BR112013011034B1 - Metodo para aplicar uma composiqao de revestimento de elevada viscosidade a uma trama - Google Patents

Abstract

APARELHO PARA REVESTIMENTO DE UMA TRAMA SUPORTADA, APLICADOR PRESSURIZADO, SELADO, PARA APLICAÇÃO DE REVESTIMENTO DE ELEVADA VISCOSIDADE A UMA TRAMA DE PAPEL TISSUE EM MOVIMENTO E MÉTODO PARA APLICAR UMA COMPOSIÇÃO DE REVESTIMENTO DE ELEVADA VISCOSIDADE A UMA TRAMA. A presente invenção se refere a um aparelho para aplicação de um revestimento, de preferência, um revestimento de elevada viscosidade, a uma trama suportada, de preferência de papel tissue. O aparelho da presente invenção compreende uma câmara de revestimento sob pressão. A câmara compreende adicionalmente um dispositivo de dosagem em sua borda traseira, que aplica uma camada fina do material de revestimento a um rolo aplicador. Em geral, O aplicador de revestimento a um rolo aplicador. Em geral, o aplicador de revestimento é'projetado para apresentar uma dimensão pequena, permitindo que se ajuste a locais apertados e ser prontamente adaptado para uso nos processos de fabricação e de conversão de papel tissue existentes. O aplicador de revestimento também apresenta a vantagem de apresentar uma câmara de revestimento selada, que permite que o material de revestimento seja fornecido sob pressão, e de impedir a contaminação do material de revestimento por descritos comuns ao processo de revestimento.

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] Esta invenção se refere a um método e aparelho para aplicação de um material de revestimento a uma trama e, mais particularmente, a um aparelho para revestimento dosado (metered) selado capaz de aplicação de revestimentos de elevada viscosidade a tramas de celulósicas de baixo volume de uma maneira nova e aperfeiçoada.

HISTÓRICO

[002] A tecnologia de revestimento de haste (rod coating) foi desenvolvida para revestimento sobre papel, e tem sido aplicada para fornecer uma ampla gama de pesos de revestimento, facilidade de operação, regulação de peso de revestimento precisa e boa uniformidade de máquina transversal. Aplicadores de revestimento de haste tradicionais, contudo, são pobremente adequados para aplicação de revestimento a papel tissue. Máquinas de papel tissue funcionam em uma elevada velocidade, tipicamente mais de 5.000 pés por minuto (1.524 m/min). Revestimentos de baixas viscosidades tendem a ser absorvidos para a folha e, portanto, exigem maiores níveis de suplemento (add-on) para o mesmo nível de toque de superfície. Pode ser visto que a aplicação de revestimentos apresentando elevadas viscosidades, frequentemente mais do que 500 centipoises, é benéfica para uma folha de papel tissue. Métodos de revestimento tradicionais, como rotogravação, não são adequados para aplicação de revestimentos de elevada viscosidade. Essas máquinas também produzem grandes quantidades de poeira e detritos, que podem contaminar o material de revestimento de aplicadores de revestimento tradicionais, que não retêm o material de revestimento em um ambiente selado.

[003] Portanto, existe uma demanda por um aplicador de revestimento especificamente adaptado para uso no revestimento de tramas de papel tissue e, mais particularmente, para aplicação de revestimentos de elevada viscosidade a tramas de papel tissue. Consequentemente, a presente invenção fornece um aplicador de revestimento que supera as limitações dos aplicadores de revestimento da técnica anterior.

RESUMO

Constatou-se que um novo aparelho para revestimento selado apresentando um dispositivo de dosagem em sua borda traseira, que aplica uma fina camada de material de revestimento a um rolo aplicador, é particularmente bem adequado para aplicação de materiais de revestimento de elevada viscosidade a papel tissue. Em geral, o aplicador de revestimento é projetado para apresentar uma dimensão pequena, permitindo ajuste em locais apertados e a ser prontamente adaptado para uso nos processos de fabricação e de conversão de papel tissue existentes. O aplicador de revestimento também tem a vantagem de apresentar uma câmara de revestimento selada, que permite que o material de revestimento seja fornecido sob pressão. A introdução de material de revestimento em um ambiente selado sob pressão apresenta duas vantagens distintas sobre os aplicadores de revestimento da técnica anterior. Em primeiro lugar, elimina de maneira efetiva, a contaminação do material de revestimento por poeira e particulados, que são comuns no processo de fabricação e de conversão de papel tissue. Em segundo lugar, facilita a aplicação de revestimentos de elevada viscosidade à superfície de produtos de papel tissue. Um versado na técnica apreciará, contudo, que, embora a invenção descrita aqui seja particularmente útil para a aplicação de revestimento de elevada viscosidade a papel tissue, a presente invenção não está assim limitada. O aplicador de revestimento da presente invenção pode ser usado para aplicar revestimentos apresentando uma ampla gama de viscosidades, tanto elevadas quanto baixas, a uma ampla gama de folhas de base, incluindo tramas tanto celulósicas quanto não celulósicas apresentando uma faixa de gramaturas e de volumes.

Portanto, em um aspecto, a invenção reside em um aparelho para revestimento de uma trama suportada compreendendo um rolo aplicador para suportar uma trama de papel; uma câmara que se estende substancialmente através da face do, e paralela ao, rolo aplicador, a câmara apresentando bordas frontais, traseiras e laterais, as bordas laterais apresentando um dispositivo de selagem para selar a câmara, quando a câmara estiver posicionada contra o rolo aplicador,- uma primeira parede de barreira orientada paralelamente à borda traseira da câmara, a parede de barreira compreendendo uma haste de Mayer e um suporte de haste de Mayer, a haste de Mayer sendo adjacente ao rolo aplicador e que se estende lateralmente através de uma largura do rolo para definir uma zona de aplicação substancialmente fechada entre elas para aplicação de revestimento à trama e para formação de um selo entre a borda traseira da câmara e o rolo aplicador; uma segunda parede de barreira orientada paralelamente à borda frontal da câmara, a segunda parede de barreira adjacente ao rolo aplicador para formar um selo entre a borda frontal da câmara e o rolo aplicador; e um dispositivo para entrega de líquido de revestimento à câmara sob pressão.

Em outro aspecto, a invenção reside em um aplicador selado para aplicação de revestimentos de elevada viscosidade a uma trama em movimento de papel tissue, o aplicador compreendendo um rolo aplicador para suportar uma trama de papel tissue,- um corpo alongado definindo uma câmara com uma abertura alongada para ela, posicionável de maneira adjacente a, e transversalmente através do rolo aplicador, a câmara apresentando adicionalmente uma parede curvada oposta a partir da abertura e primeira e segunda paredes laterais, que se estendem a partir da parede curvada em direção à abertura, as primeira e segunda paredes laterais apresentando um selo resiliente configurado de maneira complementar ao rolo aplicador para selar as paredes laterais a elas, quando as mesmas forem movidas em conjunto para selar a câmara; um aparelho de dosagem adjacente à borda traseira da câmara, o aparelho de dosagem compreendendo uma haste de Mayer e uma placa de suporte adaptada para receber a mesma, o aparelho de dosagem adjacente ao rolo aplicador formando um selo entre a borda traseira da câmara e o rolo aplicador,- um selo de borda frontal contíguo à borda frontal da câmara e adjacente ao rolo aplicador para formar um selo entre a borda frontal da câmara e o rolo aplicador; e um dispositivo para introdução de revestimento de elevada viscosidade na câmara, o dispositivo compreendendo um cabeçote de distribuição dentro da câmara, o cabeçote de distribuição apresentando passagens de saída e passagens de entrada para o escoamento de revestimento de elevada viscosidade sob pressão para o cabeçote de distribuição para escoamento através das passagens de saída para a câmara, sendo que as passagens de saída direcionam o revestimento de elevada viscosidade em direção à, e contra a, parede curvada, a parede curvada defletindo o revestimento de elevada viscosidade para escoamento em torno de lados opostos do cabeçote de distribuição e através da câmara para a, e através da, abertura, por sobre o rolo de aplicação.

Em ainda outros aspectos, a invenção reside em um método de aplicação de composição de revestimento a uma trama de papel tissue compreendendo a apresentação de uma trama apresentando uma primeira superfície e uma segunda superfície, a trama compreendendo fibras celulósicas e apresentando um volume maior do que 3 cm3/g; aplicação de um revestimento de elevada viscosidade à superfície de um rolo aplicador que transita através de uma zona de aplicação apresentando bordas frontais e traseiras espaçadas, uma parede intermediária às bordas e espaçada a partir do rolo aplicador e a partir das bordas frontais e traseiras, e bordas laterais lateralmente espaçadas, a zona de aplicação sendo definida entre as bordas frontais e traseiras, o revestimento de elevada viscosidade apresentando uma viscosidade de pelo menos cerca de 500 centipoises (cps) , medida à 25eC usando um viscosímetro de Brookfield à 100 rpm usando um fuso No. 2, ainda mais preferivelmente, uma viscosidade de pelo menos cerca de 800 cps, e, ainda mais preferivelmente, uma viscosidade de pelo menos 100 cps, formando e mantendo um reservatório de revestimento de elevada viscosidade sob pressão no rolo aplicador ao longo de toda a zona de aplicação; dosagem do revestimento de elevada viscosidade sobre o rolo aplicador usando uma haste de Mayer na borda traseira da zona de aplicação; manutenção do revestimento de elevada viscosidade ao longo de toda a zona de aplicação sob pressão selando-se, de maneira substancial, as bordas laterais da zona e por formação de um selo líquido em uma primeira folga definida entre o rolo aplicador e a haste de Mayer e por estabelecimento de selo em uma segunda folga definida entre a borda frontal da zona de aplicação e o rolo aplicador; e escoamento, de maneira contínua, de revestimento de elevada viscosidade sob pressão para a zona de aplicação para preencher continuamente a primeira folga com revestimento para formar o selo líquido para selar a borda traseira da zona de aplicação e impedir a entrada de ar e de matéria estranha na zona de aplicação e para manter a área pressurizada do revestimento ao longo de toda a zona de aplicação; e transferência do revestimento de elevada viscosidade a partir do rolo aplicador para a primeira superfície da trama sem penetrar na primeira superfície. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A Figura 1 é uma vista em perspectiva de uma modalidade do aplicador de revestimento de acordo com a presente invenção que se engata a um rolo aplicador. A Figura 2 é uma vista em perspectiva de uma modalidade do aplicador de revestimento de acordo com a presente invenção, que ilustra a configuração e a disposição de uma câmara de fornecimento de material de revestimento e conjunto de haste de dosagem aperfeiçoados. A Figura 3 é uma vista em perspectiva detalhada do conjunto de haste de dosagem ilustrado na Figura 2. A Figura 4 é uma vista em perspectiva alternativa do aplicador de revestimento ilustrado na Figura 2, ilustrando detalhes adicionais do cabeçote de distribuição e da câmara, assim como uma estrutura de selo aperfeiçoada para estabelecer um selo fluido hermético, quando a câmara se engatar ao rolo aplicador. A Figura 5 é uma vista em seção transversal parcial do aplicador de revestimento ilustrado na Figura 2, ilustrando detalhes adicionais do cabeçote de distribuição e da câmara e do conjunto de haste de dosagem. A Figura 6 é uma vista de seção transversal no centro do aplicador de revestimento ilustrado na Figura 1, mostrando a zona de aplicação contra um rolo.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Embora o aplicador de revestimento aqui descrito seja, de maneira geral, descrito como um aparelho para aplicação de um revestimento a papel tissue, um versado na técnica entenderá que o aplicador de revestimento pode ser usado para aplicar um revestimento a uma ampla gama de materiais. Portanto, não se pretende que o termo "papel tissue" seja limitada a lenços de papel tissue faciais, mas que seja usada aqui para incluir tramas apresentando uma gama de gramaturas e volumes formados a partir de materiais não tecidos, materiais de spunbonã e combinações destes materiais com celulose.

Além disso, embora o aplicador de revestimento descrito aqui seja, de maneira geral, descrito como um aparelho para aplicação de materiais de revestimento apresentando elevada viscosidade, um versado na técnica entenderá que o aplicador de revestimento pode ser usado para aplicar revestimentos apresentando uma ampla faixa de viscosidades. Todas as viscosidades descritas no pedido são referenciadas em termos de centipoises medidas à 25-C, usando um viscosímetro de Brookfield à 100 rpm, usando um fuso No. 2.

Referindo-se à Figura 1, em uma modalidade, o aplicador de revestimento 10 aplica revestimento ao rolo aplicador 100, o qual, por sua vez, transfere a composição de revestimento a uma trama no nip entre o rolo aplicador e o rolo de suporte (backing roll) (não mostrado). O rolo de suporte serve para manter a trama de papel em contato contínuo com o rolo aplicador. O rolo aplicador 100 pode ser de qualquer material adequado, mas, de preferência, é um rolo resiliente e, ainda mais preferivelmente, é um rolo de aço revestido com borracha. O rolo aplicador 100 é impelido na direção da seta. O aplicador de revestimento, indicado de maneira geral em 10, é alongado e se estende paralelamente ao, e coextensivamente com o, rolo aplicador 100. O aplicador de revestimento 10 apresenta um par de paredes laterais (somente uma das quais é mostrada) 20 e 20', bordas frontais 30 e traseiras 50 e uma parede traseira 40, que, de maneira geral definem uma câmara de fornecimento de material de revestimento 15. As paredes laterais 20 e 20' incluem bordas laterais, cada borda apresentando dispositivos para formação de um selo líquido hermético, quando a câmara estiver posicionada em engate com o rolo aplicador. As bordas frontais 30 e traseiras 50 também formam selos líquidos herméticos, quando o aplicador de revestimento 10 estiver engatado com o rolo aplicador 100. Portanto, quando o aplicador de revestimento 10 estiver posicionado contra o rolo aplicador 100, toda a periferia da câmara 15 será selada. A câmara selada fornece o benefício adicional de permitir que o material de revestimento líquido seja introduzido na câmara sob pressão. Em certas modalidades preferidas, nas quais o material de revestimento líquido é introduzido na câmara sob pressão, é-vantajoso projetar as paredes laterais de maneira tal que a pressão na câmara intensifique o efeito de selagem.

De preferência, a posição do dispositivo de dosagem é ajustável em direção ou para longe do rolo aplicador 100 para, por meio disto, controlar a quantidade de revestimento que passa com a trama para a estação de dosagem final. Em uma modalidade, um tubo pneumático 52 pode ser usado para ajustar a posição do dispositivo de dosagem 54 em relação ao rolo aplicador 100. Para a maioria das operações de revestimento, contatou-se como sendo preferível fornecer uma pequena tolerância (clearance) positiva entre o rolo aplicador 100 e o dispositivo de dosagem 54 e fornecer uma tolerância positiva ou negativa entre o dispositivo de dosagem 54 e o rolo 100. O rolo aplicador 100 e o revestimento sobre ele, que passam entre o dispositivo de dosagem 54, selam a câmara de revestimento 15 na borda traseira.

Com referência adicional à Figura 1, as paredes laterais 20 e 20' compreendem placas apresentando suportes para montagem das placas terminais para a parede traseira 40. Cada parede lateral 20 e 20' é usinada ao longo da maior parte de sua borda de topo para se ajustar aos contornos do rolo aplicador 100. Os selos 25 e 25' de material adequado, tal como material elastomérico deformável, por exemplo, uma borracha termoplástica tal como EPDM (monômero de etileno-propileno-dieno), são posicionados, de maneira adequada, nas superfícies interiores das paredes laterais 20 e 20' e assentadas contra o rolo aplicador, para formarem um selo líquido hermético entre as paredes laterais 20 e 20' e o rolo aplicador 100. Em uma modalidade preferida, para facilitar a selagem de cada parede lateral 20 e 20', ranhuras de retenção de selo terminais são formadas nas, e ao longo das, faces frontais das paredes laterais 20 e 20'. De preferência, as ranhuras são contínuas e são, de maneira geral, em formato de U ou configuradas como um retângulo de lado aberto. As ranhuras são adaptadas para receber um selo elastomérico de seção transversal quadrada e em formato de U, unitário, tal como de neopreno, e o formato das ranhuras é de maneira tal que elas retenham ou agarrem os lados do selo e o retenham, sem a necessidade de adesivos ou de dispositivos de- retenção. Consequentemente,- uma tira de selo de seção transversal quadrada contínua, inserida nas ranhuras fornece uma conexão fluida hermética entre as paredes laterais e o rolo aplicador, sem a necessidade de juntas ou uniões no selo.

O aplicador também inclui uma trave de suporte principal, indicada de maneira geral em 60, que se estende paralelamente ao, e coextensivamente com o, rolo aplicador 100. A trave pode ser uma trave contínua única, que passa através de cada um dos suportes, estendendo-se a partir da parede lateral 40, ou a trave pode ser descontínua, conforme ilustrado, em que a parede traseira apresenta um par de suportes 65 e 65', cada um adaptado para receber uma trave de suporte única 60. A trave de suporte 60 permite que a câmara 15 inteira seja montada de maneira pivotável, para permitir que a câmara 15 seja aberta para limpeza e manutenção. A trave de suporte 60 é projetada para minimizar a deflexão causada quando a câmara 15 se engatar ao rolo aplicador 100 e, mais particularmente, para minimizar a deflexão naquelas aplicações, nas quais a câmara estiver pressurizada. É vantajoso fornecer um canal interior na trave, para permitir que um fluido aquecido passe através da trave. Mantendo-se a trave em uma temperatura uniforme se impede a deflexão causada por diferenças de temperatura entre o fluido e o ar ambiente.

Voltando-se para Figura 2, uma câmara 15 compreendendo uma parede traseira 40 apresentando bordas frontais 30 e traseiras 50, e um par de paredes laterais 20 e 20' é ilustrada em detalhes adicionais. A parede traseira 40 da câmara, de preferência, é curvada apresentando um membro de borda de fundo 45, que se estende na direção do rolo aplicador 100, para formar um reservatório para material de revestimento, e uma borda frontal 30. A parede traseira 40, de preferência, também apresenta um membro de borda 35, que também se estende na direção do rolo aplicador 100, para formar a borda traseira 35. Um par de paredes laterais 20 e 20' é conectado a cada extremidade da parede traseira 40. Novamente, cada parede lateral 20 e 20' da câmara 15 é usinada ao longo da maior parte de sua borda de topo para se ajustar aos contornos do rolo aplicador 100 e, de preferência, são dotadas com selos 55 e 55' que se assentam contra o rolo aplicador, para evitar que o revestimento vaze a partir das paredes laterais 20 e 20'.

Com referência adicional à Figura 2, em uma modalidade preferida da borda frontal da câmara de revestimento 15 é selada pela lâmina 44, que está alojada no membro de borda de fundo 45. O suporte de lâmina 45 é preso à borda de fundo do membro traseiro 40. A lâmina 44, de preferência, se estende a partir da parede lateral 20 até a parede lateral 20' e se assenta em sua ponta contra o rolo aplicador 100, para selar a borda frontal 30 da câmara 15. Em outra modalidade, a borda frontal 30, da câmara 15, pode compreender uma gaxeta ou selo afixado à borda de fundo do membro traseiro, a gaxeta ou selo formando um selo impermeável a líquidos, quando o aplicador de revestimento 10 estiver posicionado contra o rolo aplicador 100. Em ainda outras modalidades, a borda de fundo do membro traseiro 40 pode ser conformada de modo tal que, quando a câmara 15 estiver posicionada contra o rolo aplicador 100 e o material de revestimento for introduzido na câmara, de preferência sob pressão, o material de revestimento inunda a folga entre a borda de fundo e o rolo aplicador formando um selo.

Com referência adicional à Figura 2, é ilustrada uma modalidade preferida para a selagem da borda traseira 35 do aplicador de revestimento 15. Na modalidade ilustrada, uma parede de barreira 40 compreendendo um dispositivo de dosagem 54 e o membro de suporte de dispositivo de dosagem 56 é afixado na borda traseira 35 do aplicador de revestimento por um membro de montagem 42. Em uma modalidade particularmente preferida, o membro de montagem 42 é adaptado para receber um tubo pneumático 52. 0 tubo pneumático 52 pode ser usado para controlar a posição do dispositivo de dosagem 54 em relação ao rolo aplicador. Em uma modalidade preferida, o tubo pneumático 52 é expansível pela introdução de fluido ou de ar sob pressão nele, para comprimir o dispositivo de dosagem 54 contra o rolo aplicador, por meio disto formando um selo na borda traseira da câmara. Ao controlar a distância entre o dispositivo de dosagem 54 e o rolo aplicador 100, o tubo pneumático 52 também pode ser usado para controlar a quantidade de revestimento aplicado à superfície do rolo aplicador 100.

Em outra modalidade preferida, a borda traseira da câmara de revestimento 15 é selada por inundação com material de revestimento de um folga formada entre o rolo aplicador 100 e o dispositivo de dosagem de revestimento 54. Em uma modalidade particularmente preferida, o dispositivo de dosagem é uma haste de Mayer, que é suportada por um membro de retenção de haste de Mayer 56. Conforme usado aqui, o termo "haste de Mayer", de maneira geral, se refere a uma haste substancialmente circular usada para dosar a quantidade de material de revestimento aplicada ao rolo aplicador. A haste de Mayer pode ser lisa ou pode apresentar uma pluralidade de ranhuras dispostas sobre ela. Em certas modalidades, nas quais a haste de Mayer for ranhurada, as ranhuras podem ser formadas ou por embrulho da haste com fio ou por usinagem. Hastes de Mayer estão comercialmente disponíveis a partir de vários fabricantes, incluindo RD Specialties, Webster, Nova Iorque, EUA.

Em uma modalidade preferida, a haste de Mayer é uma haste de aço inoxidável que está embrulhada com fio, o que resulta em uma superfície de haste apresentando porções em recesso e elevadas. De maneira geral, a quantidade de revestimento aplicada à folha é controlada, em parte, pela área de seção transversal da porção em recesso. 0 espaçamento, a disposição e o diâmetro do fio embrulhado também influenciam o formato inicial do revestimento aplicado à folha. A superfície de revestimento embrulhada com fio, de maneira geral, resulta no fato do revestimento ser aplicado como uma série de listras, espaçadas entre si de acordo com o espaçamento das porções em recesso, entretanto, a tensão superficial normal puxa essas listras em conjunto, formando uma superficie relativamente uniforme. De preferência, a haste de Mayer é embrulhada com fio apresentando um diâmetro na faixa de cerca de 0,05 a cerca de 3 mm, e, mais preferivelmente, de cerca de 0,1 a cerca de 1 mm. Em outras modalidades, a superfície da haste de Mayer pode ser usinada, ao invés de ser embrulhada com fio, para criar uma superfície apresentando uma pluralidade de ranhuras.

Com referência adicional à Figura 3, é ilustrada, em detalhes, uma modalidade da primeira parede de barreira 50, que sela a borda traseira 35 do aplicador de revestimento 10. Em uma modalidade preferida, a primeira parede de barreira 50 compreende uma haste de Mayer 54 e um membro de suporte de haste de Mayer 56. O membro de suporte de haste de Mayer 56, de preferência, se estende paralelamente aos, e coextensivamente com os, rolos de aplicador 100 e é adjacente ao membro de borda de topo que se estende a partir da parede traseira 40 da câmara 15. Em certas modalidades, a haste de Mayer 54 pode ser inclinada contra o rolo aplicador 100 por um dispositivo pneumático 52 engatado com o, ou integrado ao, suporte de haste de Mayer 42. Em uma modalidade, o dispositivo pneumático 52 é retido por um membro de montagem 42, que também é adaptado para receber o suporte de haste de Mayer 56. De preferência, o membro de montagem 42 se estende transversalmente ao longo da borda superior da câmara 15 e é montado na borda superior da parede traseira 40. O membro de suporte 42 converge em direção ao rolo aplicador 100, e apresenta uma borda superior livre, que é conformada para receber o suporte de haste de Mayer 56. O tubo pneumático 52, posicionado no canal que se estende transversalmente do membro de suporte 42, pode ser usado para posicionar a haste de Mayer 54 contra o rolo aplicador pela introdução de pressão no tubo, que, por sua vez, faz com que a haste de Mayer 54 seja comprimida contra o rolo aplicador. De preferência, o tubo pneumático compreende uma bexiga cuja pressão possa ser ajustada de cerca de 0 a cerca de 50 psi e, mais preferivelmente, de cerca de 5 a cerca de 40 psi. Também é adicionalmente preferido que o conjunto, incluindo o suporte de haste 56 e a bexiga de ar 52 sejam preferivelmente suficientemente flexíveis, tal que, em pressões na bexiga de ar de cerca de 2 a cerca de 5 psi, a haste 54 seja carregada de maneira uniforme contra o rolo aplicador 100.

Em uso, o material de revestimento em excesso introduzido na zona de aplicação, de maneira geral definido pela área entre as bordas frontais e traseiras da câmara, inunda a folga entre o dispositivo de dosagem e o rolo aplicador. Ao inundar a folga entre o dispositivo de dosagem e o rolo aplicador é formado um selo líquido na borda traseira do aplicador de revestimento, por meio disto permitindo a aplicação pressurizada de material de revestimento por sobre o rolo aplicador na zona. Conforme o rolo aplicador transita através da zona de aplicador, material de revestimento é aplicado à superfície do rolo. Conforme o rolo aplicador deixa a zona de aplicador, revestimento em excesso é dosado a partir do rolo até o nível final desejado pelo dispositivo de dosagem, o qual, em uma modalidade preferida, é uma haste de Mayer.

Em uma modalidade, o revestimento em excesso pode ser direcionado em direção ao recipiente de aplicador por membro de canal para a porção de retorno de revestimento do recipiente de aplicador. A porção de retorno de revestimento do recipiente de aplicador pode incluir um dreno, que conduz a um conduto apresentando uma tela, possibilitando que o material de revestimento retornado seja peneirado antes de ser reintroduzido na câmara. Em outra modalidade, a borda da câmara pode compreender uma placa de respingo (splash plate) que se estende da maneira descendente e para fora a partir da borda frontal, para guiar o material de revestimento líquido que escoa através da folga para a câmara para a coleta e recirculação.

Em operação, o líquido de revestimento é introduzido na câmara em quantidade suficiente para preencher completamente a câmara. Em uma modalidade particularmente preferida, o líquido de revestimento é introduzido na câmara sob pressão. O preenchimento da câmara com o líquido de revestimento causa um escoamento copioso, contínuo, de material de revestimento, de preferência, na direção em que do rolo aplicador transita, inundando as folgas entre o rolo aplicador e a lâmina de selagem de câmara e o dispositivo de dosagem. Isso forma um selo líquido entre a borda e o rolo aplicador e faz com que o líquido de revestimento seja aplicado ao rolo aplicador em uma faixa transversal muito estreita sob uma pressão positiva constante. O excesso de líquido de revestimento, que escoa através das folgas nas bordas frontais e traseiras do aplicador de revestimento, na direção em que o rolo aplicador transita, forma um selo líquido entre o aplicador de revestimento e o rolo aplicador, fazendo com que o líquido de revestimento dentro da câmara seja mantido sob pressão e seja- aplicado ao rolo aplicador sob pressão. O líquido que sela nas bordas frontais e traseiras também sela a câmara de revestimento, impedindo a entrada de ar e de matéria estranha.

Quando do uso do aplicador de revestimento para aplicar revestimentos de elevada viscosidade a papel tissue, é importante que o aplicador incorpore uma câmara de fornecimento de material de revestimento e um cabeçote de distribuição de material de revestimento de um projeto, tal que material de revestimento seja distribuído de maneira uniforme ao, e aplicado sobre o, rolo aplicador e tratado uniformemente para produzir um peso de revestimento uniforme. Consequentemente, em uma modalidade preferida, a câmara é formatada de maneira tal que sua parede superior convirja em direção ao rolo de aplicação próximo à fenda de dosagem, fazendo com que o material de revestimento se acelere conforme ele se aproxima da fenda. Em uma modalidade, a parede traseira da câmara pode ser curvada para se conseguir este efeito. Em outra modalidade, tal como a câmara ilustrada na Figura 6, as porções superior e inferior da parede traseira 40 podem apresentar dois formatos distintos. A parede inferior, de maneira geral, pode ter o formato de J, com uma porção substancialmente planar, ou uma parede inferior semicircular, que termina com um membro de fundo substancialmente planar orientado transversalmente em relação ao rolo aplicador 100. Na modalidade ilustrada na Figura 6, a porção superior da parede traseira 40, de preferência, converge em direção ao rolo aplicador 100, reduzindo o volume da câmara que se aproxima do dispositivo de dosagem 54 e fazendo com que o material de revestimento se acelere conforme ele se aproxime do dispositivo de dosagem 54.

O tamanho da câmara 15 pode variar conforme o tamanho do rolo aplicador 100 seja variado. Constatou-se que um ângulo de contato de pelo menos 60a é preferido; entretanto, ângulos de contato na faixa de cerca de 40a a cerca de 180a estão dentro do escopo desta invenção. O ângulo de contato é o número de graus da circunferência do rolo aplicador que estão em contato com o recipiente de aplicador de uma vez, isto é, aquela porção do rolo aplicador 100 entre as bordas frontais 30 e traseiras 35.

Em uma modalidade da invenção? material de revestimento a partir da linha de alimentação de revestimento fresco é movido por bombeamento através de um conduto até um distribuidor de revestimento, que é adequadamente preso à parte de trás da câmara de revestimento. De preferência, a bomba de fornecimento entrega revestimento à câmara de revestimento sob pressão hidrostática. As pressões podem variar de cerca de 0,02 a cerca de 0,5 bar (cerca de 2 a cerca de 50 kPa) e, ainda mais preferivelmente, de cerca de 0,1 a cerca de 0,2 bar (cerca de 10 a cerca de 20 kPa) . Quando da aplicação de revestimentos de elevada viscosidade de acordo com a presente invenção, a manutenção da câmara de revestimento sob pressão é uma característica importante da presente invenção. Ao empregar uma carga hidrostática para pressurizar a câmara de revestimento 15, elevados pesos de revestimento são alcançados pelo revestimento pressurizado sendo impelido para a trama em trânsito.

Em adição ao formato de gota de lágrima da câmara, de acordo com outro aspecto da invenção, é fornecido um par de aberturas de entrada que descarrega material de revestimento através da porção inferior da parede traseira. De preferência, o material de revestimento é descarregado através das entradas, tal que o líquido de revestimento preencha completamente a câmara de revestimento. Em consequência, o escoamento de material de revestimento a partir do cabeçote de distribuição é espalhado de maneira uniforme e distribuído para lados opostos da câmara de revestimento, e escoa em torno da câmara para a porção afilada superior da câmara e em direção ao dispositivo de dosagem para aplicação uniforme e dosagem do material de revestimento no rolo aplicador. O revestimento em excesso é removido a partir da câmara por um par de aberturas de saída localizado na parte superior da parede traseira.

Em outras modalidades, o aplicador de revestimento pode compreender duas ou mais saídas de cabeçote de distribuição. De preferência, o espaçamento entre as aberturas de saída de cabeçote de distribuição é de cerca de 6 a cerca de 12 polegadas (cerca de 15,24 cm a cerca de 30,48 cm), centro a centro, e, ainda mais preferivelmente, de cerca de 8 a cerca de 10 polegadas (cerca de 20,32 cm a cerca de 25,4 cm). O espaçamento das aberturas de saída de cabeçote podem depender, em parte, da formulação do material de revestimento e da reologia usadas. O diâmetro das aberturas, de preferência, varia de cerca de 0,5 a cerca de 5 polegadas (cerca de 1,27 cm a cerca de 12,7 cm) e, ainda mais preferivelmente, de cerca de 1 a cerca de 3 polegadas (cerca de 2,54 cm a cerca de 7,62 cm). Todas as aberturas não necessitam ser do mesmo diâmetro, e várias pode ser ou maiores ou menores em direção ao centro do cabeçote de distribuição, para facilitar distribuição uniforme com algumas formulações de revestimento.

Em operação, o aplicador de revestimento pode ser adaptado para aplicar revestimento a uma trama de papel tissue. Em uma modalidade, a trama de papel tissue é formada sobre um tecido em formação, adequadamente suportado e impelido por rolos, que recebe o estoque de fabricação de papel em camadas que sai a partir da caixa de alimentação. Uma vez retida sobre o tecido, a suspensão de fibras em camada passa água através do tecido. A remoção de água é conseguida por combinações de gravidade, força centrífuga e sucção à vácuo dependendo da configuração de formação. Quando da formação de produtos com múltiplas camadas, o produto de papel resultante pode compreender duas camadas, três camadas ou mais. Cada camada adjacente pode conter a composição de revestimento ou pelo menos uma das camadas adjacente à outra pode conter a composição de revestimento. As camadas individuais, de maneira geral, podem ser feitas a partir do mesmo suprimento de fibras ou a partir de suprimento de fibras diferente e pode ser feito a partir do mesmo processo ou de um processo diferente.

O volume de trama de papel tissue também pode variar de cerca de 3 cm3/g a cerca de 20 cm3/g, tal como de cerca de 5 cm3/g a cerca de 15 cm3/g. O "volume" de folha é calculado como o quociente do calibre de uma folha de papel tissue seca, expresso em micrômetros, dividido pela gramatura seca, expressa em gramas por metro quadrado. O volume de folha resultante é expresso em centímetros cúbicos por grama. Mais especificamente, o calibre é medido como a espessura total de uma pilha de dez folhas representativas e divisão da espessura total da pilha por dez, sendo que cada folha dentro da pilha é colocada com o mesmo lado voltado para cima. O calibre é medido de acordo com o método de teste TAPPI T411 om-89 "Espessura (Calibre) de Papel, Papelão e Placas Combinadas" com a Nota 3 para folhas empilhadas. O micrômetro usado para a realização do T411 om-89 é um Emveco 200-A Tissue Caliper Tester, disponível de Emveco, Inc., Newberg, Oregon, EUA. O micrômetro apresentava uma carga de 2,00 kPa (132 gramas por polegada quadrada) , uma área de pé de pressão de 2.500 milímetros quadrados, um diâmetro de pé de pressão de 56,42 milímetros, um tempo de espera de 3 segundos e uma taxa de diminuição de 0,8 milímetros por segundo.

A partir dali, a trama é passada através da seção de secagem da máquina. Na maioria dos casos, são usados um primeiro secador de ar e um segundo secador de ar; entretanto, existe também uma opção de se usar um secador de infravermelho. Depois da seção de secador, a folha é passada por sobre um eixo de núcleo que repousa sobre o tambor de carretel.

Uma vez que uma trama de papel tissue seja formada e secada, em uma modalidade, a composição de revestimento pode ser aplicada à trama. Em geral, a composição de revestimento pode ser aplicada somente a um lado da trama, ou a composição de revestimento pode ser aplicada a cada lado da trama. De preferência, o processo começa com um rolo de material de trama que deva ser tratado. O rolo a ser tratado é carregado em uma estação de rolo de desenrolamento. A trama é passada a partir do rolo de desenrolamento através de um nip entre o rolo de transferência/aplicador e o rolo aplicador. Dá-se partida à máquina e ela funciona em uma baixa velocidade para se assegurar que a trama não se romperá. Produto químico líquido é, então, adicionado ao nip criado entre a haste de Mayer e o rolo aplicador. Também deve ser observado que a haste de Mayer gira na direção oposta do rolo aplicador para controlar o volume de líquido aplicado. O líquido que deve ser aplicado à trama é disposto no rolo aplicador.

O produto químico líquido é aplicado à trama no nip entre o rolo aplicador e a borda traseira do aplicador de revestimento. O tamanho da abertura do nip é determinado pelo operador. Algumas vezes, são usados nips fechados, enquanto que, outras vezes, o nip é levemente aberto, o que permite menos deformidade da trama devido à pressão do nip. Conforme descrito aqui, somente um lado da trama é revestido com o produto químico. No entanto, também existe uma opção de se revestir ambos os lados do papel tissue.

Sem se estar preso a qualquer teoria, acredita-se que, para uma dada formulação de revestimento, o peso de revestimento é dependente de quatro fatores: da absorbância da folha, da velocidade do rolo aplicador, do tamanho da haste de Mayer e da pressão da bexiga de ar. De preferência, o rolo aplicador, de maneira geral, e feito correr na direção do trânsito da trama em uma taxa que seja, de preferência, de cerca de 10 a cerca de 70 % mais lenta do que a velocidade da trama e, ainda mais preferivelmente, de cerca de 30 a cerca de 60% mais lenta do que a velocidade da trama. Para aplicação de pesos de revestimento na faixa de cerca de 2 a cerca de 25 g/m2, uma haste de Mayer apresentando um diâmetro de cerca de 3 a cerca de 25 mm é preferível. A haste de Mayer pode ser lisa ou pode apresentar uma pluralidade de ranhuras dispostas ao longo de sua superfície. Onde a haste de Mayer apresentar uma pluralidade de ranhuras, as ranhuras estão, de preferência, na faixa de cerca de 0,05 a cerca de 3 mm e, mais preferivelmente, de cerca de 0,1 a cerca de 1 mm. Em aplicações de revestimento preferidas, a bexiga de ar varia de cerca de 5 a cerca de 25 psi e, ainda mais preferivelmente, de cerca de 5 a cerca de 10 psi. Em geral, tão logo quanto pressão suficiente seja desenvolvida para deformar a cobertura do rolo aplicador, o aumento da pressão de haste diminui o peso de revestimento, e a diminuição da pressão de haste aumenta o peso de revestimento.

Depois que o produto químico for aplicado, a trama, opcionalmente, pode ser passada através de uma seção de secador da máquina. Dependendo da umidade/secura desejada da folha, a temperatura dos secadores é diminuída ou elevada, conforme desejado. Depois que a trama tiver sido secada, ela é enrolada como um rolo tratado no topo do rolo de carretel.

Uma vantagem significativa do aplicador de revestimento da presente invenção é a capacidade de aplicar revestimentos de elevada viscosidade ao papel tissue. De preferência, o aplicador de revestimento é capaz de aplicar revestimentos apresentando uma viscosidade de pelo menos cerca de 500 cps, medida à 252C, usando um viscosímetro de Brookfield a 100 rpm usando um fuso No. 2, e, mais preferivelmente, uma viscosidade de pelo menos cerca de 800 cps e, ainda mais preferivelmente, uma viscosidade de pelo menos cerca de 1.000 cps. A viscosidade é frequentemente usada como uma indicação do peso molecular do polissiloxano, já que os pesos moleculares numérico médio e ponderai médio exatos podem ser difíceis de determinar. O termo "viscosidade", conforme usada aqui, se refere à viscosidade do revestimento conforme entregue pelo aplicador de revestimento ao rolo aplicador e pode, em certas modalidades, se referir a um material de revestimento que tenha sido diluído ou preparado como uma emulsão. Revestimentos de elevada viscosidade exemplificativos incluem, sem limitação, um polímero termoplástico, tal como uma dispersão contendo um polímero termoplástico. Em outras modalidades, o revestimento pode compreender uma loção, um amaciante, um desligante {debonder) para fibras celulósicas ou qualquer combinação dos mesmos. Por exemplo, em uma modalidade, a composição de aditivos pode compreender um polímero termoplástico combinado com uma loção, um polímero termoplástico combinado com um desligante ou um polímero termoplástico combinado com um amaciante. Em modalidades particularmente preferidas, o revestimento compreende misturas de polissiloxanos hidrofóbicos e hidrofílicos, tais como aqueles descritos na Patente U.S. No. 7.186.138, o conteúdo da qual é aqui incorporado por referência. Ainda em outras modalidades, o revestimento pode compreende uma composição formadora de filme e um polímero de olefina, tal como 5 aqueles descritos no Pedido de Patente Publicado U.S. No. 2008- 0041543, o conteúdo do qual é aqui incorporado por referência.

Em certas modalidades, o artigo revestido pode apresentar um peso de revestimento menor que 50 g/m2. Em uma modalidade alternativa, o artigo revestido pode apresentar um peso 10 de revestimento menor que 40 g/m2. Em uma modalidade alternativa, o artigo revestido pode apresentar um peso de revestimento de menos do que 30 g/m2. Em uma modalidade alternativa, o artigo revestido pode apresentar um peso de revestimento menor que 20 g/m2. Em uma modalidade alternativa, o artigo revestido pode 15 apresentar um peso de revestimento menor que 10 g/m2. Em uma modalidade alternativa, o artigo revestido pode apresentar um peso de revestimento na faixa de 1 a 10 g/m2; em outras modalidades, o artigo revestido pode apresentar um peso de revestimento na faixa de 0,1 a 5 g/m2. 20 Em certas modalidades, o artigo revestido pode apresentar uma espessura de revestimento na faixa de 0,1 a 100 micrometres. Todos os valores individuais e subfaixas de 0,1 a 100 micrômetros estão aqui incluídos e são aqui descritos; por exemplo, o artigo revestido pode apresentar uma espessura de 25 revestimento a partir de um limite inferior de 0,1, 1, 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 ou 90 micrômetros até um limite superior de 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 95 ou 100 micrômetros. Por exemplo, o artigo revestido pode apresentar uma espessura de revestimento na faixa de 0,1 a 15, 0,1 a 30 10 micrômetros ou 0,1 a 5 micrômetros.

Modalidades da presente invenção podem ser usadas em um "processo em linha", isto é, durante a fabricação do papel, ou em uma aplicação fora de linha. Um exemplo é quando o papel for previamente revestido com argila em uma máquina. Então, aquele 35 produto pode apresentar a composição de revestimento aplicada como uma alternativa a uma estrutura revestida por extrusão.

A fim de aplicar a composição de revestimento por sobre a superfície da trama e de manter a composição sobre a superfície sem penetração significativa, o tamanho de partícula, a viscosidade e o nível de sólidos de uma dispersão de revestimento desempenha um papel importante. Se uma dispersão apresentar suas partículas de dispersão de tamanho grande o bastante (por exemplo, se o tamanho de partícula for maior do que o tamanho de abertura do substrato de trama) , não importa quão baixa seja sua viscosidade ou seu nível de sólidos, a composição de revestimento permanecerá sobre a superfície da trama. Em realidade, uma dispersão apresentando grande tamanho de partícula- tende a ser muito instável. Para certos revestimentos de polissiloxano, a dispersão usualmente apresenta um tamanho de partícula médio menor que 5 micrômetros, ou, além disso, menor que 2 micrometres. O grau de penetração de uma tal composição de dispersão será determinado por sua viscosidade e seu nível de sólidos. Conforme sua viscosidade aumenta, ou seu nível de sólidos aumenta, a composição de revestimento da dispersão reduz seu grau de penetração. Na maior parte do tempo, quando uma dispersão aumentar seu nível de sólidos, usualmente resultará em uma viscosidade aumentada. Entretanto, se for usado um modificador de viscosidade (ou espessante), o nível de sólidos pode ser desacoplado da viscosidade. Um nível de sólidos constante da dispersão e um aumento da viscosidade da dispersão podem ser obtidos por aumento do nível de suplemento de um modificador de viscosidade. Outra maneira de desacoplar a viscosidade de uma dispersão de seu nível de sólidos é usar uma estrutura de espuma para aumentar sua viscosidade, enquanto se mantém seu nível de sólidos constante.

Claims (5)

1. Método para aplicar uma composição de revestimento de elevada viscosidade a uma trama, caracterizado por compreender: apresentar uma trama tendo uma primeira superfície e uma segunda superfície; aplicar um revestimento de elevada viscosidade à superfície de um rolo aplicador (100) que transita através de uma zona de aplicação (15) apresentando bordas frontais e traseiras espaçadas, uma parede intermediária às bordas e espaçada a partir do rolo aplicador e a partir das bordas frontais e traseiras, e bordas laterais lateralmente espaçadas, a zona de aplicação sendo definida entre as bordas frontais e traseiras, o revestimento de elevada viscosidade apresentando uma viscosidade de pelo menos 0,5 Pascal- segundos (500 centipoises); formar e manter um reservatório de revestimento de elevada viscosidade sob pressão no rolo aplicador ao longo da zona de aplicação; dosar o revestimento de elevada viscosidade sobre o rolo aplicador (100) usando uma haste de Mayer (54) na borda traseira (50) da zona de aplicação; manter o revestimento de elevada viscosidade ao longo da zona de aplicação sob pressão por selagem de maneira substancial das bordas laterais (20, 20’) da zona e por formação de um selo líquido em uma primeira folga definida entre o rolo aplicador (100) e a haste de Mayer (54) e por estabelecimento de um selo em uma segunda folga definida entre a borda frontal (30) da zona de aplicação e o rolo aplicador (100); escoar de maneira contínua o revestimento de elevada viscosidade sob pressão para zona de aplicação para preencher, de maneira contínua, a primeira folga com revestimento para formação do selo líquido para selagem da borda traseira da zona de aplicação e prevenção da entrada de ar e de matéria estranha na zona de aplicação e para manutenção de uma área pressurizada de revestimento ao longo da zona de aplicação; e transferir o revestimento de elevada viscosidade a partir do rolo aplicador à primeira superfície da trama sem penetrar na primeira superfície.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a trama de papel tissue compreende 50% de fibras celulósicas e apresenta um volume maior do que 3 cm3/g.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o revestimento de elevada viscosidade apresenta uma viscosidade de pelo menos 0,8 Pascal-segundos (800 centipoises).

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a etapa de transferência do revestimento de elevada viscosidade a partir do rolo aplicador para a primeira superfície da trama resulta em uma trama apresentando um peso de revestimento na faixa de 0,1 g/m2 a 50 g/m2; ou em que a etapa de transferência do revestimento de elevada viscosidade a partir do rolo aplicador até a primeira superfície da trama resulta em uma trama apresentando uma espessura de revestimento na faixa de 0,1 a 100 micrômetros.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente a etapa de aquecimento do fluido de revestimento para diminuir a viscosidade de aplicação.

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