corriente de chorro de fluido de alta presión y cortar el material fibroso con el chorro de fluido presurizado a lo largo de una trayectoria de corte predeterminada. Ya que el chorro de fluido corta a través del material fibroso a lo largo de la trayectoria de corte predeterminada, un agente deseado se deposita simultáneamente en al menos una porción de las superficies de borde del material fibroso que se expone por el proceso de corte por chorro de fluido. De acuerdo con las modalidades ilustrativas, el proceso de corte por chorro de fluido incluye poner en contacto o de otra forma exponer una superficie de un material fibroso a una corriente de chorro de fluido de alta presión y cortar el material fibroso con el chorro de fluido presurizado a lo largo de una trayectoria de corte predeterminada. Ya que el chorro de fluido corta a través del material fibroso a lo largo de la trayectoria de corte predeterminada, se deposita un agente de recubrimiento en al menos una porción de las superficies de borde del material fibroso que se expone por el proceso de corte por chorro de fluido.

Las superficies de borde del material fibroso absorben el agente de recubrimiento por un proceso de efecto de mecha. Después que el material fibroso ha sido cortado por el proceso por chorro de fluido, las piezas de corte del material fibroso se remueven desde el aparato de corte por chorro de fluido y se secan para remover cualquier humedad en exceso absorbida durante el proceso de corte. El material fibroso de corte puede secarse por cualquier proceso de secado convencional, tal como secado por aire y secado por calor en un horno. Una vez que se ha secado el material fibroso de corte, el agente de recubrimiento forma un sello en los bordes expuestos del material fibroso. No existe presión mínima requerida de la corriente de chorro de fluido creada por la bomba del aparato de corte por chorro de fluido para cortar los sustratos fibrosos. La corriente de chorro creada por la bomba y emitida a partir de la boquilla de salida del aparato de corte por chorro de fluido se presuriza simplemente a una presión suficiente para cortar un sustrato fibroso, o una pila o sustratos fibrosos, que tienen un espesor predeterminado que cumplen las tolerancias de aplicación deseadas. Alguien de experiencia ordinaria en la técnica puede seleccionar fácilmente una presión apropiada, con base en el espesor del o los sustratos fibrosos deseados para ser cortados con el aparato de corte por chorro de fluido. De acuerdo con ciertas modalidades, sin limitación, la corriente de chorro de fluido creada por la bomba y emitida a partir de la boquilla del aparato de corte por chorro de fluido se presuriza a una presión de 5,000 psi o mayor. De acuerdo con otras modalidades, la corriente de chorro de fluido creada por la bomba y emitida desde la salida de la boquilla del aparato de corte por chorro de fluido se presuriza a una presión de al menos 10,000 psi. De acuerdo con modalidades adicionales, la corriente de chorro de fluido puede presurizarse a una presión de al menos 60,000 psi. Al utilizar una corriente de chorro fluido presurizada, es posible hacer cortes precisos a través del espesor de entrada de un artículo de material fibroso. Dependiendo de la aplicación particular, el material fibroso puede cortarse en una amplia variedad de formas del producto. Por consiguiente, el proceso de corte por chorro de fluido es adecuado para cortar cualquier número de formas de productos del material fibroso inorgánico tal como, sin limitación, mantas fibrosas, paneles, fieltros, esteras, tejidos industriales y similares . La composición fluida para el proceso de corte por chorro de fluido de alta presión incluye un fluido portador y un agente de recubrimiento para los materiales fibroso. En la mayoría de los casos, el fluido portador de la composición de corte por chorro de fluido será agua, ya que el agua es redituable, no perjudicial con el ambiente, y químicamente inerte con las partes componentes del aparato de corte por chorro de fluido y la estera fibrosa. Se debe observar, sin embargo, que cualquier otro fluido portador que es químicamente inerte con el aparato de chorro de fluido y el material fibroso que se corta puede utilizarse . La composición de corte por chorro de fluido también contiene una composición de recubrimiento para el material fibroso que se corta por el proceso. Sin limitación, la composición de recubrimiento incluida en la composición de corte por chorro de fluido puede comprender cualquier composición de recubrimiento que es compatible con el fluido portador, que es químicamente inerte al aparato de chorro de fluido y el material fibroso que se corta, y que se utiliza tradicionalmente para recubrir las superficies de los materiales fibrosos inorgánicos. Sin limitación, las composiciones de recubrimiento adecuadas incluyen soluciones o suspensiones de material de recubrimiento polimérico. Sin limitación, los materiales de recubrimiento polimérico adecuados que pueden incluirse en la composición de corte por chorro de fluido incluyen soluciones o suspensiones de polímeros acrílicos, polímeros metacrílicos, alcohol polivmílico, polímeros de almidón, polímeros de uretano, polímeros de acetato de vmilo y los látex. Sin limitación, un látex adecuado que puede utilizarse como la composición de recubrimiento en el proceso de corte por chorro de fluido es un látex acrílico. De acuerdo con ciertas modalidades, la composición de corte por chorro de fluido contiene agua como el fluido portador y un látex acrílico como el material de recubrimiento para el material fibroso. La composición de corte por chorro de fluido puede o no incluir un material abrasivo. De acuerdo con ciertas modalidades en donde la composición de corte por chorro de fluido no contiene un material abrasivo, el proceso de corte que utiliza tal composición fluida se considera que será un proceso de corte por chorro de fluido no abrasivo. La inclusión de un material abrasivo en el chorro de fluido permitirá el proceso para cortar materiales fibrosos mucho más gruesos, mientras todavía es capaz de depositar simultáneamente una capa del agente de recubrimiento a lo largo de los bordes expuestos de la estera de material fibroso. De acuerdo con otras modalidades, se proporciona un aparato para corte por chorro de fluido de materiales fibrosos. El aparato de corte por chorro de fluido incluye una bomba para crear un chorro de fluido de alta presión. Se proporciona un depósito para almacenar y liberar el agente de recubrimiento para los materiales fibrosos que se cortan por el aparato de corte por chorro de fluido. Se proporciona una boquilla que tiene una primera entrada en conexión fluida con la bomba para crear el chorro de fluido de alta presión. La boquilla incluye una segunda entrada en conexión fluida con el depósito para almacenar la composición de recubrimiento. La primera entrada de la boquilla recibe el chorro de fluido presurizado desde la bomba, la cual se suministra a través de tubería o conducto de alta presión en conexión fluida entre la bomba y la boquilla. La segunda entrada de la boquilla es para recibir la composición de recubrimiento que se suministra desde el depósito de retención para la composición de recubrimiento. La salida del depósito de retención se conecta a la segunda entrada de la boquilla a través de una tubería o conducto adecuado. Dentro de la boquilla del aparato, el chorro de fluido y la composición de recubrimiento se combinan. El chorro de fluido que contiene una combinación del fluido portador, la composición de recubrimiento, y opcionalmente un material abrasivo, se emite a través de la salida de la boquilla y se dirige hacia la superficie del artículo de material fibroso que se corta.

El aparato de corte por chorro de fluido también incluye un controlador para controlar el movimiento de la boquilla con relación al material fibroso. Sin limitarse a ninguna modalidad particular, el controlador del aparato de corte por chorro de fluido puede ser una computadora o procesador instalado con software o firmware apropiado para controlar el movimiento de la boquilla de corte del aparato con relación al material fibroso a lo largo de una trayectoria de corte predeterminada. El aparato de corte por chorro de fluido puede incluir además un recipiente o un "tanque colector" que tiene un volumen adecuado para recolectar el fluido de corte cuando pasa a través del espesor del material de sustrato fibroso que se corta por el proceso de corte por chorro de fluido. El recipiente debe ser capaz de recolectar el volumen de fluido de corte generado en el proceso de corte, y al mismo tiempo, evitando la salpicadura posterior del fluido de corte sobre superficies de los materiales fibrosos de corte que dan de frente al recipiente. De acuerdo con modalidades adicionales, en donde pueden utilizarse presiones de corriente de chorro más elevadas, el tanque colector del aparato de corte por chorro de fluido funciona además para disipar la energía del chorro de fluido después que el chorro de fluido corta a través del corte de material fibroso. En la mayoría de los casos, contenida dentro del tanque colector está una cantidad suficiente de agua para disipar la energía desde el chorro de fluido de alta presión. Cuando el chorro de fluido de alta presión corta a través del material fibroso, el chorro continúa para dirigirse dentro del tanque colector y la energía del chorro de fluido se absorbe por el agua contenida dentro el tanque. El volumen de agua contenida dentro del tanque colector debe optimizarse para maximizar disipación de energía, mientras se evita salpicadura posterior de fluido de corte o agua desde el tanque colector sobre las superficies del material fibroso de corte. El proceso, aparato y esteras se describirán en mayor detalle con referencia a las Figuras. Se debe observar, sin embargo, que el aparato y proceso de corte descritos no se limitan a las modalidades ilustrativas mostradas en las Figuras. La FIGURA ÍA muestra una modalidad ilustrativa del aparato 10 de corte por chorro de fluido. El aparato 10 de corte por chorro de fluido incluye una bomba 12 para crear un chorro de fluido de alta presión. Un depósito o tanque 14 de retención se proporciona para almacenar y liberar la composición C de recubrimiento para los materiales fibrosos que se cortan por el aparato 10 de corte por chorro de fluido. Una boquilla 16 que tiene primera entrada 18 y segunda entrada 20 está en conexión fluida con la bomba 12 para crear el chorro de fluido de alta presión y el depósito 14 para almacenar la composición C de recubrimiento. La primera entrada 18 de la boquilla 16 recibe el chorro J fluido presurizado desde la bomba 12. El chorro J fluido presurizado se suministra a través de tubería o conducto 22 de alta presión que está en conexión fluida entre la bomba 12 y la boquilla 16. Una segunda entrada 24 de la boquilla 16 recibe la composición C de recubrimiento desde el depósito 14 de retención de composición de recubrimiento del aparato 10 de corte por chorro de fluido. El depósito 14 de retención tiene una salida 26 la cual se conecta a la segunda entrada 24 de la boquilla 16 a través de tubería o el conducto 28. Dentro de la boquilla 16 del aparato 10, el chorro J fluido y la composición C de recubrimiento se combinan y se emiten en la dirección de la superficie del material fibroso a través de la salida 30 de la boquilla 16. El aparato de corte por chorro de fluido incluye también un controlador 32 para controlar el movimiento de la boquilla 16 con relación al material fibroso FM que se corta por el aparato 10. Un tanque 34 colector se ubica debajo del material fibroso FM que se corta. Cuando el chorro de fluido corta a través del material fibroso FM el chorro continúa dentro del tanque 34 en donde el fluido de corte se recolecta, y opcionalmente la energía del fluido se absorbe por el agua W en el tanque. La FIGURA IB muestra otra modalidad alternativa del aparato 60 de corte por chorro de fluido. El aparato 60 de corte por chorro de fluido incluye una bomba 62 para crear un chorro de fluido de alta presión. De acuerdo con la modalidad ilustrativa de la FIGURA IB, la composición de recubrimiento puede incorporarse previamente en el fluido de corte. Por lo tanto, un depósito separado o tanque de retención no se requiere para almacenar y liberar la composición C de recubrimiento para que los materiales fibrosos se corten por el aparato 60 de corte por chorro de fluido. Una boquilla 64 que tiene una entrada 66 y una salida 68 está en conexión fluida con la bomba 62 para crear el chorro de fluido de alta presión. La entrada 66 de la boquilla 64 recibe el chorro J fluido presurizado desde la bomba 62. El chorro J fluido presurizado se suministra a través de tubería o conducto 70 de alta presión que está en conexión fluida entre la bomba 62 y la boquilla 64. El chorro J fluido que contiene la combinación de fluido de corte y la composición de recubrimiento se emite en la dirección de la superficie del material fibroso a través de la salida 68 de la boquilla 64.

El aparato de corte por chorro de fluido también incluye un controlador 72 para controlar el movimiento de la boquilla 64 con relación al material fibroso FM que se corta por el aparato 60. Un tanque 74 recolector se ubica debajo del material fibroso FM que se corta. Ya que el chorro de fluido corta a través del material fibroso FM el chorro continúa dentro del tanque 75 en donde el fluido de corte se recolecta. En ciertas modalidades, la energía del chorro de fluido se absorbe por el agua W en el tanque. La FIGURA 2A muestra una estera M de material fibroso colocada debajo de la boquilla 40 del aparato de corte por chorro de fluido antes de que el chorro J fluido se emita desde la salida de la boquilla. La FIGURA 2B muestra la estera M de material fibroso de la FIGURA 2A ya que una corriente J de chorro de fluido se emite desde la salida 42 de la boquilla 40 y pone en contacto la estera M de material fibroso a lo largo de una trayectoria P de corte. La FIGURA 2C muestra la estera M de material fibroso cortada por la corriente J de chorro de fluido emitida desde la boquilla 40 a través de sus espesores completos por lo que se forman dos esteras FM1 , FM2 de material fibroso separadas. Cuando la corriente J de chorro de fluido corta a través de la estera M de material fibroso a lo largo de la trayectoria P de corte, una composición de recubrimiento, es decir, un material de recubrimiento polimérico, se deposita simultáneamente en al menos una porción de la superficie 50 de FM1 y la superficie 52 de FM2. De acuerdo con ciertas modalidades, un recubrimiento sustanclalmente uniforme de la composición C de recubrimiento se deposita a lo largo del área completa de las superficies 50, 52 de esteras FM1, FM2 fibrosas respectivamente. Después que la estera FM de material fibroso se ha dividido en dos esteras FM1 , FM2 separadas, las dos esteras se secan por medios convencionales al secar esteras de material fibroso inorgánico. Durante el proceso de secado de la estera, la composición C de recubrimiento que se deposita en las superficies 50, 52 proporciona un sello a las superficies de borde expuestas de las esteras FM1, FM2. Formar el recubrimiento de sellado en las superficies 50, 52 de las esteras de corte elimina sustanclalmente la posibilidad de polvo particulado transportado por el aire que se asocia normalmente con troquelado o matpzado de materiales fibrosos inorgánicos. También se describen dispositivos de tratamiento de gas de escape que tienen una estructura de soporte del catalizador frágil montada dentro de un alojamiento por una estera de soporte fibroso cortada por el proceso de corte por chorro de fluido. La estera de soporte puede utilizarse para montar o soportar cualquier estructura frágil, tal como una trampa particulada diesel o similares. Una trampa particulada diesel incluye una o más estructuras tubulares porosas o similares a panal (sin embargo, tienen canales cercanos a un extremo) , los cuales se montan por un material térmicamente resistente dentro de un alojamiento. Se recolecta el particulado desde los gases de escape en la estructura porosa hasta que se regeneran por un proceso de desgaste a alta temperatura. El término "estructura de soporte del catalizador frágil" se pretende para significar e incluir estructuras tales como monolitos metálicos o cerámicos o similares los cuales pueden ser frágiles o frangibles por naturaleza y se beneficiarían de un elemento de soporte tal como se describe en la presente. Una forma ilustrativa de un dispositivo para tratar gases de escape es un convertidor catalítico. Un convertidor catalítico incluye un alojamiento generalmente tubular. El alojamiento incluye una entrada en un extremo y una salida en su extremo opuesto. La entrada y la salida se forman apropiadamente en sus extremos externos por lo que pueden asegurarse a conductos en el sistema de escape de un motor de combustión interna. El dispositivo contiene una estructura de soporte del catalizador frágil, la cual se soporta y restringe dentro del alojamiento al montar la estera. El soporte del catalizador incluye una pluralidad de pasajes permeables al gas los cuales se extienden axialmente desde su superficie extrema de entrada en un extremo a su superficie extrema de salida a su extremo opuesto . El soporte del catalizador puede construirse de cualquier material metálico o cerámico refractario adecuado en cualquier manera y configuración conocida. El soporte del catalizador se separa del alojamiento por una distancia o una abertura, la cual variará de acuerdo al tipo y diseño del dispositivo, por ejemplo, un convertidor catalítico o una trampa particulada diesel, utilizada. Esta abertura se llena con una estera de soporte para proporcionar soporte elástico al soporte del catalizador. La estera puede proporcionar tanto aislamiento térmico al ambiente externo como soporte mecánico a la estructura de soporte del catalizador, protegiendo la estructura frágil desde el choque mecánico.

EJEMPLOS Los siguientes ejemplos ilustrativos se establecen para describir además el aparato de chorro de fluido y el proceso de corte por chorro de fluido. Se debe observar que el aparato de chorro de fluido y el proceso de corte no debe limitarse a los ejemplos ilustrativos de ninguna manera.

Ejemplo 1 Una muestra de una estera de material fibroso vendida por Unifrax Corporation bajo la designación CC-MAX 8 HP se cortó utilizando el aparato y proceso por chorro de fluido. La estera de fibra CC-MAX 8 HP es una estera no expandible de fibras de alummosilicato vitreas. Esta estera de fibra se perfora con aguja y no contiene ningún material aglutinante. La estera de fibra CC-MAX 8 HP se utiliza para montar los sustratos de soporte del catalizador cerámico y metálico en dispositivos de tratamiento de gas de escape automotrices. La CC-MAX 8 HP se sitúa en el espacio entre el alojamiento del dispositivo de tratamiento de gas de escape automotriz y el sustrato de soporte del catalizador para proporcionar resistencia a choque térmico y mecánico al sustrato de soporte del catalizador . Una muestra de 30.48 por 30-48 centímetros (12 por 12 pulgadas) de la estera de fibra se colocó en el área de corte del aparato de corte por chorro de fluido. El agua de entrada se presurizó a una presión de 60,000 psi para crear un chorro de agua a alta presión. La boquilla del chorro de fluido se colocó sobre la estera de fibra que se corta. Un depósito de retención de la composición de recubrimiento que contiene un látex acrílico se colocó en comunicación fluida con la boquilla del aparato. El látex acrílico se suministró a través del conducto a la boquilla del aparato y se combinó con el agua presurizada. Una vez que la boquilla se colocó apropiadamente sobre la estera de fibra, el chorro de fluido que contiene agua y material látex se emitió desde la boquilla del aparato y se dirigió sobre la superficie de la estera de fibra. El movimiento del chorro de fluido se guía a lo largo de una trayectoria de corte predeterminada para producir piezas sustancialmente cuadradas de la estera de fibra de corte. Se removieron piezas de estera de fibra de corte desde el aparato de corte por chorro de fluido y se les permitió secarse para remover cualquier agua absorbida desde el proceso de corte. El corte y las muestras secadas de la estera de fibra se analizaron para deposición del recubrimiento en las superficies de borde expuestas por el proceso de corte por chorro de fluido. Para analizar la cantidad de la composición de recubrimiento depositada sobre las superficies de fibra expuestas por el proceso de corte, se obtuvo primero el peso de la muestra de estera secada. La muestra de estera secada se calentó entonces a una temperatura de aproximadamente 700 °C durante aproximadamente 2 horas. La composición de recubrimiento orgánico depositada en la muestra de estera se consumió durante el calentamiento de la estera. Al seguir el calentamiento de la muestra de estera, la muestra de estera se volvió a pesar. La cantidad de recubrimiento depositada en los bordes de superficie expuestos de la muestra de estera durante el proceso de corte por chorro de fluido se calculó como la diferencia entre el peso de la muestra de estera antes de calentar y después de alentar la muestra a 700 °C durante 2 horas.

Ejemplos 2-4 Se analizó el efecto para depositar una composición de recubrimiento orgánico en las superficies de los bordes de los sustratos fibrosos. Cada uno de los Ejemplos 2-4 comprendidos de una estera material fibrosa vendida por Unifrax Corporation bajo la designación CC-MAX 8 HP . La estera fibrosa CC-MAX 8 HP es una estera no expandible de fibras de alummosilicato vitreas. La estera de fibra se perfora con agu a y no contiene ningún material aglutinante orgánico. El Ejemplo Comparativo No. 2 se cortó por un proceso de troquelado, sin composición de recubrimiento orgánica depositada en las superficies de borde de corte. El Ejemplo Comparativo No. 3 se cortó también por un proceso de troquelado. En una etapa adicional y separada, las superficies de borde de corte de la estera fibrosa del Ejemplo No. C3 se recubrió por aspersión con una composición de recubrimiento orgánico. El Ejemplo No. 4 se cortó por el proceso de corte por chorro de fluido por lo que la corriente de fluido presurizado cortó simultáneamente la estera fibrosa y depositó una composición de recubrimiento orgánico en las superficies de borde de corte. Se evalúo la robustez de cada muestra fibrosa de corte. Se le asignó a cada estera fibrosa un número de 1 a 5 que corresponde al grado de robustez, con 5 que representa el más robusto. Los resultados se muestran en la Tabla 1 posteriormente. Tabla 1 El Ejemplo Comparativo No. 2 no fue muy robusto. El Ejemplo Comparativo No. 3 que tiene un recubrimiento orgánico recubierto con aspersión sobre las superficies de borde de corte de la estera fibrosa mostró un incremento en la robustez inicial. Sin embargo, se debe observar que el recubrimiento orgánico rociado se desprendió fácilmente de las superficies de borde de corte. El ejemplo No. 4 mostró la mejor robustez de las tres muestras de fibra probadas.

Ejemplos 5-8 Se analizó el efecto para depositar una composición de recubrimiento orgánico en las superficies de los bordes de los sustratos fibrosos en la generación de fibras transportadas por el aire La generación de fibras transportadas por el aire se evalúo envolviendo un sustrato de soporte del catalizador con una estera fibrosa. El sustrato se envolvió en un ambiente aislado y las fibras transportadas por aire generadas se recolectaron en un medio de filtro de monitoreo de aire estándar. Las fibras transportadas por aire recolectadas por medio de filtro se midieron siguiendo el método de medición 7400 (b) descrito en the NIOSH Manual of Analyti cal Methods . Los Ejemplos Nos. C5 y 6 comprenden una estera de material fibroso vendida por Unifrax Corporation bajo la designación CC-MAX 8 HP . La estera fibrosa CC-MAX 8 HP es una estera no expandible de fibras de aluminosilicato vitreas. Esta estera de fibra se perfora con aguja y no contiene ningún material aglutinante orgánico. Los Ejemplos Nos. C7 y 8 comprenden una estera de material fibroso vendida por Unifrax Corporation bajo la designación CC-MAX 4 HP . La estera fibrosa de CC-MAX 4 HP es una estera no expandible de fibras de aluminosilicato vitreas. Esta estera fibrosa se procesa con un aglutinante. Las esteras fibrosas de los Ejemplos Nos. C7 y 8 contienen aproximadamente cantidades iguales de aglutinante. Las esteras fibrosas CC-MAX 4 HP se proporcionaron también con una capa de soporte para incrementar la manejabilidad de la estructura de estera. Los Ejemplos Comparativos Nos C5 y C7 se cortaron por un proceso de troquelado, sin composición de recubrimiento orgánico depositada en las superficies del borde de corte. Los Ejemplos Nos. 6 y 8 se cortaron por el proceso de corte por chorro de fluido por lo que la corriente de fluido presurizado simultáneamente corta la estera fibrosa y deposita una composición de recubrimiento orgánico en las superficies de borde de corte. Se evaluó la generación de fibras transportadas por aire durante el proceso de corte. Los resultados se muestran en la Tabla 2 posteriormente . Tabla 2 Como se muestra en la Tabla 2 , los sustratos fibrosos de corte (Ejemplos Comparativos Nos. C5 y C7) con técnicas de troquelado tradicionales resultan en la generación de una gran cantidad de fibras transportadas por aire. En contraste, la estera fibrosa del Ejemplo No. 6 cortada por el proceso de corte por chorro de fluido en el cual un recubrimiento se deposita simultáneamente en las superficies de borde de corte reduce la generación de fibra transportada por el aire a menos de 25% de las fibras generadas por el Ejemplos Comparativo No. C5 de troquelado. No se espera que los Ejemplos Nos. C7 y 8 liberen fibras, ya que son esteras fibrosas procesadas con un aglutinante para mantener las fibras en el lugar. El chorro de fluido que corta la estera fibrosa del Ejemplo No. 8, sin embargo, resulta en una reducción en la generación de fibra transportada por aire a 33% de las fibras transportadas por aire generadas troquelando la estera fibrosa del Ejemplo No. C7. Los resultados de la prueba de generación de fibra transportada por aire para los Ejemplos Nos. C7 y 8 demuestran la ventaja para depositar un tratamiento de borde de un recubrimiento en esteras que contienen recubrimiento que de otra manera no se espera liberen fibras. Se evalúo la precisión del proceso de corte por chorro de fluido analizando las muestras de estera de fibra de corte. 100 muestras de estera fibrosa que comprenden una estera vendida por Unifrax Corporation bajo la designación CC-MAX 8 HP se recortaron utilizando el aparato y proceso de corte por chorro de fluido. Las esteras de soporte se cortaron en una manera para proporcionar una estera que tiene una lengüeta de acoplamiento y una disposición de ranura. Se midió el ancho de la lengüeta y la ranura en cada estera fibrosa de corte. Las mediciones de las esteras fibrosas de corte indican que la variación entre el ancho de lengüeta y ranura fueron 0.5 mm o menos . Estos resultados demuestran que el proceso de corte por chorro de fluido proporciona estructuras de estera fibrosa que tienen cortes precisos, limpios que son al menos tan precisas como aquellos obtenibles por troquelado tradicional de esteras fibrosas. Por consiguiente, el proceso de corte por chorro de fluido puede utilizarse para lograr cortes precisos que cumplen tolerancias de aplicación predeterminada, con el beneficio agregado de generación de fibra transportada por aire reducida. De acuerdo con los ejemplos anteriores, se utilizó el proceso de corte por chorro de fluido para cortar un artículo de material fibroso que comprende fibras de aluminosilicato. Se debe observar, sin embargo, que el proceso de corte por chorro de fluido puede utilizarse para cortar artículos de material fibroso que contienen cualquier tipo de fibras inorgánicas incluyendo, sin limitación, fibras de alúmina, fibras de alúmina-sílice-magnesio, fibras de calcio-magnesio-sílice, fibras de magnesio-sílice, fibras de calcio-alúmina, fibras de vidrio E, fibras de vidrio S, fibras de lana mineral, mezclas de las mismas, y similares. El proceso puede utilizarse también para cortar simultáneamente un artículo de material fibroso y depositar un agente o material deseado, a diferencia de un recubrimiento de sellado, en al menos una porción del artículo de material fibroso que se corta por la corriente de chorro de fluido. A modo de ilustración, y no de limitación, inmaterial tal como un colorante o tinte, puede incluirse en la corriente de chorro de fluido y se deposita simultáneamente en una porción de un artículo de material fibroso cuando el artículo se corta por la corriente de chorro de fluido. De acuerdo con otras modalidades, un adhesivo puede depositarse en las superficies de corte de borde por el proceso de corte por chorro de fluido. La incorporación de un colorante o tinte permitirá la identificación subsecuente del artículo de material fibroso . Aunque el proceso de corte por chorro de fluido se ha descrito anteriormente junto con ciertas modalidades ilustrativas, se debe entender que otras modalidades similares pueden utilizarse o pueden hacerse modificaciones o adiciones a las modalidades descritas para realizar la misma función del proceso sin desviarse del mismo. Además, todas las modalidades descritas no están necesariamente en caso distinto, ya que varias modalidades pueden combinarse para proporcionar las características deseadas. Pueden hacerse variaciones por alguien que tiene experiencia ordinaria en la técnica sin apartarse del espíritu y alcance de la invención. Por lo tanto, el proceso no debe limitarse a ninguna modalidad sencilla, sino más bien interpretarse en la amplitud y alcance de acuerdo con la referencia de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (21)

1. NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la presente invención se considera como novedad y por lo tanto se reclama como propiedad lo descrito en las siguientes reivindicaciones
2. REIVINDICACIONES 1. Un proceso de corte por chorro de fluido, caracterizado porque comprende: poner en contacto un material fibroso con un chorro de fluido presurizado, en donde el chorro de fluido contiene un fluido portador y un agente deseado para deposición sobre el material fibroso; y cortar el material fibroso con chorro de fluido. 2. El proceso de corte por chorro de fluido de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque comprende depositar el agente deseado en al menos una porción del material fibroso.
3. 3. El proceso de corte por chorro de fluido de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el agente deseado se selecciona del grupo que consiste de un recubrimiento, un colorante, un tinte, un adhesivo o combinaciones de los mismos.
4. 4. El proceso de corte por chorro de fluido de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque comprende: poner en contacto un material fibroso con chorro de fluido presurizado, en donde el chorro de fluido contiene un fluido portador y una composición de recubrimiento para material fibroso; cortar el material fibroso con el chorro de fluido; y depositar la composición de recubrimiento en al menos una porción del material fibroso.
5. 5. El proceso de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque comprende cortar simultáneamente material fibroso y depositar la composición de recubrimiento en al menos una porción de superficies de borde expuestas del material fibroso.
6. 6. El proceso de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el fluido portador es agua.
7. 7. El proceso de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la composición de recubrimiento comprende un material polimérico orgánico.
8. 8. El proceso de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la composición de recubrimiento comprende un material polimérico seleccionado del grupo que consiste de polímeros acrílicos, polímeros metacrílicos, alcohol polivinílico, polímeros de almidón, polímeros de uretano, polímeros de acetato de vinilo y material látex.
9. 9. El proceso de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el fluido portador es agua y la composición de recubrimiento es un látex acrílico.
10. 10. El proceso de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el chorro de fluido se presuriza en al menos 5,000 psi.
11. 11. El proceso de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque una capa sustancialmente uniforme de la composición de recubrimiento se deposita en al menos una porción de las superficies del material fibroso expuestas por el proceso de corte por chorro de fluido.
12. 12. El proceso de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque comprende secar el material fibroso de corte y curar opcionalmente la composición de recubrimiento.
13. 13. El proceso para reducir la generación de polvo desde un material fibroso inorgánico durante el corte del material fibroso inorgánico caracterizado porque comprende el corte por chorro de fluido del material fibroso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-12.
14. 14. La composición fluida para corte por chorro de fluido de materiales fibrosos inorgánicos de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-12, la composición fluida está caracterizada porque comprende un fluido portador y una composición de recubrimiento para los materiales fibrosos.
15. 15. La estera de soporte fibrosa inorgánica para dispositivos de tratamiento de gas de escape, caracterizada porque comprende un sustrato fibroso cortado por el proceso de corte por chorro de fluido de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-12.
16. 16. El dispositivo de tratamiento de gas de escape, caracterizado porque comprende: un alojamiento; una estructura de soporte de catalizador frágil montada elásticamente dentro del alojamiento; y la estera de soporte fibrosa inorgánica de corte por chorro de fluido de conformidad con la reivindicación 15, en donde la estera de soporte se sitúa en una abertura entre el alojamiento y la estructura de soporte del catalizador frágil para mantener elásticamente la estructura de soporte del catalizador frágil dentro del alojamiento, y en donde la estera de soporte incluye un recubrimiento depositado en al menos una porción de las superficies de borde de corte por chorro de fluido.
17. 17. El aparato para uso en el proceso de corte por chorro de fluido de conformidad con cualquier de las reivindicaciones 1-12, caracterizado porque comprende: una bomba para crear un chorro de fluido presurizado; un depósito que contiene un fluido de corte para materiales fibrosos, el fluido de corte incorpora opcionalmente una composición de recubrimiento; y una boquilla que tiene una entrada para recibir el fluido de corte y una salida para emitir el fluido de corte sobre un sustrato fibroso.
18. 18. El aparato de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado además porque comprende un conducto de fluido de alta presión en conexión fluida con la bomba y la boquilla.
19. 19. El aparato de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado además porque comprende un controlador para controlar la trayectoria de corte del chorro de fluido.
20. 20. El aparato de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado además porque comprende medios para disipar la energía del chorro de fluido.
21. 21. El aparato de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque comprende: depósitos para contener en forma separada el fluido de corte y la composición de recubrimiento; una boquilla que tiene una primera entrada para recibir un chorro de fluido presurizado del fluido de corte, una segunda entrada para recibir la composición de recubrimiento, y un volumen para combinar el fluido de corte y la composición de recubrimiento; y una salida que emite el chorro de fluido y la composición de recubrimiento.