ES2207595T3 - Procedimiento de crepado en humedo que utiliza una cara de apoyo de crepado estrecha para fabricar una hoja abosrbente. - Google Patents
Procedimiento de crepado en humedo que utiliza una cara de apoyo de crepado estrecha para fabricar una hoja abosrbente.Info
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Abstract
Método de fabricación de una hoja absorbente que comprende: a) depositar una materia prima celulósica acuosa sobre un soporte foraminoso (11) b) desecar al menos parcialmente dicha materia prima para formar una banda naciente (W) c) aplicar dicha banda naciente (W) a un cilindro rotatorio (26) y secar dicha banda (W) a una consistencia de 30 a 90% de sólidos; d) crepar la banda (W) a dicha consistencia de 30 a 90% de sólidos haciendo contactar dicha banda (W) con una superficie de crepado (27; 112; 160), manteniéndose la longitud de la región de contacto entre la banda (W) y la superficie de crepado a menos de aproximadamente 3 veces el espesor de dicha banda (W) sobre el cilindro rotatorio (26) o a menos de aproximadamente 3 veces el espesor de una hoja absorbente resultante de la etapa e); y e) secar la banda crepada (W) para formar la hoja absorbente, presentando dicha hoja absorbente un volumen de hueco de al menos 3, 5 gramos/gramo.
Description
Procedimiento de crepado en húmedo que utiliza
una cara de apoyo de crepado estrecha para fabricar una hoja
absorbente.
La presente invención se refiere en general a
métodos para la fabricación de una hoja absorbente y, más
particularmente, a un procedimiento de crepado húmedo que utiliza
una configuración de apoyo de crepado estrecho.
Procedimientos de crepado húmedo para fabricar
una hoja absorbente son conocidos en la técnica, por ejemplo, en la
patente norteamericana nº 3,432,936 de Cole et al. está descrito un
procedimiento de crepado húmedo y secado por aire en el que una
banda es crepada desde un cilindro Yankee y posteriormente secada a
través de una tela de impresión. Aunque pueden ser empleadas
diversas condiciones, el crepado es realizado a una consistencia de
40 por ciento (Ejemplo 1) y a velocidades de secado de
aproximadamente 137 Kg de agua retirada/hora-m^{2}
(Ejemplo 2).
La patente norteamericana nº 4,356,059 de
Hostetler se refiere a un sistema para producir una hoja
absorbente en el que la banda es crepada desde una primera
superficie de crepado, pasa a través de un lugar de apriete formado
entre un fieltro de desecado y una tela de impresión y es aplicada a
una segunda superficie de crepado y crepada desde ella. Según la
patente 059, la banda tiene una consistencia desde aproximadamente
40 a 50 por ciento después del crepado desde el primer cilindro
calentado rotatorio. Véase Columna 3, líneas
5-15.
La patente norteamericana nº 5,851,353 de
Fiscus et al. describe un método para secar en depósitos
bandas húmedas para que los productos de tisú que conserven el
volumen húmedo. En una realización, la patente describe encerrar una
banda crepada en húmedo entre un par de telas de moldeo de hoja. La
banda húmeda encerrada es procesada a través de una pluralidad de
secadores de depósito para secar la banda húmeda, por ejemplo desde
una consistencia desde aproximadamente 40 por ciento a una
consistencia de al menos aproximadamente 70 por ciento. El moldeo de
la hoja en las telas protege a la banda del contacto directo con los
secadores de depósito y confiere una impresión en la banda. Un
conjunto de secado en depósito y una máquina de tisú para llevar a
cabo el método están también descritos. Antes de ser encerrada entre
el par de telas de moldeo, la banda húmeda en la mayoría de los
casos tiene típicamente una consistencia desde aproximadamente 50 a
aproximadamente 60 por ciento. Véase Columna 6, líneas
1-5.
El documento WO 99/64673 describe un método para
fabricar una banda de papel que presenta un volumen de hueco interno
alto de una materia prima que tiene una cantidad sustancial de
ceniza, fibras muy cortas o fibras secundarias.
La patente norteamericana 6,027,614 se refiere a
una cuchilla de crepado escalonada usada para producir un producto
de papel crepado que tiene un volumen incrementado y una absorción
incrementada.
Se prevé de acuerdo con la presente invención un
método para fabricar una hoja absorbente según está definida en la
reivindicación 1. Este procedimiento es aplicado ventajosamente a
una hoja absorbente que tiene un espesor entre aproximadamente 0,762
mm y aproximadamente 0,254 mm. Una cuchilla preferida tiene anchos
de filo de crepado desde aproximadamente 0,127 mm a aproximadamente
0,635 mm.
En una realización, el agua puede ser exprimida
de la hoja en una prensa fría convencional, una prensa de rodillo o
de zapata y la hoja es crepada desde uno de los rodillos de presión
de acuerdo con la presente invención. La hoja puede ser después
moldeada en una tela y secada en una disposición de sección de
depósito de capa única para producir una hoja de alta porosidad.
Según se usa en la presente memoria, el término
por ciento o % se refiere al porcentaje en peso y el término
consistencia se refiere al porcentaje en peso de fibra, a menos que
el contexto indique otra cosa.
Según se usa en la presente memoria, el
"volumen de hueco" es determinado saturando una hoja con un
líquido apolar y midiendo el volumen de líquido absorbido. El
volumen de líquido absorbido es equivalente al volumen de hueco
dentro de la estructura de hoja. El volumen de hueco es expresado en
gramos de líquido absorbidos por gramo de fibra en la estructura de
hoja. Más específicamente, para cada muestra de hoja de pliegue
único a ser comprobada, son seleccionadas 8 hojas y cortado un
cuadrado de 2,54 cm por 2,54 cm (2,54 cm en la dirección de la
máquina y 2,54 cm en la dirección transversal a la máquina). Para
muestras de producto de múltiples pliegues, cada pliegue es medido
como una entidad separada. Las muestras de múltiples pliegues
deberían ser separadas en pliegues únicos individuales y 8 hojas de
cada posición de pliegue usadas para comprobación. Pesar y registrar
el peso en seco para cada espécimen de prueba con una aproximación
de 0,0001 gramos. Colocar el espécimen en un plato que contiene
líquido POROFIL^{TM} que tiene un peso específico de 1,875 gramos
por centímetro cúbico, disponible en Coulter Electronics Ltd.,
Northwell Drive, Luton, Beds, Inglaterra; componente Nº 9902458).
Después de 10 segundos, agarrar el espécimen por el mismo borde
(dentro de 1-2 milímetros) de una esquina con pinzas
y sacarlo del líquido. Sujetar el espécimen con dicha esquina en lo
más alto y dejar que el exceso de líquido gotee durante 30 segundos.
Frotar ligeramente (contacto de menos de ½ segundo) la esquina
inferior del espécimen en papel de filtro # 4 (Whatman Ltd.,
Maidstone, Inglaterra) para eliminar el exceso de la última gota
parcial. Inmediatamente, pesar el espécimen dentro de 10 segundos,
registrando el peso con una aproximación de 0,0001 gramos. El
volumen de hueco para cada espécimen, expresado en gramos de POROFIL
por gramo de fibra, es calculado como sigue:
Volumen \ de \ hueco =
[(W_{2} -
W_{1})/W_{1}],
donde
"W_{1}" es el peso en seco del espécimen,
en gramos; y
"W_{2}" es el peso en húmedo del
espécimen, en gramos.
El volumen de hueco para todos los ocho
especímenes individuales es determinado como se describió antes y la
media de los ocho especímenes es el volumen de hueco para la
muestra.
La invención está descrita en detalle más
adelante con referencia a las diversas figuras, en las que los
números semejantes designan partes similares y en las que:
Fig. 1, es una gráfica del volumen de hueco
respecto al peso base para hojas base típicas preparadas a partir de
materia prima de reciclado en la que el volumen de hueco se muestra
como función del peso base;
Fig. 2, es una gráfica similar a la Fig. 1, en la
que se muestra un intervalo de pesos base mayor de aproximadamente
18,7 g/m^{2}, en el que es empleado típicamente crepado
húmedo;
Fig. 3, es una gráfica similar a la Fig. 1, que
ilustra el efecto de añadir cantidades significativas de desligante
a la hoja base de reciclado;
Fig. 4, es una gráfica similar a la Fig. 1 que
muestra el efecto sobre el volumen de hueco de usar fibra virgen en
lugar de fibra de reciclado;
Fig. 5, ilustra esquemáticamente el impacto del
crepado húmedo de apoyo estrecho de acuerdo con la invención sobre
el volumen de hueco;
Fig. 6, es un diagrama esquemático que ilustra un
aparato para fabricar papel útil para poner en práctica el
procedimiento de la presente invención;
Fig. 7, es un diagrama esquemático que ilustra
una sección seca de un aparato para fabricar papel tal como el de la
Fig. 1 útil para poner en práctica el procedimiento de la presente
invención;
Fig. 8, es un diagrama esquemático que ilustra
varios ángulos;
Figs. 9A-C, ilustran una cuchilla
de crepado con un perfil biselado de estilo convencional útil para
poner en práctica la presente invención;
Fig. 10, es un diagrama esquemático que ilustra
el uso de una cuchilla de crepado con un perfil parabólico útil para
poner en práctica el procedimiento de la presente invención;
Fig. 11, ilustra esquemáticamente una cuchilla de
crepado con un perfil convexo útil para poner en práctica el
procedimiento de la presente invención;
Fig. 12, es un diagrama esquemático que ilustra
la retirada de la hoja acelerada útil con relación a la presente
invención;
Figs. 13A-13C, ilustran el perfil
de una cuchilla de crepado escalonada útil para poner en práctica el
procedimiento de la presente invención;
Figs. 14A-14C, ilustran una
cuchilla de crepado con un perfil serrado útil para poner en
práctica el procedimiento de la presente invención;
Fig. 15, ilustra ángulos de crepado usados con
relación a la cuchilla de crepado de la Fig. 8, y
Fig. 16, es un diagrama esquemático que muestra
un aparato alternativo útil para poner en práctica el procedimiento
de la presente invención.
La invención está descrita en detalle a
continuación con referencia a numerosas realizaciones de la misma.
Tal discusión tiene el propósito de ilustración solamente, ya que
modificaciones dentro del espíritu y alcance de la invención serán
rápidamente evidentes para el experto en la técnica. Como se
advirtió antes, la presente invención se refiere en general a un
proceso de crepado húmedo para fabricar una hoja absorbente en el
que una banda es crepada a una consistencia de entre aproximadamente
30 y aproximadamente 90 por ciento mientras que se mantiene un ancho
de apoyo efectivo de crepado estrecho. Por tanto, en un aspecto de
la presente invención se prevé un método para fabricar una hoja
absorbente que incluye las etapas de:
- (a)
- depositar una materia prima celulósica acuosa sobre un soporte foraminoso;
- (b)
- desecar al menos parcialmente la materia prima para formar una banda naciente;
- (c)
- aplicar la banda naciente a un cilindro rotatorio (calentado o no calentado) y secar la banda a una consistencia de entre aproximadamente 30 y aproximadamente 90 por ciento de sólidos;
- (d)
- crepar la banda manteniendo un ancho de apoyo efectivo de crepado estrecho; y
- (e)
- secar la banda crepada para formar la hoja absorbente, presentando la hoja absorbente un volumen de hueco de al menos aproximadamente 3,5.
Los términos "ancho de apoyo efectivo" o
"ancho efectivo de apoyo" y terminología similar se refieren al
ancho del material crepado en contacto con la superficie de crepado,
es decir, el filo de la cuchilla de crepado. Una forma de mantener
un ancho de apoyo de crepado estrecho es utilizar una cuchilla de
crepado con un filo estrecho. Otra forma de mantener un ancho de
apoyo efectivo estrecho es ajustar el ángulo de separación de la
banda crepada de manera que el material crepado no se acumule sobre
la superficie de crepado de la cuchilla de crepado. Todavía otro
método para mantener un ancho efectivo de apoyo de crepado estrecho
es utilizar una geometría de cuchilla, por ejemplo un perfil
parabólico, que no acumulará material de crepado sobre ella. Estos y
otros aspectos de la invención se entenderán mejor por la discusión
que sigue.
La presente invención es particularmente adecuada
para fabricar productos de volumen relativamente alto que tienen un
volumen de hueco de típicamente al menos aproximadamente 4, al menos
aproximadamente 5, al menos aproximadamente 6, o al menos
aproximadamente 7 gramos/gramo dependiendo del producto particular
deseado. En general, tales productos son producidos manteniendo un
ancho efectivo de apoyo de crepado de menos de aproximadamente 3
veces el espesor de la hoja o banda absorbente sobre el cilindro
rotatorio; menor de aproximadamente 2 veces el espesor de la hoja o
banda es preferido. En muchas realizaciones, se mantendría un ancho
efectivo de apoyo de crepado menor de aproximadamente 1,5 ó 1,25
veces el espesor de la hoja o banda. En realizaciones
particularmente preferidas, el espesor de la hoja o banda es
preferido. En muchas realizaciones se mantendría el ancho efectivo
de apoyo de crepado menor de aproximadamente 1,5 ó 1,25 veces el
espesor de la banda u hoja. En realizaciones particularmente
preferidas, la hoja tiene un calibre o espesor desde aproximadamente
0,0762 mm a aproximadamente 0,254 mm ("cuando se ha secado" en
un secador "Yankee") y la cuchilla de crepado empleada tiene un
filo de crepado con un ancho de filo desde aproximadamente 0,127 mm
a aproximadamente 0,635 mm.
Preferiblemente, el filo de crepado de la
cuchilla de crepado está formado por un material de baja fricción
tal como un metal pulido, cerámica o un material polimérico.
Materiales poliméricos hidrófobos, tales como fluoropolímeros, por
ejemplo, politetrafluoretileno (PTFE) son preferidos en algunas
realizaciones. En otras realizaciones, puede ser usada una
superficie curvilínea, por ejemplo una superficie de crepado
parabólica con un radio decreciente desde la zona de crepado (esto
es, el punto de aplicación de la cuchilla de crepado al cilindro
rotatorio). En todavía otras realizaciones, el apoyo de crepado
activo estrecho puede ser mantenido por retirada de la hoja
acelerada en la que la dirección de separación de la hoja forma un
ángulo de menos de 60º con una tangente al cilindro rotatorio en la
línea de crepado (esto es, la línea de aplicación de la cuchilla de
crepado al cilindro rotatorio) y todavía más preferiblemente, la
hoja es retirada a lo largo de una dirección que forma un ángulo de
menos de aproximadamente 45º con una tangente al cilindro rotatorio
en la línea de crepado.
En muchas realizaciones se emplea fibra reciclada
(secundaria) en la materia prima de fabricación de papel y en
algunas realizaciones el componente de fibra de la materia prima
celulósica consiste esencialmente en fibra secundaria. En todavía
otras realizaciones, la fibra en la materia prima de fabricación de
papel es desde aproximadamente 5 a aproximadamente 95, por ejemplo
de 5 a 90, por ciento de fibra reciclada respecto al peso de la
fibra en la materia prima.
En general, entre aproximadamente 4 y
aproximadamente 59 barras de crepado por cm están presentes en el
producto y cuando se emplea una cuchilla de crepado serrada hay
generalmente entre aproximadamente 1,6 y aproximadamente 20 aristas
por cm a lo largo de la dirección de la máquina del producto.
En muchas realizaciones, el procedimiento de la
presente invención implica el secado por compresión de la materia
prima de fabricación de papel o banda naciente y muchas incluyen
contactar la banda con un fieltro de fabricación de papel o secar
por compresión la hoja en una prensa de zapata o prensa de apriete.
Tras el crepado, la hoja puede ser vuelta a disponer
macroscópicamente o moldeada sobre una tela de impresión y secada a
través de ella si se desea.
Para aplicaciones de alta velocidad, es deseable
en algunas realizaciones estabilizar la transferencia húmeda de la
banda crepada a través de un tramo abierto usando una lámina de
aire.
La presente invención se aprecia mejor tal vez
considerando las diferencias entre el crepado seco y el crepado
húmedo. En el crepado seco, el mantener varios pliegues en la
superficie de la cuchilla de crepado ayuda a mantener la hoja contra
el secador Yankee y, por tanto, mejorar la operación de crepado. En
el crepado húmedo, las propiedades de módulo de la hoja son
ampliamente diferentes a las de una hoja seca. La operación de
crepado puede abrir adecuadamente una hoja húmeda pero brevemente
después la hoja puede ser de nuevo "vuelta a comprimir" cuando
empuja los pliegues de hoja desde la superficie de la cuchilla de
crepado. Aunque ésta puede ser una fuerza muy pequeña, la propia
hoja puede ser comprimida muy fácilmente en este estado. Para
verificar este fenómeno, se hizo un breve ensayo con dos cuchillas
de crepado de ancho diferente. En un caso, la cuchilla era una
cuchilla de acero estándar de 1,27 mm de espesor, mientras que en el
otro caso una cuchilla afilada fue modificada para tener un filo
plano de crepado muy estrecho, del orden de aproximadamente 0,127
mm. En el primer caso, hasta más de aproximadamente 10 veces de hoja
se podría acumular en la cuchilla ancha que en la estrecha. La
diferencia visual entre estas dos hojas era dramática. La hoja
producida en la cuchilla ancha era totalmente inutilizable. No era
posible tirar mucho de cualquier parte del "crepado" sin romper
la hoja. La hoja producida en la cuchilla estrecha parecía una hoja
de tisú enrollada normal incluso aunque en ambos casos la hoja fue
retirada sin tensión. La siguiente Tabla 1 ilustra los datos del
volumen de hueco y peso base de estas dos muestras.
Descripción | Muestra de cuchilla ancha | Muestra de cuchilla estrecha |
Peso Base (cuando es recogida) | 309 g/m^{2} | 64,3 g/m^{2} |
Volumen de hueco de Porofil®, gramos/gramo | 2,25 gramos/gramo | 4,0 gramos/gramo |
Además, la muestra de cuchilla estrecha podía ser
fácilmente sacada de forma uniforme, lo que debería mejorar
significativamente la capacidad para manejar la hoja húmeda que
sigue a la cuchilla de crepado.
Como puede verse en la Tabla 1, el volumen de
hueco casi al doble indica que si una hoja es manejada
correctamente, estas hojas comprimidas húmedas y crepadas húmedas
pueden dar como resultado hojas mucho más parecidas a las producidas
por secado por aire. Se encontró que el manejo correcto de la hoja
crepada húmeda es importante para no reducir el volumen de hueco
innecesariamente.
Como se apreciará de la discusión anterior, la
presente invención puede ser llevada a cabo en una variedad de
realizaciones. Una forma de llevar a la práctica la presente
invención es utilizar cuchillas de crepado de filo estrecho siempre
que sean igualmente deseables filos de baja fricción. Recubrir la
superficie del filo con un material repelente del agua reducirá el
arrastre de la hoja húmeda, especialmente cuando las consistencias
caen por debajo del umbral del agua libre (en torno a
60-65%), o se podría fabricar la cuchilla de un
material plástico no humedecible tal como un fluoropolímero
reforzado. Otra forma de mantener un ancho de apoyo de crepado
estrecho es utilizar una cuchilla curvilínea para que el material no
se acumule o mediante retirada acelerada de la hoja como se
discutirá con más detalle después.
Las diversas ventajas de la presente invención,
los incrementos que se pueden conseguir en particular en el volumen
de producto sin el uso de químicos desligantes relativamente caros o
fibras se aprecia mejor con referencia a las figuras
1-5.
La Fig. 1 es una gráfica del volumen de hueco
respecto al peso base para una hoja base preparada a partir de
fibras de reciclado utilizando técnicas de crepado convencionales.
Como puede verse, el volumen de hueco está muy correlacionado con el
peso base para este conjunto de datos (R^{2} = 0,833) como función
potencial de exponente negativo (y = 29,112 x^{-0,832}) del peso
base.
La Fig. 2 es una gráfica similar a la Fig. 1 del
mismo conjunto de datos, en la que se ilustra un intervalo 4 de
pesos base a la derecha de la demarcación vertical 5 en el que se
emplea típicamente crepado húmedo, esto es, en un intervalo de pesos
base de producto de mas de aproximadamente 18,7 g/m^{2}. Como
puede verse en la Fig. 2, los volúmenes de hueco de porofil en este
intervalo de pesos base van convencionalmente desde aproximadamente
un máximo de unos 6 gramos/gramo en pesos base relativamente bajos
decayendo a un valor inferior en pesos base altos hasta un valor de
volumen de hueco de menos de aproximadamente 2 gramos/gramo.
La Fig. 3 es una gráfica que incluye el conjunto
de datos de la Fig. 1 aquí como la curva a la izquierda o inferior 6
en la que se muestra otro conjunto de datos que está correlacionado
a lo largo de una curva superior o a la derecha 7. El conjunto de
datos superior representado por la curva 7 es para una hoja base
preparada de fibras de reciclado en la que ha sido añadida una
cantidad significativa de desligante. Se encontró que el volumen de
hueco de una hoja convencional preparada por las técnicas de
procesamiento podría ser incrementado añadiendo desligante (medios
convencionales de preparación de una hoja más suave) en
aproximadamente 2 gramos/gramo a través de un intervalo amplio de
pesos base como puede verse en la Fig. 3.
El volumen de hueco puede también ser
incrementado a través y por encima de los volúmenes de hueco
característicos del conjunto de datos de la Fig. 1 utilizando fibra
virgen en lugar de fibra reciclada como se apreciará en la Fig. 4.
La Fig. 4 es una gráfica que muestra la curva 6 como se describió
con relación a la Fig. 3, así como otro conjunto de datos
correlacionados con la curva 8. La curva 8 caracteriza un conjunto
de datos para hojas base preparadas de fibra virgen en lugar de
fibra reciclada, siendo todos los otros parámetros de procesamiento
similares a los del conjunto de datos de reciclado. Mediante el uso
de fibra virgen en comparación con la fibra de reciclado, es posible
incrementar el volumen de hueco del producto en aproximadamente 3,5
gramos/gramo a través de un intervalo amplio de pesos base. Aquí, de
nuevo, el uso de fibra virgen en lugar de fibra de reciclado para
incrementar la suavidad y la flexibilidad es conocido en la
técnica.
Incrementos de volumen de hueco de 3 a 4
gramos/gramo o más a través de un intervalo de pesos base de resma
de aproximadamente 18,7 g/m^{2} a resma de aproximadamente 73,2
g/m^{2} pueden ser conseguidos mediante la presente invención como
se muestra en la Fig. 5. Las curvas 3, 2 representan conjuntos de
datos en hojas base preparadas mediante técnicas convencionales,
mientras que la curva 1 representa características de volumen de
hueco y hoja base de un producto preparado mediante el procedimiento
de apoyo de crepado estrecho/crepado húmedo de la invención descrito
en la presente memoria. En lugar de utilizar desligante adicional o
fibra virgen, el volumen de hueco de una hoja base puede ser
incrementado por medio de la presente invención, independientemente
del material inicial. En otras palabras, el volumen de hueco de
hojas base preparadas de materia prima de reciclado puede ser
aumentado mediante la presente invención y puede ser elevado
independientemente añadiendo desligante si se desea. Igualmente, el
volumen de hueco de la hoja base preparada de fibra virgen puede ser
aumentado en 3 a 4 gramos/gramo o más a través de un intervalo
amplio como se advirtió antes, simplemente utilizando la presente
invención sin el empleo de químicos relativamente caros. Incrementos
desde aproximadamente 0,5 a aproximadamente 5 gramos/gramo son
típicos.
Además, puesto que la invención funciona a
consistencias bastante bajas, en el intervalo de 40 - 50%, existe la
posibilidad de exprimir el agua de la hoja en una prensa "fría"
convencional, de rodillo o zapata, y crepar esta hoja desde uno de
los rodillos de presión usando esta invención, moldear la hoja en
una tela y secarla en una disposición de sección de depósito de fila
única para producir una hoja tipo TAD. Esta aplicación sería
especialmente útil para convertir una máquina de papel plana
existente en una máquina de tisú o toalla de peso base elevado de
alta calidad. Sólo las diversas pasadas del fieltro y la tela
deberían ser modificadas. Realizaciones particulares de la presente
invención se describen a continuación.
Las fibras de fabricación de papel usadas para
formar los productos absorbentes de la presente invención incluyen
fibras celulósicas a las que se hace referencia comúnmente como
fibras de pulpa de madera, liberadas en el proceso de pulpación de
maderas blandas (gimnospermas o árboles coníferas) y maderas duras
(angiospermas o árboles perecederos). Fibras celulósicas de diversos
orígenes de material pueden ser usadas para formar la banda de la
presente invención. Estas fibras incluyen fibras no leñosas
liberadas de caña de azúcar, bagazo, sabai, paja de arroz, hojas de
plátano, morera de papel (es decir, fibra blanda), hojas de ábaca,
hojas de piña, hojas de esparto y fibras de género hesperaloe
en la familia de las agavaceas. También, fibras recicladas
que pueden contener de las fuentes de fibra anteriores en diferentes
porcentajes, pueden ser usadas en la presente invención. Fibras
adecuadas están descritas en las patentes norteamericanas n^{os}
5,320,710 y 3,620,911.
Las fibras de fabricación de papel pueden ser
liberadas de su material de fuente por uno cualquiera de varios
procedimientos de pulpación químicos familiares para alguien con
experiencia en la técnica incluyendo pulpación al sulfato, al
sulfito, al polisulfuro, a la sosa etc. La pulpa puede ser
blanqueada si se desea por medios químicos que incluyen el uso de
cloro, dióxido de cloro, oxígeno, etc. Además, las fibras de
fabricación de papel pueden ser liberadas del material de fuente por
uno cualquiera de varios procedimientos de pulpación
mecánicos/químicos familiares para alguien con experiencia en la
técnica, que incluyen pulpación mecánica, pulpación termomecánica, y
pulpación quimitermomecánica. Estas pulpas mecánicas pueden ser
blanqueadas, si es necesario, por diversos sistemas de blanqueado
familiares que incluyen blanqueado con peróxido alcalino y
ozono.
Las fibras para su uso de acuerdo con la presente
invención son obtenidas del reciclado de productos de papel previos
y posteriores al consumo. Las fibras pueden ser obtenidas, por
ejemplo, del reciclado de virutas y recortes de impresoras,
incluyendo papel de libro y recubierto de arcilla, papel posterior
al consumo incluyendo el reciclado de papel de oficina y de rebordes
incluyendo periódicos viejos. El papel diverso recogido puede ser
reciclado usando medios comunes en la industria del papel reciclado.
Los papeles pueden ser ordenados y clasificados antes de la
pulpación en pulpadores convencionales de baja, media y alta
consistencia. En los pulpadores los papeles son mezclados con agua y
agitados para romper las fibras liberándolas de la hoja. Químicos
comunes en la industria pueden ser añadidos en este procedimiento
para mejorar la dispersión de las fibras en la mezcla y mejorar la
reducción de contaminantes que puedan estar presentes. Después de la
pulpación, la mezcla es usualmente pasada a través de varios tamaños
y tipos de tamices y limpiadores para eliminar los contaminantes
sólidos mayores reteniendo las fibras. Durante este proceso son
eliminados contaminantes de desecho tales como clips para papel y
residuos plásticos. La pulpa después es generalmente lavada para
eliminar contaminantes de menor tamaño consistentes primariamente en
tintas, tintes y disgregados. A este procedimiento se hace
referencia normalmente como destinte. El destinte, en el sentido
moderno, se refiere al procedimiento de fabricación de pulpa útil a
partir de papel de desecho eliminándose una variedad siempre
creciente de materiales no celulósicos inaceptable.
La pulpa puede ser mezclada con agentes de ajuste
de la resistencia tales como agentes de resistencia en húmedo,
agentes de resistencia en seco y desligantes/suavizantes. Agentes de
resistencia en húmedo adecuados son conocidos para el artesano
experto. Una lista extensa pero no exhaustiva de auxiliares de
resistencia útiles incluye resinas de
urea-formaldehído, resinas de melamina formaldehído,
resinas de poliacrilamida glioxiladas, resinas de
poliamida-epiclorhidrina y similares.
Poliacrilamidas de termoajuste son producidas haciendo reaccionar
acrilamida con dialil dimetil cloruro amónico (DADMAC) para producir
copolímero de poliacrilamida catiónico que finalmente se hace
reaccionar con glioxal para producir una resina de resistencia en
húmedo reticulante catiónica, poliacrilamida glioxilada. Estos
materiales están descritos en general en las patentes
norteamericanas n^{os} 3,556,932 de Coscia et al. y
3,556,933 de Williams et al. Las resinas de este tipo están
disponibles comercialmente bajo el nombre comercial de PAREZ 631NC
por Industrias Cydec. Razones molares diferentes de
acrilamida/DADMAC/glioxal pueden ser usadas para producir resinas
reticulantes que sean útiles como agentes de resistencia en húmedo.
Además, otros dialdehídos pueden reemplazar al glioxal para producir
características de resistencia en húmedo de termoajuste. De utilidad
particular son las resinas de
poliamida-epiclorhidrina, un ejemplo de las cuales
es vendida bajo los nombres comerciales Kymene 557LXX y Kymene 557H
por Hercules Incorporated de Wilmington, Delaware y CASCAMID® de
Borden Chemicals Inc. Estas resinas y los procedimientos para la
fabricación de las resinas están descritos en la patente
norteamericana nº 3,700,623 y la patente norteamericana nº
3,772,076. Una descripción extensa de resinas poliméricas de
epiclorhidrina se da en el capítulo 2:
Alkaline-Curing Polimeric
Amine-Epichlorohydrin por Espy en Wet
Strength Resins and Their Application (L. Chan, Editor, 1994).
Una lista razonablemente extensa de resinas de resistencia en húmedo
está descrita por Wesfelt en Cellulose Chemistry and
Technology, Volumen 13, pág 813, 1979.
Agentes de resistencia en seco adecuados son
igualmente bien conocidos en la técnica. Una lista extensa aunque no
exhaustiva de auxiliares de resistencia en seco útiles incluye
almidón, goma de guar, poliacrilamidas, carboximetilcelulosa y
similares. De particular utilidad es la carboximetilcelulosa, un
ejemplo de la cual es vendida bajo el nombre comercial Hercules CMC
por Hercules Incorporated de Wilmington, Delaware.
En algunas realizaciones, una composición de
desligante particularmente preferida incluye un componente amina
cuaternario, así como un surfactante no iónico. El componente de
amonio cuaternario puede incluir especies de amonio cuaternario
seleccionadas del grupo consistente en: un
alquil(enil)amidoetil-alquil(enil)-imidazolinium,
dialquildimetilamonio o sal de
bis-alquilamidoetil-metilhidroxietil-amonio;
en los que los grupos alquilo son saturados, insaturados o sus
mezclas, y las cadenas de hidrocarburos tienen longitudes de diez a
veintidós átomos de carbono. La composición de desligante puede
incluir una combinación sinergística de: (a) un componente
surfactante de amonio cuaternario que comprende un compuesto
surfactante seleccionado del grupo formado por sales de
dialquildimetil-amonio de la fórmula:
una sal de
bis-dialquilamidoamonio de la
fórmula:
una sal de dialquilmetilimidazolinium de la
fórmula:
donde cada R puede ser el mismo o diferente y
cada R indica una cadena de hidrocarburos desde aproximadamente 12 a
aproximadamente veintidós átomos de carbono y pueden ser saturados o
insaturados; y en la que dichos compuestos están asociados a un
anión adecuado; y (b) un componente surfactante no iónico.
Preferiblemente, la sal de amonio es un compuesto
dialquil-imidazolinium y el anión adecuado es
sulfato de metilo. El componente surfactante no iónico incluye
típicamente el producto de reacción de un ácido graso o alcohol
graso con óxido de etileno tal como un diéster de polietilenglicol
de un ácido grado (dioles PEG o diésteres
PEG).
Algunos suavizantes adecuados incluyen
Quasoft®202-JR y 209-JR fabricados
por Quaker Chemical Corporation que incluyen una mezcla de amino
amidas e imidazoles de la siguiente estructura:
donde X es un anión y R' es un radical
orgánico.
Cuando el suavizante/desligante nitrogenoso
catiónico reacciona con un producto de papel durante la formación,
el suavizante/desligante se fija iónicamente a la celulosa y reduce
el número de sitios disponibles para el desenlace de hidrógeno,
disminuyendo así la extensión de la ligadura fibra a fibra.
Quasoft® 202-JR y
209-JR son derivados por alquilación a un producto
de condensación de ácido oléico y dietilenetriamina. Las condiciones
de síntesis que usan una deficiencia de agente de alquilación (por
ejemplo sulfato de dietilo) y sólo una etapa de alquilación seguida
por un ajuste de Ph para protonar las especies no etiladas, tienen
como resultado una mezcla consistente en especies catiónicas
etiladas y catiónicas no etiladas. Una proporción menor (por ejemplo
aproximadamente 10%) de las amido aminas resultantes cicliza en
compuestos de imidazolina. Puesto que estos materiales no son
compuestos de amonio cuaternario, son sensibles al Ph. Por tanto,
cuando se usa esta clase de químicos el Ph en la caja de entrada
debería ser aproximadamente de 6 a 8, más preferiblemente de 6 a 7 y
lo más preferible de 6,5 a 7.
Otros suavizantes y desligantes adecuados están
descritos en la literatura de patentes. Una lista extensa pero no
exhaustiva incluye las patentes norteamericanas n^{os} 4,795,530;
5,225,047; 5,399,241; 3,844,880; 3,554,863; 3,554,862; 4,795,530;
4,720,383; 5,223,096; 5,262,007; 5,312,522; 5,354,425; 5,145,737;
5,725,736 y EPA 0 675 225.
Estos suavizantes son adecuadamente compuestos
orgánicos que contienen nitrógeno, preferentemente suavizantes
nitrogenosos catiónicos y pueden ser seleccionados de compuestos de
nitrógeno orgánico catiónico trivalente y tetravalente que
incorporan largas cadenas de ácidos grasos; compuestos que incluyen
imidazoles, sales de aminoácidos; amino amidas lineales, sales de
amonio tetravalente o cuaternario o mezclas de los anteriores. Otros
suavizantes adecuados incluyen suavizantes anfotéricos que pueden
estar formados por mezclas de tales compuestos como lecitina,
polietilenglicol (PEG), aceite de ricino y lanolina.
La presente invención puede ser usada con una
clase particular de materiales suavizantes -sales amido aminas
derivadas de aminas parcialmente ácidas neutralizadas. Tales
materiales están descritos en la patente norteamericana nº
4,720,383; columna 3, líneas 40-41. También
relevantes son los siguientes artículos: Evans, Chemistry and
Industry, 5 de julio de 1969, págs 893-903;
Egan, J. Am. Oil Chemist's Soc., Vol. 55 (1978), págs
118-121; y Trivendi et al., J. Am. Oil Chemist's
Soc., junio de 1981, págs 754, 756. Como se indica aquí, los
suavizantes a menudo están disponibles comercialmente sólo como
mezclas complejas en lugar de cómo compuestos sencillos. Aunque esta
discusión se enfocará a las especies predominantes, debería
entenderse que las mezclas disponibles comercialmente serían usadas
en general para poner en práctica la invención.
El suavizante que tiene carga, usualmente
suavizantes catiónicos, puede ser suministrado a la materia prima
antes de la formación de la banda, aplicado directamente sobre la
banda parcialmente desecada, o aplicado por ambos métodos en
combinación. Alternativamente, el suavizante puede ser aplicado a la
hoja crepada completamente seca, en una máquina de papel o durante
el proceso de conversión. Los suavizantes sin carga son aplicados al
final seco del procedimiento de fabricación de papel.
El suavizante empleado para el tratamiento de la
materia prima es aportado en un nivel de tratamiento que sea
suficiente para conferir un grado perceptible de suavidad al
producto de papel pero menor de una cantidad que provoque una
fluidez significativa y problemas de resistencia de la hoja en el
producto comercial final. La cantidad de suavizante empleada, sobre
una base activa de 100%, es preferiblemente desde aproximadamente 2
Kg por tonelada métrica de materia prima hasta aproximadamente 50 Kg
por tonelada métrica de materia prima. Más preferido es desde
aproximadamente 4 a aproximadamente 30 Kg por tonelada métrica.
El tratamiento de la banda con el suavizante
puede ser realizado por diversos medios. Por ejemplo, la etapa de
tratamiento puede comprender pulverizado, aplicación con medios de
aplicador de contacto directo, o emplear un fieltro aplicador.
Cuando se aplica el suavizante después de que la banda está formada,
puede ser pulverizada con al menos desde aproximadamente 1 a
aproximadamente 7 kg por tonelada métrica de suavizante, más
preferiblemente desde aproximadamente 1 a aproximadamente 4 kg por
tonelada métrica de suavizante. Alternativamente, un suavizante
puede ser incorporado en el final húmedo del proceso para dar como
resultado una banda suave.
Se ha encontrado que los suavizantes basados en
imidazolina que son añadidos a la materia prima antes de su
formación en una banda son particularmente efectivos para producir
productos de tisú suaves y constituyen una realización preferida de
esta invención. De utilidad particular para producir el producto de
tisú suave de esta invención son las imidazolinas dispersables en
agua fría. Estas imidazolinas son mezcladas con alcoholes o dioles
que hacen que las imidazolinas usualmente insolubles sean
dispersables en agua. Las imidazolinas inicialmente insolubles en
agua representativas que se hacen solubles en agua por el
tratamiento con alcohol o diol soluble en agua incluyen Arosurf PA
806 y DPSC 43/13 de Witco Corporation, que son versiones
dispersables en agua de imidazolinas de sebo y basadas en oléico,
respectivamente.
El tratamiento de la banda parcialmente desecada
con el suavizante puede ser realizado por diversos medios. Por
ejemplo, la etapa de tratamiento puede comprender pulverizado,
aplicación de medios de aplicador de contacto directo, o emplear un
fieltro aplicador. A menudo es preferido suministrar el suavizante
por el lado de aire de las bandas para evitar la contaminación
química del procedimiento de fabricación de papel. Se ha encontrado
en la práctica que un suavizante aplicado a la banda desde cualquier
lado penetra en toda la banda y la trata uniformemente.
Suavizantes útiles para la aplicación de
pulverizado incluyen suavizantes que tienen la siguiente
estructura:
[(RCO)_{2}EDA]HX
donde EDA es un residuo de dietilenetriamina, R
es un residuo de un ácido graso que tiene de 12 a 22 átomos de
carbono y X es un anión
o
[(RCONHCH_{2}CH_{2})_{2}NR']HX
donde R es el residuo de un ácido graso que tiene
de 12 a 22 átomos de carbono, R' es un grupo alquilo inferior y X es
un
anión.
Más específicamente, los suavizantes preferidos
para la aplicación a la banda parcialmente desecada son
Quasoft®
218, 202 y 209-JR fabricados por Quaker Chemical Corporation, que contienen una mezcla de amino amidas lineales e imidazolinas.
218, 202 y 209-JR fabricados por Quaker Chemical Corporation, que contienen una mezcla de amino amidas lineales e imidazolinas.
Otros suavizantes adecuados son el compuesto
amónico cuaternario graso dialquil dimetil de la siguiente
estructura:
donde R y R' son iguales o diferentes y son
hidrocarburos alifáticos que tiene de catorce a veinte átomos de
carbono, preferiblemente los hidrocarburos son seleccionados entre
los siguientes C_{16}H_{35} y
C_{18}H_{37}.
Una clase relativamente nueva de suavizantes son
las imidazolinas que tienen un punto de fusión de aproximadamente
0º-40ºC en dioles alifáticos, dioles alifáticos alcoxilados o una
mezcla de dioles alifáticos y dioles alifáticos alcoxilados. Éstos
son útiles en la fabricación de los tisús de esta invención. El
resto de imidazolina en polioles alifáticos, diles alifáticos,
polioles alifáticos alcoxilados, dioles alifáticos alcoxilados o en
una mezcla de estos compuestos funciona como un suavizante y es
dispersable en agua a una temperatura desde aproximadamente 1ºC a
aproximadamente 40ºC. El resto de imidazolina es de la fórmula:
donde X es un anión y R es seleccionado del grupo
de restos parafínicos saturados e insaturados que tienen una cadena
de carbonos de C_{12} a C_{20} y R_{1} es seleccionado de los
grupos de restos metilo y etilo. Adecuadamente el anión es sulfato
de metilo del resto de cloruro. La longitud preferida de la cadena
de carbonos es C_{12} a C_{18}. El diol preferido es 2,2,4
trimetil 1, 3 pentano diol, y el diol alcoxilado preferido es 2, 2,
4 trimetil 1, 3 pentano diol. Un ejemplo disponible comercialmente
del tipo de suavizante es Arosurf® PA 806 fabricado por Witco
Corporation de
Ohio.
Suavizantes preferidos incluyen también
Quasoft®206, Quasoft®216, Quasoft®228, Quasoft®230 y Quasoft®233,
fabricados por la Quaker Chemical Company de Conshohocken,
Pensilvania y Varisoft®475, Varisoft®3690 y Arosurf® PA 806, que
están disponibles en Witco Corporation de Ohio.
De acuerdo con la presente invención, una banda
de papel absorbente puede hacerse por dispersión de fibras en una
mezcla acuosa y depósito de la mezcla acuosa sobre una tela metálica
de formación de una máquina de fabricación de papel. Podría ser
usado cualquier sistema de formación reconocido en la técnica. Por
ejemplo, una lista extensa aunque no exhaustiva incluye un formador
creciente, un formador de tela metálica doble envuelta de C, un
formador de tela metálica doble envuelta en S, un formador de
rodillo anterior de succión, así como un formador Fourdrinier. El
aparato de formación particular no es esencial para el éxito de la
presente invención. La tela de formación puede ser cualquier tipo de
miembro foraminoso reconocido incluyendo telas de una sola capa,
telas de doble capa, telas de triple capa, telas fotopoliméricas y
similares. Antecedentes no extensos de la técnica en el ámbito de
telas de formación incluyen las patentes norteamericanas n^{os}
4,157,276; 4,605,585; 4,161,195; 3,545,705; 3,549,742; 3,858,623;
4,041,989; 4,071,050; 4,112,982; 4,149,571; 4,182,381; 4,184,519;
4,314,589; 4,359,069; 4,376,455; 4,379,735; 4,453,573;
4,564,052;
4,592,395; 4,611,639; 4,640,741; 4,709,732; 4,759,391; 4,759,976; 4,942,077; 4,967,085; 4,998,568; 5,016,678;
5,054,525; 5,066,532; 5,098,519; 5,103,874; 5,114,777; 5,167,261; 5,199,261; 5,199,467; 5,211,815; 5,219,004;
5,245,025; 5,277,761; 5,328,565; y 5,379,808. La tela de formación particular no es esencial para el éxito de la presente invención. Una tela de formación encontrada particularmente útil es Appleton Mills Forming Fabric 2184 fabricada por Appleton Mills Forming Fabric Corporation, Florence, NS. La banda fibrosa, en algunas realizaciones preferidas, es depositada sobre un fieltro de desecado y el agua es retirada mecánicamente de la banda. Cualesquiera telas reconocidas en la técnica podrían ser usadas con la presente invención. Por ejemplo, una lista no exhaustiva de telas de impresión incluiría las telas tejidas planas descritas en la patente norteamericana nº 3,301,746; las telas semicruzadas descritas en las patentes norteamericanas n^{os} 3,974,025 y 3,905,863; telas de tipo cavidad de cesta arrolladas bilateralmente en zigzag descritas en las patentes norteamericanas n^{os} 4,239,065 y 4,191,609; telas esculpidas/ tipo capa de soporte de carga descritas en la patente norteamericana nº 5,429,686; telas de fotopolímero descritas en las patentes norteamericanas n^{os} 4,529,480; 4,637,859; 4,514,345; 4,528,339; 5,364,504; 5,334,289; 5,275,799 y 5,260,171; y telas que contienen bolsillos diagonales descritas en la patente norteamericana nº 5,456,293. Un filtro de compresión húmeda que puede ser particularmente útil con la presente invención es AMflex 3 fabricado por Appleton Mills Corporation. Otros pueden encontrase en una o más de las patentes norteamericanas n^{os} 5,657,797; 5,368,696; 4,973,512; 5,023,132; 5,225,269; 5,182,164; 5,372,876; y 5,618,612.
4,592,395; 4,611,639; 4,640,741; 4,709,732; 4,759,391; 4,759,976; 4,942,077; 4,967,085; 4,998,568; 5,016,678;
5,054,525; 5,066,532; 5,098,519; 5,103,874; 5,114,777; 5,167,261; 5,199,261; 5,199,467; 5,211,815; 5,219,004;
5,245,025; 5,277,761; 5,328,565; y 5,379,808. La tela de formación particular no es esencial para el éxito de la presente invención. Una tela de formación encontrada particularmente útil es Appleton Mills Forming Fabric 2184 fabricada por Appleton Mills Forming Fabric Corporation, Florence, NS. La banda fibrosa, en algunas realizaciones preferidas, es depositada sobre un fieltro de desecado y el agua es retirada mecánicamente de la banda. Cualesquiera telas reconocidas en la técnica podrían ser usadas con la presente invención. Por ejemplo, una lista no exhaustiva de telas de impresión incluiría las telas tejidas planas descritas en la patente norteamericana nº 3,301,746; las telas semicruzadas descritas en las patentes norteamericanas n^{os} 3,974,025 y 3,905,863; telas de tipo cavidad de cesta arrolladas bilateralmente en zigzag descritas en las patentes norteamericanas n^{os} 4,239,065 y 4,191,609; telas esculpidas/ tipo capa de soporte de carga descritas en la patente norteamericana nº 5,429,686; telas de fotopolímero descritas en las patentes norteamericanas n^{os} 4,529,480; 4,637,859; 4,514,345; 4,528,339; 5,364,504; 5,334,289; 5,275,799 y 5,260,171; y telas que contienen bolsillos diagonales descritas en la patente norteamericana nº 5,456,293. Un filtro de compresión húmeda que puede ser particularmente útil con la presente invención es AMflex 3 fabricado por Appleton Mills Corporation. Otros pueden encontrase en una o más de las patentes norteamericanas n^{os} 5,657,797; 5,368,696; 4,973,512; 5,023,132; 5,225,269; 5,182,164; 5,372,876; y 5,618,612.
La banda es adecuadamente adherida a un secador
Yankee u otro cilindro rotatorio por prensado de transferencia de
apriete. La transferencia puede ser realizada mediante cualquier
método reconocido en la técnica incluyendo aunque sin limitarse a
ellos, rodillos de presión y correas. La configuración de la máquina
usada para transferir la banda a un Yankee puede ser cualquier
método que permita adherir una banda al secador y crear un perfil
que provoque la delaminación durante el crepado. Aunque esta memoria
descriptiva hace referencia en general a un secador desde el que la
banda es crepada como un secador Yankee, debería entenderse que
puede ser usado cualquier secador o rodillo de presión rotatorio
desde el que la banda sea crepada. Ejemplos de configuraciones
alternativas incluirían el uso de una prensa de zapata ancha de
secado por impulso contra un rodillo trasero calentado o una prensa
de apriete extendido como ya se discutió en la presente memoria.
Para facilitar el procedimiento de crepado, los
adhesivos son aplicados directamente al Yankee. Son adecuados los
adhesivos usuales de la fabricación de papel. Preferiblemente,
adhesivos que contienen nitrógeno incluyen poliacrilamidas
glioxiladas y poliaminoamidas. Mezclas tales como la mezcla de
poliacrilamida glioxilada comprenden al menos 40 por ciento en peso
de poliacrilamida y al menos 4 por ciento en peso de glioxal.
Polidialildimetil cloruro amónico no es necesario para su uso como
adhesivo, pero se encuentra en productos comerciales y no es
perjudicial para las operaciones.
Las mezclas preferidas comprenden desde
aproximadamente 20 a aproximadamente 50 por ciento en peso de la
poliacrilamida glioxilada, aproximadamente 40 a aproximadamente 95
por ciento de poliacrilamida.
Resinas de poliaminoamida adecuadas están
descritas en la patente norteamericana nº 3,761,354. La preparación
de adhesivos de poliacrilamida está descrita en la patente
norteamericana nº 4,217,425.
Otros adhesivos adecuados están descritos en las
patentes norteamericanas n^{os} 5,730,839; 5,494,554; 5,468,796;
5,833,806; 5,944,954; 5,865,950; 4,064,213; 4,063,995; 4,304,625;
4,436,867; 4,440,898; 4,501,640; 4,528,316;
4,684,439; 4,788,243; 4,883,564; 4,886,579; 4,994,146; 5,025,046; 5,187,219; 5,246,544; 5,370,773; 5,326,434;
5,374,334; 5,382,323; 5,468,796; 5,490,903; 5,635,028; 5,660,687; 5,833,806; 5,786,429; 5,902,862; 5,837,768;
5,858,171, así como en Billmeyer, Textbook of Polimer Science, 3ª Ed., 1984, págs 151-154.
4,684,439; 4,788,243; 4,883,564; 4,886,579; 4,994,146; 5,025,046; 5,187,219; 5,246,544; 5,370,773; 5,326,434;
5,374,334; 5,382,323; 5,468,796; 5,490,903; 5,635,028; 5,660,687; 5,833,806; 5,786,429; 5,902,862; 5,837,768;
5,858,171, así como en Billmeyer, Textbook of Polimer Science, 3ª Ed., 1984, págs 151-154.
La Fig. 6 ilustra una realización de la presente
invención en la que una tina de alimentación 50, que puede estar
dividida en compartimentos, es usada para preparar las materias
primas que son tratadas con químicos que tienen una funcionalidad
diferente dependiendo del carácter de las diversas fibras usadas.
Esta realización muestra dos cajas de entrada que hacen así posible
producir un producto estratificado. El producto de acuerdo con la
presente invención puede hacerse con una única caja de entrada o
múltiples cajas de entrada, e independientemente del número de cajas
de entrada puede ser estratificado o no estratificado. La materia
prima tratada es transportada a través de diferentes conductos 40 y
41, donde son suministrados a la caja o cajas de entrada 20, 20' de
una máquina de formación creciente 10.
La Fig. 6 muestra un final de la formación de la
banda o final húmedo con un miembro de soporte 11 foraminoso
permeable al líquido que puede ser de cualquier configuración
convencional. El miembro de soporte 11 foraminoso puede ser
construido de cualquiera de los diversos materiales conocidos que
incluyen tela de protopolímero, fieltro, tela, o una base de trama
tejida de filamentos sintéticos con un bloque de fibras sintéticas
muy fino fijado a la base de trama. El miembro de soporte 11
foraminoso es soportado de forma convencional sobre rodillos que
incluyen un rodillo anterior, y rodillo de depósito o presión
16.
Una tela de formación 12 es soportada sobre
rodillos 18 y 19 que están posicionados respecto al rodillo anterior
15 para comprimir la tela metálica de prensado 12 para converger
sobre el miembro de soporte 11 foraminoso. El miembro de soporte 11
foraminoso y la tela metálica 12 se mueven en la misma dirección y a
la misma velocidad que es la misma dirección de rotación del rodillo
anterior 15. La tela metálica de presión 12 y el miembro de soporte
11 foraminoso convergen en una superficie superior del rodillo de
formación 15 para formar un espacio o estrechamiento con forma de
cuña dentro del cual uno o más chorros de agua o dispersión de fibra
líquida espumada proporcionada por una caja o cajas de entrada 20,
20' es comprimida entre la tela metálica de prensado 12 y el miembro
de soporte 11 foraminoso para forzar el fluido a través de la tela
metálica dentro de un recogedor de goteo 22 donde es recogida para
volver a ser usada en el procedimiento.
La banda naciente W formada en el procedimiento
es llevada por el miembro de soporte 11 foraminoso al rodillo de
presión 16 donde la siguiente banda naciente W es transferida al
tambor 26 de un secador Yankee. El fluido es comprimido desde la
banda W por el rodillo de presión 16 cuando la banda es transferida
al tambor 26 de un secador donde es parcialmente secada y crepada
mediante una cuchilla de crepado 27. La banda es después transferida
a una sección de secado 30 adicional para completar el secado de la
banda, antes de ser recogida en un rodillo de toma 28. La sección de
secado 30 puede tener cualquier configuración reconocida en la
técnica, incluyendo aunque sin limitarse a ello, TAD, secadores de
depósito, secadores de impulso y similares como se discutirá con más
detalle con relación a la Fig. 7.
Una fosa 44 está prevista para recoger el agua
exprimida de la materia prima por el rodillo de presión 16 y una
caja Uhle 29. El agua recogida en la fosa 44 puede ser recogida en
una línea de flujo 45 para el procesamiento separado para eliminar
el surfactante y las fibras del agua y permitir el reciclado del
agua de vuelta a la máquina de fabricación de papel 10.
Aunque el producto según la invención está hecho
preferiblemente por prensado en húmedo, cualesquiera medios
reconocidos en la técnica para formar una banda naciente que tenga
un contenido en sólidos de aproximadamente 30 por ciento a 90 por
ciento durante el crepado desde un cilindro, son adecuados para su
uso en la presente invención. Éste puede incluir la transferencia de
la banda naciente desde la tela de formación a una tela de impresión
antes de la aplicación de la banda naciente al cilindro desde el que
será crepada. Como se indicó, un método de secado preferido es el
prensado en húmedo convencional, es decir, sobre un fieltro de
compresión, seguido por la adherencia a un secador Yankee.
El crepado es efectuado generalmente retirando la
banda que ha sido fijada a un secador Yankee con un agente
adhesivo/separable del Yankee por medio de una cuchilla de crepado.
Cualquier tipo reconocido en la técnica o desarrollado después de
cuchilla de crepado puede ser usado en el procedimiento según la
presente invención. La cuchilla de crepado puede ser de perfil
rectangular convencional o biselado, o puede ser una cuchilla de
crepado ondulada patentada, descrita en la patente norteamericana nº
5,690,788. Esta cuchilla ondulada presenta ángulos de crepado y
ataque diferenciados respecto a la hoja y tiene una multiplicidad de
secciones de crepado serradas espaciadas de profundidades uniformes
o matrices no uniformes de profundidades. Las profundidades de las
ondulaciones están típicamente por encima de aproximadamente 0,2 mm
y están descritas más adelante en la presente memoria. En todavía
otras realizaciones de la presente invención, pueden ser empleadas
cuchillas de crepado con un perfil escalonado, del tipo general
descrito en la patente norteamericana nº 6,027,614.
El crepado, al romper un número significativo de
ligaduras entre fibras añade e incrementa la suavidad que se percibe
en el producto de tisú o toalla resultante. El ángulo de crepado
está preferiblemente entre aproximadamente 60 y aproximadamente 95
grados, más preferiblemente entre aproximadamente 65 y
aproximadamente 90 grados, y lo más preferiblemente entre
aproximadamente 70 y aproximadamente 85 grados.
La presente invención es puesta en la práctica,
en una realización, que con relación a una transferencia a alta
velocidad sobre un tramo abierto y conformación en húmedo de la cara
que da al aire de la banda después de que ha sido crepada desde el
secador Yankee y antes de ser secada está también descrita más
adelante con relación a la Fig. 7. La tela a través de la cual se
realiza el secado es adecuadamente una tela basta de manera que la
banda húmeda es soportada en algunas zonas y no soportada en otras
para permitir que la banda se flexione en respuesta a la presión
diferencial del aire u otras fuerzas de flexión aplicadas a la
banda. Tal tela adecuada para los propósitos de esta invención
incluye, sin limitación, aquellas telas de fabricación de papel que
presentan una zona abierta significativa o un contorno superficial
tridimensional o depresión suficiente para conferir una flexión en
la dirección Z sustancial de la banda y están descritas, por
ejemplo, en la patente norteamericana nº 5,411,636 de Hermans et
al.
Telas de impresión o secado adecuadas incluyen
estructuras permeables unicapa, multicapa o compuestas. Las telas
preferidas tienen al menos una de las siguientes características:
(1) por la cara de la tela de moldeo que está en contacto con la
banda húmeda (la cara "superior"), el número de hebras en la
dirección de la máquina (MD) por cm (trama) va desde 3,9 a 78,7
hebras por cm y el número de hebras en la dirección transversal (CD)
por cm (cuenta) es también de 3,9 a 78,7 hebras por cm. El diámetro
de hebra es típicamente menor de 1,27 mm; (2) en la cara superior,
la distancia entre el punto más alto del nudo MD y el punto más alto
del nudo CD es desde aproximadamente 0,0254 mm a aproximadamente
0,508 ó 0,762 mm. Entre estos dos niveles puede haber nudos formados
por hebras MD o CD que dan a la topografía una apariencia
cresta/valle tridimensional que es conferida a la hoja durante la
etapa de moldeo en húmedo; (3) en la cara superior, la longitud de
los nudos MD es igual o mayor que la longitud de los nudos CD; (4)
si la tela está hecha con una construcción multicapa, es preferible
que la capa inferior sea de una trama más fina que la capa superior
para controlar la profundidad de penetración de la banda para
maximizar la retención de la fibra; y (5) la tela puede estar hecha
para mostrar ciertos motivos geométricos que sean agradables a la
vista, que son repetidos típicamente entre cada dos o cincuenta
hilos de urdimbre. Telas bastas disponibles comercialmente adecuadas
incluyen varias telas fabricadas por Asten Forming Fabrics, Inc.,
que incluyen sin limitación Asten 934, 920, 52B y Velostar
V-800.
La consistencia de la banda cuando es aplicada
presión diferencial debe ser suficientemente alta para que la banda
tenga alguna integridad y que se hayan formado un número
significativo de ligaduras dentro de la banda, pero no tan alta para
hacer a la banda insensible a la presión diferencial del aire u otra
presión aplicada para forzar la banda dentro de la tela de
impresión. A consistencias que se aproximan a la sequedad, por
ejemplo, es difícil producir suficiente vacío sobre la banda debido
a su porosidad y falta de humedad. Preferiblemente, la consistencia
de la banda en torno a su superficie será desde aproximadamente 30 a
aproximadamente 80 por ciento, y más preferiblemente desde
aproximadamente 40 a aproximadamente 70 por ciento, y aún más
preferiblemente desde aproximadamente 45 a aproximadamente 60 por
ciento. En la invención como está ilustrada más adelante con
relación al moldeo por vacío, los medios para desviar la banda
húmeda para crear el incremento en el volumen interno pueden ser
medios neumáticos, tales como medios de presión de aire positiva y/o
negativa o mecánicos tales como un rodillo grabado macho que tiene
protuberancias que casan con las depresiones en la tela basta. La
desviación de la banda es conseguida preferiblemente por presión
diferencial de aire que puede ser aplicada produciendo vacío a
través de la tela basta de soporte para tirar la banda dentro de la
tela basta o aplicando la presión positiva dentro de la tela para
empujar la banda dentro de la tela basta. Una caja de succión de
vacío es una fuente de vacío preferida porque es común su uso en los
procedimientos de fabricación de papel. Sin embargo, cuchillas de
aire o prensas de aire pueden también ser usadas para suministrar
presión positiva donde el vacío no puede suministrar suficiente
presión diferencial para crear el efecto deseado. Cuando se usa una
caja de succión de vacío, el ancho de la ranura de vacío puede ser
desde aproximadamente 1,59 mm a cualquier tamaño que se desee
siempre que exista suficiente capacidad de bombeo para establecer un
tiempo de vacío suficiente. Es práctica común usar una ranura de
vacío desde 3,2 mm a 12,7 mm.
La magnitud de la presión diferencial y la
duración de la exposición de la banda a la presión diferencial puede
ser optimizada dependiendo de la composición de la materia prima, el
peso base de la banda, el contenido de humedad de la banda, el
diseño de la tela basta de soporte y la velocidad de la máquina.
Niveles adecuados de vacío pueden ir desde aproximadamente 25,4 cm
de mercurio a aproximadamente 76,2 cm de mercurio, preferiblemente
desde aproximadamente 38,1 a aproximadamente 63,5 cm de mercurio y
lo más preferible aproximadamente 50,8 cm de mercurio.
La Fig. 7 muestra una banda W que está siendo
aplicada a un secador Yankee 26 como se discutió antes, siendo la
banda parcialmente secada en el Yankee y crepada mediante la
cuchilla de crepado 27 a una consistencia desde aproximadamente 30 a
aproximadamente 90 por ciento. La banda W es luego transferida sobre
un tramo abierto indicado por 60 mientras que está siendo soportada
por una lamina de aire 62. La lámina de aire puede ser una lámina de
aire pasiva que puede estar contorneada o no contorneada o la lámina
de aire puede ser una lámina de aire de efecto Coanda como se
muestra por ejemplo en la patente norteamericana nº 5,891,309 de
Page et al. Después de la transferencia sobre el tramo
abierto 60, la banda W es colocada sobre una tela de transferencia
64 que transporta la banda a una tela de secado 66 que tiene las
características indicadas antes. Se advierte en este punto que la
cara que da al aire de la banda indicada en 68 está dispuesta por
arriba con respecto a la tela de transferencia 64. La banda W es
después transferida a la tela 66 opcionalmente usando un rodillo de
succión 70. La banda W cuando es transferida a la tela de moldeo o
de secado 66 está dispuesta hacia abajo con respecto a dicha tela y
es moldeada por vacío mediante una caja de vacío 72 como se indica
en la Fig. 7. Aquí se advierte que la cara que da al aire 68 de la
banda W es tirada hacia arriba dentro de la tela 66 por medio de la
caja de vacío 72. Está prevista opcionalmente otra tela de
transferencia 74 que sirve para soportar la banda sobre la malla de
secado. Después del moldeo, la banda W continúa como se muestra por
las flechas 76 a una unidad de secado indicada en 78. La unidad de
secado 78 incluye una campana 80 provista de medios para suministrar
aire calentado en 82 y medios de escape para eliminar el aire en 84.
Se advierte que los secadores son bien conocidos en la técnica como
se muestra, por ejemplo, en la patente norteamericana nº 3,432,936
de Cole et al.
La banda W es secada finalmente en la unidad 78 a
más de 95 por ciento de consistencia y la banda es transferida a un
rollo de toma, por ejemplo como se indica en 86.
El ángulo de crepado, \alpha, es el ángulo que
la superficie de apoyo de crepado 90 forma con una tangente 92 al
secador Yankee en la línea de contacto de la cuchilla de crepado con
el cilindro rotatorio como se aprecia en la Fig. 8. Así, también, un
ángulo \gamma está definido como el ángulo que forma el cuerpo de
la cuchilla con la tangente 92, mientras que el ángulo de bisel de
la cuchilla de crepado 27 es el ángulo que define la superficie 90
con una perpendicular 93 al cuerpo de la cuchilla como se muestra en
el diagrama. Como se advirtió antes, el ángulo de crepado \alpha
es adecuadamente desde aproximadamente 60 a aproximadamente 95
grados, mientras que los ángulos de bisel pueden ser cualesquiera
desde aproximadamente 0 a aproximadamente 50 grados, siendo típicos
desde aproximadamente 5 a aproximadamente 15 grados.
Las figuras 9A- 9C ilustran una porción de una
cuchilla de crepado 27 biselada de estilo convencional que puede ser
utilizada de acuerdo con la presente invención (igualmente puede ser
empleado un perfil rectangular). La cuchilla 27 incluye una
superficie de apoyo de crepado 90 que define un ancho de filo de
crepado de longitud, S, un cuerpo 96 de cuchilla que tiene una
superficie 98 de cuerpo interior y una superficie 100 de cuerpo
exterior. En operación, la cuchilla 27 es yuxtapuesta, por ejemplo,
con un secador Yankee 26, como se muestra en la Fig. 6, de manera
que la superficie 90 de apoyo contacta con la banda húmeda W durante
el crepado. Un método, y tal vez un método preferido de asegurar que
el ancho efectivo de apoyo de crepado no sea más de aproximadamente
3 veces el espesor de la hoja es hacer la longitud s suficientemente
pequeña de modo que no sea posible que se acumule más material del
que pueda ser soportado sobre la superficie 90. Lo más
preferiblemente, la distancia a lo largo de la cual se acumula
material sobre la superficie de la cuchilla de crepado debería ser
sólo ligeramente mayor que el espesor de la hoja sobre el secador
Yankee antes del crepado. Medios prácticos para ejecutar esto
incluyen cuchillas de crepado de acero de apoyo estrecho ligeramente
cargadas y cuchillas de cerámica rectificadas de una forma que se
autoafilen mientras que mantienen el ancho de filo deseado. Otros
métodos de controlar la distancia sobre la que se acumula el
material crepado sobre una superficie de apoyo de cuchilla de
crepado, como por ejemplo la superficie 90, incluyen seleccionar
cuidadosamente el material de la superficie de la cuchilla y la
geometría, así como la retirada de la hoja acelerada como se
discutió en la presente memoria.
En todos los casos, el ancho efectivo de apoyo de
crepado, esto es, la distancia en la dirección de recorrido de la
banda en la que el material de la banda se acumula sobre el filo de
la cuchilla de crepado es menor de aproximadamente 3 veces (y los
más preferiblemente sólo ligeramente mayor que) el espesor de la
banda húmeda sobre le secador Yankee antes del crepado de la misma.
Para propósitos de conveniencia, sin embargo, el ancho de apoyo de
crepado efectivo es definido también en términos de los espesores de
la hoja seca en diversas porciones de la misma.
La invención se apreciará mejor con referencia a
la Fig. 10. La banda W es aplicada a un secador Yankee 26 por medio
de un rodillo de presión 16 como se discutió con relación a la Fig.
1. La banda W es después secada a una consistencia desde
aproximadamente 30 a aproximadamente 90 por ciento antes de ser
crepada por la cuchilla 27'. La cuchilla 27' está provista de un
filo de crepado 90' parabólico con un radio decreciente desde la
línea de contacto de la cuchilla de crepado con el Yankee 26. Esta
geometría conduce a mantener un ancho S' efectivo de apoyo de
crepado estrecho como se muestra.
La Fig. 11 muestra, en perfil, aun otra geometría
de una cuchilla de crepado 27 que puede ser usada con relación a la
presente invención. La cuchilla 27 de la Fig. 11 tiene un lado de
incidencia indicado en 126' que está configurado para ser aplicado
al Yankee 26 durante el crepado y una superficie superior convexa 91
como se muestra para aplicarse a la banda W. La superficie 91 es
continuamente curvilínea y tiene una porción convexa superior 91a
por el lado 126' de la cuchilla que da al Yankee así como una
porción convexa inclinada 91b en el lado de la cuchilla diseñado
para estar dispuesto distal a la superficie del Yankee. Una cuchilla
convexa como la que se muestra en la Fig. 11 ofrece un procedimiento
de fabricación de un paso simplificado que mejora también el control
de calidad. En una operación de dos etapas, tal como la requerida
para fabricar una cuchilla escalonada como se muestra a continuación
con respecto a las figuras 13A-13C hay mucha más
probabilidad de tener rebabas en las diversas esquinas de la
cuchilla. Un ángulo frontal continuamente variable, tal como el
mostrado en la Fig. 11, puede dar resultados como una cuchilla plana
más estrecha y tener una vida de cuchilla mucho más larga. Si se
combina con un rascador de ángulo ajustable, la cuchilla de la Fig.
11 es "girada" en el Yankee cuando la lleva, manteniendo el
ángulo de crepado y el ancho relativo del apoyo relativamente
constantes.
Asimismo, también puede ser usada la retirada de
la hoja acelerada para mantener un ancho efectivo de apoyo de
crepado estrecho como se muestra en la Fig. 12. En la Fig. 12, la
banda W es aplicada al secador Yankee 26 por medio del rodillo de
presión 16 como se muestra en la Fig. 1. Después, la banda W es
crepada desde el Yankee mediante la cuchilla 27. La dirección de la
hoja es controlada para que se forme un ángulo 102 entre la hoja y
la tangente 92 al Yankee 26 en la línea de crepado de menos de 60
grados. El ángulo 102 es adecuadamente menor de aproximadamente 45
grados. De esta forma el ancho efectivo de apoyo de crepado, S'', se
mantiene pequeño.
Otras geometrías de cuchillas pueden ser
igualmente usadas para mantener un ancho efectivo de apoyo de
crepado estrecho. Se muestra en las figuras 13A-13C
una porción de una cuchilla de crepado con un perfil de cuchilla
escalonado que puede ser utilizado de acuerdo con la presente
invención. La cuchilla de crepado 112 escalonada a máquina tiene una
superficie superior 133 que incluye una superficie superior 128 y
una superficie deprimida 129. La superficie deprimida 129 de la
realización hecha a máquina incluye una superficie lateral 131 y una
superficie inferior 132. La fabricación a máquina tiene como
resultado un escalón bien definido, pero el tratamiento a máquina
del acero usado para cuchillas de crepado es una tarea que consume
mucho tiempo. Alternativamente, podría usarse un rectificador para
fabricar la cuchilla de crepado escalonada rectificada.
Una superficie frontal 126 generalmente da hacia
una superficie móvil, tal como un secador Yankee. Una superficie
trasera 127 es sustancialmente paralela a la superficie frontal 126
y generalmente da al otro lado de la superficie móvil. La superficie
frontal 126 y la superficie superior 128 forman un borde de contacto
123 que es aplicado contra la superficie móvil para crepar una banda
celulósica desde la superficie móvil. La superficie superior 128 y
la superficie deprimida 129 forman un borde de escalón trasero 124.
La superficie deprimida 129 y la superficie trasera 127 forman un
borde terminal 125. El cuerpo 122 se extiende indefinidamente en
longitud, típicamente excediendo de 2,54 m en longitud y a menudo
alcanzando 7,9 m en longitud para corresponder al ancho de un
secador Yankee en máquinas de fabricación de papel más modernas. Por
el contrario, el espesor del cuerpo 122 es del orden de fracciones
de 2,54 cm, por ejemplo de 0,127 a 1,27 mm.
El mecanizado o rectificado de una superficie
superior de la cuchilla cuadrada forma un escalón que tiene un
profundidad D_{s} y una superficie superior que tiene un ancho
W_{s}. De acuerdo con la presente invención, el ancho W_{s} de
la superficie superior del escalón es de 20% a 60% del ancho total
de la cuchilla y la profundidad, D_{s}, del escalón es 100% a 300%
de la superficie superior. Preferiblemente el ancho, W_{s}, del
escalón es desde aproximadamente 0,127 a 0,635 mm y la profundidad,
D_{s}, del escalón es adecuadamente proporcional; sin embargo, la
dimensión particular dependerá del producto de papel final deseado.
Preferiblemente, el escalón se extiende toda la longitud del cuerpo
122 de las cuchillas de crepado mostradas en las figuras
13A-13C. Véase la patente norteamericana nº
6,066,234 de Parker et al.
En algunas realizaciones de la presente
invención, el crepado del papel desde un secador Yankee es llevado a
cabo usando una cuchilla de crepado ondulada, tal como la descrita
en la patente norteamericana nº 5,690,788, indicada antes. Se ha
mostrado que el uso de la cuchilla de crepado ondulada confiere
varias ventajas cuando es usada en la producción de productos de
tisú en general y especialmente cuando están hechos primariamente o
enteramente de fibras recicladas. En general, los productos de tisú
crepados usando una cuchilla ondulada tienen mayor calibre
(espesor), resistencia CD incrementada, y un mayor volumen de hueco
que los productos de tisú comparables producidos usando cuchillas de
crepado convencionales. Todos estos cambios efectuados por el uso de
la cuchilla ondulada tienden a estar correlacionados con la
percepción de suavidad mejorada de los productos de tisú.
Otro efecto de usar la cuchilla ondulada es que
hay una mayor disminución en la resistencia a la tracción de la hoja
durante la operación de crepado de la que se produce cuando se usa
una cuchilla de crepado estándar. Esta disminución en la
resistencia, que mejora también la suavidad del producto, es
particularmente beneficiosa cuando son producidas hojas base de tisú
que tienen pesos base relativamente altos > 14,6 gramos/m^{2} o
que contienen cantidades sustanciales de fibra reciclada. Tales
productos a menudo tienen niveles de resistencia mayores de los
deseados, que afectan negativamente a la suavidad. En hojas que
incluyen niveles altos de una fibra reciclada, puede ser conseguida
una reducción en la resistencia equivalente a la provocada por el
uso de una cuchilla de crepado ondulada, si acaso, por aplicación de
niveles extremadamente altos de desligantes químicos. Estos niveles
altos de desligantes además de incrementar el coste del producto
pueden también tener como resultado problemas tales como pérdida de
adhesión entre la hoja y el secador Yankee, lo que adversamente
confiere a la hoja suavidad, fluidez, carga de fieltro y formación
de depósitos en líneas de almacenaje y tinas. Las figuras 14A a 14C
ilustran una porción de una cuchilla de crepado ondulatoria 106
preferida de la cuchilla ondulatoria patentada utilizable en la
práctica de la presente invención en la que el cuerpo 162 se
extiende indefinidamente en longitud, típicamente por encima de 2,54
m en longitud y a menudo alcanza por encima de 7,9 m en longitud
para corresponder al ancho del secador Yankee en las máquinas de
papel modernas más grandes. Cuchillas flexibles de la cuchilla
ondulada patentada que tienen longitud indefinida pueden ser
colocadas adecuadamente en una bobina y usadas en máquinas que
emplean un sistema de crepado continuo. En tales casos, la longitud
de la cuchilla sería varias veces el ancho del secador Yankee. Por
el contrario, la altura del cuerpo 162 de la cuchilla 160 es
usualmente del orden de varios cm, mientras que el espesor del
cuerpo 162 es usualmente del orden de milímetros.
Como está ilustrado en las figuras 14A y 14B, un
borde de corte ondulatorio 163 de la cuchilla ondulada patentada
está definido por serrados 166 dispuestos a lo largo y formados en
un borde del cuerpo 162 para definir una superficie de aplicación
ondulada.
Varios ángulos deben ser definidos para describir
la geometría del borde de corte de la cuchilla ondulada de la
cuchilla ondulada patentada usada en el procedimiento de fabricación
de esta invención. Para tal fin son usados los siguientes
términos:
Ángulo de crepado "\alpha" - el ángulo
entre la superficie de ataque de la cuchilla 160 y el plano tangente
al Yankee en el punto de intersección entre el borde de corte
ondulado 163 y el Yankee;
Ángulo de ataque axial "\beta" - el ángulo
entre el eje del Yankee y el borde de corte ondulado 163 que es,
naturalmente, la curva definida por la intersección de la superficie
del Yankee con la superficie de ataque dentada de la cuchilla
160:
Ángulo de incidencia "\gamma" - el ángulo
entre la superficie de incidencia de la cuchilla 160 y el plano
tangente al Yankee en la intersección entre el Yankee y el borde de
corte ondulado 163, el ángulo de incidencia medido a lo largo de las
porciones planas de la presente cuchilla es igual a lo que se
denomina comúnmente "ángulo de cuchilla" o "ángulo de
apoyo".
De forma completamente obvia, el valor de cada
uno de estos ángulos variará dependiendo de la localización precisa
a lo largo del borde de corte en el que sea determinado. Los
resultados notables conseguidos con las cuchillas onduladas de la
cuchilla ondulada patentada en la fabricación de productos de papel
absorbente son debidos a aquellas variaciones en estos ángulos a lo
largo del borde de corte. Por consiguiente, en muchos casos, será
conveniente denotar la localización en la que es determinado cada
uno de estos ángulos mediante un subíndice fijado al símbolo básico
para tal ángulo. Como se advirtió en la patente 788, los subíndices
"f", "c" y "m" se refieren a ángulos medidos en las
regiones alargadas rectilíneas, en las regiones con forma de
medialuna, y los mínimos del borde de corte, respectivamente. Por
consiguiente "\gamma_{f}" el ángulo de incidencia medido a
lo largo de las porciones planas de la presente cuchilla, es igual
a lo que se denomina comúnmente "ángulo de cuchilla" o
"ángulo de apoyo".
\newpage
Por ejemplo, como está ilustrado en la Fig. 15,
el ángulo de crepado local "\alpha" de la cuchilla ondulada
patentada es definido en cada localización a lo largo del borde de
corte ondulado 163 como el ángulo entre la superficie de ataque de
la cuchilla 160 y el plano 92 tangente al Yankee 26. Por
consiguiente, puede apreciarse que como se muestra en la Fig. 15,
"\alpha_{f}" , el ángulo de crepado local adyacente a una
región alargada rectilínea sustancialmente colineal de la cuchilla
es usualmente mayor que "\alpha_{c}", el ángulo de crepado
local adyacente a las bandas con forma de medialuna casi planas de
la cuchilla o \alpha_{m}.
Aunque la invención ha sido ilustrada
anteriormente con relación a un secador Yankee, otras disposiciones
en las que una banda húmeda es crepada desde un cilindro rotatorio
emplean ventajosamente el método de crepado húmedo de la presente
invención. Tales aparatos pueden incluir secadores de impulsos,
prensas de zapata de apriete extendido y similares de la clase
general descrita en las patentes norteamericanas n^{os} 5,997,695
y 6,017,422.
En la Fig. 16 se muestra un diagrama esquemático
de una prensa de zapata de apriete extendido en la que una banda W
es desecada a una consistencia de aproximadamente 40% o así en
contacto con un fieltro 172 y por medio del cual la banda es
adherida a un rodillo de presión 170. Tras el desecado, la banda W
es crepada húmeda desde el rodillo 170 por medio de la cuchilla 27 y
posteriormente puede ser procesada de cualquier manera descrita
antes.
Aunque esta invención ha sido descrita con
relación a numerosas realizaciones, modificaciones respecto a dichas
realizaciones dentro del espíritu y alcance de la invención serán
rápidamente evidentes para aquellos expertos en la técnica. La
invención está definida en las reivindicaciones adjuntas.
Claims (11)
1. Método de fabricación de una hoja absorbente
que comprende:
- a)
- depositar una materia prima celulósica acuosa sobre un soporte foraminoso (11)
- b)
- desecar al menos parcialmente dicha materia prima para formar una banda naciente (W)
- c)
- aplicar dicha banda naciente (W) a un cilindro rotatorio (26) y secar dicha banda (W) a una consistencia de 30 a 90% de sólidos;
- d)
- crepar la banda (W) a dicha consistencia de 30 a 90% de sólidos haciendo contactar dicha banda (W) con una superficie de crepado (27; 112; 160), manteniéndose la longitud de la región de contacto entre la banda (W) y la superficie de crepado a menos de aproximadamente 3 veces el espesor de dicha banda (W) sobre el cilindro rotatorio (26) o a menos de aproximadamente 3 veces el espesor de una hoja absorbente resultante de la etapa e); y
- e)
- secar la banda crepada (W) para formar la hoja absorbente, presentando dicha hoja absorbente un volumen de hueco de al menos 3,5 gramos/gramo.
2. Método según la reivindicación 1, en el que
dicha hoja absorbente presenta un volumen de hueco de al menos 4
gramos/gramo.
3. Método según cualquier reivindicación
precedente, en el que dicha superficie de crepado es proporcionada
por una superficie de crepado de una cuchilla de crepado (27; 112;
160) que está formada por un material de baja fricción seleccionado
del grupo consistente en superficies de metal pulido, superficies
cerámicas, superficie polimérica y sus combinaciones.
4. Método según la reivindicación 3, en el que
dicha superficie polimérica comprende politetrafluoretileno.
5. Método según cualquier reivindicación
precedente, en el que dicha materia prima celulósica acuosa
comprende fibra reciclada.
6. Método según cualquier reivindicación
precedente, en el que dicha superficie de crepado es proporcionada
por una cuchilla de crepado que tiene un perfil escalonado
(112).
7. Método según cualquier reivindicación
precedente, en el que dicha superficie de crepado es proporcionada
por una cuchilla de crepado que tiene un bisel de 0 a 50º; por
ejemplo, de 5 a 15º.
8. Método según cualquier reivindicación
precedente, en el que dicha banda (W) crepada es transferida sobre
un tramo abierto (60) con la ayuda de una lámina de aire (62).
9. Método según la reivindicación 8, en el que
dicha lámina de aire (62) es una lámina de aire de efecto
Coanda.
10. Método según cualquier reivindicación
precedente, en el que dicha materia prima es secada utilizando una
prensa de zapata.
11. Método según cualquier reivindicación
precedente en el que dicha banda (W) es secada usando un secador de
depósito (30).
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