BRPI0518028B1 - método e máquina para produção de produtos de fibra a partir de pasta - Google Patents

Abstract

método e máquina para produção de produtos de fibra a partir de estoque, e um novo tipo de produto de fibra. a presente invenção se refere a um método e a uma máquina para produção de um produto de fibra. a invenção também se refere a um corpo moldado produzido pelo método da invenção. de acordo com a invenção, um produto de fibra é formado em uma primeira ferramenta. o produto de fibra formado é, em seguida, intercalado entre a primeira ferramenta e a segunda ferramenta, e a superfície da segunda ferramenta é aquecida a pelo menos 220 graus celsius para evaporar água a partir do produto de fibra. as ferramentas são permeáveis à ar e á água. quando o produto de fibra tiver sido desidratado a um teor de sólidos secos de pelo menos 70%, o produto de fibra é submetido a aquecimento de microondas.

Description

"MÉTODO E MÃQUIMA PARA PRODUÇÃO DE PRODUTOS DE FIBRA A PARTIR DE PASTA" CAMPO DA INVENÇÃO A invenção se refere à produção· de produtos de fibra a partir de pasta e, especialmente, a objetos tridimensionais, tais como caixas de papelão de ovo, e outros acondicionamentos de produtos, mas também, a objetos tais como copos de bebida para bebidas ou bandejas, por exemplo, bandejas de alimentação, ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Produtos de fibra tais como, por exemplo, caixas de ovo, podem ser produzidos a partir de uma pasta em um processo· onde uma camada de fibra ê criada e moldada a uma forma desejada, onde após o produto de fibra desse modo moldado é desidratado e possivelmente submetido a alguma forma de operação de pós-processamento. A Patente US No 6.103.179 revela um método para a produção de um produto de fibra que é onde um primeiro molde macho é imerso em um tanque de moldagem contendo pasta. Por meio de vácuo, uma camada de fibra de espessura predeterminada para o produto de fibra é formada. O primeiro molde macho é, em seguida, removido a partir do tanque de moldagem. Uma sequência cíclica de movimentos é realizada com um molde fêmea no qual, em um primeiro estágio de prensagem, o molde fêmea é trazido sob força contra o molde macho, de modo que uma primeira expressão de água de pasta ocorre, seguindo que o· produto de fibra é transferido para o molde fêmea que ê movido para uma segunda posição, 0 produto de fibra é, em seguida, submetido a uma segunda expressão onde após o produto de fibra è submetido a secagem final usando microondas ou radiação infravermelha, h Patente US No 6.451,235 revela um método para formação de uma reforço de fibra tridimensional a partir de uma pasta fluida de fibra. Neste método, uma estação de formação úmida è usada, que compreende uma matriz de formação úmida móvel substancia Imente rígida com uma primeira superfície de formação tridimensional e uma matriz de formação úmida fixa substancialmente rígida com uma segunda superfície de formação. Um limitador compreende uma estrutura impermeável substancialmente rígida, que circunda um espaço interior do limitador compreendendo um volume prismático incluindo um contorno de corte transversal que envolve uma superfície periférica da primeira matriz, de modo que a matriz de formação úmida móvel pode atravessar ura comprimento axial do volume prismático do espaço interior do limitador. Dentro do espaço interior do limitador, acima de uma área predeterminada da segunda superfície de formação, existe um espaço de pasta fluida. Existem também meios de enchimento para adição de pasta fluida de fibra ao espaço de pasta fluida, e um meio de prensagem para impelímento da matriz de formação úmida móvel ao longo do comprimento axial do volume prismático. 0 método inclui adição de uma quantidade predeterminada de pasta fluida de fibra ao espaço de pasta fluida, e compressão a uma taxa pré-seiecionada cia pasta fluida de fibra contida no espaço de pasta fluida. Um reforço de fibra de pré-forma é, em seguida, removido a partir do espaço interior do limitador e movido para uma estação de acabamento do reforço. Na estação de acabamento de reforço, o reforço de fibra de pré-forma úmida é compactado adícionalir.ente e secado sob restrição pressurizada entre as matrizes de formação aquecidas para produzir o reforço de fibra acabado. Após tratamento na estação de acabamento, urna rede transporta o reforço de fibra acabado para uma estação de pós-tratamento. 0 pós-processamento é citado para incluir tais operações como ligação aos revestimentos externos. h Patente U3 No 6.582.562 revela um método para produção de partes moldadas a partir de uma pasta fluida pelo uso de primeiro· e segundo moldes porosos de união. Neste método, o primeiro molde é movido na pasta fluida, e um, vácuo ê aplicado ao primeiro molde ao primeiro molde para fazer com que a pasta fluida se forme no primeiro molde a uma espessura desejada. O segundo molde ê aquecido por ar quente a partir de uma fonte de ar quente, e os primeiro- e segundo moldes sào unidos, e um vácuo é suprido para os primeiro e segundo moldes durante união dos primeiro e segundo moldes. Após isto, a parte moldada é ejetada a partir do primeiro molde, e a parte moldada se desloca com o segundo molde. 0 segundo molde é movido, e o vácuo no segundo molde é liberado para permitir que a parte moldada seja separada a partir do segundo- molde. Isto pode ser feito em conjunto com uma correia transportadora. É citado que temperaturas de secagem de 300 graus F podem ser usadas (correspondendo a cerca de 149 graus Celsius}. A Patente (JS No 6.136.150 revela um método e um dispositivo para realizar um fluxo de pasta em um tanque de moldagem. É citado que o tanque de moldagem é usado para produzir um produto de fibra, tal como uma caixa de papelão de ovo, ou outro acondici oname nt o de produto. Nesta patente, é proposto que um fluxo de pasta no tanque de moldagem é bombeado no fundo do tanque de moldagem e permitido escoar para cima sobre a borda do tanque. É citado que isto resulta em um fluxo que é direcionado para cima, e que isto deve ser importante para formação de uma camada de fibra de igual espessura em. uma ferramenta macho usada no método.

Durante a produção de produtos de fibra, tais como, por exemplo, caixas de ovo e copos de bebida, é desejável que a forma do produto final possa ser controlada em um modo seguro. Para muitas aplicações, ê também desejável que o produto final tenha substancialmente as mesmas propriedades de resistência, de modo que o produto final não se curve facilmente em uma direção do que em outra. Se calor é usado para desidratar o produto de fibra, é também desejável que o calor nào queime a superfície do produto de fibra. É também desejável que a água vaporizada possa ser evacuada eficientemente. É um objetivo da presente invenção proporcionar um método aperfeiçoado e uma máquina aperfeiçoada para produção de produtos de fibra a partir da pasta. Nas concretizações preferidas da invenção, o método é efetuado era um tal, modo, e a máquina é, desse modo, projetada, que controle aperfeiçoado da forma do produto final é alcançado. Nas concretizações vantajosas da invenção, o produto final também obtêm propriedades substanciaImente constantes de resistência. Outros objetivos da invenção incluem desidratação eficiente, evitando-se queima da superfície do produto final.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO A invenção se refere a ura método para produção de um produto de fibra a partir da pasta. 0 método da invenção compreende provisão de uma primeira ferramenta que ê permeável a ar e água, e provisão de uma segunda ferramenta. A segunda ferramenta ê aquecida a uma temperatura superficial de pelo menos 220 graus Celsius, Um tanque de moldagem é provido e a pasta é alimentada para o tanque de moldagem. A primeira ferramenta é imersa no tanque, e um produto de fibra embriônico è formado na primeira ferramenta pela aplicação de sucção através da primeira ferramenta. A primeira ferramenta é, em seguida, removida a partir da pasta, e a primeira ferramenta é trazida contra uma segunda ferramenta, tal que o produto de fibra formado é intercalado entre a primeira e a segunda ferramenta. 0 produto de fibra formado é aquecido pela segunda ferramenta, tal que pelo menos uma parte da água no produto de fibra formado é vaporizada. 0 produto de fibra formado pode subseqüentemente ser submetido a pelo menos uma etapa adicional de desidratação, onde o produto de fibra é intercalado entre um par de ferramentas opostas. A água é removida a partir do produto de fibra até ele tenha alcançado um teor de sólidos secos de preferivelmente pelo menos 70%. Quando o produto de fibra tiver alcançado um. teor de sólidos secos de pelo menos 701, ele pode ser submetido à secagem final por* microondas. Antes da secagem, final por microondas, o produto de fibra pode ser submetido a vapor de modo a alcançar um teor de umidade mais constante. A etapa de aquecimento e vaporização que é efetuada entre a primeira ferramenta e a segunda ferramenta deve preferivelmente durar não mais do que 1 segundo. Durante a etapa de formação, o produto de fibra é adequadamente desidratado a um teor de sólidos secos de 18-22% por peso·, preferivelmente ?Π' por peso. A pasta usada pode adequadamente ter um teor de sólidos secos de 0,4-0,7% por peso. Preferivelmente, a pasta tem. um teor de sólidos secos de 0,51 por peso. Uma pasta adequado pode ser produzida a partir de polpa quimiotermomecánica (CTMP).

Nas concretizações preferidas da invenção, nenhuma pasta é alimentada ao tanque de moldagem durante a etapa de formação atual. Isto pode ser efetuado, por exemplo, por meio do impe lí mento da pasta a partir de um tonel da máquina para by-passar o tanque de moldagem. durante a etapa de formação. Após a etapa de formação, a pasta a partir do tonel da máquina pode uma vez novamente ser alimentada para. o tanque de moldagem. A etapa de formação leva preferivelmente 1-2 segundos. A primeira ferramenta e a segunda ferramenta devem preferivelmente ser pressionadas uma contra a outra com uma força que gera uma sobrepressào de não mais do que 1 MPa, é, preferivelmente, não mais do que 300 KPa. De fato, pode ser adequado em, alguns casos usar uma pressão muito baixa, e a pressão pode estar na faixa de 10-300 KPa. É também concebível que nenhuma pressão mecânica seja aplicada.

Sucção deve preferivelmente ser aplicada à primeira ferramenta quando o produto de fibra é intercalado entre a primeira ferramenta e a segunda ferramenta aquecida. Nas concretizações preferidas, também a segunda ferramenta é permeável a ar e água. A sucção é em seguida aplicada também à segunda ferramenta quando o produto de fibra é intercalado entre as ferramentas, de modo que vapor e água são evacuados através de ambas a primeira ferramenta e a segunda ferramenta. A invenção também se refere a um máquina para, produção de produtos de fibra a partir de uma pasta. A máquina compreende um. tanque de moldagem para retenção da pasta, e uma primeira ferramenta que ê permeável a ar e água. A máquina compreende adicionaimente uma segunda ferramenta que è permeável a ar e água. A máquina tem meios conectados à primeira ferramenta para abaixamento da primeira ferramenta no tanque, e elevação da primeira ferramenta para fora do tanque, e para trazer a primeira ferramenta contra a segunda ferramenta. Um dispositivo de sucção, isto é., uma, fonte de subpressão é conectada à primeira ferramenta. Uma fonte de calor, isto é, uni dispositivo de aquecimento, é disposta para aquecer a segunda ferramenta, e capaz de aquecer a superfície da segunda ferramenta à uma temperatura de pelo menos 220 graus Celsius, de modo a vaporizar água em um produto de fibra úmido quando o produto de fibra úmido está intercalado entre a primeira e a segunda ferramenta. A máquina compreende adicionalmente um aquecedor de microondas para remoção adicional de água a partir de um produto de fibra que foi anteriormente desidratado entre a primeira ferramenta e a segunda ferramenta. Existem também meios para transferir um produto de fibra a partir da segunda ferramenta para o aquecedor de microondas.

Preferivelmente, um tonel da máquina é disposto para suprir pasta ao tanque de moldagem através de um conduto, Pode também ser um conduto de by-pass que pode ser usado seletivamente tal que a pasta a partir do tonel da máquina pode, ou. ser passada diretamente para o tanque de moldagem, ou bombeada ao redor em um fluxo fechado.

Em concretizações vantajosas, um chuveiro de vapor pode ser disposto antes do aquecedor de microondas de modo que um produto de fibra a ser passado através do aquecedor de microondas pode ser regado corrí vapor antes de ser tratado pelo aquecedor de microondas.

Preferivelmente, a primeira ferramenta compreende partículas que foram sínterizadas juntas para formar um corpo poroso. Em concretizações preferidas, também a segunda ferramenta compreende partículas que foram sintetizadas juntas para formar um corpo poroso.

Naturalmente, deve ser compreendido que também outras ferramentas do que ferramentas sintetizadas podem ser consideradas.

Em concretizações vantajosas, as primeira e segunda ferramert as ;;ãn montadas em retentores que podem ser girados entre posições angulares diferentes.

Em adição ã primeira e â segunda ferramenta, ferramentas adicionais podem ser dispostas em uma : raéi.ór ia a r-ir: :: dn μ,o -ia primolra e secunda ferramenta -it, ãq.u.Oüdo: do r.i :u ia rJ-is, as ferr.-merit a? adicionais formando pares cocperantes de ferramentas onde um produto de fibra pode ser submetido a desidratação adicional, e as ferramentas adicionais sendo adicionalmente dispostas para transportar ura produto de fibra em direção ao aquecedor de microondas.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A Figura 1 é uma representação esquemática do layout da máquina usada no método da invenção.

As Figuras 2a-2h mostram um seqüência onde uma ferramenta de formação ê imersa na pasta retida em um tanque. A Figura 3 mostra em maiores detalhes uma ferramenta de formação imersa na pasta. A Figura 4 mostra a ferramenta de formação da Figura 3 onde o produto de fibra foi formado na ferramenta. h Figura 5 mostra como a primeira ferramenta se une com a segunda ferramenta, e coroo um produto de fibra é intercalado entre as duas ferramentas, A Figura 6 mostra, em perspectiva, um grupo de retentores de ferramenta dispostos em uma sequência. A Figura 7 mostra o mesmo grupo de retentores de ferramenta como na Figura 6, mas aqui visto de cima. A Figura 8 mostra uma vista lateral dos retentores de ferramenta mostrados na figura 6 e Figura 7. A Figura 9 mostra como produtos de fibra secos prontos sâo transferidos para uma correia transportadora. A Figura 10 mostra uma parte da máquina mostrada na figura 1, Ά Figura 11 mostra uma vista explodida de um par de ferramenta usado na presente invenção. A Figura 12 mostra um corte transversal do par de ferramenta mostrado na Figura 11. A Figura 13 mostra em maiores detalhes a microestrutura das ferramentas mostradas na Figura 12. A Figura 14 mostra, em perspectiva, um retentor de ferramenta provido com uma pluralidade de ferramentas.

As Figuras 15A-C mostram, propriedades de produto moldado produzido de acordo com a invenção, em comparação com a técnica anterior. A Figura 16 mostra um detalhe de uma concretização vantajosa de uma ferramenta usada no método da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Referência será agora feita à Figura 1, Na Figura 1, uma máquina para produção de produtos de fibra é mostrada, À esquerda na Figura 1, uma seção de preparação de pasta é indicada, onde fardos de polpa 20 podem ser desintegrados e dissolvidos na pasta em. um desintegrador 22, e subseqiien temente passados para um tonel da máquina 7. No tonel da máquina 7, a pasta pode ser mantida em movimento por um. dispositivo de agitação 21 para evitar floculaçâo, A partir do tonel da máquina 7, a pasta pode ser alimentada através de um conduto 8 para um. tanque 6 que é usado no processo de acordo com a invenção, Nas concretizações preferidas da invenção, nenhuma pasta é alimentada para o tanque de moldagem 6 durante a etapa de formação atual. Isto pode ser efetuado, por exemplo, por meio do impelimento da pasta a partir do tonel da. máquina 7 para by-passar o tanque de moldagem 6 durante a etapa de formação. Após a etapa de formação, a pasta a partir do tonel da máquina 7 pode uma vez novamente ser alimentada para o tanque de moldagem 6. A etapa de formação pode adequadamente levar 1-2 segundos. Quando nenhuma polpa é passada para o tanque de moldagem 6, a polpa 19 no tanque de moldagem 6 pode ficar em repouso. Isto acarreta a vantagem que o produto de fibra que é formado obtém propriedades mais uniformes em todas as direções, visto que a orientação das fibras será mais aleatória. Para evitar floculaçâo no |sj conduto(s) que conduz{em) ao tanque de moldagem 6, a pasta pode ser enviada através de um conduto de by-pass 9 durante formação, de modo que a pasta é mantida era movimento. Após um produto de fibra tiver sido formado em uma ferramenta 1 que é imersa na pasta que é mantida no tanque 6, o produto de fibra é desidratado entre pares opostos de ferramentas e, subsequentemente, passado para ura dispositivo de aquecimento de microondas 17 para secagem final. Uma correia transportadora 15 pode ser usada para transportar produtos de fibra 10 para o aquecedor de microondas 17. No final da linha de produção, existe uma unidade de captação 23 que é usada para colocar os produtos finais 10 em uma pilha 24. A unidade de captação 23 pode ter um dispositivo de sucção (não mostrado}, de modo a ser capaz de captar os produtos secos prontos 10. A função do processo será agora explanada com referência às Figuras 2a-2h e Figuras 3-5. Na Figura 2a, uma primeira ferramenta 1 é colocada em um retentor 13 que pode se articular em um eixo ou pino 14. Na Figura 2b, o retentor 13 foi articulado ou girado para uma posição onde a primeira ferramenta faceia a pasta 19 que é retida em um tanque 6. A primeira ferramenta 1 é montada no retentor 13, de tal modo que pode ser abaixada na pasta 19. Isto pode ser feito por meios especiais para abaixamento e elevação da primeira ferramenta 1 em relação ao retentor 13. Tais meios podem, incluir um braço telescópico 18 hidraulicamente operado, que é indicado esquematicamente, por exemplo, na Figura 2c. A primeira ferramenta 1 é agora abaixada na pasta 19 até que ela alcance a posição indicada na Figura 2d. Esta posição é mostrada em maiores detalhes na Figura 3. Conforme pode ser visto na Figura 3, a primeira ferramenta 1 tem uma superfície perfilada 25 que corresponde à forma de um produto de fibra a ser formado. A primeira ferramenta 1 é permeável a ar e a água. Ela é também conectada a uma fonte de subpressào, isto é, um dispositivo de sucção 2 que pode aplicar sucção através da primeira ferramenta 1, tal que água e fibras são succionadas em direção à primeira ferramenta. 1. A água passará através da primeira ferramenta, 1 e pode ser passada de volta para a pasta 9 através de um conduto de retorno (nâo mostrado). Contudo, as fibras permanecerão na superfície perfilada 25 da primeira ferramenta 1, e formarão um produto de fibra embriônico 10, conforme indicado na Figura 4. Desse modo, a primeira ferramenta 1 serve como uma ferramenta de formação para formação inicial dos produtos de fibra. A pasta usada é preferivelmente baseada em polpa quimiotermomecânica (CTMP), mas também outra polpa que CTMP pode ser contemplada. A CTMP é uma polpa preferida. neste contexto, visto que ela é relativamente fácil de desidratar a pasta baseado na CTMP. A consistência da pasta pode ser 0,51 por peso, ou cerca de 0,51 por peso. Contudo, outros valores para consistência podem também serem contemplados. A etapa de formação inicial pode levar cerca de 1-2 segundos. Quando· a etapa de formação inicial é completada, a primeira ferramenta (a ferramenta de formação·) é elevada a partir da pasta 19 conforme, indicado na Figura 2e. 0 produto de fibra formado 10 agora tem um teor de sólidos secos de cerca de 20%, mas teor de sólidos secos pode também ser um tanto mais baixo ou ura tanto mais alto, realisticamente na faixa de, por exemplo, 18-22%. Conforme indicado nas Figuras 2f-2h, o retentor 13 pode, em seguida, ser girado, e a primeira ferramenta 1 uma vez novamente movida pelo braço 18 para fora do corpo do retentor 13. Nas Figuras 2f-2h, a primeira ferramenta 1 é movida horizontalmente e para a direita nas figuras. Contudo, deve ser compreendido que outras direções e modelos de movimento são também possíveis, A primeira ferramenta é movida de modo a se unir com uma segunda ferramenta 3, conforme indicado simbolicamente na Figura 2h, e, em maiores detalhes, na Figura 5, Durante este movimento, o dispositivo de sucção 2 continua a ser ativo de modo o produto de fibra embriônico 10 é firmemente retido pela primeira ferramenta 1. A segunda ferramenta 3 tem. uma superfície perfilada 26 que se equipara à superfície perfilada 25 da primeira ferramenta 1, Quando a primeira ferramenta 1 encontra a segunda ferramenta 3, o produto de fibra formado 10 é retido entre as ferramentas 1,3. Nas figuras, a primeira ferramenta 1 ê mostrada como uma ferramenta macho, enquanto a segunda ferramenta 3 é mostrada como uma ferramenta fêmea. Acredita-se que esta seja a solução mais adequada, visto que torna c processo de formação mais fácil, mas a primeira ferramenta 1 pode também. ser uma ferramenta fêmea. Um dispositivo de aquecimento 5 é disposto para aquecer a segunda ferramenta 3, tal que a superfície perfilada 26 da segunda ferramenta 3 alcance uma temperatura de preferivelmente pelo menos 220 graus Celsius. Também temperaturas consideravelmente mais altas do que 22 0 graus Celsius podem ser usadas. Um intervalo realístico para a temperatura superficial da segunda ferramenta 3 pode ser 220 graus Celsius - 400 graus Celsius. Embora a temperatura, superficial para a segunda ferramenta 3 deva preferivelmente ser pelo menos 2 20 graus Celsius de modo a alcançar desidratação efetiva, deve ser compreendido que temperaturas abaixo de 220 graus Celsius podem ser contempladas. Por exemplo, a temperatura pode ser tâo baixa quanto 200 graus Celsius, Consequentemente, um intervalo para a temperatura pode ser 200 graus Celsius -400 graus Celsius. Nas concretizações preferidas, a segunda ferramenta 3 é também uma ferramenta permeável, e ura dispositivo de sucção 4 pode também ser conectado à segunda ferramenta 3 para aplicar sucção através da segunda ferramenta 3 quando a segunda ferramenta 3 se une com a primeira ferramenta 1. Devido a alta temperatura da segunda ferramenta 3, a água no produto de fibra 10 é vaporizada. Desde que pelo menos a primeira ferramenta 1 seja permeável, o vapor pode escapar através da primeira ferramenta 1. Se o dispositivo de sucção 2 da primeira ferramenta está ativo, isto facilitará a evacuação de vapor. Se a segunda ferramenta 3 ê também permeável, o vapor pode também ser evacuado através da segunda ferramenta 3, e isto é tornado mais eficiente se o dispositivo de sucção 4 da segunda ferramenta está ativo. O produto de fibra 10 é retido entre as ferramentas 1, 3 durante a vaporização. Quando a água é vaporizada em tais altas temperaturas, o processo de vaporização será violento e súbito. De acordo com uma teoria difundida, o produto de fibra será submetido a um processo de assim denominado "secagem por impulso". Isto implica que a água vaporizada que deixa o produto de fibra forçará tal água remanescente entre as fibras que não foram vaporizadas. Isto resulta em. uma desidratação muito efetiva. A invenção não está ligada por qualquer teoria particular de exatamente o que ocorre sob tais circunstâncias. Contudo, experiência prática tem demonstrado que temperaturas superficiais de 220 graus Celsius resultam era desidratação muito eficiente. Observou-se que níveis de secagem de 50% e mais podem ser obtidos já na primeira etapa de desidratação entre as ferramentas 1,3. 0 tempo no pinçamento entre as ferramentas 1,3 deve preferivelmente ser muito curto, e um tempo de não mais do que 1 segundo pode ser adequado. Em alguns casos, um tempo que é menor do que 1 segundo pode ser adequado. A pressão no pinçamento entre as ferramentas 1,3 deve preferivelmente nâo ser mais alta do que 1 MPa. Preferivelmente, a pressão mecânica nâo deve ser mais alta do que 900 kPa. Por exemplo, a pressão mecânica pode estar na faixa de 10 -900 MPa. Em alguns casos, a pressão pode atualmente ser zero.

Referência será feita agora à Figura 6. Na Figura 6, pode ser visto como vários retentores de ferramenta 13 sào dispostos em uma série. Conforme indicado, por exemplo, na Figura 8, cada retentor de ferramenta 13 é articulável e tem um eixo 14 para esta proposta. O eixo 14 pode ser girável junto com o retentor de ferramenta, ou o retentor de ferramenta 13 pode articular no eixo 14. Em cada um dos retentores de ferramenta 13, existem ferramentas adicionais 11, 12 tais como ferramentas macho 11 e ferramentas fêmea 12. Cada uma das ferramentas 11, 12 pode formar um pinçamento junto com pelo menos uma outra ferramenta em um retentor de ferramenta adjacente 13, Cada uma das ferramentas 11, 12 pode ser permeável e conectada a um dispositivo de sucção imediatamente similar à primeira ferramenta 1 e à segunda ferramenta 3, As ferramentas 11, 12 podem ser montadas em um ou vários braços telescópicos 18, ou em algum outro atuador para mover as ferramentas 11, 12 distante ou em direção a seus respectivos retentores 13. Desse modo, uma ferramenta 11 em um retentor 13 pode ser movida horizontalmente em, direção a uma ferramenta 12 em um retentor adjacente 13 de modo a desidratar um, produto de fibra retido entre as ferramentas 11, 12. As ferramentas 11, 12 e retentores de ferramenta 13 também servem como ura transportador para transportar o produto de fibra 10 em direção ao aquecedor de microondas 17. Este funciona do seguinte modo. Um produto de fibra 10 é retido em uma ferramenta macho 1, 11, ou em uma ferramenta fêmea 3, 12, por meio de sucção através da ferramenta permeável 1, 3, 11, 12. Como um exemplo, referência será feita agora a um caso onde o produto de fibra 10 é inicia Imente retido em uma ferramenta fêmea 1, 11. 0 braço 18 {ou, braços 18) move {m) a ferramenta fêmea 1, 1,1 em direção ã ferramenta fêmea 3, 12. 0 produto de fibra 10 é desidratado. A sucção através da ferramenta macho 1, 11 ê liberada, e o produto final 10 é agora retido por sucção através da ferramenta fêmea 3, 12. A ferramenta macho 1, 11 retorna para sua posição original. O retentor de ferramenta 13 da ferramenta fêmea 3, 12 é agora girado 180 graus, tal que o produto de fibra estará faceando uma nova ferramenta macho 12. Pode ser agora compreendido que este processo pode ser repetido de tal modo que o produto de fibra 10 é transferido para a próxima ferramenta macho e adicionalmente em, direção ao secador de microondas. As ferramentas 11, 12 e seus retentores 13 são, desse modo, dispostos para transportar um produto de fibra 10 em direção ao aquecedor de microondas. Para clareza adicional do arranjo das ferramentas adicionais 11, 12, referência é feita à Figura 7.

Conforme pode ser visto mais ciaramente na Figura 14, cada retentor de ferramenta 13 pode ter uma pluralidade de ferramentas 12 dispostas uma próxima da outra de modo que uma pluralidade de produtos de fibra 10 pode ser produzida e acabada simultaneamente. Deve ser compreendido que cada um dos pares adicionais de ferramentas 11, 12 pode funcionar, do mesmo modo, como a primeira ferramenta 1 (a ferramenta de formação·), e a segunda ferramenta 3, e que adicionalmente desidratação pode ocorrer nos pinçamentos formados entre os pares de ferramentas adicionais 11, 12. As ferramentas adicionais 11, 12 servem ambas para a proposta de desidratação e para a proposta de transportar o(s) produto(s) de fibra 10. Nas concretizações vantajosas da invenção, a pressão entre a primeira ferramenta 1 e a segunda ferramenta 3 pode ser mantida relativamente baixa, enquanto uma pressão mais alta e uma temperatura mais baixa é usada entre os seguintes pares de ferramenta 11, 12. Por exemplo, a pressão mais alta de até 1 MPa pode ser usada em um pinçamento de prensagem entre o último par de ferramentas 11, 12. Deve ser compreendido que, normalmente, desidratação adicional ocorre nos pinçamentos de prensagem entre as ferramentas adicionais 11, 12. Quando mais do que dois pinçamentos de prensagem são usados, a pressão nos pinçamentos pode aumentar de pinçamento para pinçamento, tal que a pressão mais baixa é usada no primeiro pinçamento, uma pressão mais alta é usada nos pinçamentos seguintes, e a pi ssú ■ mais alta no último pinçamento. A pressão pode, desse modo, aumentar nas etapas de pinçamento para pinçamento.

Com referência às Figuras 9a-9h, uma correia transportadora 15 pode estar localizada na extremidade da trajetória da ferramenta. A Figura 9a mostra como o último retentor de ferramenta 13 está em uma posição horizontal. Deve ser compreendido que um produto de fibra 10 ê retido por sucção à ferramenta macho 11. O retentor de ferramenta 13 está localizado acima da correia transportadora 15. Na Figura 9b, o retentor de ferramenta 13 foi girado de modo que a ferramenta 11 agora i a correia transportadora 15. A ferramenta 11 se move para baixo conforme indicado na Figura 9c, e a sucção ê desativada fazendo com, que o produto de fibra caia na correia transportadora 15. Possivelmente, o ar pode também ser soprado através da ferramenta 11 para ajudar o produto de fibra 10 a deixar a ferramenta 11. O produto de fibra será, em seguida, transportado em direção ao aquecedor de microondas, enquanto a ferramenta 11 retorna para sua posição original conforme indicado nas Figuras 9e~9h.

Na Figura 10, pode ser visto como o aquecedor de microondas 17 pode ser precedido por um chuveiro de vapor 16 que sopra vapor no produto de fibra 10. A proposta disto· é alcançar uma distribuição de umidade mais constante no produto de fibra 10. Deve ser compreendido que o uso de vapor é uma característica ótima da invenção, e é possível considerar concretizações da invenção onde vapor não é usado. Preferivelmente, o produto de fibra foi desidratado a um teor de sólido secos de pelo menos 70% antes dele alcançar o aquecedor de microondas 17. Contudo, deve ser compreendido que ele pode alcançar o aquecedor de microondas com um teor de sólidos secos abaixo de 70%. O desenho das ferramentas 1, 3, 11, 12, de acordo com uma concretização possível da invenção, será agora explanado em maiores detalhes com referência às Figuras 11 - 13. A Figura 11 é uma vista explodida da primeira ferramenta 1 e da segunda ferramenta 3. Conforme indicado na Figura 11, um aquecedor 5 pode ser colocado próximo à segunda ferramenta 3, possivelmente diretamente conectado à ferramenta 3, ou a uma certa distância a partir da segunda ferramenta 3. Conforme pode ser visto na Figura 12, ambas as ferramentas 1, 3 são providas com canais 27 através dos quais água e ar podem passar. Conforme indicado na Figura 12, as ferramentas 1, 3 podem compreender camadas diferentes 28, 29, 30. Estas camadas são partes da estrutura da ferramenta que têm permeabilidade diferente. Uma camada interna 28 forma uma estrutura base com um grau relativamente alto de permeabí1 idade. Uma camada intermediária 29 tem. uma permeabilidade relativamente baixa, e uma camada superficial delgada 3 0 pode ter uma permeabilidade ainda mais baixa. As ferramentas podem vantajosamente serem produzidas de esferas metálicas pequenas que foram sinterizadas juntas para formar as camadas diferentes. Conforme indicado na Figura 13, a camada superficial 30 pode ser formada de esferas pequenas 31, enquanto a camada intermediária 29 pode ser formada por esferas metálicas um tanto maiores 32. A estrutura base 23 é formada por esferas maiores 33. As partículas menores 31 podem ter um diâmetro na faixa de 0,01 mm ~ 0,18 mm, enquanto as partículas 32 na camada intermediária 29 podem ter um diâmetro na faixa, de 0, 18 - 0,25 mm. As partículas ou esferas maiores 3 3 na camada base pode ter um diâmetro de 0,71 mm. As partículas 31, 32, 33 podem ser o tipo de partículas que sâo sólidas na forma pó metálico, e podem ser obtidas de CALLO AB, Poppelgatan 15, 571 39 Nássjõ, Suécia. CALLO AB vende um pó metálico sob o nome Callo 25 que é um pó metálico esférico com partículas tendo um diâmetro de 0,09 - 0,18 mm. A composição química é 89% de Cu e 11% de Sn. Partículas adequadas podem também serem obtidas de Makin Metal Powders Limited, Buckley Road, Rochdale 0L12 9DT, Inglaterra. A porosida.de da ferramenta 1 pode ser cerca de 401. O valor de 4 0% de porosídade pode se aplicar à todas as camadas. Concretizações da. invenção podem também serem consideradas onde camadas diferentes da ferramenta têm porosídade diferente.

As esferas menores 31 formam uma camada superficial fina que contribui para dar ao produto de fibra uma superfície lisa, enquanto as camadas interiores 29, 28 aperfeiçoam, a. permeabilidade. Os canais 27 que passam através da estrutura sinterizada podem ter pontas aguçadas que alcançam a superfície da ferramenta, que aperfeiçoara a permeabilidade.

Referência será agora feita à Figura 16. Na concretização da Figura 16, uma parte 34 da superfície 25 da primeira ferramenta 1 foi coberta ou revestida de modo a ser impermeável ou substancialmente impermeável. No ponto impermeável 34, nenhuma camada de fibras se formará. Consequentemente, o produto de fibra terá um furo com uma forma correspondendo ao ponto impermeável 34. 0 ponto impermeável 34 pode ser efetuado por, por exemplo, por pintura de uma parte da superfície 25, ou pela cobertura de uma parte da superfície 25 com uma chapa de um material impermeável. Deve ser compreendido que esta característica {um ponto impermeável) ê totalmente opcional, e que a invenção pode ser praticada sem esta característica opcional. Em termos de um método, deve ser compreendido que a invenção pode ser compreendida como incluindo a etapa {opcional) de uso de uma ferramenta com um ponto impermeável 34. A idéia de usar uma ferramenta com um ponto impermeável pode ser usada independentemente de como a ferramenta, a máquina e o método é, de outro· modo, desenhado ou realizado. A estrutura porosa provida pelas partículas metálicas sinteriradas 31, 32, 33 tem. a vantagem que água e vapor podem escapar facilmente através das ferramentas 1, 3, 11, 12. Isto reduz o risco de delaminaçao durante o processo de vaporízação. A estrutura sinterizada também tem a vantagem, que o vapor pode escapar em, um modo muito constante sobre a superfície total da ferramenta. A alta temperatura acarreta a vantagem que uma desidratação eficiente é alcançada. O pressionamento com uma pressão relativamente alta antes do aquecedor de microondas (quando o produto de fibra está úmido) acarreta a vantagem que boas propriedades superficiais podem ser alcançadas antes da secagem no microondas. Portanto, não será necessário pressionar o produto de fibra antes da secagem, no microondas, que pode ser nocivo ao produto de fibra. A etapa de aquecimento de microondas acarreta a vantagem de higiene aperfeiçoada. O uso da alta temperatura também acarreta a vantagem que a superfície do produto de fibra torna-se mais compacta, que é vantajoso em vista da rigidez de encurvamento.

Deve ser compreendido que, em certas concretizações, o aquecimento de microondas pode ser retirado ou, substituído por algum outro método de aquecimento, por exemplo, aquecimento por infravermelho.

Deve ser compreendido que a idéia de parar a alimentação de pasta ao molde 16 durante formação pode ser usada independentemente de como o processo ê, de outro modo, realizado. A invenção também se refere a um produto final que pode ser obtido pelo método acima descrito. Mas Figuras 15A-15C, são mostradas propriedades de um produto moldado produzido de acordo com a invenção. A Figura 15A demonstra que aspectos de qualidade (sendo de importância em muitos campos onde produtos de polpa de fibra moldados sào usados, por exemplo, a indústria de acondicionamento}, podem ser marcadamente melhores para a invenção em relação aos produtos do estado da técnica, por exemplo, produzidos por t ermo-mo1dagem ou moldagem de polpa convencional. Acredita- se que uma razão para a alta qualidade de um produto de acordo com a invenção é que uma alta densidade pode ser alcançada, na faixa de 600 - 90 0 kg/nnJ, sem causar qualquer fragilidade na operação de rede de fibra. De acordo com os métodos convencionais da técnica anterior, densidades acima de 500 raramente seriam alcançadas, sem também obter-se pelo menos um aspecto de qualidade abaixo de um nível desejável. Conforme pode ser visto na Figura 15C, os produtos de polpa termo-formados podem obter um nível acima de 500 kg/rrb. Contudo, quando se usa termo-formação, que inclui calor apôs prensagem, a operação de rede de fibra será parcía imente rompida, que diminui drasticamente alguns aspectos de qualidade, por exemplo, índice de tensão. Especialmente cantos e outras áreas do corpo· que apresentam curvaturas/curvas aguçadas serão negativamente afetadas por tal calor após prensagem, pelo que, de acordo com a presente invenção, cantos e áreas tendo um raio aguçado também apresentam, o mesmo tipo de estrutura de trama continua homogênea como áreas substanciaImente planas do corpo·, que, por sua vez, proporciona aspectos igualmente de boa qualidade em substancí alimente todas as partes do produto. Nas concretizações vantajosas, a trama de fibra do produto é de espessura constante, ou de espessura substancialmente constante. Contudo, deve ser compreendido que os produtos de fibra obtidos pelo método descrito podem, pelo menos era certos casos, ter uma densidade menor do que 600 kg/mJ, ou mais alta do que 900 kg/nd.

Uma vantagem maior adicional, de acordo com a invenção, é que superfícies muito lisas em ambos os lados do corpo podem ser produzidas. Produtos produzidos de acordo com a invenção podem facilmente obter uma aspereza na faixa de 750-1.000 ml/min. (ISSO 8791-2, Bendtsen), pelo que produtos de polpa moldados convencionais pelo menos em um lado normalmente têm uma aspereza bem acima de 1.500 ml/min. Pode ser mencionado que uma das razões porque produtos convencionais normalmente apresentam uma aspereza mais alta é que muitas técnicas convencionais fazem uso de uma peneira de arame para formar a superfície.

Uma outra vantagem, de acordo com a invenção, ê que o produto alcançará um alto índice de tensão, normalmente na faixa de 65-100 kNm/kg, que, de fato, é uma vantagem signifícante comparada aos produtos de polpa moldados tradicionais (ver Figura 1SB). Além disso, também um bom índice de rasgamento é alcançado, Outra vantagem é que a resistência de ligação da camada superficial será um tanto mais alta do que a resistência de ligação de uma camada intermediária perto da porção central da trama que forma, o corpo, visto que o método da invenção alcançará uma quantidade mais alta de ligações entre as fibras na camada superficial, Como uma consequência, é alcançada uma função similar como com uma víga-I, isto é, a rigidez e a resistência a encurvamento são aperfeiçoadas.

Finalmente é, naturalmente, um aspecto vantajoso de um produto de acordo com a invenção, que ele possa ser alcançado sem qualquer prensagem posterior que, de outro modo, aumentará os custos de produção e, conforme foi mencionado acima, também afeta negativamente o pelo menos algum ou um aspecto de qualidade. Na Figura 15B é mostrado que graças a todas as vantagens mencionadas acima, o indice de tensão para um produto produzido de acordo com a invenção pode ter altos valores, independente da forma do corpo, pelo que, de acordo cora os métodos convencionais, os produtos apresentarão diminuição no índice de tensão com aumento da complexidade da forma do corpo, Na tabela 15C sào apresentados alguns valores médios encontrados empiricamente para dois métodos da técnica anterior, isto é, moldagem de polpa convencional e termo-formação, em comparação com a invenção. Conforme é evidente a partir desta tabela, os produtos de acordo com a invenção podem ter numerosas vantagens era relação aos aspectos de qualidade comparados com os produtos da técnica anterior.

REIVINDICAÇÕES

Claims (17)

1.- Método para produção de um produto de fibra a partir da pasta, o método compreendendo as etapas de: a) provisão de uma primeira ferramenta (1) que é permeável a ar e água; b) provisão de uma segunda ferramenta (3) , e aquecimento da segunda ferramenta (3) a uma temperatura de pelo menos 220 graus Celsius de modo a vaporizar a água em um produto de fibra úmido (10) que está intercalado entre a primeira (1) e a segunda (3) ferramenta; c) provisão de um tanque de moldagem (6) e alimentação do pasta para o tanque de moldagem (6); d) imersão da primeira ferramenta (1) na pasta no tanque (6) ; e) formação de um produto de fibra embriônico (10) na primeira ferramenta (1) pela aplicação de sucção através da primeira ferramenta (1); f) remoção da primeira ferramenta (1) do tanque de pasta (6) ; g) condução da primeira ferramenta (1) contra a segunda ferramenta (3), tal que o produto de fibra formado (10) é intercalado entre a primeira (1) e a segunda (3) ferramentas, e aquecido pela segunda ferramenta (3) , tal que pelo menos uma parte da água no produto de fibra formado (10) é vaporizada; h) desidratação do produto de fibra formado (10) até que ele tenha alcançado um teor de sólidos secos de pelo menos 70% após o qual o produto de fibra (10) é submetido a secaqem por micro-ondas; caracterizado pelo fato de que durante a etapa de formação, nenhuma pasta é alimentada ao tanque de moldagem (6), e a pasta a partir do tonel de máquina (7) é impelida a by-passar o tanque de moldagem (6) e que, após a etapa de formação, a pasta a partir do tonel de máquina (7) é alimentada para o ranque de moldagem (6).

2. - Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de aquecimento e vaporização que é efetuada entre a primeira ferramenta (1) e a segunda ferramenta (3) dura não mais do que 1 segundo.

3. - Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de formação dura 1-2 segundos.

4. - Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o produto de fibra (10) é desidratado em várias etapas de desidratação entre ferramentas opostas, e subseqüentemente submetido a vapor antes dele ser secado por microondas.

5. - Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pasta tem um teor de sólidos secos de 0,4 - 0,7% por peso, e preferivelmente 0,5% por peso.

6. - Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, durante a etapa de formação, o produto de fibra (10) é desidratado a um teor de sólidos secos de 18 - 22% por peso, preferivelmente 20% por peso.

7. - Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira ferramenta (1) e a segunda ferramenta (3) são prensadas uma contra a outra com uma força que gera uma sobrepressão de não mais do que 1 MPa, e preferivelmente não mais do que 900 kPa.

8. - Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pressão está na faixa de 10 - 900 kPa.

9. - Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pasta é produzida a partir de polpa quimiotermomecânica (CTMP).

10. - Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que sucção é aplicada à primeira ferramenta (1) também quando o produto de fibra (10) é intercalado entre a primeira ferramenta (1) e a segunda ferramenta aquecida (3) .

11. - Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que também a segunda ferramenta (3) é permeável a ar e água, e que sucção é aplicada também à segunda ferramenta (3) quando o produto de fibra (10) é intercalado entre as ferramentas (1,3), de modo que vapor e água podem ser evacuados através de ambas a primeira ferramenta (1) e a segunda ferramenta (3).

12.- Máquina para realizar o método definido na reivindicação 1 de produção de um produto de fibra (10) a partir de pasta, a dita máquina compreendendo: a) um tanque de moldagem (6) para retenção de pasta; b) uma primeira ferramenta (1) que é permeável a ar e água; c) uma segunda ferramenta (3) que é permeável a ar e água; d) meios (18) conectados à primeira ferramenta (1) para abaixamento da primeira ferramenta (1) no tanque (6), e para elevação da primeira ferramenta (1) para fora do tanque (6), e para trazer a primeira ferramenta (1) contra a segunda ferramenta (3), e) uma fonte de subpressão (2) conectada à primeira ferramenta (1); f) uma fonte de calor (5) disposta para aquecer a segunda ferramenta (3) e capaz de aquecer a superfície da segunda ferramenta (3) a uma temperatura de no mínimo 220°C de modo a vaporizar a água em um produto de fibra úmido (10) que está intercalado entre a primeira (1) e segunda (3) ferramenta; g) um aquecedor de microondas (17) para remoção adicional de água a partir de um produto de fibra (10) que foi anteriormente desidratado entre a primeira ferramenta (1) e a segunda ferramenta (3); h) meios (15) para transferir um produto de fibra (10) a partir da segunda ferramenta (3) para o aquecedor de microondas (17); caracterizada pelo fato de que um tonel da máquina (7) é disposto para suprir pasta ao tanque de moldagem (6) através de um conduto (8) , e que existe também um conduto de by-pass (9) que pode ser usado seletivamente tal que a pasta do tonel da máquina (7) pode, ou ser passadao diretamente para o tanque de moldagem (6), ou bombeado ao redor em um fluxo fechado.

13. - Máquina, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que um chuveiro de vapor (16) é disposto antes do aquecedor de microondas (17) de modo que um produto de fibra (10) a ser passado através do aquecedor de microondas (17) pode ser regado com vapor antes de ser tratado pelo aquecedor de microondas (17).

14. - Máquina, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que a primeira ferramenta (1) compreende partículas que foram sinterizadas juntas para formar um corpo poroso.

15. - Máquina, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que também a segunda ferramenta (3) compreende partículas que foram sinterizadas juntas para formar um corpo poroso.

16. - Máquina, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 15, caracterizada pelo fato de que as primeira e segunda ferramentas (1, 3) são montadas em retentores (13) que podem ser girados entre posições angulares diferentes.

17. - Máquina, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 16, caracterizada pelo fato de que, em adição à primeira e à segunda ferramenta (1,3), ferramentas adicionais são dispostas em uma trajetória a partir do par da primeira e segunda ferramenta ao aquecedor de microondas (17), as ferramentas adicionais formando pares cooperantes de ferramentas onde um produto de fibra pode ser submetido a desidratação adicional, e as ferramentas adicionais sendo adicionalmente dispostas para transportar um produto de fibra (10) em direção ao aquecedor de microondas (17).