MX2012011845A

MX2012011845A - Metodos para fabricacion de tramas de fibras inorganicas.

Info

Publication number: MX2012011845A
Application number: MX2012011845A
Authority: MX
Inventors: George W Frost; Brandon L Cordts
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2010-04-13
Filing date: 2011-04-05
Publication date: 2012-11-09
Also published as: EP2558629A2; EP2558629A4; WO2011130041A3; CN102844484A; US20110248420A1; WO2011130041A2; US8343400B2; EP2558629B1; CA2796030A1; CN102844484B; KR20130056866A

Abstract

La presente invención describe métodos por los cuales las fibras inorgánicas formadas en fase fundida pueden ser procesadas para formar una trama de fibra inorgánica depositada por gravedad. El proceso de deposición por gravedad comprende separar mecánicamente las fibras inorgánicas formadas en fase fundida y recolectar las fibras, y puede comprender mezclar las fibras inorgánicas formadas en fase fundida con otras fibras inorgánicas y/o con los aditivos particulados inorgánicos.

Description

METODOS PARA FABRICACION DE TRAMAS DE FIBRAS INORGANICAS Antecedentes de la Invención Las tramas depositadas en húmedo y depositadas en seco que comprenden fibras inorgánicas ya han sido conocidas desde hace varios años y han sido utilizadas en una amplia variedad de aplicaciones, particularmente aquellas que involucran una resistencia a temperaturas elevadas.

Breve Descripción de la Invención Se describen métodos por los cuales las fibras inorgánicas formadas en fase fundida pueden ser procesadas para formar una trama de fibra inorgánica depositada por gravedad. El proceso de deposición por gravedad comprende separar mecánicamente las fibras inorgánicas formadas en fase fundida y recolectar las fibras, y puede comprender el mezclado de las fibras inorgánicas formadas en fase fundida con otras fibras inorgánicas y/o con aditivos particulados inorgánicos .

Por consiguiente en un aspecto, se describe aquí un método de fabricación de una trama de fibra inorgánica depositada por gravedad que comprende las fibras inorgánicas formadas en fase fundida, que comprende: la extrusión del material inorgánico como un material fundido y solidificar el material extruido fundido como fibras y recolectar las fibras REF.236290 inorgánicas solidificadas; introducir las fibras inorgánicas solidificadas recolectadas en una cámara de conformación que comprende una pluralidad de rodillos separadores de las fibras provistos en al menos una hilera dentro de la cámara de conformación y que comprende una malla de banda sinfín en movimiento; que separa mecánicamente al menos algo de las fibras inorgánicas con los rodillos separadores de las fibras; capturar cualesquiera aglomerados restantes de las fibras inorgánicas por la malla de la banda sinfín, en movimiento, y regresar los aglomerados capturados a los rodillos separadores de las fibras para que sean separados mecánicamente por los rodillos separadores de las fibras; recolectar las fibras inorgánicas separadas mecánicamente como una estera de fibra inorgánica depositada por gravedad; remover la estera de fibra inorgánica depositada por gravedad de la cámara de conformación; y, consolidar la estera de fibra inorgánica depositada por gravedad para formar una trama de fibra inorgánica depositada por gravedad.

Estos y otros aspectos de la invención serán evidentes de la descripción detallada posterior. Sin embargo, en ningún caso, los resúmenes anteriores deben ser interpretados como limitaciones sobre la materia objeto reivindicada, tal materia objeto está definida solamente por las reivindicaciones anexas, como pueden ser enmendadas durante la prosecución.

Breve Descripción de las Figuras La Figura 1 muestra una vista lateral, esquemática, de un proceso ejemplar que puede ser utilizado para fabricar una trama de fibra inorgánica depositada por gravedad.

La Figura 2 muestra una vista lateral de un articulo ejemplar que comprende una trama de fibra inorgánica depositada por gravedad.

Descripción Detallada de la Invención Los números de referencia semejantes en las diversas figuras indican elementos semejantes. Algunos elementos pueden estar presentes en múltiplos idénticos o equivalentes; en tales casos solamente uno o más elementos representativos pueden ser designados por un número de referencia pero se entenderá que tales números de referencia aplican a la totalidad de tales elementos idénticos. A menos que se indique de otra manera, todas las figuras y los bosquejos en este documento no están a escala y son elegidos con el propósito de ilustrar las diferentes modalidades de la invención. En particular las dimensiones de los diversos componentes son mostradas solamente en términos ilustrativos, y ninguna relación entre las dimensiones de los diversos componentes debe ser inferida de las figuras, a menos que así se indique. Aunque los términos tales como "superior", "inferior", "más arriba", "más abajo", "en la parte de abajo", "en la parte de arriba", "frontal", "posterior", "hacia fuera", "hacia dentro", "arriba" y "abajo", y "primero" y "segundo" pueden ser utilizados en esta descripción, se debe entender que estos términos son utilizados en su sentido relativo a menos que se señale solamente de otra manera.

La Figura 1 es una vista lateral (con la cámara de conformación 2 en despiece) que muestra un aparato ejemplar l que puede ser utilizado para fabricar una trama de fibra inorgánica depositada por gravedad 10. Las fibras inorgánicas formadas en fase fundida 3 son producidas por la unidad de conformación en fase fundida 400 y son transportadas a partir de la misma (por ejemplo, como una masa de fibra recolectada 406, transportada por el portador 405) y son introducidas en la cámara de conformación 2, por ejemplo por medio del dispositivo de entrada de las fibras 31. En algunas modalidades, las únicas fibras que son procesadas en la cámara de conformación 2 son las fibras inorgánicas conformadas en fase fundida 3. En otras modalidades, uno o más tipos adicionales de fibras pueden ser introducidos en la cámara de conformación 2 (ya sea por medio del dispositivo de entrada de la fibra 31, o porque son agregadas por un dispositivo de entrada de fibras, separado), en tal caso la cámara de conformación 2 servirá para mezclar la(s) fibra (s) adicional (es) con las fibras inorgánicas formadas en fase fundida 3. En algunas modalidades, uno o más tipos de aditivos particulados inorgánicos 21 pueden ser introducidos en la cámara de conformación 2, en tal caso la cámara de conformación 2 servirá para mezclar el aditivo particulado 21 con las fibras inorgánicas formadas en fase fundida 3 (y con cualesquiera otras fibras, si están presentes) . El aditivo particulado 21 puede comprender uno o más aditivos intumescentes, uno o más aditivos endotérmicos, uno o más aditivos aislantes, y uno o más aglutinantes, o semejantes, como se describe con detalle aquí posteriormente. Si está presente, el aditivo particulado 21 puede ser introducido en la cámara de conformación 2 por el dispositivo de entrada de la fibra 31 en compañía de las fibras inorgánicas formadas en fase fundida 3, o pueden ser introducidas separadamente, por ejemplo, por medio del dispositivo de entrada de las partículas 22. El aparato 1 también puede comprender un sistema de rociado de un fluido (líquido) 32, que puede rociar un fluido sobre las fibras inorgánicas formadas en fase fundida 3 antes de que las mismas sean introducidas en la cámara de conformación 2, que puede rociar un fluido hacia el interior de la cámara de conformación 2 para que haga contacto con las fibras en la misma, y/o que puede rociar un fluido sobre las fibras 3 después que las mismas son depositadas como una estera y han salido de la cámara de conformación 2. El fluido puede ser utilizado para cualquier propósito. Por ejemplo, el fluido puede comprender agua, una solución acuosa, o un fluido o solución no acuosa, que sirve para mejorar el procesamiento de las fibras. 0, el fluido puede comprender una solución, dispersión, látex, etc., por ejemplo que comprende uno o más aglutinantes, y/o que comprende uno o más aditivos particulados inorgánicos, como se describe con detalle aquí posteriormente. Si se desea, el fluido puede comprender el aditivo particulado inorgánico 21.

Dentro de la cámara de conformación 2, las fibras inorgánicas formadas en fase fundida 3 (y cualesquiera otras fibras que están presentes) son procesadas. Esto puede involucrar las fibras que son «separadas por ejemplo mecánicamente (por ejemplo, parcialmente, en su mayoría, o casi completamente, desaglomeradas) en fibras y/o grupos individuales de un número pequeño de fibras o menor. Esto es efectuado haciendo girar los rodillos separadores de las fibras 7 cada uno de los cuales comprende las protuberancias 4 (referidas por el término general puntas, aunque las mismas pueden ser de cualquier diseño posible) . Las puntas 4 de los rodillos adyacentes 7 están en una relación de interacoplamiento (aunque las mismas típicamente no hacen contacto entre sí) , y así se puede aplicar una fuerza de cizallamiento a los aglomerados de las fibras (particularmente cuando un aglomerado es capturado momentáneamente entre dos puntas en movimiento, por ejemplo contra-rotatorio) y al menos separan parcialmente los aglomerados en las fibras individuales o en aglomerados de números de fibras más pequeños. En algunas modalidades, los rodillos separadores de las fibras 7 pueden estar presentes como un conjunto superior de hileras de rodillos 71 y 72, y un conjunto inferior de hileras de rodillos 73 y 74, como se muestra en la Figura 1. Aquellos con experiencia ordinaria en el arte apreciarán que el diseño y los parámetros operativos de la cámara de conformación 2 y los rodillos separadores de las fibras 7 en la misma, pueden ser manipulados en consideración de la composición particular y/o de las propiedades de las fibras que van a ser procesadas en los mismos. Por ejemplo, cualquiera o la totalidad de los espaciados de los rodillos, la longitud de las puntas, el espaciado de las puntas a lo largo de los rodillos y alrededor de los rodillos, el grado de interacoplamiento de las puntas, la velocidad de rotación de los diversos rodillos, la dirección de rotación de los diversos rodillos, y semejantes, se pueden hacer variar por ejemplo para incrementar el tiempo de residencia de ciertas fibras dentro de la cámara 2, para mejorar la cantidad de la separación mecánica de las fibras, y semejantes. La acción de los rodillos separadores de las fibras puede ser mejorada por las corrientes de aire opcionales, por ejemplo por el uso de boquillas de aire (opcionales) localizadas apropiadamente en la cámara de conformación 2, que pueden provocar que los aglomerados de la fibra sean regresados y/o reciclados dentro de la cámara de conformación 2. (Se señala que aunque el término aire es utilizado aquí, el término es utilizado en su significado más amplio y puede abarcar el uso de cualquier fluido gaseoso adecuado) .

El dispositivo de entrada de las fibras 31 puede ser colocado ventajosamente en una porción superior de la cámara de conformación (como se muestra en la Figura 1) , por ejemplo de modo que las fibras 3 puedan ser llevadas fácilmente en proximidad con los rodillos separadores de las fibras 7 que van a ser procesados como se describió anteriormente. El dispositivo de entrada de las partículas 22 puede estar localizado en una porción superior de la cámara de conformación 2, por ejemplo si el mismo se desea que tenga aditivos particulados 21 que pueden ser llevados en proximidad con los rodillos 7. O, el dispositivo de entrada de las partículas 22 puede estar localizado en una porción inferior de la cámara de conformación 2 (por ejemplo, abajo de los rodillos 7) . Cualquier arreglo es posible, siempre que un mezclado suficiente de los aditivos particulados 21 con las fibras sea logrado para una aplicación particular.

Los aglomerados de las fibras y/o las fibras individuales eventualmente caerán hacia abajo, bajo la influencia de la gravedad, dentro de la cámara de conformación 2. La cámara de conformación 2 comprende una malla de banda sinfín 8 (la cual se puede hacer pasar por ejemplo a través de un conjunto superior de hileras de rodillos de separación de las fibras 71 y 72 y a través de un conjunto inferior de hileras de rodillos separadores de las fibras 73 y 74 generalmente como se muestra en la Figura 1) . La malla de la banda sinfín 8 puede comprender orificios pasantes de un tamaño deseado o una mezcla de tamaños deseados. En consecuencia, los aglomerados de las fibras, los grumos o semejantes, si están presentes y si son mayores que un cierto tamaño, pueden ser capturados por la malla 8 de la banda sinfín y reciclados dentro de la cámara de conformación 2 para pasar a través de uno o ambos de los conjuntos de rodillos separadores de las fibras para la separación mecánica adicional (por ejemplo, la desaglomeración) . El uso de la cámara de conformación 2 para el procesamiento y/o el mezclado de las fibras inorgánicas se describe con detalle adicional en la solicitud publicada del PCT WO 2009/048859, la descripción de la cual es incorporada aquí para referencia .

Las fibras inorgánicas formadas en fase fundida 3 (y otras fibras y/o aditivos particulados, si están presentes) que evitan ser reciclados por la malla 8 de la banda sinfín, son impulsadas por la gravedad para aterrizar eventualmente sobre el portador 5 (que puede ser convenientemente una banda sinfín o semejantes) para formar la estera de fibra 6. Típicamente, las fibras 3 aterrizan en una configuración que puede ser generalmente paralela con respecto a la superficie del portador 5, y que pueden ser generalmente aleatorias con respecto a los ejes en la dirección descendente de la trama y en la dirección transversal de la trama. El portador 5 está en el fondo de la cámara de conformación 2, que abarca el portador 5 por ejemplo que se hace pasar a través de una porción inferior de la cámara de conformación 2, o que se hace pasar abajo de una abertura en el fondo de la cámara de conformación 2, de modo que en cualquier caso las fibras inorgánicas formadas en fase fundida 3 (y otras fibras y aditivos particulados 21, si están presentes) pueden ser depositados sobre la misma. El portador 5 puede ser permeable al aire y, al menos un vacío parcial puede ser aplicado a la superficie inferior del portador 5, de modo que una presión diferencial pueda ser aplicada a través del portador 5 para ayudar en la deposición y retener a las fibras y los aditivos particulados sobre el portador 5. Puede ser conveniente utilizar una capa permeable al aire, desechable (por ejemplo, un revestimiento de papel poroso desechable, delgado, tal como un papel de seda) arriba del portador 5 si se desea. El proceso de deposición por gravedad puede depositar ventajosamente las fibras (y los aditivos particulados 21, si están presentes) , en un espesor generalmente uniforme a través de la dimensión transversal de la estera de fibra conformada 6.

La estera de fibra 6 puede ser llevada fuera de, o apartada de, la cámara de conformación 2, sobre el portador 5. Si se desea, el rodillo 23 puede ser provisto en el punto en el cual la estera de fibra 6 sale de la cámara 2. El rodillo 23 puede provocar que la estera de fibra 6 se comprima momentáneamente, aunque típicamente la estera de fibra 6 puede rebotar substancialmente . Todas las referencias aquí a un espesor como se depositó de la estera de fibra 6 se refieren al espesor de la estera de fibra 6 después de haber pasado abajo del rodillo 23. La estera de fibra 6 puede ser llevada a varias unidades de procesamiento como se describe con detalle adicional posteriormente aquí, mientras está radicando en el portador 5 (como en la modalidad ejemplar de la Figura 1) . O, la estera de fibra 6 puede ser transferida desde el portador 5 sobre un portador separado para tales propósitos .

Las fibras inorgánicas formadas en fase fundida 3 se pueden hacer por la unidad de conformación en fase fundida 400, que puede ser cualquiera de los tipos bien conocidos de equipo que son utilizados para la formación del material fundido de las fibras inorgánicas. Típicamente, en tal equipo, un precursor inorgánico (ya sea un mineral natural, una materia prima fabricada sintéticamente, o semejante) es introducido en la unidad de conformación en fase fundida 400 por medio de la unidad de alimentación del material inorgánico 401. Dentro de la unidad 400, el precursor inorgánico es fundido y es formado entonces en filamentos fundidos y recolectado como una masa 406 de fibras inorgánicas solidificadas 3. Tales procesos de conformación en fase fundida pueden incluir por ejemplo el soplado del material fundido y la centrifugación del material fundido, ambos de los cuales son bien conocidos por aquellos con experiencia ordinaria en el arte. Las fibras inorgánicas formadas en fase fundida 3 pueden ser procesadas, tratadas, etc., ya sea antes o después de su recolección como la masa de fibra 406, por los métodos que son bien conocidos. Por ejemplo, los así llamados recubrimientos longitudinales y semejantes que pueden ser aplicados a las fibras para una procesabilidad mejorada. La masa de fibra 406 también puede ser enfriada si se desea, por ejemplo por el choque con aire a temperatura ambiente, o aire refrigerado, sobre la masa de fibra 406.

En algunas modalidades, la masa de fibra 406 es recolectada y almacenada hasta que se desee procesar adicionalmente las fibras inorgánicas formadas en fase fundida 3. En las modalidades de este tipo, puede ser ventajoso almacenar la masa de fibra 406 como una masa relativamente floja en lugar por ejemplo de comprimirla en un embalaje compacto. En otras modalidades, la cámara de conformación 2 está arreglada en serie con la unidad conformadora en fase fundida 400 de modo que la masa de fibra 406 sea transportada directamente a la cámara de conformación 2 sin que se vaya a través de cualquier tipo de almacenamiento intermedio (por ejemplo, como se muestra en el diseño ejemplar de la Figura 1) .

El uso de la cámara de conformación 2 en combinación con la unidad de conformación en fase fundida 400 puede ofrecer muchas ventajas en términos del procesamiento de las fibras inorgánicas formadas en fase fundida 3. Muchos métodos de formación en fase fundida para la fabricación de fibras inorgánicas involucran el suministro de un material fundido mineral a un rotor giratorio, utilizando la fuerza centrífuga del rotor para motivar a los filamentos fundidos a que se muevan axialmente hacia fuera, y que se solidifiquen, y recolectar las fibras hechas de este modo. Se sabe bien que tales métodos, particularmente si se utilizan para fabricar tramas de anchura relativamente amplia (por ejemplo, de un metro o más) , pueden producir tramas que son substancialmente más delgadas hacia sus bordes transversales de la trama y más gruesos hacia la línea central de la trama. El proceso de deposición por gravedad de la cámara de conformación 2, en contraste, típicamente se deposita descendiendo sobre una trama de un espesor muy uniforme a través de la anchura de la trama. En algunas modalidades, el proceso de deposición por gravedad puede permitir la formación de una estera gue es de al menos un metro en la anchura transversal de la trama y en la cual el espesor de la trama depositada (como se mide sin comprimir la estera) varía en menos del 10% sobre la anchura transversal de la trama de la estera depositada. El proceso de deposición por gravedad puede permitir también la formación de tramas muy gruesas (por ejemplo, de hasta 5 cm o más) , y en particular la formación de tramas muy gruesas de un espesor transversal de la trama muy uniforme.

Adicionalmente, el uso de la cámara de conformación 2 puede reducir la cantidad de granalla en las fibras inorgánicas formadas en fase fundida 3. Aguellos con experiencia ordinaria en el arte están familiarizados con la granalla como las partículas, por ejemplo las partículas sólidas, gue son formadas algunas veces por ejemplo en un procesamiento en fase fundida de las fibras, y que pueden tener efectos desventajosos. Por la acción de cizallamiento de los rodillos separadores de las fibras, la granalla puede ser removida de la población de la fibra y entonces pueden ser separadas de las fibras, por ejemplo por tamices, si son provistos en la cámara 2. Alternativamente, la granalla puede ser separada de las fibras por las fuerzas centrífugas, por ejemplo utilizando un dispositivo de separación ciclónica.

El uso de la cámara de conformación 2 en combinación con una unidad de formación en fase fundida 400 también puede ofrecer muchas ventajas en el mezclado de otras fibras y/o los aditivos particulados con las fibras inorgánicas formadas en fase fundida 3. Muchas fibras y/o aditivos particulados pueden no ser suficientemente compatibles con el proceso de formación en fase fundida para que ellos sean mezclados en la corriente de fibras formadas en fase fundida o en la masa recolectada de las fibras en fase fundida, ya sea de manera completa o en la cantidad deseada. Por ejemplo, ciertos materiales intumescentes podrían expandirse prematuramente si son expuestos a las temperaturas a las cuales las fibras formadas en fase fundida son recolectadas típicamente en la operación de la unidad formadora en fase fundida 400. La cámara de conformación 2, en contraste, ofrece el potencial de combinar esencialmente cualquier fibra orgánica o inorgánica o aditivo particulado, a niveles muy elevados si se desea.

El uso de la cámara de conformación 2 ofrece otra ventaja. Para transformar la masa de fibra recolectada 406 en un producto a base de una trama de fibra (por ejemplo, una capa de aislamiento o semejante) , y en particular para mezclar las fibras inorgánicas formadas en fase fundida 3 con otras fibras y/o con aditivos particulados, es común practicar el empaque y el envío de la masa de fibra 406 a otra línea de proceso. Por razones económicas, la masa de fibra 406 frecuentemente es comprimida en un embalaje para el envío. Entonces es necesario utilizar por ejemplo un equipo para abrir el embalaje para abrir las fibras inorgánicas formadas en fase fundida 3 desde su condición comprimida conjuntamente, para fabricar el producto final. Se sabe bien que tal compresión, empaque, envío, manejo, y particularmente, la abertura de las fibras, puede provocar daño o ruptura a las fibras inorgánicas (las fibras inorgánicas son mucho más quebradizas que sus contrapartes orgánicas) . Por consiguiente, el uso de la cámara de conformación 2, particularmente en serie con la unidad formadora en fase fundida 400, puede permitir que otras fibras y/o aditivos particulados sean combinados con las fibras inorgánicas formadas en fase fundida 3, y/o permitir que las fibras inorgánicas formadas en fase fundida 3 sean conformadas en un producto a base de una trama, con un manejo y procesamiento mínimo de las fibras inorgánicas formadas en fase fundida 3 (por ejemplo, sin que ellas tengan que haber sido comprimidas en un embalaje y luego abiertas en el mismo) . Esto puede permitir que la longitud como se recolectó de las fibras inorgánicas formadas en fase fundida 3 sea conservada substancialmente , lo cual puede mejorar numerosas propiedades del producto a base de la trama final formado a partir de la misma. Tales ventajas pueden ser particularmente útiles si las fibras inorgánicas formadas en fase fundida son fibras cerámicas, por ejemplo las fibras cerámicas solubles en el cuerpo, las cuales ya se sabe que van a ser particularmente frágiles y quebradizas.

El proceso descrito anteriormente efectuado por la cámara de conformación 2, con los aglomerados de la fibra que son separados mecánicamente (por ejemplo, desaglomerados) por los rodillos separadores de las fibras 7 (que giran a velocidades relativamente bajas y por consiguiente que imparten un cizallamiento relativamente bajo) , con las fibras separadas mecánicamente 3 que caen a través de la cámara 2 para depositarse sobre el portador 5 y con cualesquiera aglomerados de la fibra (si están presentes) que son reciclados por la malla 8 de la banda sinfín, es llamado aquí como una deposición por gravedad, con una estera de la fibra inorgánica formada a partir de la misma llamada una estera de fibra inorgánica depositada por gravedad. El proceso de deposición por gravedad puede ser distinguido de los así llamados procesos de formación de la trama depositados en húmedo que están basados en aparatos y métodos para la fabricación del papel. Este proceso también puede ser distinguido de los procesos de formación de la trama de deposición en seco convencionales, bien conocidos, tales como el cardado, desfibrado y deposición con exposición al aire ambiental. El cardado o desfibrado involucra la separación mecánica de los grumos de las fibras (por ejemplo, por rodillos cardadores que generalmente giran a velocidades relativamente elevadas) y la alineación de las fibras en una configuración orientada en la dirección hacia abajo de la trama, generalmente paralela. Este tipo de separación mecánica (de cizallamiento relativamente elevado) se sabe bien que imparte una ruptura substancial si se utiliza con las fibras inorgánicas, en particular con las fibras de cerámica y/o las fibras inorgánicas que son relativamente largas. Los procesos de deposición con exposición al aire (tales como aquellos que utilizan las máquinas formadoras de una trama, disponibles comercialmente, tales como aquellas comercializadas bajo la designación registrada "RA DO WEBBER" por Rando Machine Corp. de Macedón, N. Y.) típicamente involucran el uso de un rodillo de retorcedura (que gira generalmente a una velocidad relativamente elevada) y una corriente de aire de velocidad elevada para transportar las fibras sobre la superficie de recolección. De una manera semejante al cardado mecánico, la deposición con exposición al aire ya se sabe que provoca una ruptura significativa para las fibras inorgánicas, particularmente para las fibras inorgánicas de cerámica y/o relativamente largas . En contraste, el proceso de deposición por gravedad está basado en los rodillos separadores de las fibras (por ejemplo, haciéndolos girar a velocidades mucho más bajas que la velocidad de los rodillos de retorcedura giratorios, los rodillos de cardado giratorios, y semejantes) pueden procesar las fibras inorgánicas, particularmente las fibras largas y/o las fibras cerámicas, con una ruptura mínima.

Cuando se depositan sobre el portador 5 por los métodos descritos anteriormente, las fibras inorgánicas 3 comprenden la estera de fibra inorgánica 6 que puede tener una resistencia o integridad mecánica pequeña o ninguna. La estera de fibra 6 puede ser consolidada entonces, por ejemplo por la unidad de consolidación 9, para que tenga una integridad mecánica suficiente para comprimir la trama de fibra inorgánica 10. Por trama de fibra inorgánica se entiende una estera de fibra inorgánica que ha sido consolidada (por ejemplo, por medio de algo o la totalidad de las fibras de la trama que son enredadas entre sí y/o que son unidas entre sí, ya sea directa o indirectamente) de modo que la trama sea una trama autosoportable , por ejemplo con una resistencia mecánica suficiente (en la dirección descendente de la trama, en la dirección transversal de la trama, y a través del espesor de la trama) , que va a ser manejada en operaciones tales como laminado, corte, conversión, y semejantes, para hacer posible que la trama de fibra inorgánica 10 sea conformada en varios productos como se describe aquí. La estera de fibra 6 puede permanecer sobre el portador 5 en el proceso de consolidación (como se muestra en el arreglo ejemplar de la Figura 1) ; o, la estera de fibra 6 puede ser transferida a un portador separado para la consolidación .

En algunas modalidades, la estera de fibra es consolidada por punzonado con aguja (también conocido como adhesión con aguja) . En tales casos, la unidad de consolidación 9 puede comprender una unidad de punzonado con aguja. Una estera punzonada con aguja se refiere a una estera en donde existe un enredamiento físico de las fibras provisto por la penetración total o parcial, múltiple, de la estera, por ejemplo, por agujas puntiagudas. La estera de fibra puede ser punzonada con agujas utilizando un aparato de punzonado con agujas convencional (por ejemplo, un punzonador con aguja disponible comercialmente bajo la designación registrada "DILO" de Dilo, Alemania, con agujas puntiagudas (disponibles comercialmente, por ejemplo, de Foster Needle Company, Inc., Manitowoc, I) para proporcionar una estera de fibra punzonada con aguja. El número de punzones con agujas por área de la estera puede variar dependiendo de la aplicación particular y en particular en vista de la reducción en el espesor de la trama que se desea que se imparta en el funcionamiento del proceso de punzonado con aguja. En varias modalidades, la estera de fibra puede ser punzonada con aguja para proporcionar aproximadamente 2 hasta aproximadamente 2000 punzonados con aguja/cm2. Aquellos con experiencia ordinaria en el arte apreciarán que muchas agujas adecuadas, incluyendo aquellas que se sabe que van a ser particularmente adecuadas para el procesamiento de las fibras inorgánicas, pueden ser utilizadas. Las agujas adecuadas pueden incluir por ejemplo aquellas disponibles de Foster Needle, Manitowoc, WI, bajo las designaciones registradas 15x18x32x3.5RB F20 9-6NK/CC, 15x18x32x3.5CB F20 9-6.5NK/CC, 15x18x25x3.5RB F20 9-7NK, y 15x18x25x3.5RB F20 9-8NK, o los equivalentes de las mismas. Las agujas pueden penetrar a través del espesor completo de la estera o solamente parcialmente a través de la misma. Aún si las agujas no penetran toda la ruta hacia la estera de fibra, el proceso de punzonado con aguja puede proporcionar al menos un enredamiento suficiente de las fibras en una etapa próxima a la superficie de la estera, para mejorar la resistencia a la tracción de la trama de fibra en las direcciones descendente de la trama y transversal de la trama. En algunas modalidades de este tipo, el punzonado con aguja puede conducir a la formación de una capa superficial densificada substancialmente que comprende fibras enredadas extensamente. Tal capa superficial densificada puede tener por ejemplo una densidad de las fibras por volumen unitario de la capa densificada que es de al menos 20, de al menos 30, o de al menos 40% más elevada que la densidad de la fibra de una porción interior de la trama que no fue punzonada con agujas. En varias modalidades, la estera puede ser punzonada con agujas desde un lado, o desde ambos lados .

En algunas modalidades, la estera de fibra es consolidada por unión por cosedura utilizando las técnicas que se enseñan por ejemplo en la patente U. S. No. 4,181,514. Por ejemplo, la estera puede ser unida por cosedura con un hilo orgánico o un hilo inorgánico, tal como un cristal, un material cerámico o un metal (por ejemplo, el acero inoxidable) .

En algunas modalidades, la estera de fibra puede ser consolidada por un proceso de unión en el cual la estera contiene un aglutinante que es activado para la unión de al menos algunas de las fibras conjuntamente. Tal aglutinador puede ser introducido en una forma sólida (por ejemplo, en la forma de un polvo, como fibras, etc.), en la forma líquida (tal como una solución, dispersión, suspensión, látex, o semejantes) , y etcétera. Ya sea en la forma sólida o líquida, uno o más aglutinantes pueden ser introducidos en la cámara de conformación 2 porque son depositadas sobre, o mezcladas con, las fibras 3 antes de que las fibras 3 sean introducidas en la cámara de conformación 2; o, pueden ser introducidas en la cámara de conformación 2 para que hagan contacto con las fibras 3 en la misma; o, pueden ser depositadas sobre/dentro de la estera de fibra 6 después de la formación de la estera de fibra 6, como se desee. El (los) aglutinante (s) puede (n) ser distribuido (s) de principio a fin del interior de la estera de fibra 6, o puede (n) estar presente (s) principalmente en una o más superficies principales de la misma (por ejemplo, si el aglutinante es depositado sobre la superficie principal de la estera de fibra 6 de tal manera que no penetre substancialmente hacia la estera de fibra 6) . En tales casos el (los) aglutinante (s) puede (n) proporcionar una capa superficial de las fibras unidas que mejora la resistencia a la tracción en la dirección descendente de la cámara y/o en la dirección transversal de la trama, de la trama. El (los) aglutinante (s) puede (n) ser orgánico (s) o inorgánico (s) . En el caso en el que uno o más aditivos particulados inorgánicos (por ejemplo, uno o más aditivos intumescentes, uno o más aditivos endotérmicos, uno o más aditivos aislantes, o mezclas de los mismos) van a ser incluidos en la trama, el (los) aglutinante (s) puede (n) servir para aglutinarse al (a los) aditivo (s) particulado (s) inorgánico (s) en la trama. En algunas modalidades, la consolidación puede ser lograda por una combinación de una activación y un punzonado con aguja de uno o más aglutinante (s) . En tales modalidades, el punzonado con aguja puede ser efectuado antes de la activación del aglutinante, o después de esto.

Como aglutinantes orgánicos, varios cauchos, compuestos poliméricos solubles en agua, resinas termoplásticas , resinas termoendurecibles o semejantes, pueden ser adecuadas. Los ejemplos de los cauchos incluyen los cauchos naturales, los cauchos acrílieos tales como los copolimeros de acrilato de etilo y éter cloroetil-vinilico, copolímeros de acrilato de n-butilo y acrilonitrilo o semejantes; los cauchos de nitrilo tales como los copolímeros de butadieno y acrilonitrilo o semejantes; cauchos de butadieno o semejantes. Los ejemplos de los compuestos poliméricos solubles en agua incluyen la carboximetil celulosa, el alcohol polivinílico o semejantes; los ejemplos de las resinas termoplásticas incluyen las resinas acrílicas en la forma de homopolímeros y copolímeros del ácido acrílico, ásteres del ácido acrílico, acrilamida, acrilonitrilo, ácido metacrílico, ésteres del ácido metacrílico o semejantes; un copolímero de acrilonitrilo-estireno, un copolímero de acrilonitrilo-butadieno-estireno o semejantes. Los ejemplos de las resinas termoendurecibles incluyen las resinas de epoxi del tipo de bisfenol, las resinas de epoxi del tipo de novolac o semejantes. Tales aglutinantes orgánicos pueden ser utilizado en la forma de un líquido aglutinantes (por ejemplo, una solución acuosa, una emulsión dispersada en agua, un látex o una solución que utiliza un solvente orgánico) .

La unión también puede ser efectuada incluyendo un material aglutinante polimérico, orgánico, en la forma de un polvo o fibra dentro de la estera, y el tratamiento con calor de la estera para provocar la fusión o reblandecimiento del material polimérico por lo cual se une al menos a algunas de las fibras de la estera entre sí. En tales casos, la unidad de consolidación 9 puede comprender un horno o cualquier otra fuente de calor. Los materiales aglutinantes poliméricos, adecuados, que pueden ser incluidos en la estera incluyen los polímeros termoplásticos que incluyen las poliolefinas, poliamidas, poliésteres, copolímeros de acetato de vinilo etileno y los copolímeros de etileno éster vinílico. Alternativamente, las fibras poliméricas termoplásticas pueden ser incluidas en la estera. Los ejemplos de las fibras poliméricas termoplásticas adecuadas incluyen las fibras de poliolefina tales como el polietileno, o el polipropileno, las fibras de poliestireno, las fibras de poliéter, las fibras de poliéster tales como las fibras de tereftalato de polietileno (PET, por sus siglas en inglés) o las fibras de tereftalato de polibutileno (PBT, por sus siglas en inglés) , las fibras de polímero vinílico tales como de cloruro de polivinilo y de fluoruro de polivinilideno, las poliamidas tales como la policaprolactama, poliuretanos , fibras de nailon y fibras de poliaramida. Las fibras particularmente útiles para la unión térmica de la estera de fibra incluyen también las así llamadas fibras de unión de bicomponentes las cuales típicamente comprenden los polímeros de diferente composición o con diferentes propiedades físicas. Frecuentemente, tales fibras son fibras de núcleo/capa externa en donde por ejemplo el componente polimérico del núcleo tiene un punto de fusión más elevado y proporciona una resistencia mecánica y la capa externa tiene un punto de fusión inferior para hacer posible que la unión, por ejemplo, la unión en fase fundida, ocurra. Por ejemplo, en una modalidad, la fibra de unión de bicomponentes puede ser una fibra de poliéster/poliolefina de núcleo/capa externa. Las fibras de bicomponentes que pueden ser utilizadas incluyen aquellas disponibles comercialmente bajo la designación registrada "TREVIRA 255" de Trevira GmbH, Bobingen, Alemania, y bajo la designación registrada " FIBER VISION CREATE WL" de FiberVisions , Varde, Dinamarca.

Tales aglutinantes orgánicos, si están presentes, pueden ser utilizados en cualquier cantidad adecuada. En varias modalidades, la cantidad del aglutinante orgánico puede ser menor que aproximadamente 20%, 10%, 5%, 2%, 1%, o 0.5% en peso, basado en el peso total de la trama de fibra inorgánica 10. En algunas modalidades, la cantidad del aglutinante orgánico puede ser de al menos 0.2%, 0.5%, o 1.0%. En algunas modalidades, la trama de fibra inorgánica substancialmente no contiene un aglutinante orgánico. Aquellos con experiencia ordinaria apreciarán que como se utiliza aquí y en otros contextos de aquí, el término "substancialmente nada" no excluye que la presencia de alguna cantidad extremadamente baja, por ejemplo 0.1% en peso o menor, de la cantidad del material, puede estar presente por ejemplo cuando se utiliza equipo de producción a gran escala sujeto a procedimientos de limpieza acostumbrados. Tales aglutinantes orgánicos pueden ser utilizados de manera única, en combinación entre sí, y/o en combinación con uno o más aglutinantes inorgánicos, como sea deseable. Tales aglutinantes orgánicos pueden ser utilizados en combinación con cualesquiera fibras inorgánicas adecuadas, incluyendo por ejemplo las fibras cerámicas, fibras biosolubles, fibras de basalto, fibras de lana mineral, y cualesquiera combinaciones de las mismas. Tales aglutinantes orgánicos también pueden ser utilizados en combinación con cualquier aditivo particulado inorgánico adecuado, incluyendo por ejemplo aditivos intumescentes, endotérmicos, y/o aditivos aislantes, y mezclas de los mismos.

Los aglutinantes inorgánicos pueden ser utilizados si se desea (por ejemplo, en lugar de, o en combinación con, los aglutinantes orgánicos mencionados anteriormente) , y pueden proporcionar un funcionamiento a alta temperatura ventajosa, por ejemplo en ciertas aplicaciones protectoras contra el fuego. Los aglutinantes inorgánicos adecuados pueden incluir, por ejemplo, silicatos de metal alcalino, fosfatos, boratos, arcillas, y semejantes. Por consiguiente, los aglutinantes inorgánicos adecuados pueden incluir por ejemplo silicato de sodio, silicato de potasio, silicato de litio, silicofosfato, fosfato de aluminio, ácido fosfórico, vidrios de fosfato (por ejemplo, vidrio de fosfato soluble en agua) , bórax, un sol de sílice, bentonita, hectorita, y semejantes. Tales aglutinantes pueden ser utilizados de manera única, en combinación entre sí, y/o en combinación con uno o más aglutinantes orgánicos, como se desee. Tales aglutinantes inorgánicos pueden ser utilizados en combinación con cualesquiera fibras inorgánicas adecuadas, incluyendo por ejemplo fibras cerámicas, fibras biosolubles, fibras de basalto, fibras de lana mineral, y cualesquiera combinaciones de las mismas . Tales aglutinantes inorgánicos también pueden ser utilizados en combinación con cualquier aditivo particulado adecuado, incluyendo por ejemplo los aditivos intumescentes, aditivos endotérmicos, y/o aditivos aislantes.

Tales aglutinantes inorgánicos, si están presentes, pueden ser utilizados en cualquier cantidad adecuada. En varias modalidades, la cantidad del aglutinante inorgánico puede ser de al menos 0.1%, 0.5%, o 1.0% en peso, basado en el peso total de la trama de fibra inorgánica 10. En algunas modalidades, la cantidad del aglutinante inorgánico puede ser cuando mucho del 20%, 10%, o 5%. Los aglutinantes como se describieron anteriormente, ya sea orgánicos o inorgánicos, típicamente serán activados para la unión de al menos algunas de las fibras 3 unas a las otras para consolidar la estera de fibra inorgánica 6 en la trama de fibra inorgánica 10, y/o para aglutinar uno o más aditivos particulados inorgánicos en la trama de fibra inorgánica 10. Tales procesos de activación pueden comprender la exposición al calor (por ejemplo, en el caso de fibras de unión poliméricas orgánicas bicomponentes) . 0 tales procesos de activación pueden comprender la remoción de un líquido, por ejemplo, un solvente (por ejemplo, la remoción del agua en el caso de los aglutinantes inorgánicos tales como el silicato de sodio y semejantes) . Tal activación por la remoción del solvente puede ser auxiliada por la exposición al calor, si se desea. Cualquier combinación de tales procesos cae bajo el término activación, como se utiliza aquí.

Como se mencionó, si un aglutinante activado con calor es utilizado, la estera de fibra inorgánica 6 puede ser consolidada en la trama de fibra inorgánica 10 haciéndola pasar a través de una unidad de activación 9 (por ejemplo, un horno, o cualquier otra fuente de calor adecuada, incluyendo por ejemplo las luces IR y semejantes) . Si se desea, un rodillo puede ser provisto en el punto en el cual la trama 10 de la fibra sale de la unidad de activación 9. Tal rodillo puede provocar que trama de fibra 10 se comprima al menos momentáneamente. En ciertos casos, por ejemplo en los cuales un aglutinante todavía no se ha enfriado y solidificado completamente por el tiempo que la trama se hace pasar bajo el rodillo, la trama de fibra 10 puede ser regresada completamente hasta su espesor previo al horno. De esta manera, el espesor final de la trama 10 puede ser alterado o fijado. En algunos casos, por ejemplo en los cuales una trama muy gruesa es deseada, tal rodillo puede ser removido.

El proceso descrito anteriormente de deposición por gravedad, seguido por consolidación, puede ser utilizado para producir una trama de fibra inorgánica depositada por gravedad. Como se define aquí, el término trama de fibra inorgánica depositada por gravedad significa una trama no tejida en la cual al menos aproximadamente 80% en peso de las fibras de la trama son fibras inorgánicas y que se hicieron por la consolidación de una estera de fibra inorgánica hecha por el proceso descrito anteriormente de separación de las fibras (por ejemplo, desde un estado inicialmente aglomerado o grumoso al menos parcialmente) por la acción mecánica de los rodillos separadores de las fibras, con las fibras separadas mecánicamente que se dejó que caigan por gravedad sobre la superficie de recolección para conformar una estera, con cualesquiera grumos o aglomerados restantes de las fibras (si están presentes) que son reciclados para que padezcan el proceso de separación mecánica nuevamente. En varias modalidades, al menos aproximadamente 90% en peso, o al menos aproximadamente 95% en peso, de las fibras de la trama, son fibras inorgánicas.

Aquellos con experiencia ordinaria en el arte reconocerán que una trama de fibra inorgánica depositada por gravedad como se definió y se describió aquí puede ser distinguida de una trama depositada en húmedo, convencional, por medio de cualquiera o la totalidad de las diversas propiedades que se pueden medir de la trama. Por ejemplo, aquellos con experiencia ordinaria en el arte apreciarán que las tramas depositadas en húmedo como se hicieron convencionalmente comprenderán características estructurales indicativas de un proceso de deposición en húmedo, y/o comprenderán varios adyuvantes (que pueden incluir por ejemplo aglutinantes, adyuvantes de procesamiento, floculantes, antiespumantes, y etcétera) los cuales, aún si están presentes en la trama secada final solamente en cantidades microscópicas, pueden ser identificados como indicativos de un proceso de deposición en húmedo.

Aquellos con experiencia ordinaria en el arte reconocerán además que una trama de fibra inorgánica depositada por gravedad y descrita aquí puede ser distinguida de una trama cardada convencional, por ejemplo, en virtud del hecho que las tramas descritas aquí pueden comprender las fibras orientadas en una orientación de la fibra generalmente aleatoria (con respecto a la longitud de anchura de la trama) , en contraste con las tramas cardadas convencionales que típicamente exhiben una configuración en la cual las fibras de la trama están orientadas generalmente paralelas entre sí a lo largo del eje descendente de la trama. En algunos casos, una trama inorgánica depositada por gravedad como se describe aquí puede ser distinguida de una trama cardada en virtud de que la trama depositada por gravedad comprende fibras inorgánicas que tienen una longitud que es semejante a (es decir, de al menos 80% de, o aún de 90% de, en promedio) la longitud de las fibras inorgánicas (por ejemplo, las fibras inorgánicas formadas en fase fundida 3) que fueron utilizadas para fabricar la trama. En contraste, como se describió anteriormente, los procesos de cardado convencionales típicamente producen tramas en las cuales la longitud de las fibras inorgánicas es reducida significativamente desde (es decir, es menor que 80% de) su longitud previo a que sean cardadas. Tales distinciones pueden ser particularmente evidentes en el uso de las fibras inorgánicas largas (con la longitud que está definida aquí como una que significa al menos aproximadamente cinco cm de longitud) , y/o en el uso de las fibras cerámicas, las cuales ya se sabe por aquellos con experiencia ordinaria que son completamente quebradizas y frágiles. Una trama depositada por gravedad es distinguible de manera semejante de las tramas depositadas con exposición al aire, convencionales (por ejemplo, hechas por un aparato tipo Rando-Webber) de una manera semejante, por razones semejantes.

Aquellos con experiencia ordinaria en el arte todavía reconocerán adicionalmente que una trama de fibra inorgánica depositada por gravedad como se definió y se describió aquí puede ser distinguida de las tramas de fibra inorgánica por recolección directa de las fibras inorgánicas formadas en fase fundida (por ejemplo, hechas por el suministro de un material fundido mineral a un rotor giratorio y recolectando directamente las fibras solidificadas hechas por medio de esto) . Una trama de fibra inorgánica depositada por gravedad puede ser distinguida de tales tramas recolectadas directamente por ejemplo en virtud de que la trama depositada por gravedad comprende poco o nada de granalla en comparación con las tramas de fibra orgánica recolectadas directamente, convencionales, que comprenden poco o nada de aglomerados o grumos de las fibras en comparación con las tramas de fibra inorgánicas recolectadas directamente, convencionales, que comprenden fibras de longitud discreta (por ejemplo, fibras desmenuzadas) , que comprenden fibras de dos o más poblaciones distintas (por ejemplo, que se diferencian en el tamaño, la longitud, la composición, etc.), y/o que comprenden aditivo (s) particulado (s) y/o aglutinante (s) de una composición y/o una cantidad incompatible con los métodos de recolección directa. En particular, la trama de fibra inorgánica depositada por gravedad puede ser distinguida de tales tramas recolectadas directamente en virtud de la uniformidad del espesor de la trama transversal elevada que puede ser exhibida trama depositada por gravedad (por ejemplo, el espesor puede variar en menos del 10% desde los bordes en la dirección transversal de la trama, de la trama, hasta el centro de la trama) . Aquellos con experiencia ordinaria apreciarán que las tramas recolectadas directamente son típicamente más delgadas apreciablemente hacia sus bordes en la dirección transversal de la trama que a lo largo de su línea central, debido a la naturaleza del proceso de recolección directa/formación en fase fundida.

Una trama de fibra inorgánica depositada por gravedad está definida aquí como una que es una trama monolítica, lo que significa que está hecha de una capa continua (por ejemplo, de una composición generalmente uniforme) , como lo opuesto que se haga de una pila de capas discernibles individualmente, múltiples. (Otras capas pueden ser agregadas a la trama cuando se desee) . En algunas modalidades, una trama de fibra inorgánica depositada por gravedad como se describió aquí puede comprender un espesor en el intervalo desde aproximadamente 0.5 cm hasta 20 cm. Como se definió aquí, el espesor de una trama de fibra inorgánica significa la distancia entre la primera y segunda superficies principales de la trama, a lo largo de la dimensión más corta de la trama, y puede ser obtenida convenientemente colocando la trama sobre una superficie dura, plana, y colocando un panel plano de 2.0 kg, de 0.6 metros x 0.6 metros (por ejemplo, un panel de metal plano) arriba de una porción de 0.6 metros x 0.6 metros de la trama (para una carga de aproximadamente 0.54 gramos/cm2) . Tal panel pesado puede compensar cualesquiera variaciones del espesor (por ejemplo, cuando las mezclas son hechas en un equipo a escala piloto) y pueden proporcionar un espesor "total" de una trama. (En ciertas circunstancias, por ejemplo en la evaluación de las variaciones en la dirección transversal de la trama, en el espesor de una trama, se puede preferir medir el espesor de varias porciones de la trama, en la ausencia de tal peso) . Todas las referencias de aqui al espesor como se depositó de una estera de fibra, y todas las referencias al espesor final de una trama de fibra, se refieren a un espesor medido con un panel de 2 kg, a menos que se señale específicamente de otra manera. En algunas modalidades, el espesor de la trama de fibra inorgánica es de aproximadamente 5 cm.

En algunas modalidades, la trama puede comprender una densidad volumétrica de aproximadamente 0.1 gramos por cm3 o menor. En otras modalidades, la trama puede comprender una densidad volumétrica mayor que 0.1, hasta 0.3, gramos por cm3. En todavía otras modalidades, la trama puede comprender una densidad volumétrica mayor que 0.3, hasta 1.0 gramos por cm3. En las modalidades particulares, la trama puede comprender una densidad volumétrica mayor que 1.0 gramos por cm3. En algunas modalidades, una trama de fibra inorgánica depositada por gravedad como se describió aquí puede comprender un área unitaria por peso en el intervalo desde aproximadamente 500 g/m2 hasta aproximadamente 5000 g/m2.

La trama de fibra inorgánica depositada por gravedad 10 puede ser procesada adicionalmente, por ejemplo por la unidad de post-procesamiento 11, para separar la trama 10 en artículos discretos 12. Los artículos 12 (como es mostrado en una modalidad ejemplar en la Figura 2) pueden comprender cualquier forma, tamaño o configuración adecuada como se desee para un uso dado. En particular, los artículos 12 pueden ser útiles en aplicaciones protectoras del fuego, como se describe posteriormente aquí con detalle.

Como se mencionó anteriormente, al menos aproximadamente 80% en peso de las fibras de la trama de fibra inorgánica depositada por gravedad 10 son fibras inorgánicas (por ejemplo, aquellas que contienen menos de 2% en peso de carbón) . En algunas modalidades, substancialmente la totalidad de las fibras de la trama son fibras inorgánicas. Aquellos con experiencia ordinaria apreciarán que cuando se utilice aquí y en otros contextos de aquí, el término "substancialmente la totalidad" no excluye la presencia de que algunas cantidades extremadamente bajas, por ejemplo 0.1% en peso o menor, de una cantidad de otras fibras, como puede ocurrir por ejemplo cuando se utiliza equipo de producción a gran escala sometido a procedimientos de limpieza acostumbrados. En las tramas de fibras inorgánicas depositadas por gravedad descritas aquí, las fibras inorgánicas son separadas mecánicamente (por ejemplo a partir de los grumos, si están presentes) en las fibras individuales, o al menos en aglomerados de solamente una pequeña cantidad de fibras, como se describió anteriormente. Así, por definición, las tramas de fibra inorgánica depositadas por gravedad no abarcan tramas en las cuales las fibras inorgánicas están presentes en la trama solamente en la forma de granulados, generalmente los grumos no separados de números grandes de las fibras, y semejantes. También por definición, las tramas de fibras inorgánicas depositadas por gravedad substancialmente sin un rellenador orgánico, el rellenador orgánico definido aquí como que significa materiales textiles de telas desfibradas, el residuo del caucho o cualquier otro material de los neumáticos de caucho, y semejantes. (Esta condición no excluye la presencia de cualquiera de los aglutinantes orgánicos mencionados anteriormente, ya sea en la forma de las fibras, polvos, látex, etc . ) .

Las fibras inorgánicas utilizadas en la trama de fibra inorgánica depositada por gravedad 10 puede incluir cualesquiera de tales fibras que son capaces de satisfacer los criterios de funcionamiento requeridos de una aplicación particular. Tales fibras inorgánicas pueden ser elegidas por ejemplo de fibras cerámicas refractarias, fibras cerámicas biosolubles, fibras de vidrio, fibras inorgánicas policristalinas, lana mineral (lana de roca) , fibras de basalto y semejantes. En las siguientes descripciones de estas fibras inorgánicas, se debe señalar que cualquiera de estas fibras pueden comprender las fibras inorgánicas 3 formadas en fase fundida que son producidas por la unidad de conformación en fase fundida 400; o los mismos pueden comprender fibras inorgánicas adicionales que son combinadas con las fibras formadas en fase fundida 3 dentro de la cámara de conformación 2.

En algunas modalidades, la trama de fibra inorgánica depositada por gravedad 10 incluye fibras cerámicas. Por ejemplo, las fibras cerámicas refractarias pueden ser adecuadas para ciertas aplicaciones. Las fibras cerámicas refractarias adecuadas están disponibles de un número de fuentes comerciales e incluyen aquellas conocidas bajo las designaciones registradas "FIBERFRAX" de Unifrax, Niágara Falls, NY, "CERAFIBER" y "KAO OOL" de Thermal Ceramics Co., Augusta, GA; "CER-WOOL" de Premier Refractories Co., Erwin, TN; y "SNSC" de Shin-Nippon Steel Chemical, Tokyo, Japón.

Algunas fibras cerámicas que pueden ser útiles incluyen las fibras cerámicas de óxido policristalino tales como mulitas, alúmina, aluminosilicatos con alto contenido de alúmina, aluminosilicatos, zirconia, titania, óxido de cromo y semejantes. Las fibras particulares de este tipo incluyen las fibras cristalinas con alto contenido de alúmina, que comprenden el óxido de aluminio en el intervalo desde aproximadamente 67 hasta aproximadamente 98% en peso y el óxido de silicio en el intervalo desde aproximadamente 33 hasta aproximadamente 2% en peso. Estas fibras están disponibles comercialmente, por ejemplo, bajo la designación registrada "NEXTEL 550" de 3M Company, "SAFFIL" disponible de Dyson Group PLC, Sheffield, UK, "MAFTEC" disponible de Mitsubishi Chemical Corp., Tokyo, Japón) "FIBERMAX" de Unifrax, Niágara Falls, NY, y "ALTRA" de Rath GmbH, Alemania.

Las fibras cerámicas de óxido policristalino, adecuadas, incluyen además fibras de aluminoborosilicato que comprenden preferentemente óxido de aluminio en el intervalo desde aproximadamente 55 hasta aproximadamente 75% en peso, óxido de silicio en el intervalo desde menos de aproximadamente 45 hasta mayor que cero (preferentemente, menor que 44 hasta mayor que cero) % en peso, y óxido de boro en el intervalo desde menos de 25 hasta mayor que cero (preferentemente, de manera aproximada 1 hasta aproximadamente 5)% en peso (calculado sobre una base de óxido teórica como Al203, Si02, y B203, respectivamente) . Tales fibras preferentemente son de al menos 50% en peso cristalinas, más preferentemente, al menos 75%, y aún más preferentemente, aproximadamente 100% (es decir, fibras cristalinas) . Las fibras de aluminoborosilicato están disponibles comercialmente, por ejemplo, bajo las designaciones registradas "NEXTEL 312" y "NEXTEL 440" de 3M Company.

En algunas modalidades, las fibras inorgánicas pueden comprender fibras cerámicas que son obtenidas a partir de un proceso de sol-gel, en el cual las fibras son formadas por centrifugación o extrusión de una solución o dispersión o un concentrado generalmente viscoso de los componentes constitutivos de las fibras o precursores de los mismos (tales fibras podrían ser agregadas adicionalmente con fibras en lugar de servir como fibras formadas en fase fundida 3) . En algunas modalidades, las fibras inorgánicas utilizadas pueden comprender fibras cerámicas tratadas con calor, algunas veces llamadas fibras cerámicas recocidas, por ejemplo como se describe en la patente U. S. No. 5,520,269.

En algunas modalidades, la trama de fibra inorgánica depositada por gravedad 10 incluye fibras biosolubles (también conocidas como fibras solubles en el cuerpo), por ejemplo las fibras cerámicas biosolubles. En algunas modalidades, las fibras inorgánicas formadas en fase fundida 3 son fibras cerámicas biosolubles. En algunas modalidades, substancialmente la totalidad de las fibras inorgánicas de la trama son fibras cerámicas biosolubles (es decir, ningunas otras fibras inorgánicas son mezcladas con las fibras cerámicas biosolubles formadas en fase fundida) . En las modalidades adicionales, substancialmente la totalidad de las fibras de la trama son fibras cerámicas biosolubles (es decir, ningunas otras fibras son combinadas con las fibras cerámicas biosolubles formadas en fase fundida) . Cuando se utilicen aquí, las fibras biosolubles se refieren a las fibras que se pueden descomponer en un medio fisiológico o en un medio fisiológico simulado. Típicamente, las fibras biosolubles son solubles o substancialmente solubles en un medio fisiológico de aproximadamente 1 año. Cuando se utilice aquí, el término "substancialmente soluble" se refiere a las fibras que son de al menos aproximadamente 75 por ciento disueltas. Otro método para estimar la biosolubilidad de las fibras está basado en la composición de las fibras. Por ejemplo, Alemania propuso una clasificación basada en los índices de carcinogenicidad (valor de KI) . El valor de KI es calculado por una suma de los porcentajes en peso de los óxidos alcalinos y alcalinotérreos y la sustracción de dos veces el porcentaje en peso del óxido de aluminio en las fibras de óxido inorgánicas. Las fibras inorgánicas que son biosolubles típicamente tienen un valor de KI de aproximadamente 40 o mayor.

Las fibras inorgánicas biosolubles adecuadas para su uso en la presente invención pueden incluir óxidos inorgánicos tales como, por ejemplo, Na20, K20, CaO, MgO, P205, Li20, BaO, o combinaciones de los mismos con sílice. Otros óxidos metálicos u otros constituyentes cerámicos pueden ser incluidos en las fibras cerámicas biosolubles aún cuando estos constituyentes, por sí mismos, carezcan de la solubilidad deseada, pero están presentes en cantidades suficientemente bajas de tal modo que las fibras, como un todo, todavía se pueden descomponer en un medio fisiológico. Tales óxidos metálicos incluyen, por ejemplo, A1203, Ti02, Zr02, B203, y óxidos de hierro. Las fibras inorgánicas biosolubles también pueden incluir componentes metálicos en cantidades tales que las fibras se puedan descomponer en un medio fisiológico o en un medio fisiológico simulado.

En una modalidad, las fibras inorgánicas biosolubles incluyen óxidos de sílice, magnesio, y calcio. Estos tipos de fibras cerámicas biosolubles pueden ser referidos por ejemplo como fibras de silicato de magnesio y calcio, o como lanas de silicato de metales alcalinotérreos, y etcétera. Las fibras de silicato de magnesio y calcio usualmente contienen menos de aproximadamente 10% en peso de óxido de aluminio. En algunas modalidades, las fibras incluyen desde aproximadamente 45 hasta aproximadamente 90% en peso de Si02, hasta aproximadamente 45% en peso de CaO, hasta aproximadamente 35% en peso de MgO, y menos de aproximadamente 10% en peso de A1203. Por ejemplo, las fibras pueden contener aproximadamente 55 hasta aproximadamente 75% en peso de Si02/ aproximadamente 25 hasta aproximadamente 45% en peso de CaO al 30%, aproximadamente 1 hasta aproximadamente 10% en peso de MgO, y menos de aproximadamente 5% en peso de A1203.

En una modalidad adicional, las fibras inorgánicas biosolubles incluyen óxidos de sílice y magnesia. Estos tipos de fibras pueden ser referidos como fibras de silicato de magnesio. Las fibras de silicato de magnesio usualmente contienen aproximadamente 60 hasta aproximadamente 90% en peso de Si02, hasta aproximadamente 35% en peso de MgO (típicamente, desde aproximadamente 15 hasta aproximadamente 30% en peso de MgO) , y menos de aproximadamente 5% en peso de Al203. Por ejemplo, las fibras pueden contener aproximadamente 70 hasta aproximadamente 80% en peso de Si02, aproximadamente 18 hasta aproximadamente 27% en peso de MgO, y menos de aproximadamente 4% en peso de otros elementos de trazas. Las fibras de óxidos inorgánicos biosolubles adecuadas se describen por ejemplo en las patentes U. S. No. 5,332,699 (Olds et al); 5,585,312 (Ten Eyck et al.); 5,714,421 (Olds et al); y 5,874,735 (Zoitas et al.). Las fibras biosolubles están disponibles comercialmente , por ejemplo, de Unifrax Corporation, Niágara Falls, NY, bajo las designaciones registradas "ISOFRAX" e " INSULFRAX" , bajo las designaciones registradas "SUPERMAG 1200" de Nutec Fibratec, Monterrey, México, y Thermal Ceramics, Augusta, GA, por ejemplo, contienen 60 hasta 70% en peso de Si02, 25 hasta 34% en peso de CaO, 4 hasta 7% en peso de MgO, y una cantidad de trazas de A1203. Las fibras biosolubles "SUPERWOOL 607 MAX", por ejemplo, las cuales pueden ser utilizadas a una temperatura ligeramente elevada, contienen 60 hasta 70% en peso de Si02/ 16 hasta 22% en peso de CaO, 12 hasta 19% en peso de MgO, y una cantidad de trazas de Al203.

En varias modalidades, si están presentes en la trama de la fibra inorgánica, las fibras cerámicas biosolubles pueden componer al menos aproximadamente 20% en peso, al menos aproximadamente 50% en peso, al menos aproximadamente 80% en peso, al menos aproximadamente 90% en peso, o al menos aproximadamente 95% en peso, de las fibras inorgánicas de la trama. Un tipo particular de fibra biosoluble puede ser utilizada de manera única; o, al menos dos o más fibras biosolubles de diferentes tipos pueden ser utilizadas en combinación. En algunas modalidades, las fibras cerámicas biosolubles pueden ser fibras largas (es decir, de al menos aproximadamente 5 cm de longitud) . Las composiciones de la trama de fibras inorgánicas depositadas por gravedad que utilizan las fibras cerámicas biosolubles son descritas con detalle adicional en la solicitud de patente provisional U.S. No. de serie 61/323,526, número de registro de apoderado 66308US002, titulada INORGANIC FIBER WEBS COMPRISING BIOSOLUBLE CERAMIC FIBERS , AND METHODS OF MAKING AND USING, presentada el 13 de abril del 2010, que es incorporada aquí para referencia.

En algunas modalidades, la trama de fibra inorgánica depositada por gravedad 10 incluye fibras de vidrio. En las modalidades particulares, las fibras inorgánicas pueden comprender fibras de vidrio de silicato de aluminio y magnesio. Los ejemplos de las fibras de vidrio de silicato de magnesio y aluminio que pueden ser utilizadas que incluyen fibras de vidrio que tienen entre 10% y 30% en peso de óxido de aluminio, entre 52 y 70% en peso de óxido de silicio y entre 1% y 12% de óxido de magnesio basado en la cantidad teórica de Al203, Si02, y MgO) . Se entenderá además que la fibra de vidrio de silicato de magnesio y aluminio puede contener óxidos adicionales, por ejemplo óxidos de sodio o potasio, óxidos de boro y óxidos de calcio. Los ejemplos particulares de las fibras de vidrio de silicato de magnesio y aluminio incluyen las fibras de vidrio E que típicamente tiene una composición de aproximadamente 55% de Si02, 15% de A1203, 7% de B203, 19% de CaO, 3% de MgO y 1% de otros óxidos; fibras de vidrio de S y S-2 que típicamente tienen una composición de aproximadamente 65% de Si02, 25% de AI2O3 y 10% de MgO y las fibras de vidrio R que típicamente tienen una composición del 60% de Si02, 25% de Al203 y 9% de CaO y 6% de MgO. El vidrio E, el vidrio S y el vidrio S-2 están disponibles por ejemplo de Advanced Glassfiber Yarnas LLC y el vidrio R está disponible de Saint-Gobain Vetrotex. Las fibras de vidrio pueden ser fibras de vidrio desmenuzadas, y pueden estar generalmente libres de granalla, es decir que tienen no más de 5% en peso de la granalla. En algunas modalidades, las fibras de vidrio tratadas con calor pueden ser utilizadas. Un tipo particular de fibra de vidrio puede ser utilizada de manera única; o, al menos dos o más fibras de vidrio de diferentes tipos pueden ser utilizadas en combinación. En varias modalidades, las fibras de vidrio pueden ser combinadas con cualesquiera otras fibras inorgánicas o fibras orgánicas deseadas, incluyendo las fibras cerámicas, las fibras biosolubles, las fibras de basalto, las fibras de lana mineral, los aglutinantes inorgánicos, las fibras bicomponentes, y etcétera.

En algunas modalidades, la trama de fibra inorgánica depositada por gravedad 10 incluye las fibras de basalto hechas típicamente por la fusión y extrusión de roca de basalto para formar las fibras. A causa de que las fibras son derivadas de un mineral, la composición de las fibras puede variar pero generalmente tiene una composición, en peso, de aproximadamente 45 hasta aproximadamente 55% de Si02, aproximadamente 2 hasta aproximadamente 6% de substancias alcalinas, aproximadamente 0.5 hasta aproximadamente 2% de Ti02, aproximadamente 5 hasta aproximadamente 14% de FeO, aproximadamente 5 hasta aproximadamente 12% de MgO, al menos aproximadamente 14% en peso de Al203, y frecuentemente casi aproximadamente 10% de CaO. Las fibras frecuentemente están libres de granalla, o contienen una cantidad muy baja de granalla (típicamente menor que 1% en peso) . En varias modalidades, las fibras de basalto largas pueden tener por ejemplo un diámetro promedio desde aproximadamente 1 micrón hasta aproximadamente 50 micrones, desde aproximadamente 2 hasta aproximadamente 14 micrones, o desde aproximadamente 4 hasta aproximadamente 10 micrones. Frecuentemente, las fibras de basalto tienen diámetros en un intervalo desde 5 hasta 22 micrones.

Las fibras se pueden hacer generalmente continuas, y/o pueden ser fragmentadas hasta las longitudes deseadas, con el término de "fibras de basalto largas" utilizado aguí para designar las fibras de basalto de al menos aproximadamente 5 cm de longitud. Tales fibras de basalto largas están disponibles comercialmente, por ejemplo, de Sudaglass Fiber Technology, Houston, TX, y Kamenny Vek, Dubna, Rusia. A causa de su longitud, las fibras de basalto largas, pueden mejorar ventajosamente la resistencia de la trama de fibra inorgánica, al mismo tiempo que se proporciona una resistencia de temperatura más elevada que por ejemplo las fibras de vidrio, y al mismo tiempo menos quebradizas por ejemplo que algunas fibras cerámicas. En varias modalidades, las fibras de basalto largas pueden ser mezcladas con cualesquiera otras fibras inorgánicas o fibras orgánicas deseadas incluyendo las fibras cerámicas, las fibras biosolubles, las fibras de vidrio, las fibras de lana mineral, los aglutinantes inorgánicos, las fibras bicomponentes, y etcétera. En varias modalidades, si están presentes en la trama, las fibras de basalto largas pueden componer al menos aproximadamente 2% en peso, al menos aproximadamente 5% en peso, o al menos aproximadamente 10% en peso, de las fibras inorgánicas de la trama. En las modalidades adicionales, las fibras de basalto largas pueden componer cuando mucho aproximadamente 90% en peso, cuando mucho aproximadamente 70% en peso o cuando mucho aproximadamente 50% en peso, de las fibras inorgánicas de la trama. En las modalidades todavía adicionales, substancialmente la totalidad de las fibras inorgánicas de la trama son fibras de basalto.

En algunas modalidades, la trama de fibra inorgánica depositada por gravedad 10 incluye lana mineral, también conocida por lana de roca o lana de escorias . La lana mineral está disponible de una variedad de fuentes, por ejemplo, The Rock Wool Manufacturing Co., Leeds, AL. Tal material se puede hacer por ejemplo de escorias reprocesadas, y típicamente está disponible en longitudes de las fibras más bien cortas (por ejemplo, de un centímetro o menor) . A causa de su longitud de la fibra generalmente corta, puede ser útil mezclar la lana mineral con fibras inorgánicas largas de al menos 5 cm de longitud (por ejemplo, fibras de basalto largas, fibras de vidrio largas, fibras biosolubles largas, y/o fibras cerámicas largas, si están disponibles) , y/o con aglutinantes inorgánicos u orgánicos. En varias modalidades, si están presentes en la trama, las fibras de lana mineral pueden componer al menos aproximadamente 30% en peso, al menos aproximadamente 50% en peso, o al menos aproximadamente 80% en peso, de las fibras inorgánicas de la trama. En las modalidades adicionales, las fibras de lana mineral pueden componer cuando mucho aproximadamente 100% en peso, cuando mucho aproximadamente 90% en peso o cuando mucho aproximadamente 80% en peso de las fibras inorgánicas de la trama .

En varias modalidades, las fibras inorgánicas pueden tener por ejemplo un diámetro promedio desde aproximadamente 1 micrón hasta aproximadamente 50 micrones, desde aproximadamente 2 hasta aproximadamente 14 micrones, o desde aproximadamente 4 hasta aproximadamente 10 micrones. En varias modalidades, las fibras inorgánicas pueden tener una longitud promedio desde aproximadamente 0.01 mm hasta aproximadamente 100 cm, desde aproximadamente 1 mm hasta aproximadamente 30 cm, o desde aproximadamente 0.5 cm hasta aproximadamente 10 cm. En las modalidades particulares, al menos algunas de las fibras inorgánicas pueden ser fibras inorgánicas largas, significando al menos aproximadamente de 5 centímetros de longitud. Tales fibras inorgánicas largas pueden ser particularmente útiles cuando sea deseable consolidar al menos parcialmente la trama de fibra inorgánica por punzonado con agujas. En algunas modalidades, las fibras que tienen una longitud promedio diferente pueden ser combinadas en una mezcla. En las modalidades particulares, una trama de fibra inorgánica depositada por gravedad se puede hacer con una mezcla de fibras inorgánicas cortas (es decir de aproximadamente 1 cm o menor) y largas (es decir de aproximadamente 5 cm o mayores) . Las fibras cortas y las fibras largas pueden comprender la misma composición; o las fibras cortas pueden estar comprendidas de un material (por ejemplo, fibras de cerámica cortas, lana mineral, etc.) y las fibras largas pueden estar comprendidas de otro material (por ejemplo fibras cerámicas biosolubles largas, fibras de basalto largas, fibras de vidrio largas, etc) .

La trama de fibra inorgánica depositada por gravedad puede contener cualesquiera aditivo (s) particulado (s) inorgánico (s) adecuado (s), que puede (n) ser introducido (s) en la cámara de conformación 2 y mezclados (por ejemplo, generalmente mezclados uniformemente) con las fibras inorgánicas formadas en fase fundida 3 y mantenidas dentro de la trama de fibras consolidadas 10 (por ejemplo, unidas a las fibras inorgánicas 3) , por los métodos descritos previamente aquí. En varias modalidades, tales aditivos pueden ser introducidos en la cámara de conformación 2 en una forma seca en compañía de las fibras inorgánicas formadas en fase fundida 3 (por ejemplo, por medio del dispositivo de entrada de la fibra 31) , o pueden ser introducidas separadamente en la cámara de conformación 2 en la forma seca (por ejemplo, a través del dispositivo de entrada de las partículas 22). En otras modalidades, tales aditivos pueden ser introducidos en la cámara de conformación 2 mientras que son transportados (por ejemplo, como una suspensión, solución, dispersión, látex, etc.) por un portador líquido. Tal portador líquido puede ser rociado sobre las fibras antes que las fibras sean introducidas en la cámara de conformación 2 (por ejemplo, por medio de la unidad de rociado del líquido 32) . O, tal portador líquido puede ser rociado directamente en la cámara de conformación 2. El líquido portador puede ser removido de la estera de fibra 6, por ejemplo por evaporación, por ejemplo cuando es auxiliado por el paso a través de un horno o semejante. Si los aditivos particulados 21 son introducidos en la cámara de conformación 2 en la forma seca, puede ser deseable introducir un líquido (por ejemplo, agua) en la cámara de conformación 2 (ya sea depositándolas sobre las fibras 3 o rociándola en la cámara de conformación 2) para mejorar la dispersión y la puesta en contacto de los aditivos particulados 21 con las fibras inorgánicas formadas en fase fundida 3.

En varias modalidades, el (los) aditivo (s) particulado (s) inorgánico (s) puede (n) tener un tamaño de partícula promedio de al menos aproximadamente 0.1 micrones, al menos aproximadamente 0.5 micrones, al menos aproximadamente 1.0 micrones, o al menos aproximadamente 2.0 micrones. En las modalidades adicionales, el (los) aditivo (s) particulado (s) inorgánico (s) puede (n) tener un tamaño de partícula promedio cuando mucho de aproximadamente 1000 micrones, cuando mucho de aproximadamente 1000 micrones, cuando mucho de aproximadamente 500 micrones, cuando mucho de aproximadamente 200 micrones, cuando mucho de aproximadamente 100 micrones, cuando mucho de aproximadamente 100 micrones, cuando mucho de aproximadamente 50 micrones, o cuando mucho de aproximadamente 10 micrones.

En varias modalidades, el (los) aditivo (s) particulado (s) inorgánico (s) comprende (n) uno o más aditivos intumescentes, uno o más aditivos endotérmicos, uno o más aditivos aislantes, y mezclas de los mismos.

En algunas modalidades, el (los) aditivo (s) particulado (s) inorgánico (s) puede (n) comprender uno o más aditivos intumescentes inorgánicos. Los materiales inturauscentes útiles para su uso en la fabricación de una trama intumescente incluyen, pero no están limitados a, vermiculita expansible, vermiculita expansible tratada, vermiculita expansible deshidratada parcialmente, perlita expansible, grafito expansible, un silicato de metal alcalino hidratado expansible (por ejemplo, silicato de sodio granular expansible, por ejemplo del tipo general descrito en la Patente U.S. No. 4,273,879, y disponible por ejemplo bajo la designación registrada "EXPANTROL" de 3M Company, St. Paul, MN) , y mezclas de los mismos. (En este contexto, el grafito se considera que va a ser inorgánico) . Un ejemplo de un aditivo intumescente disponible comercialmente , particular, son las hojuelas de grafito expansibles, disponibles bajo la designación registrada GRAFGUARD Grado 160-50, de UCAR Carbón Co. , Inc., Cleveland, OH. En varias modalidades, el(los) aditivo (s) intumescente (s) puede (n) estar presentes en cero, al menos aproximadamente 2%, al menos aproximadamente 5%, al menos aproximadamente 10%, al menos aproximadamente 20%, o al menos aproximadamente 30%, basado en el peso total de la trama de fibra inorgánica. En las modalidades adicionales, el (los) aditivo (s) intumescente (s) puede (n) estar presentes cuando mucho en aproximadamente 80%, cuando mucho en aproximadamente 60%, o cuando mucho en aproximadamente 50% en peso, basado en el peso total de la trama de fibra inorgánica.

En algunas modalidades, el (los) aditivo (s) particulado (s) orgánico (s) puede (n) comprender uno o más aditivos endotérmicos inorgánicos. Los aditivos endotérmicos adecuados pueden incluir por ejemplo cualquier compuesto inorgánico capaz de liberar agua (por ejemplo, el agua de hidratación) por ejemplo a temperaturas de entre 200 °C y 600 °C. Los aditivos endotérmicos adecuados pueden incluir así materiales tales como la alúmina trihidratada, hidróxido de magnesio, y semejantes. Un tipo particular de aditivo endotérmico puede ser utilizado de manera única; o al menos dos o más aditivos endotérmicos de diferentes tipos pueden ser utilizados en combinación. En varias modalidades, el (los) aditivo (s) particulado (s) orgánico (s) puede (n) estar presentes en cero, al menos aproximadamente 2, al menos aproximadamente 5, al menos aproximadamente 10, al menos aproximadamente 20, o al menos aproximadamente 30%, basado en el peso total de la trama de fibra inorgánica.

En algunas modalidades, el (los) aditivo (s) particulado (s) orgánico (s) puede (n) comprender uno o más aditivos aislantes inorgánicos . Los aditivos aislantes adecuados pueden incluir por ejemplo cualquier compuesto inorgánico que, cuando están presentes en la trama de fibra inorgánica, puede incrementar las propiedades aislantes térmicas de la trama, por ejemplo sin incrementar inaceptablemente el peso o la densidad de la trama. Los aditivos particulados inorgánicos que comprenden una porosidad relativamente elevada pueden ser particularmente adecuados para estos propósitos. Los aditivos aislantes adecuados pueden incluir materiales tales como sílice humeante, sílice precipitado, tierra diatomácea, tierra de Fuller, perlita expandida, arcillas de silicato y otras arcillas, gel de sílice, burbujas de vidrio, microesferas de cerámica, talco y semejantes. (Aquellos con experiencia ordinaria apreciarán que puede no existir una línea de división clara entre los aditivos aislantes y por ejemplo ciertos aditivos endotérmicos o intumescentes) . Un tipo particular de aditivo aislante puede ser utilizado de manera única; o, al menos dos o más aditivos aislantes de diferentes tipos pueden ser utilizados en combinación. En varias modalidades, el (los) aditivo (s) aislante (s) puede (n) estar presentes en cero, al menos aproximadamente 5, al menos aproximadamente 10, al menos aproximadamente 20, al menos aproximadamente 40, o al menos aproximadamente 60% en peso, basado en el peso total de la trama de fibra inorgánica.

Aquellos con experiencia ordinaria en el arte apreciarán que los presentes métodos hacen posible la fabricación de una amplia variedad de tramas de fibras inorgánicas depositadas por gravedad que comprenden una variedad de composiciones de las fibras y propiedades de las fibras (por ejemplo, el diámetro y/o la longitud de la fibra) , en varias combinaciones con cualquiera de los aglutinantes, aditivos intumescentes, aditivos endotérmicos, y/o los aditivos aislantes mencionados aquí. Cualquiera de las tramas de fibras inorgánicas depositadas por gravedad como se describieron aquí pueden ser utilizadas en la formación de artículos protectores contra el fuego, tales como almohadillas, cobertores, tiras, materiales de empaque, que son protectores contra el fuego, y semejantes. Tales artículos protectores contra el fuego son descritos con detalle adicional en la Solicitud de Patente Provisional U.S. No. de Serie 61/323,425, número de registro de apoderado 66305US002, titulada INORGANIC FIBER WEBS AND METHODS OF MAKING AND USING, presentada el 13 de abril del 2010, la cual es incorporada aquí para referencia.

Lista de las Modalidades Ejemplares Modalidad 1. Un método de fabricación de una trama de fibra inorgánica depositada por gravedad que comprende fibras inorgánicas formadas en fase fundida, que comprende: extruir el material inorgánico como un material fundido y solidificar el material extruido fundido como fibras y recolectar las fibras inorgánicas solidificadas; introducir las fibras inorgánicas solidificadas recolectadas en una cámara de formación que comprende una pluralidad de rodillos separadores de las fibras provistos en al menos una hilera dentro de la cámara de conformación y que comprende una malla de banda sinfín móvil; separar mecánicamente al menos algunas de las fibras inorgánicas con rodillos separadores de las fibras; capturar cualesquiera aglomerados restantes de las fibras inorgánicas por la malla de la banda sinfín móvil y regresar los aglomerados capturados a los rodillos separadores de las fibras, que van a ser separados mecánicamente por los rodillos separadores de las fibras; recolectar las fibras inorgánicas separadas mecánicamente como una estera de fibra inorgánica depositada por gravedad; remover la trama de fibra inorgánica depositada por gravedad de la cámara de conformación; y, consolidar la estera de fibra inorgánica depositada por gravedad para formar una trama de fibra inorgánica depositada por gravedad.

Modalidad 2. El método de la modalidad 1 en donde las fibras inorgánicas solidificadas recolectadas no son embaladas antes de ser introducidas en la cámara de conformación.

Modalidad 3. El método de la modalidad 2 en donde la cámara de conformación está en serie con el proceso de extrusión en fase fundida en una línea de producción única.

Modalidad 4. El método de la modalidad 3 en donde las fibras inorgánicas solidificadas son enfriadas antes de ser introducidas en la cámara de conformación.

Modalidad 5. El método de cualquiera de las modalidades 1-4 en donde substancialmente la totalidad de las fibras inorgánicas solidificadas colectadas son fibras de cerámica biosolubles.

Modalidad 6. El método de cualquiera de las modalidades 1-5 en donde al menos un tipo adicional de fibra inorgánica, de una composición diferente de aquella de las fibras inorgánicas solidificadas, es introducido en la cámara de conformación y es combinada con las fibras inorgánicas solidificadas colectadas.

Modalidad 7. El método de la modalidad 6 en donde el tipo adicional de fibra inorgánica se elige del grupo que consiste de fibras de basalto largas, las fibras de vidrio largas, y la lana mineral.

Modalidad 8. El método de cualquiera de las modalidades 1-7 en donde la consolidación es efectuada por punzonado con agujas.

Modalidad 9. El método de cualquiera de las modalidades 1-8 que comprende además agregar al menos un aglutinante a las fibras inorgánicas solidificadas colectadas o a la estera de fibra inorgánica depositada por gravedad, en donde la consolidación es efectuada por la activación del aglutinante .

Modalidad 10. El método de la modalidad 9 en donde el aglutinante es un aglutinante inorgánico.

Modalidad 11. El método de cualquiera de las modalidades 9-10 en donde la estera de fibra inorgánica es punzonada con agujas previo a la activación del aglutinante.

Modalidad 12. El método de cualquiera de las modalidades 1-11 que comprende además introducir al menos un aditivo particulado inorgánico en la cámara de conformación y mezclar el aditivo con las fibras inorgánicas.

Modalidad 13. El método de la modalidad 12 en donde el aditivo particulado inorgánico comprende un aditivo intumescente .

Modalidad 14. El método de cualquiera de las modalidades 12-13 en donde el aditivo particulado inorgánico comprende un aditivo endotérmico que comprende un compuesto inorgánico capaz de liberar el agua a temperaturas de entre 200 °C y 600 °C.

Modalidad 15. El método de cualquiera de las modalidades 12-14 en donde el aditivo particulado inorgánico comprende un aditivo aislante.

Modalidad 16. El método de cualquiera de las modalidades 12-15 que comprende además introducir al menos un aglutinante en la cámara de conformación y mezclar el aglutinante con las fibras inorgánicas y el aditivo particulado inorgánico, y en donde la consolidación sirve para aglutinar el aditivo particulado inorgánico dentro de la trama de fibra inorgánica por medio del aglutinante.

Modalidad 17. El método de la modalidad 16 en donde el aglutinante es un aglutinante inorgánico.

Modalidad 18. El método de cualquiera de las modalidades 1-17 en donde las fibras inorgánicas solidificadas recolectadas comprende fibras sopladas en fase fundida .

Modalidad 19. El método de cualquiera de las modalidades 1-18 en donde las fibras inorgánicas solidificadas recolectadas comprenden fibras hiladas en fase fundida.

Modalidad 20. El método de cualquiera de las modalidades 1-19 en donde las fibras inorgánicas de la trama de fibra inorgánica depositada por gravedad tienen una longitud que es al menos del 80%, en promedio, de la longitud de las fibras inorgánicas solidificadas recolectadas .

Ejemplo Aunque no se utiliza una cámara de conformación directamente en la línea con una unidad de conformación en fase fundida de las fibras inorgánicas, el siguiente ejemplo ilustra la reducción a la práctica y la eficacia de utilizar tal cámara de conformación para procesar las fibras inorgánicas formadas en fase fundida (en este caso, las fibras cerámicas biosolubles formadas en fase fundida) y para combinar las fibras inorgánicas formadas en fase fundida con las fibras de unión orgánicas y con un aditivo particulado (en este caso, grafito expansible) .

Se utilizó un aparato del tipo general mostrado en la figura 1. El aparato comprendió una cámara de conformación con dos hileras de rodillos giratorios (con puntas) separadores de las fibras, colocados cerca uno de los otros en la parte superior de la cámara y con dos hileras de rodillos con puntas colocadas cercanas entre sí en la parte inferior de la cámara, de una manera semejante que la mostrada en la figura 1. Cada hilera contuvo cinco rodillos con puntas. Una banda sinfín se extiende alrededor del interior de la cámara, que pasa entre los conjuntos superiores e inferiores de las hileras de rodillos con puntas, de una manera semejante como se muestra en la figura 1. La banda comprendió tiras metálicas sólidas con su eje longitudinal orientado transversalmente con respecto a la dirección de la banda, espaciadas para proporcionar orificios pasantes que se extienden transversalmente, de anchura de aproximadamente 2.54 cm (una pulgada) (en la dirección del movimiento de la banda) . El fondo de la cámara de conformación comprendió un área de aproximadamente 75 cm de longitud (en la dirección de movimiento de la estera de fibra formada) y de aproximadamente 60 cm de ancho. Un portador (una banda permeable al aire, sinfín) fue arreglado para pasar horizontalmente a lo largo del fondo de la cámara de conformación. El portador fue de aproximadamente 60 cm de ancho, para que corresponda generalmente con la anchura del fondo de la cámara de conformación, y fue movible en la dirección del eje longitudinal del fondo de la cámara de conformación. Un papel permeable al aire, desechable (de un peso base en el intervalo de aproximadamente 18 gramos por metro cuadrado) fue colocado en la superficie superior del portador .

Las fibras cerámicas biosolubles fueron obtenidas de Nutec/Fibratec (Monterrey, México) bajo la designación registrada SMG 1200. Las fibras cerámicas biosolubles fueron reportadas por el proveedor que van a ser fibras de silicato de calcio-magnesio amorfas con una longitud de la fibra nominal de aproximadamente 20 cm y un diámetro de fibra nominal de aproximadamente 3 µp? (cualitativamente, las fibras como se recibieron, pareció que van a ser más cortas que la longitud nominal) . El grafito expansible fue obtenido de ordmann-Rassmann, Hamburgo, Alemania, bajo la designación registrada NORD-MIN 351. Las fibras poliméricas (aglutinantes) orgánicas bicamponentes fueron obtenidas de Stein Fibers (Albany, NY) bajo la designación registrada 131-00251. Las fibras fueron reportadas por el proveedor que van a ser fibras de 2 denieres de poliéster/copoliéster de longitud nominal de 55 mm.

Para efectuar los experimentos, las fibras fueron obtenidas (por ejemplo, como fibras volumétricas en embalajes) y las cantidades apropiadas de las fibras fueron medidas externamente y se colocaron manualmente sobre una banda transportadora de alimentación. Un productor de niebla de agua fue utilizado en el recinto que contiene el aparato, para reducir la electricidad estática para conveniencia del manejo de las fibras. La banda transportadora fue iniciada en el movimiento y llevó las fibras a una estación de alimentación de las fibras que comprende una cámara que contiene un solo conjunto de dos rodillos con puntas. Las fibras fueron extraídas hacia la cámara, se hacen pasar a través del conjunto de rodillos con puntas, y fueron removidas de la cámara a través de un conducto, por medio de un vacío parcial impartido por los ventiladores de soplado. Las fibras fueron transportadas entonces a, e inyectadas en, la porción superior de la cámara de conformación bajo una presión positiva impartida por los ventiladores de soplado. El techo de la cámara de conformación fue poroso de modo que cualquier presión excesiva podría ser expulsada. Las partículas de grafito expansibles fueron colocadas en el tonelero de una unidad de inyección de las partículas, que inyectó las partículas en la porción inferior de la cámara de conformación (abajo de los rodillos con puntas) a una velocidad calibrada para proporcionar las composiciones listadas posteriormente.

Las cantidades de las diversas fibras, y de las partículas, fueron controladas para formar una estera fibrosa de la composición nominal de aproximadamente 25% en peso del grafito expansible, aproximadamente 70% en peso de las fibras cerámicas, y aproximadamente 5% en peso de las fibras aglutinantes orgánicas. En la cámara de conformación, las fibras cerámicas biosolubles fueron separadas mecánicamente y fueron mezcladas con las fibras aglutinantes, de una manera semejante a aquella descrita previamente aquí. Las fibras separadas mecánicamente y mezcladas se dejaron caer por gravedad hacia el fondo de la cámara de conformación (con la captura y reciclaje de cualesquiera aglomerados como se describieron aquí previamente) y fueron combinadas con las partículas de grafito, con las fibras y las partículas combinadas que caen sobre el papel permeable al aire para formar una estera de fibra, cuando el papel se movió (arriba del portador) a través del fondo de la cámara de conformación a una velocidad de aproximadamente 1 metro por minuto. Se aplicó un vacío parcial al lado de abajo del portador para ayudar en la deposición de los materiales y en la retención de la estera depositada sobre el papel poroso. El papel/portador llevó la estera de fibra depositada fuera de la cámara de conformación. Un rodillo de compresión fue provisto en la cámara de salida, el cual comprimió momentáneamente la estera de fibra cuando salió de la cámara. El espesor como se depositó de la estera de fibra se estimó que va a ser de aproximadamente 8.3 cm.

La estera de fibra fue alimentada a través de un horno a una velocidad de aproximadamente 1 metro por minuto. El horno fue mantenido a una temperatura de aproximadamente 154 °C. La longitud del horno fue de aproximadamente 5.5 metros, y el tiempo de residencia de la estera de fibra en el horno fue de aproximadamente 5.5 minutos. El horno fue colocado para dirigir el aire caliente hacia abajo sobre la estera de fibra, con la estera que está sobre un portador poroso con un vacío parcial aplicado al lado de abajo del portador. De esta manera el aire caliente podría ser extraído a través de la estera de vidrio, fijando así la estera contra el portador en lugar de desalojar las fibras, hasta que las fibras fueron unidas conj ntamente.

La activación de la fibra del aglutinante por la temperatura elevada condujo a la consolidación de la trama de fibra en una trama auto-soportable. A la salida del horno se podría ajustar el rodillo para comprimir momentáneamente la trama a una cantidad deseada. En este experimento, el rodillo fue fijado para que no comprima la trama. El espesor final de la trama de fibra inorgánica depositada por gravedad así formada fue de aproximadamente 8.3 cm. La densidad volumétrica de la trama fue de aproximadamente 0.062 gramos por cm3.

Las pruebas y los resultados de prueba descritos anteriormente están propuestos solamente para que sean ilustrativos, en lugar de predictivos, y las variaciones en el procedimiento de prueba se puede esperar que proporcionen resultados diferentes. Todos los valores cuantitativos en la sección de Ejemplos se entiende que va a ser aproximada en vista de las tolerancias comúnmente conocidas involucradas en los procedimientos utilizados. La descripción detallada y los ejemplos precedentes han sido provistos por razones de claridad de entendimiento solamente. Ningunas limitaciones innecesarias van a ser entendidas de los mismos.

Será evidente para aquellos expertos en el arte que las estructuras, características, detalles, configuraciones, ejemplares específicas, etc., que son descritas aquí, pueden ser modificadas y/o combinadas en numerosas modalidades. La totalidad de tales variaciones y combinaciones están contempladas por el inventor como que están dentro de los límites de la invención concebida. Por consiguiente, el alcance de la presente invención no debe estar limitado a las estructuras ilustrativas específicas de aquí, sino que en lugar de esto por las estructuras descritas por el lenguaje de las reivindicaciones, y los equivalentes de estas estructuras. Hasta el grado que exista un conflicto o discrepancia entre esta invención y la descripción en cualquier documento incorporado para referencia aquí, esta especificación es la que tomará el control .

Se hace constar que con relación a esta fecha mejor método conocido por la solicitante para llevar a práctica la citada invención, es el que resulta claro de presente descripción de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Un método de fabricación de una trama de fibra inorgánica depositada por gravedad que comprende fibras inorgánicas formadas en fase fundida, caracterizado porque comprende : extruir el material inorgánico como un material fundido y solidificar el material extruido fundido como fibras y recolectar las fibras inorgánicas solidificadas; introducir las fibras inorgánicas solidificadas recolectadas en una cámara de conformación que comprende una pluralidad de rodillos separadores de las fibras provistos en al menos una hilera dentro de la cámara de conformación y que comprende una malla de banda sinfín móvil; separar mecánicamente al menos algunas de las fibras inorgánicas con rodillos separadores de las fibras; capturar cualesquiera aglomerados restantes de las fibras inorgánicas por el movimiento de la malla de la banda sinfín móvil y regresar los aglomerados capturados a los rodillos separadores de las fibras, que van a ser separados mecánicamente por los rodillos separadores de las fibras; recolectar las fibras inorgánicas separadas mecánicamente como una estera de fibra inorgánica depositada por gravedad; remover la trama de fibra inorgánica depositada por gravedad de la cámara de conformación; Y, consolidar la estera de fibra inorgánica depositada por gravedad para formar una trama de fibra inorgánica depositada por gravedad.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las fibras inorgánicas solidificadas recolectadas no son embaladas antes de ser introducidas en la cámara de conformación.

3. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la cámara de conformación está en serie con el proceso de extrusión en fase fundida en una línea de producción única.

4. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque las fibras inorgánicas solidificadas recolectadas son enfriadas antes de ser introducidas en la cámara de conformación.

5. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque al menos un tipo adicional de fibra inorgánica, de una composición diferente de aquella de las fibras inorgánicas solidificadas recolectadas, es introducido en la cámara de conformación y es combinado con las fibras inorgánicas solidificadas recolectadas.

6. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además agregar al menos un aglutinante a las fibras inorgánicas solidificadas recolectadas o a la estera de fibra inorgánica depositada por gravedad, en donde la consolidación es efectuada por la activación del aglutinante.

7. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el aglutinante es un aglutinante inorgánico.

8. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además introducir al menos un aditivo particulado inorgánico en la cámara de conformación y mezclar el aditivo con las fibras inorgánicas.

9. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el aditivo particulado inorgánico comprende un aditivo intumescente.

10. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el aditivo particulado inorgánico comprende un aditivo endotérmico que comprende un compuesto inorgánico capaz de liberar el agua a temperaturas de entre 200 °C y 600 °C.

11. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque comprende además introducir al menos un aglutinante en la cámara de conformación y mezclar el aglutinante con las fibras inorgánicas y el aditivo particulado inorgánico, y en donde la consolidación sirve para aglutinar el aditivo particulado inorgánico dentro de la trama de fibra inorgánica por medio del aglutinante.

12. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el aglutinante es un aglutinante inorgánico.

13. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las fibras inorgánicas solidificadas recolectadas comprenden fibras sopladas en fase fundida.

14. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las fibras inorgánicas solidificadas recolectadas comprenden fibras hiladas en fase fundida.

15. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las fibras inorgánicas de la trama de fibra inorgánica depositada por gravedad tienen una longitud que es al menos del 80%, en promedio, de la longitud de las fibras inorgánicas solidificadas recolectadas.