ES2216326T3 - Metodo para la fabricacion de elementos luminares de papel suave en una maquina convencional de prensado en humedo, modificada. - Google Patents

Abstract

Método para la fabricación de un elemento laminar celulósico, que comprende: (a) depositar una suspensión acuosa de fibras para la fabricación de papel sobre una tela de formación sinfín (14) para formar un elemento laminar húmedo (10); (b) eliminar el agua del elemento laminar húmedo (10) hasta una consistencia aproximada de 30 por ciento o superior utilizando una presión neumática (16) que comprende una cámara de aire (18) y una caja de vacío (20) que está adaptada para provocar un fluido a presión de unas 5 libras por pulgada cuadrada de indicador (0, 34 bar indicador) o superior para que fluya substancialmente a través del elemento laminar (10) debido a un cierre estanco integral formado con el elemento laminar húmedo (10); (c) transferir el elemento laminar húmedo (10) a una tela de moldeo (24); (d) prensar el elemento laminar (10) después de eliminación de agua y moldeado contra la superficie de un cilindro de secado caliente (30) hasta conseguir un elemento laminar como mínimo parcialmente seco (10); y (e) secar el elemento laminar (10) hasta sequedad final.

Description

Método para la fabricación de elementos laminares de papel suave en una máquina convencional de prensado en húmedo, modificada.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere de modo general a métodos para la fabricación de productos de papel. Más particularmente, la presente invención se refiere a métodos para la fabricación de elementos laminares celulósicos que tienen elevado volumen específico y absorbencia en una máquina convencional modificada de prensado en húmedo.

Se conocen en general dos métodos distintos para la fabricación de las hojas base para productos de papel tales como toallas, servilletas, papel suave, toallitas y similares. Estos métodos son los que se designan habitualmente como métodos de prensado en húmedo y de secado pasante. Si bien los dos métodos pueden ser iguales en el extremo de inicio y en el extremo final del proceso, difieren significativamente en la forma en la que se elimina el agua del elemento laminar húmedo después de su formación inicial.

De manera más específica, en el método de prensado en húmedo, el elemento laminar húmedo recién formado es transferido de manera típica a un fieltro de fabricación de papel y después de ello es prensado contra la superficie de un secador Yankee calentado mediante vapor, mientras se encuentra soportado todavía por el fieltro. Al ser transferido el elemento laminar a la superficie del secador Yankee, se exprime el agua del elemento laminar y ésta es absorbida por el filtro. El elemento laminar escurrido de agua, que tiene de manera típica una consistencia aproximada de 40 por ciento, es secado a continuación mientras se encuentra sobre la superficie caliente del secador Yankee. A continuación el elemento laminar es ondulado ("crepado") para ablandarlo y proporcionar estiramiento a la hoja resultante. Una desventaja del prensado en húmedo es que la etapa de prensado hace más denso el elemento laminar disminuyendo, por lo tanto, el volumen y absorbencia de la hoja. La etapa subsiguiente de ondulación o crepado restablece sólo de manera parcial estas características deseables de la hoja.

En el método de secado pasante, el elemento laminar recién formado es sometido en primer lugar a escurrido utilizando vacío y a continuación es transferido a una tela relativamente porosa y es secado sin compresión haciendo pasar aire caliente a través del elemento laminar. El elemento laminar resultante puede ser transferido a continuación a un secador Yankee a efectos de ondulado o crepado. Dado que el elemento laminar se encuentra substancialmente seco cuando es transferido al secador Yankee, la densidad del elemento laminar no aumenta significativamente por dicha transferencia. Asimismo, la densidad de una hoja sometida a secado pasante es relativamente baja por propia naturaleza porque el elemento laminar es secado mientras se encuentra soportado sobre la tela de secado pasante. Las desventajas del método de secado pasante son los costes operativos de energía relativamente elevados y los costes de inversión asociados con los aparatos de secado pasante.

Dado que la inmensa mayoría de las máquinas existentes para la fabricación de papeles suaves utilizan el método más antiguo de prensado en húmedo, es de particular importancia que los fabricantes encuentren formas de modificar máquinas existentes de prensado en húmedo para producir los productos preferidos de los consumidores de baja densidad, sin modificaciones onerosas en las máquinas existentes. Desde luego, es posible reconstruir máquinas de prensado en húmedo para conseguir configuraciones de secado pasante, pero habitualmente es excesivamente caro. Son necesarios muchos cambios complicados y de elevado precio para adaptar los aparatos de secado pasante y los equipos asociados a los mismos. De acuerdo con ello, ha habido un gran interés en encontrar formas de modificar máquinas de prensado en húmedo existentes sin alterar significativamente el diseño de la máquina.

Un método simple de modificar una máquina de prensado en húmedo para producir un elemento laminar más suave y con mayor volumen relativo, se describe en la Patente U.S.A. 5.230.776 de 27 de julio de 1993 de Andersson y otros. La patente da a conocer la substitución del filtro con una cinta perforada de tipo alambre y recoger en forma de sándwich el elemento laminar entre la rejilla de formación y dicha cinta perforada hasta el rodillo de prensado. La patente también da a conocer medios adicionales de eliminación de agua, tales como un tubo de soplado de vapor, toberas de soplado y/o fieltro para prensado separado, que se pueden colocar dentro del conjunto sándwich a efectos de incrementar adicionalmente el contenido de sólidos secos antes del cilindro Yankee. Estos dispositivos adicionales de secado se dice que permiten que la máquina funcione a velocidades como mínimo substancialmente equivalentes a la velocidad de las máquinas de secado pasante.

Es importante reducir el contenido de humedad del elemento laminar que llega al secador Yankee, a efectos de mantener la velocidad de la máquina y para impedir la formación de ampollas o falta de adherencia del elemento laminar. Haciendo referencia a la Patente U.S.A. 5.230.776, la utilización de un fieltro de prensado separado, no obstante, tiende a densificar el elemento laminar de igual manera que en una máquina convencional de prensado en húmedo. La densificación que resulta de un fieltro de prensado separado impactaría, por lo tanto, negativamente en las características de volumen relativo y absorbencia del elemento laminar.

Además, los chorros de aire para eliminar el agua del elemento laminar no son efectivos en sí mismos en términos de eliminación de agua o de rendimiento de la energía. El insuflado de aire sobre la hoja para secado es bien conocido en esta técnica y utilizado en las capotas o pantallas de los secadores Yankee para secado por convección. En una capota Yankee, no obstante, la mayor parte del aire procedente de los chorros no penetra en el elemento laminar. Por lo tanto, si no se calienta a temperaturas elevadas, la mayor parte del aire se desperdicia y no se utiliza de manera efectiva para la eliminación de agua. En las capotas para secadores Yankee el aire es calentado a temperaturas del orden de 900 grados Fahrenheit (500ºC) y se prevén tiempos de permanencia largos a efectos de conseguir el seca-
do.

La Patente U.S.A. 5.336.373 da a conocer el procedimiento para la fabricación de una hoja de papel absorbente, resistente y voluminosa. La Patente U.S.A. 5.225.042 describe un método y aparato para la eliminación de agua de un material para la fabricación de papel. La Patente EP 0033559 da a conocer un método para la fabricación de papel dotado de impresiones sobre una máquina de fabricación de papel con un secador tipo Yankee. La Patente FR 1235868 da a conocer un método para la eliminación de agua superflua de materiales granulares o fibrosos.

Por lo tanto, lo que hace falta y es necesario en esta técnica es conseguir un método práctico para la fabricación de hojas de papel suave con un volumen relativo elevado y absorbencia comparable a las hojas sometidas a secado pasante en una máquina convencional de prensado en húmedo, modificada.

Características de la invención

Se ha descubierto que es posible fabricar un papel suave prensado en húmedo con características de volumen relativo y absorbencia equivalentes a las de productos comparables de secado pasante, manteniendo simultáneamente una razonable productividad de la máquina. Más particularmente, se pueden fabricar elementos laminares celulósicos con prensado en húmedo por eliminación de agua en vacío de un elemento laminar húmedo hasta aproximadamente 30 por ciento de consistencia, y utilizando posteriormente una prensa de aire sellada de manera integral para eliminar de manera no compresiva el agua de la hoja hasta una consistencia de 30 a 40 por ciento. La hoja es transferida a continuación de manera deseable a una tela de "moldeo" en substitución del fieltro convencional de prensado en húmedo a efectos de impartir más contorno o forma tridimensional al elemento laminar húmedo. El elemento laminar húmedo es prensado preferentemente a continuación contra el dispositivo de secado Yankee mientras se encuentra soportado por la tela de moldeo y es sometido a secado. El producto resultante tiene un volumen relativo en húmedo excepcional y una absorbencia que supera la de las toallas y toallitas convencionales de prensado en húmedo y que es igual al de productos de secado pasante actualmente conocidos.

Tal como se utiliza en esta descripción, los términos "eliminación de agua sin compresión" y "secado sin compresión" hacen referencia a métodos de eliminación de agua o secado, respectivamente, para eliminar agua de elementos laminares celulósicos que no comportan la acción de compresión con tangencia ("compressive nips") u otras fases que provocan una densificación o compresión significativas de una parte del elemento laminar durante el proceso de secado o de eliminación de agua.

El elemento laminar húmedo es moldeado en húmedo en el proceso mejorando el carácter tridimensional y características absorbentes del elemento laminar. Tal como se utiliza en esta descripción, las hojas de papel suave "moldeadas en húmedo" son aquéllas que son conformadas al contorno superficial de una tela de moldeo mientras se encuentran a una consistencia aproximada de 30 a 40 por ciento, y que a continuación son secadas por medios de secado de conducción térmica, tal como un cilindro de secado caliente, en oposición a otros medios de secado, tales como un dispositivo de secado de tipo pasante, antes de aplicar medios de secado opcionales.

Las "telas de moldeo" adecuadas para los objetivos de la presente invención incluyen, sin que ello sirva de limitación, las telas de fabricación de papel que muestran áreas abiertas significativas o un contorno superficial tridimensional suficiente para impartir una mayor flexión del elemento laminar en la dirección (z). Estas telas incluyen estructuras de capa única, capas múltiples o permeables compuestos. Las telas preferentes tienen como mínimo una parte de las siguientes características: (1) En la cara de la tela de moldeo que se encuentra en contacto con el elemento laminar húmedo (cara superior), el número de hilos en dirección máquina (MD) por pulgada (malla) es de 10 a 200 (3,94 a 78,74 por centímetro) y el número de hilos en dirección transversal a la máquina (CD) por pulgada (contaje) varía también entre 10 y 200 (3,94 a 78,74 por centímetro). El diámetro de los hilos es típicamente menor de 0,050 pulgadas (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 aproximadamente de 0,001 a 0,02 ó 0,03 pulgadas (0,025 mm hasta unos 0,508 mm ó 0,762 mm). Entre estos dos niveles, se pueden encontrar nudos formados por hilos MD o CD que proporcionan a la topografía un aspecto tridimensional de montes/valles que es impartido a la hoja durante la etapa de moldeo en húmedo; (3) En la cara superior, la longitud de los nudos MD es igual o más larga que la longitud de los nudos CD; (4) Si la tela es fabricada en una construcción de capas múltiples, es preferible que la capa inferior tenga una malla más fina que la capa superior a efectos de controlar la profundidad de la penetración del elemento laminar y hacer máxima la retención de fibras; y (5) La tela puede ser fabricada de manera que muestre ciertos modelos geométricos que son agradables a la vista, que se repiten de manera típica cada 2 a 50 hilos de urdimbre.

Por lo tanto, según un aspecto, la presente invención consiste en un método para la fabricación de un elemento laminar celuloso que comprende las siguientes etapas: (a) depositar una suspensión acuosa de fibras de fabricación de papel sobre una tela de formación sinfín para formar un elemento laminar húmedo; (b) eliminar el agua del elemento laminar húmedo hasta una consistencia aproximada de 30 por ciento o superior utilizando una prensa neumática que incluye una cámara de aire y una caja de vacío, adaptada para provocar que un fluido a presión de unas 5 libras por pulgada cuadrada nominales (0,34 bar nominal) o superior pase substancialmente a través del elemento laminar debido al cierre integral formado con el elemento laminar húmedo; (c) transferir el elemento laminar húmedo a una tela de moldeo; (d) prensar el elemento laminar escurrido y moldeado contra la superficie del cilindro de secado caliente hasta secar, por lo menos parcialmente, el elemento laminar; y (e) secar el elemento laminar hasta el estado de sequedad final.

En otro aspecto adicional, la invención consiste en un método para la fabricación de un elemento laminar celulósico que comprende las siguientes etapas: (a) depositar una suspensión acuosa de fibras para la fabricación de papel sobre una tela de conformación sinfín para constituir un elemento laminar húmedo; (b) abrazar en sándwich el elemento laminar húmedo entre un par de telas de las que, por lo menos una, es una tela de moldeo tridimensional; (c) eliminar el agua del elemento laminar húmedo hasta una consistencia aproximada de 30 por ciento o superior, haciendo pasar el elemento laminar húmedo en sándwich a través de una prensa neumática que comprende una cámara de aire y una caja de vacío con una tela de moldeo tridimensional dispuesta entre el elemento laminar húmedo y la caja de vacío, estando adaptada dicha prensa neumática para provocar que un fluido a una presión de unas 5 libras por pulgada cuadrada nominal (0,34 bar nominal) o superior, pase substancialmente a través del elemento laminar húmedo; (d) eliminar el agua del elemento laminar húmedo utilizando la corriente de fluido a presión hasta una consistencia aproximada de 30 por ciento o superior; (e) prensar el elemento laminar escurrido contra la superficie de un cilindro de secado caliente con una tela; y (f) secar el elemento laminar hasta estado de sequedad final.

Los términos "estanqueidad integral" y "estanqueizado de forma integral" se utilizan en esta descripción para hacer referencia a: la relación entre la cámara de aire y el elemento laminar húmedo en la que la cámara de aire está asociada operativamente y en contacto directo con el elemento laminar de manera tal que el 85 por ciento o más del aire suministrado a la cámara de aire pasa a través del elemento laminar cuando dicha cámara de aire es accionada a un diferencial de presión a través del elemento laminar de unas 30 pulgadas de columna de mercurio (100 kPa) o superior; y la relación entre la cámara de aire y el dispositivo de recogida en el que la cámara de aire está asociada operativamente y en contacto indirecto con el elemento laminar y el dispositivo de recogida, de manera tal que aproximadamente el 85 por ciento o más del aire suministrado a la cámara de aire fluye a través del elemento laminar hacia el dispositivo de recogida cuando la cámara de aire y el dispositivo de recogida funcionan a un diferencial de presión a través del elemento laminar de unas 30 pulgadas de columna de mercurio (100 kPa) o superior.

La prensa neumática es capaz de eliminar el agua del elemento laminar húmedo hasta una consistencia muy elevada debido, en gran parte, al elevado diferencial de presión establecido a través del elemento laminar y del flujo de aire resultante a través del elemento laminar. En realizaciones específicas, por ejemplo, la prensa neumática puede aumentar la consistencia del elemento laminar húmedo aproximadamente en 3 por ciento o más, particularmente 5 por ciento aproximadamente o más, tal como de 5 a 20 por ciento aproximadamente, y más particularmente de 7 por ciento aproximadamente o más, y de modo más específico todavía alrededor de 7 por ciento o más, tal como, por ejemplo, entre 7 y 20 por ciento. Por lo tanto, la consistencia del elemento laminar húmedo a la salida de la prensa neumática puede ser aproximadamente de 25 por ciento o superior, aproximadamente 26 por ciento o superior, aproximadamente 27 por ciento o superior, aproximadamente 28 por ciento o superior, aproximadamente 29 por ciento o superior, y de manera deseable 30 por ciento aproximadamente o superior, en particular 31 por ciento aproximadamente o superior, más particularmente 32 por ciento aproximadamente o superior, tal como entre 32 y 42 por ciento aproximadamente, más particularmente 33 por ciento aproximadamente o superior, más particularmente 34 por ciento aproximadamente o superior, tal como entre 34 y 42 por ciento aproximadamente, y todavía más específicamente 35 por ciento aproximadamente o superior.

Al añadir la etapa de eliminación de agua por prensado neumático por estanqueización integral al proceso, se pueden conseguir considerables mejoras con respecto a los procesos existentes anteriormente descritos. En primer lugar, y de manera más importante, se consigue una consistencia suficientemente elevada, de manera que el proceso puede funcionar a velocidades útiles industrialmente. Tal como se utiliza en esta descripción, los términos "funcionamiento a alta velocidad" o bien "velocidad útil industrialmente" para una máquina para la fabricación de papel suave se refieren a una velocidad máquina como mínimo mayor de cualquiera de los siguientes valores o gamas de valores en pies por minuto (metros por segundo): 1.000 (5,1); 1.500 (7,6); 2.000 (10); 2.500 (13); 3.000 (15); 3.500 (18); 4.000 (20); 4.500 (23); 5.000 (25); 5.500 (28); 6.000 (30); 6.500 (33); 7.000 (36); 8.000 (41); 9.000 (46); 10.000 (51), y una gama de valores que tiene un límite superior y un límite inferior de cualquiera de los valores anteriormente enumerados. Además, el moldeo de la hoja a elevadas consistencias mejora significativamente la capacidad de la hoja en conservar su carácter tridimensional y por lo tanto mejora significativamente la galga o grosor resultante de la hoja. Tal como se utiliza en esta descripción, el término "texturado" o "tridimensional" aplicado a la superficie de una tela, fieltro o elemento laminar de papel sin calandrar, indica que la superficie no es substancialmente lisa y coplanaria. Además, la presente configuración de la máquina se puede asociar a la incorporación de una etapa de transferencia rápida, lo que resulta nuevamente en un incremento significativo del volumen y la absorbencia con respecto a los procesos de prensado en húmedo existentes.

Se pueden utilizar duchas de vapor opcionales o medios similares antes de la prensa neumática para incrementar la consistencia después de la prensa neumática y/o para modificar la humedad del elemento laminar en la dirección transversal de la máquina. Además, se pueden conseguir consistencias más elevadas cuando las velocidades de la máquina son relativamente bajas y el tiempo de permanencia en la prensa neumática es relativamente alto.

El diferencial de presión a través del elemento laminar húmedo proporcionado por la prensa neumática puede ser de unas 25 pulgadas de columna de mercurio (85 kPa) o superior, tal como entre 25 y 120 pulgadas de columna de mercurio (85-410 kPa), particularmente unas 35 pulgadas de columna de mercurio (120 kPa) o superior, tal como aproximadamente entre 35 y 60 pulgadas de columna de mercurio (120-200 kPa), y más particularmente de 40 a 50 pulgadas de columna de mercurio aproximadamente (140-170 kPa). Ello se puede conseguir en parte por una cámara de aire de la prensa neumática que mantiene una presión de fluidos con una cara del elemento laminar húmedo superior a un valor comprendido entre 0 y 60 libras por pulgada cuadrada nominales (psig) (4,1 bar nominal) aproximadamente, particularmente superior a 0 hasta 30 psig aproximadamente (2,1 bar nominales), más particularmente unas 5 psig (0,3 bar nominales) o superior, tal como aproximadamente de 5 a 30 psig (0,3-2,1 bar nominales), y todavía más particularmente entre 5 y 20 psig aproximadamente (0,3-1,4 bar nominales). El dispositivo de recogida de la prensa neumática funciona como caja de vacío que funciona a un vacío comprendido entre 0 y 29 pulgadas de columna de mercurio (18 kPa), particularmente entre 0 y 25 pulgadas de columna de mercurio aproximadamente (85 kPa), particularmente a un vacío superior a 0 hasta 25 pulgadas de columna de mercurio (85 kPa), y más particularmente desde 10 hasta 20 pulgadas de columna de mercurio aproximadamente de vacío (34-68 kPa), tal como unas 15 pulgadas de columna de mercurio de vacío (51 kPa). El dispositivo de recogida forma de manera deseable, pero no necesariamente, un cierre estanco integral con la cámara de aire y crea un vacío para facilitar su funcionamiento como dispositivo de recogida de aire y líquido. Ambos niveles de presión tanto en el interior de la cámara de aire como en el dispositivo de recogida supervisan de manera deseable y se controlan a niveles predeterminados.

De manera significativa, el fluido a presión utilizado en la prensa neumática es aislado del aire ambiente para crear un flujo de aire substancial a través del elemento laminar, lo que resulta en una elevada capacidad de la prensa neumática en eliminar agua. El flujo de fluido a presión a través de la prensa neumática es de manera adecuada de 5 a unos 500 pies cúbicos normales por minuto (SCFM) por pulgada cuadrada (3,7-370 m^{3}/seg por m^{2}) de área abierta, particularmente y de forma aproximada 10 SCFM por pulgada cuadrada (7,3 m^{3}/seg por m^{2}) de área abierta o superior, tal como de 10 a 200 SCFM aproximadamente por pulgada cuadrada (7,3-150 m^{3}/seg por m^{2}) de área abierta, y más particularmente 40 SCFM aproximadamente por pulgada cuadrada de área abierta (29 m^{3}/seg por m^{2}) o superior, tal como entre 40 y 120 SCFM aproximadamente por pulgada cuadrada (29-88 m^{3}/seg por m^{2}) de área abierta. De manera deseable, del fluido a presión suministrado a la cámara de aire, el 70 por ciento o más, particularmente 80 por ciento o más, y más particularmente 90 por ciento o más, es aspirado a través del elemento laminar hacia adentro de la caja de vacío. Para los objetivos de la presente invención, los términos "pies cúbicos normales por minutos" significan pies cúbicos por minutos medidos a 14,7 libras por pulgada cuadrada absolutas (1,01 bares absolutos) y 60 grados Fahrenheit (ºF/16ºC).

Los términos "aire" y "fluido a presión" se utilizan de manera intercambiable para hacer referencia a cualquier substancia gaseosa utilizada en la presión neumática para eliminar el agua del elemento laminar. La substancia gaseosa comprende de manera adecuada aire, vapor de agua o similar. De manera deseable, el fluido a presión comprende aire a temperatura ambiente o aire calentado solamente por procedimiento de someterlo a presión a una temperatura aproximada de 300ºF (150ºC) o menos, más particularmente de 150ºF (65ºC) o menos, aproximadamente.

El elemento laminar húmedo es fijado de manera deseable al Yankee u otra superficie de secado caliente, de manera que conserve una parte substancial de la textura impartida por tratamientos anteriores, especialmente la textura impartida por moldeo en telas tridimensionales. El método convencional utilizado para producir papel crepado prensado en húmedo es inadecuado para este objetivo, puesto que, en dicho método, se utiliza un rodillo de presión para eliminar el agua del elemento laminar y para prensar de manera uniforme el elemento laminar consiguiendo un estado denso y aplanado. Para la presente invención, el fieltro de prensado convencional substancialmente liso es substituido por un material texturado tal como una tela dotada de orificios y de manera deseable una tela de secado pasante. Los elementos laminares celulósicos suaves realizados de acuerdo con la presente invención tienen de manera deseable un volumen específico después de su moldeo sobre una tela tridimensional de unos 8 centímetros cúbicos por gramo (cm^{3}/gr) o superior, particularmente 10 cm^{3}/gr o superior, y más particularmente unos 12 cm^{3}/gr o superior, y este volumen específico es mantenido después del prensado sobre un cilindro de secado caliente utilizando la tela texturada dotada de orificios.

Para conseguir mejores resultados, se pueden utilizar presiones de prensado significativamente más reducidas en comparación con las convencionales de fabricación de los géneros suaves. De manera deseable, la zona de carga máxima aplicada al elemento laminar debe ser de unos 400 psi (2,8 MPa) o menos, particularmente unos 350 psi (2,4 MPa) o menos, más particularmente unos 150 psi (1,0 MPa) o menos, tal como entre unos 2 y 50 psi aproximadamente (14-340 kPa) y más particularmente alrededor de 30 psi (210 kPa) o menos, con valores promedios a través de una zona de una pulgada cuadrada (650 mm^{2}) que comprende el punto de presión máxima. Las presiones de compresión medidas en libras por pulgada lineal (pli) en el punto de presión máxima son de manera deseable de unas 400 pli (7,1 quilos por milímetro lineal (kg/Lmm)) o menos, y particularmente unos 350 pli (6,3 kg/mm) o menos. La aplicación de baja presión de una estructura laminar tridimensional sobre el aparato de secado cilíndrico ayuda a mantener densidad substancialmente uniforme en el elemento laminar seco. Se favorece una densidad substancialmente uniforme al eliminar de manera efectiva el agua del elemento laminar con medios no compresivos antes del dispositivo Yankee, y al seleccionar una tela dotada de orificios para establecer contacto con el elemento laminar contra el secador que se encuentre relativamente libre de salientes elevados, poco flexibles, que pudieran aplicar elevada presión local al elemento laminar. La tela es tratada de modo deseable con una cantidad efectiva de un agente de desprendimiento para ayudar al desprendimiento del elemento laminar de la tela una vez que ésta establece contacto con la superficie del secador.

El carácter absorbente de una hoja de papel suave se puede caracterizar por su Capacidad Absorbente y Tasa de Absorbencia. Tal como se utiliza en esta descripción, la "Capacidad Absorbente" es la cantidad máxima de agua destilada que puede absorber una hoja, expresada en forma de gramos de agua por gramo de hoja de muestra. De manera más específica, la Capacidad Absorbente de una hoja de muestra se puede medir cortando una muestra de 4 pulgadas por 4 pulgadas (101,6 por 101,6 mm) de la hoja seca y pesándola con una precisión de 0,01 gramos. La muestra es arrojada sobre la superficie de un baño de agua destilada a temperatura ambiente y se deja en el baño durante 3 minutos. La muestra es retirada a continuación utilizando pinzas y es suspendida verticalmente utilizando una brida de tres brazos para secar el exceso de agua. Cada una de las muestras se deja escurrir durante 3 minutos. La muestra es colocada a continuación en un platillo de pesada reteniendo el platillo de pesada bajo la muestra y liberando la brida. La muestra húmeda es pesada a una precisión de 0,01 gramos. La Capacidad Absorbente es el peso húmedo de la muestra menos el peso seco (cantidad de agua absorbida), dividido por el peso seco de la muestra. Se deben comprobar como mínimo cinco muestras representativas de cada producto haciendo el promedio de los resultados.

La "Tasa Absorbente" es el tiempo que se requiere para que un producto quede completamente humedecido en agua destilada. Se determina al arrojar un elemento de esterilla formada por veinte hojas, cada una de 2,5 pulgadas por 2,5 pulgadas (63,5 por 63,5 mm), sobre la superficie de un baño de agua destilada a una temperatura de 30ºC. El tiempo transcurrido en segundos desde el momento en que la muestra choca con el agua hasta que está completamente humectada (según determinación visual) es la Tasa Absorbente.

El presente método es utilizable para realizar una serie de productos absorbentes, incluyendo toallitas faciales, toallitas de baño, toallas, servilletas, bayetas o similares. Para los objetivos de la presente invención, los términos "género celulósico suave" o "productos celulósicos suaves" se utilizan en general para describir dichos productos, y el término "elemento laminar celulósico" es utilizado para hacer referencia de manera amplia a elementos laminares que comprenden o consisten en fibras celulósicas con independencia de la estructura del producto terminado.

Se pueden utilizar muchos tipos de fibras para la presente invención, incluyendo madera dura o maderas blandas, paja, lino, fibras de vencetósigo ("milkweed"), abacá, cáñamo, quenaf, bagazo, algodón, cañas y similares. Se pueden utilizar todas las fibras conocidas para la fabricación de papel, incluyendo fibras blanqueadas y sin blanquear, fibras de origen natural (incluyendo fibras de madera y otras fibras celulósicas, derivados de la celulosa, y fibras químicamente endurecidas o reticuladas) o bien fibras sintéticas (fibras sintéticas para la fabricación de papel, incluyendo ciertas formas de fibras realizadas a base de polipropileno, resinas acrílicas, aramidas, acetatos y similares), fibras vírgenes y fibras recuperadas o recicladas, madera dura y madera blanda, y fibras que han sido transformadas mecánicamente en pulpa (por ejemplo, madera molida), transformadas en pulpa por vía química (incluyendo sin que sirva de limitación los procesos de preparación de pulpa kraft y de sulfito), preparación de pulpa por medios termomecánicos, preparación de pulpa por medios quimiotermomecánicos y similares. Se pueden utilizar mezclas de cualquier subconjunto de fibras mencionadas o de clases relacionadas con las mismas. Las fibras pueden ser preparadas en una serie de formas conocidas como ventajosas en este sector técnico. Se incluyen entre los métodos útiles de preparación de fibras la dispersión para impartir curvado y mejorar características de secado, tal como se da a conocer en las Patentes U.S.A. 5.348.620 de 20 de septiembre de 1994 y 5.501.768 de 26 de marzo de 1996, ambas de M.A. Hermans y otros.

También se pueden utilizar aditivos químicos que se pueden añadir a las fibras originales, a la emulsión fibrosa o que se pueden añadir sobre el elemento laminar durante o después de la fabricación. Estos aditivos incluyen agentes de opacidad, pigmentos, agentes de aumento de la resistencia a la humedad, agentes para el aumento de la resistencia en seco, suavizantes, emolientes, humectantes, viricidas, bactericidas, tampones, ceras, fluoropolímeros, materiales de control de olores y desodorantes, ceolitas, colorantes, tintes fluorescentes o blanqueantes, perfumes, desaglomerantes, aceites vegetales y minerales, humectantes, agentes de apresto, superabsorbentes, tensoactivos, humectantes, bloqueadores UV, antibióticos, lociones, fungicidas, conservantes, extracto de aloe vera, vitamina E, o similares. La aplicación de aditivos químicos no es necesario que sea uniforme, sino que puede variar en cuanto a su localización y de un lado a otro de los tejidos. Los materiales hidrofóbicos depositados sobre una parte de la superficie del elemento laminar pueden ser utilizados para aumentar características del elemento laminar.

Se puede utilizar una caja de cabecera única o una serie de ellas. La caja o cajas de cabecera pueden ser estratificadas para permitir la producción de una estructura de capas múltiples a partir de un chorro de la caja de cabecera en la formación de un elemento laminar. En realizaciones específicas, el elemento laminar es fabricado con una caja de cabecera estratificada o de capas para depositar preferentemente fibras más cortas en un lado del elemento laminar para mejorar la suavidad, con fibras relativamente más largas en el otro lado o cara del elemento laminar o en una capa interior del elemento laminar que tiene tres o más capas. El elemento laminar está formado de manera deseable sobre un bucle sinfín de tela de formación dotada de orificios, lo que permite el drenaje del líquido y la eliminación parcial de agua del elemento laminar. Se pueden combinar múltiples elementos laminares iniciales o embrionarios procedentes de múltiples cajas de cabecera o se pueden asociar o unir de forma mecánica o química en estado de humedad para crear un elemento laminar único dotado de múltiples capas.

Numerosas características y ventajas de la presente invención quedarán evidentes en la siguiente descripción. En la descripción se hará referencia a los dibujos adjuntos que muestran realizaciones preferentes de la invención. Estas realizaciones no representan todo el ámbito de la invención. Por lo tanto, se debe hacer referencia a las reivindicaciones para interpretar el alcance completo de la invención.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 muestra representativamente un proceso esquemático de flujo en forma de diagrama, que muestra un método según la presente invención para la fabricación de elementos laminares celulósicos que tienen elevado volumen específico y absorbencia.

La figura 2 muestra de forma representativa un diagrama de flujo de proceso esquemático ilustrativo de un método alternativo según la presente invención.

La figura 3 muestra de forma representativa un diagrama de flujo de proceso esquemático que ilustra otro método alternativo según la presente invención.

La figura 4 muestra de forma representativa una vista ampliada desde un extremo de una prensa neumática a utilizar en los métodos de las figuras 1-3, con un conjunto de cámara de aire estanqueizada de la prensa neumática en posición levantada con respecto al elemento laminar húmedo y a la caja de vacío.

La figura 5 muestra de forma representativa una vista lateral de una prensa neumática de la figura 4.

La figura 6 muestra de forma representativa una vista en sección a mayor escala en el plano de la línea (6-6) de la figura 4, pero con el conjunto de estanqueización dispuesto sobre las telas.

La figura 7 muestra de forma representativa una vista similar en sección ampliada a la de la figura 6, pero realizada de modo general por el plano de la línea (7-7) de la figura 4.

La figura 8 muestra de forma representativa una vista en perspectiva de varios componentes del conjunto de estanqueización de la cámara de aire posicionado contra las telas, con partes seccionadas y mostradas en sección a efectos de ilustración.

La figura 9 muestra representativamente una vista en sección y a mayor escala de una configuración de estanqueización alternativa para la prensa neumática de la figura 4.

La figura 10 muestra de forma representativa un diagrama esquemático a mayor escala de una sección de estanqueización de la prensa neumática de la figura 4.

Descripción detallada de las figuras

La invención se describirá a continuación con mayor detalle haciendo referencia a las figuras, en las que los elementos similares de diferentes figuras han recibido el mismo numeral de referencia. A efectos de simplicidad, los diferentes rodillos tensores utilizados esquemáticamente para definir las diferentes pasadas de la tela se han mostrado pero no se han numerado. Se puede utilizar una serie de aparatos y operaciones para la fabricación de papel de tipo convencional con respecto a la preparación de la materia prima, caja de cabecera, telas de formación, transferencias del elemento laminar, ondulado y secado. No obstante, se han mostrado componentes convencionales específicos a efectos de proporcionar el contexto en el que se pueden utilizar varias realizaciones de la invención.

El procedimiento de la presente invención puede ser llevado a cabo en un aparato tal como se ha mostrado en la figura 1. Un elemento laminar de papel inicial (10) o "embrionario", formado en forma de emulsión de fibras de fabricación de papel, es depositado desde la caja de cabecera (12) sobre un bucle sinfín de una tela de formación (14) dotada de orificios. La consistencia y caudal de la emulsión determina el peso base del elemento laminar seco que, de manera deseable, está comprendido entre 5 y 80 gramos aproximadamente por metro cuadrado (g/m^{2}), y de manera más deseable entre 8 y 40 g/m^{2} aproximadamente.

El elemento laminar inicial o embrionario (10) es escurrido parcialmente por láminas, cajas de succión y otros dispositivos conocidos en esta técnica (no mostrados) mientras es transportado sobre la tela de formación (14). Para una elevada velocidad de funcionamiento de la presente invención, los métodos de eliminación de agua de tipo convencional en géneros celulósicos suaves antes del cilindro secador pueden proporcionar una eliminación de agua no adecuada, de manera que se pueden requerir medios adicionales para la eliminación del agua. En la realización que se ha mostrado, se utiliza una prensa neumática (16) para eliminar el agua del elemento laminar (10) sin compresión. La prensa neumática (16) que se ha mostrado comprende un conjunto de una cámara de aire a presión (18) dispuesta por encima del elemento laminar (10), un dispositivo de recogida de agua y fluidos en forma de caja de vacío (20) dispuesta por debajo de la tela de formación (14) en relación operativa con la cámara de aire a presión y una tela de soporte (22). Mientras pasa por la prensa neumática (16), el elemento laminar húmedo (10) es abrazado en forma de sándwich entre la tela de formación (14) y la tela de soporte (22) a efectos de facilitar el cierre estanco contra el elemento laminar sin dañar el mismo.

La prensa neumática proporciona velocidades substanciales de eliminación de agua, posibilitando que el elemento laminar alcance niveles de sequedad muy superiores a 30 por ciento antes del acoplamiento al Yankee, de manera deseable sin necesidad de eliminación de agua substancialmente por compresión. Se describen varias realizaciones de la prensa neumática (16) en mayor detalle a continuación.

Después de la prensa neumática (16), el elemento laminar (10) se desplaza adicionalmente con la tela de formación (14) hasta que es transferido a una tela texturada (24) dotada de orificios, con ayuda de una zapata de transferencia por vacío (26) en la estación de transferencia. La transferencia puede ser llevada a cabo en forma de transferencia rápida utilizando zapatas diseñadas de manera apropiada, posicionado de la tela y niveles de vacío tales como se dan a conocer en la Patente U.S.A. 5.667.636 de 16 de septiembre de 1997 de S.A. Engel y otros; y la Patente U.S.A. 5.607.551 de 4 de marzo de 1997 de T.E. Farrington, Jr. y otros. En una operación de transferencia rápida, la tela texturada (24) se desplaza substancialmente de manera más lenta que la tela de formación (14), con un diferencial de velocidad de aproximadamente un 10 por ciento o superior, en particular aproximadamente 20 por ciento o superior, y de manera más específica entre 15 y 60 por ciento aproximadamente. La transferencia rápida proporciona de manera deseable una disminución microscópica de volumen ("debulking") y aumenta el estirado en la dirección máquina sin disminuir la resistencia de modo inaceptable.

La tela texturada (24) puede comprender una tela de secado pasante tridimensional, tal como las que se dan a conocer en la Patente U.S.A. 5.429.686 de 4 de julio de 1995 de K.F. Chiu y otros, o puede comprender otros elementos laminares tejidos texturados o telas no tejidas. La tela texturada (24) puede ser tratada con un agente de liberación tal como una mezcla de siliconas o de hidrocarburos para facilitar la liberación subsiguiente del elemento laminar húmedo con respecto a la tela. El agente de liberación de la tela puede ser pulverizado sobre la tela texturada (24) antes de la recogida del elemento laminar. Una vez sobre la tela texturada (24), el elemento laminar (10) puede ser moldeado contra la tela por aplicación de presión de vacío o por una presión ligera (no mostrado), si bien el moldeo que tiene lugar debido a las fuerzas de vacío en la zapata de transferencia (26) durante la recogida puede ser adecuado para moldear la hoja.

El elemento laminar húmedo (10) sobre la tela texturada (24) es presionado a continuación contra el secador cilíndrico (30) por medio de un rodillo de presión (32). El secador cilíndrico (30) está dotado de una capota para acción de vapor o una capota secadora tipo Yankee (34). La capota utiliza de manera típica chorros de aire caliente a temperaturas de 300ºF (150ºC) aproximadamente o superiores, particularmente de unos 400ºF (200ºC) o superiores, más particularmente de unos 500ºF (260ºC), y más particularmente de unos 700ºF (370ºC) o superiores, que se dirigen hacia el elemento laminar de papel suave desde toberas u otros dispositivos de flujo de manera tal que los chorros de aire tienen velocidades máximas o localmente promedio en la capota de uno de los siguientes niveles: unos 10 metros por segundo (m/seg) o superior, unos 50 m/seg o superior, unos 100 m/seg o superior, o bien unos 250 m/seg o superior.

El elemento laminar húmedo (10) cuando está fijado al secador (30) tiene de manera adecuada una consistencia de fibras de 30 por ciento aproximadamente o superior, especialmente de 35 por ciento o superior, tal como entre 35 y 50 por ciento aproximadamente, y más particularmente de 38 por ciento o superior. La sequedad del elemento laminar al ser retirado del secador (30) se aumenta hasta 60 por ciento aproximadamente o superior, particularmente 70 por ciento aproximadamente o superior, más particularmente 80 por ciento aproximadamente o superior, todavía más particularmente 90 por ciento aproximadamente o superior, y de modo más específico entre aproximadamente 90 y 98 por ciento aproximadamente. El elemento laminar puede ser secado parcialmente sobre el cilindro de secado caliente y ondulado en húmedo hasta una consistencia de 40 a 80 por ciento aproximadamente y a continuación secado (postsecado) hasta una consistencia de 95 por ciento o superior. Se pueden utilizar capotas no tradicionales y sistemas de choque como alternativa a la capota (34) del secador Yankee o en adición a la misma, para aumentar el secado del elemento laminar de papel suave. Se pueden utilizar cilindros secadores adicionales u otros medios de secado, en particular secado sin compresión, después del primer cilindro secador. Los medios adecuados para secado posterior incluyen uno o varios cilindros secadores, tales como secadores Yankee y secadores de botes, secadores de tipo pasante o cualquier otro medio de secado comercialmente efectivo. De manera alternativa, el elemento laminar moldeado puede ser secado por completo sobre el cilindro de secado caliente y ondulado en seco. La magnitud del secado del cilindro secador caliente dependerá de factores tales como la velocidad del elemento laminar, dimensiones del secador, cantidad de humedad del elemento laminar y otros similares.

El elemento laminar seco resultante (36) es retirado o transportado desde el secador, por ejemplo, mediante una cuchilla de ondulación (28), después de la cual es enrollado formando un rollo (38). Una mezcla de control interfacial (40) se ha mostrado aplicada a la superficie del secador de cilindro rotativo (30) en forma de pulverización desde un brazo de pulverización (42) antes de que el elemento laminar húmedo (10) establezca contacto con la superficie del secador. Como alternativa a la pulverización directa sobre la superficie del secador, la mezcla de control interfacial puede ser aplicada directamente al elemento laminar húmedo o a la superficie del secador por impresión en hueco o se puede incorporar en la emulsión fibrosa acuosa en el extremo llamado húmedo de la máquina de papel. Mientras se encuentra sobre la superficie del secador, el elemento laminar (10) puede ser tratado adicionalmente con productos químicos, por ejemplo, por impresión o pulverización directa de soluciones sobre el elemento laminar de secado, incluyendo la adición de agentes para favorecer la liberación de la superficie del secador.

La mezcla (40) de control interfacial puede comprender un adhesivo de ondulación convencional y/o un agente de desprendimiento del secador para funcionamiento con prensado en húmedo y ondulado. El elemento laminar húmedo (10) puede ser retirado de la superficie del secador sin crepado utilizando una mezcla de control interfacial.

Una realización alternativa se ha mostrado en la figura 2, en la que un elemento de papel inicial o "embriónico" (10) formado como emulsión de fibras de fabricación de papel es depositado desde una caja de cabecera (12) sobre un bucle sinfín de tela de formación (14) dotada de orificios. El elemento laminar inicial o embriónico (10) es sometido a eliminación parcial de agua por medio de una caja de vacío (46) u otros medios adecuados mientras se encuentra sobre la tela de formación (14). Se utiliza una prensa neumática (16) para eliminar el agua sin compresión, y también para transferir, el elemento laminar (10) a la tela (24) texturada, dotada de orificios. La prensa neumática (16) que se ha mostrado comprende un conjunto formado por una cámara de aire a presión (18) dispuesto en relación operativa con una caja de vacío (20). Mientras pasa por la prensa neumática (16), el elemento laminar húmedo (10) es adaptado en sándwich entre la tela de formación (14) y la tela texturada (24), de manera que la tela texturada queda dispuesta entre el elemento laminar húmedo y la caja de vacío (20).

El elemento laminar húmedo (10) sobre la tela texturada (24) es prensado a continuación contra un secador cilíndrico (30) por medio de un rodillo de presión (32). El secador cilíndrico (30) está dotado de una campana de vapor o campana de secador Yankee (34). El elemento laminar seco resultante (36) es llevado o transportado desde el secador y retirado sin ondulación, después de lo cual es arrollado sobre el rollo (38). El ángulo con el que se extrae el elemento laminar de la superficie del secador es de manera aproximada de unos 80 a 100 grados, medido en tangencia con la superficie del secador en el punto de separación, si bien puede variar para diferentes velocidades en funcionamiento.

Se puede aplicar a la superficie del secador (30) con cilindro rotativo una mezcla (40) de control interfacial en forma de pulverización mediante un brazo pulverizador (42). Por ejemplo, la mezcla de control interfacial puede comprender una mezcla de alcohol polivinílico, sorbitol, y poliglicol Hércules M1336 aplicado en forma de solución acuosa que tiene menos de 5 por ciento de sólidos en peso, con una dosis comprendida entre 50 y 75 miligramos por metro cuadrado. La cantidad de compuestos adhesivos y agentes de desprendimiento se debe equilibrar para la adherencia del elemento laminar de manera que no pase hacia la campana, pero que permita que el elemento laminar pueda ser extraído del secador sin ondulación.

La realización mostrada en la figura 2 proporciona un grado incrementado de moldeo en húmedo porque la prensa neumática (16) es utilizada para moldear el elemento laminar sobre la tela texturada (24). La prensa neumática es posicionada en la unión entre la tela de formación (14) y la tela texturada (24), y por lo tanto no es necesario una pasada de tela de soporte separada (22) (figura 1). La tela de formación (14) y la tela texturada (24) se desplazan de manera deseable a la misma velocidad en la realización de la figura 2. En configuraciones de máquina en las que el elemento laminar es transferido de manera rápida y moldeado en húmedo a velocidades industrialmente útiles, puede ser beneficioso invertir el elemento laminar o alterar de forma conjunta el registro de puntos relativamente débiles del elemento laminar con respecto a la tela texturada.

Otra realización alternativa es la mostrada en la figura 3. Esta realización es similar a la de la figura 2, excepto en que el elemento laminar húmedo (10) sobre la tela texturada (24) es transferido al secador cilíndrico (30) utilizando dos rodillos de transferencia (48). Como resultado, el elemento laminar (10) es envuelto sobre el secador y la tela texturada (24) mantiene el elemento laminar contra el secador cilíndrico (30) durante un recorrido predeterminado antes de la campana (34) del secador para mejorar el secado y la adherencia. La tela texturada (24) envuelve de manera deseable el elemento laminar contra el secador Yankee (30) durante una pasada limitada de 6 pulgadas (0,15 m) aproximadamente o mayor, tal como entre 12 pulgadas (0,30 m) y 40 pulgadas (1,0 m) aproximadamente, y más particularmente como mínimo 18 pulgadas (0,46 m) a lo largo de la dirección de la máquina sobre la superficie del secador cilíndrico. La tela envuelve de manera deseable el secador menos que la distancia completa en la que el elemento laminar se encuentra en contacto con el secador, y en particular la tela se separa del elemento laminar antes de que entre en la campana del secador (34). La longitud de tela envuelta puede depender del grado de acabado o carácter áspero de la tela. Uno de los rodillos de transferencia (48) o ambos pueden ejercer presión contra la superficie del secador cilíndrico para aumentar el secado, moldeo de la hoja y el desarrollo de enlaces adhesivos. De manera alternativa, uno de los rodillos o ambos puede ser descargado para evitar cualquier compresión adicional del elemento laminar.

El elemento laminar de tela sobre un recorrido predeterminado del cilindro de secado previsto en la realización de la figura 3 puede incrementar la retención de la estructura tridimensional del elemento laminar, por el hecho de que elemento laminar es retenido en contacto con la tela texturada (24) mientras el elemento laminar es secado para conseguir una consistencia más elevada. La configuración de la máquina de la figura 3 es particularmente deseable cuando la tela texturada (24) es relativamente abierta o grosera. El elemento laminar se ha mostrado en la figura 3 retirado del secador Yankee con una cuchilla de ondulación o crepado (28).

Una prensa neumática (200) para eliminar el agua del elemento laminar (10) se ha mostrado en las figuras 4-7. La prensa neumática (200) comprende de manera general una cámara de aire superior (202) en combinación con un dispositivo de recogida inferior en forma de caja de vacío (204). El elemento laminar húmedo (10) se desplaza en la dirección máquina (205) entre la cámara de aire y la caja de vacío, estando abrazado en sándwich entre la tela superior de soporte (206) y la tela inferior de soporte (208). La cámara de aire y caja de vacío están asociadas operativamente entre sí de manera que el fluido a presión subministrado a la cámara de aire se desplaza a través del elemento laminar húmedo y es retirado o evacuado a través de la caja de vacío.

Cada una de las telas continuas (206) y (208) se desplaza sobre una serie de rodillos (no mostrados) para guiar, impulsar y tensar la tela de manera conocida en esta técnica. La tensión de la tela es ajustada a un valor predeterminado de manera adecuada de aproximadamente 10 a 60 libras por pulgada lineal (pli) (180-1100 kilogramos por metro lineal (kg/m)) particularmente de 30 a 50 pli (540-890 kg/m), y más particularmente desde aproximadamente 35 a 45 pli aproximadamente (625-800 kg/m). Se incluyen entre las telas que puedan ser útiles para el transporte del elemento laminar húmedo (10) a través de la prensa neumática (200) prácticamente cualquier tela permeable a los fluidos, por ejemplo Albany International 94M, Appleton Mills 2164B, o similar.

Una vista desde un extremo de la prensa neumática (200) que abarca la anchura del elemento laminar húmedo (10) se ha mostrado en la figura 4, y una vista lateral de la prensa neumática en la dirección de la máquina -205- se ha mostrado en la figura 5. En ambas figuras, se han mostrado varios componentes de la cámara de aire (202) en posición levantada o retraída con respecto al elemento laminar húmedo (10) y caja de vacío (204). En posición retraída, no es posible un sellado efectivo del fluido presurizado. A efectos de la presente invención, con el término "posición retraída" de la prensa neumática se comprende que los componentes de la cámara de aire (202) no establecen contacto sobre el elemento laminar húmedo y tela de soporte.

La cámara de aire (202) y caja de vacío (204) que se han mostrado están montadas dentro de una estructura de armazón adecuada (210). La estructura de armazón mostrada comprende placas de soporte superior e inferior (211) separadas por una serie de barras de soporte orientadas verticalmente (212). La cámara de aire (202) define una cámara (214) (figura 7) que está adaptada para recibir un subministro de fluido a presión mediante uno o varios conductos de aire (215) conectados operativamente a una fuente de fluido (no mostrada). De modo correspondiente, la caja de vacío (204) define una serie de cámaras de vacío (que se describirán a continuación en relación con la figura 7) que de manera deseable están conectadas operativamente a fuentes de vacío alto y bajo (no mostradas) mediante conductos de fluido adecuados (217) y (218), respectivamente (figuras 5, 6 y 7). El agua eliminada del elemento laminar húmedo (10) es separada a continuación de las corrientes de aire. Se han mostrado varios dispositivos de fijación para el montaje de los componentes de la prensa neumática en las figuras, pero no se han numerado.

Se han mostrado en las figuras 6 y 7 secciones en mayor escala de la prensa neumática (200). En esas figuras la prensa neumática se ha mostrado en una posición operativa en la que los componentes de la cámara de aire (202) se han bajado a establecer contacto con el elemento laminar húmedo (10) y las telas de soporte (206) y (208). El grado de contacto que se ha observado que resulta en un cierre estanco apropiado de fluido a presión con una fuerza de contacto mínimo y por lo tanto reducido desgaste de la tela se describe en mayor detalle más adelante.

La cámara de aire (202) comprende componentes estacionarios (220) montados de manera fija a la estructura del armazón (210) y un conjunto de estanqueización (260) que está montado con capacidad de movimiento con respecto a la estructura del armazón y al elemento laminar húmedo. De manera alternativa, la totalidad de la cámara de aire podría estar montada con capacidad de movimiento con respecto a la estructura del armazón.

Haciendo referencia específicamente a la figura 7, los componentes estacionarios (220) de la cámara de aire comprenden un par de conjuntos superiores de soporte (222) separados entre sí y dispuestos por debajo de la placa de soporte superior (211). Los conjuntos de soporte superiores definen superficies enfrentadas (224) que están dirigidas una hacia la otra y que definen parcialmente entre ellas la cámara de aire (214). Los conjuntos superiores de soporte definen también las superficies inferiores (226) que están dirigidas hacia la caja de vacío (204). En la realización mostrada, cada una de las superficies de fondo (226) define un rebaje alargado (228) en el que está montado de manera fija un tubo de carga neumática (230). Los tubos de carga neumática superiores (230) están centrados de manera adecuada en la dirección transversal de la máquina y de manera deseable se extienden a toda la anchura del elemento laminar húmedo.

Los componentes estacionarios (220) de la cámara de aire (202) comprenden también un par de conjuntos de soporte inferiores (240) que están separados entre sí y separados verticalmente de los conjuntos de soporte superiores (222). Los conjuntos de soporte inferiores definen superficies superiores (242) y superficies enfrentadas (244). Las superficie superiores (242) están dirigidas hacia las superficies de fondo (226) de los conjuntos de soporte superiores (222) y, tal como se ha mostrado, definen rebajes alargados (246) en los que están montados de manera fija tubos de carga neumática inferiores (248). Los tubos de carga neumática inferiores (248) están centrados de manera adecuada en la dirección transversal de la máquina y se extienden de manera adecuada aproximadamente a 50-100 por ciento de la anchura del elemento laminar húmedo. En la realización mostrada, las placas de soporte laterales (250) están acopladas de manera fija a las superficies enfrentadas (244) de los conjuntos de soporte inferiores y funcionan de manera que estabilizan el movimiento vertical del conjunto de estanqueización (260).

Haciendo referencia adicionalmente a la figura 8, el conjunto de estanqueización (260) comprende un par de elementos de cierre estanco en dirección transversal a la máquina, a los que se hace referencia como elementos de estanqueización CD (262) (figuras 6-8) que están separados entre sí, una serie de soportes (263) (figura 8) que conectan los elementos de estanqueidad CD, y un par de elementos de estanqueización en dirección máquina a los que se hace referencia como elementos de estanqueización MD (264) (figuras 6 y 8). Los elementos de estanqueización CD (262) son desplazables verticalmente con respecto a los componentes estacionarios (220). Los soportes opcionales pero deseables (263) están acoplados de manera fija a elementos de estanqueización CD para proporcionar soporte estructural y por lo tanto desplazarse verticalmente junto con los elementos de estanqueización CD. En la dirección de la máquina (205) los elementos de estanqueización MD (264) están dispuestos entre los conjuntos superiores de soporte (222) y entre los elementos de estanqueización CD (262). Tal como se describe a continuación de manera más detallada, partes de los elementos de estanqueización MD son desplazables verticalmente con respecto a los componentes estacionarios (220). En la dirección transversal de la máquina, los elementos de estanqueización MD están dispuestos cerca de los bordes del elemento laminar húmedo (10). En una realización específica, los elementos de estanqueización MD son móviles en dirección transversal de la máquina a efectos de adaptarse a una gama de posibles anchuras del elemento laminar húmedo.

Los elementos de estanqueización CD (262) que se han mostrado incluyen una sección de pared vertical principal (266), una pestaña transversal (268) que sobresale hacia afuera desde la parte superior -270- de la sección de pared, y una cuchilla de estanqueización (272) montada sobre la parte de fondo opuesta (274) de la sección de pared (figura 7). La pestaña dirigida hacia afuera (268) forma por lo tanto superficies de control en oposición, superior e inferior, (276) y (278) que son substancialmente perpendiculares a la dirección de movimiento del conjunto de estanqueidad. La sección de pared (266) y la pestaña (268) pueden comprender componentes separados o un componente único, tal como se ha mostrado.

Tal como se ha indicado anteriormente, los componentes del conjunto de estanqueidad (260) son desplazables de forma móvil verticalmente entre la posición retraída de las figuras 4 y 5 y la posición operativa de las figuras 6 y 7. En particular, las secciones de pared (266) de los elementos de estanqueización CD (262) están dispuestas hacia adentro de las placas de control de posición (250) y son deslizables con respecto a aquéllas. La magnitud de desplazamiento vertical está determinada por la capacidad de las pestañas transversales (268) en desplazarse entre las superficies inferiores (226) de los conjuntos de soporte superiores (222) y las superficies superiores (242) de los conjuntos de soporte inferiores (240).

La posición vertical de las pestañas transversales (268) y por lo tanto los elementos de estanqueización CD (262) está controlada por activación de los tubos de carga neumática (230) y (248). Los tubos de carga están conectados operativamente a una fuente neumática y a un sistema de control (no mostrado) de la prensa neumática. La activación de los tubos de carga superiores (230) crea una fuerza dirigida hacia abajo sobre las superficies de control superior (276) de los elementos de estanqueización CD (262) con el resultado de un movimiento descendente de las pestañas (268) hasta que establecen contacto con las superficies superiores (242) de los conjuntos de soporte inferior (240) o hasta que son detenidas por la fuerza hacia arriba provocada por los tubos de carga inferior (248) o el tensado de la tela. La retracción de los elementos de estanqueización CD (262) se consigue por activación de los tubos de carga inferior (248) y la desactivación de los tubos de carga superior. En este caso, los tubos de carga inferior presionan hacia arriba en las superficies de control inferior (278) y provocan que las pestañas (268) se desplacen hacia las superficies de fondo de los conjuntos de soporte superiores (222). Desde luego, los tubos de carga superior e inferior pueden funcionar a presiones diferenciales para establecer el movimiento de los elementos de estanqueidad CD. Los medios alternativos para controlar el movimiento vertical de los elementos de cierre CD pueden comprender otras formas y conexiones de cilindros neumáticos, cilindros hidráulicos, tornillos, dispositivos de apriete, enlaces mecánicos u otros medios adecuados. Se pueden conseguir tubos de carga adecuados de la firma Seal Master Corporation de Kent, Ohio.

Tal como se ha mostrado en la figura 7, un par de placas puente (279) abarcan el intersticio entre los conjuntos de soporte superiores (222) y los elementos de estanqueización CD (262) para impedir el escape de fluido a presión. Las placas puente definen, por lo tanto, una parte de la cámara de aire (214). Las placas puente pueden ser fijadas de manera fija a las superficies enfrentadas (224) de los conjuntos de soporte superiores y en disposición deslizante con respecto a las superficies internas de los elementos de estanqueización CD o viceversa. Las placas puente pueden quedar constituidas mediante un material impermeable a los fluidos, semi-rígido, de baja fricción tal como LEXAN, chapa o similar.

Las placas de estanqueización (272) funcionan junto con otras características de la prensa neumática para minimizar el escape de fluido a presión entre la cámara de aire (202) y el elemento laminar húmedo (10) en la dirección de la máquina. Adicionalmente, las cuchillas de estanqueidad están conformadas de manera deseable y constituidas de manera que se reduce la cantidad de desgaste de la tela. En realizaciones específicas, las cuchillas de estanqueidad están formadas en compuestos plásticos elásticos, cerámicos, sustratos metálicos con recubrimiento, o similares.

Con referencia específicamente a las figuras 6 y 8, los elementos de estanqueidad MD (264) están separados entre sí y adaptados para impedir pérdida de fluido a presión a lo largo de los bordes laterales de la prensa neumática. Cada una de las figuras 6 y 8 muestran uno de los elementos de estanqueidad MD (264), que están dispuestos en la dirección transversal de la máquina cerca del borde del elemento laminar húmedo (10). Tal como se ha mostrado, cada uno de los elementos de estanqueidad MD comprende un elemento de soporte transversal (280), un fleje extremo de tapa (282) conectado operativamente con el elemento de soporte transversal, y dispositivos de accionamiento (284) para desplazar el fleje extremo con respecto al elemento de soporte transversal. Los elementos de soporte transversales (280) están normalmente dispuestos cerca de los bordes laterales del elemento laminar húmedo (10) y están situados en general entre los elementos de estanqueidad CD (262). Tal como se ha mostrado, cada uno de los elementos de soporte transversales define un canal dirigido hacia abajo (281) (figura 8) en el que está montado el fleje extremo. Adicionalmente, cada uno de los elementos de soporte transversales define aberturas circulares (283) en las que están montados los dispositivos de accionamiento (284).

Los flejes de tapa extremos (282) son desplazables verticalmente con respecto a los elementos de soporte transversales (280) debido a los dispositivos de accionamiento cilíndricos (284). Los elementos de acoplamiento (285) (figura 6) conectan los flejes extremos al eje de salida de los dispositivos de accionamiento cilíndricos. Los elementos de acoplamiento pueden comprender una barra o barras en forma de T invertida de manera que los flejes extremos pueden deslizar dentro del canal (281), por ejemplo a efectos de sustitución.

Tal como se ha mostrado en la figura 8, ambos elementos de soporte transversales (280) y los flejes extremos (282) definen ranuras para recibir un fleje de estanqueidad impermeable a los fluidos (286), tal como un material de anillo tórico o similar. El fleje estanqueidad ayuda a cerrar la cámara de aire (214) de la prensa neumática evitando fugas. Las ranuras en las que se encuentra el fleje de estanqueidad se ensanchan de manera deseable en el intermedio entre los elementos de soporte transversales (280) y los flejes extremos (282) para adaptarse al movimiento relativo entre estos componentes.

Una placa puente (287) (figura 6) está dispuesta entre los elementos de estanqueidad MD (264) y la placa de soporte superior (211) y montada de manera fija a la placa de soporte superior. Partes laterales de la cámara de aire (214) (figura 7) quedan definidas por dicha placa puente. Elementos de estanqueidad, tales como un material de punta impermeable a los fluidos, están dispuestos de manera deseable entre la placa de puente y los elementos de estanqueidad MD para permitir el movimiento relativo entre ambos y para impedir pérdida de flujo a presión.

Los dispositivos de accionamiento (284) proporcionan de manera adecuada carga y descarga controladas de los flejes extremos (282) contra la tela superior de soporte (206), con independencia de la posición vertical de los elementos de estanqueidad CD (262). La carga se puede controlar exactamente para adecuarse a la fuerza de estanqueidad necesaria. Las tiras de tapa extrema se pueden retirar cuando no se necesitan para eliminar desgaste de las mismas y de la tela. Se pueden conseguir dispositivos de accionamiento adecuados de la firma Bimba Corporation. De manera alternativa, se pueden utilizar resortes (no mostrados) para retener los flejes de tapa extremos contra la tela, si bien la capacidad de controlar la posición de los flejes extremos se puede perder.

Con referencia a la figura 6, cada uno de los flejes de tapa extremos (282) tiene una superficie superior o de borde (290) dispuesta adyacente a los elementos de acoplamiento (285), una superficie opuesta de fondo o borde (292) que se encuentra durante la utilización en contacto con la tela (206) y superficies laterales o bordes (294) que se encuentran con gran proximidad a los elementos de estanqueidad CD (262). La forma de la superficie de fondo (292) está adaptada de manera adecuada a la curvatura de la caja de vacío (204). En el caso en el que unos elementos de estanqueidad CD (262) chocan con la tela, la superficie inferior (292) está conformada de manera deseable para seguir la curvatura del contacto de la tela. De este modo, la superficie inferior tiene una parte central 8296) que está rodeada lateralmente en la dirección de la máquina por partes extremas separadas entre sí (298). La forma de la parte central (296) sigue en general la forma de la caja de vacío, mientras que la forma de las partes extremas (298) siguen en general la deformación de las telas provocadas por los elementos de estanqueidad CD (262). Para impedir desgaste en las partes de extremo saliente (298), los flejes de tapa extremos se retraen de manera deseable antes de la retracción de los elementos de estanqueidad CD (262). Los flejes de tapa extremos (282) están formados de manera deseable en un material impermeable a los gases que minimiza el desgaste de la tela. Son materiales específicos adecuados para las tapas extremas polietileno, nylon, o similares.

Los elementos de estanqueidad MD (264) son de manera deseable desplazables en la dirección transversal de la máquina y por lo tanto y de manera deseable son posicionados de forma deslizante contra los elementos de estanqueidad CD (262). En la realización que se ha mostrado, el movimiento de los elementos de estanqueidad MD (264) en dirección transversal a la máquina está controlado por un eje o perno roscado (305) mantenido en su lugar por soportes (306) (figura 8). El vástago o eje roscado (305) pasa a través de una abertura roscada en el elemento de soporte transversal (280) y la rotación del eje provoca que el elemento de estanqueidad MD se desplace junto con el eje. Medios alternativos para el desplazamiento de los elementos de estanqueidad MD (264) en la dirección transversal de la máquina, tal como dispositivos neumáticos o similares, pueden ser también utilizados. En una realización alternativa, los elementos de estanqueidad MD están acoplados de manera fija a los elementos de estanqueidad CD de forma que el conjunto de estanqueidad completo es subido y bajado en conjunto (no mostrado). En otra realización alternativa, los elementos de soporte transversales (280) están acoplados de manera fija a los elementos de estanqueidad CD y los flejes de tapa extremos están adaptados para desplazarse independientemente de los elementos de estanqueidad CD (no mostrados).

La caja de vacío (204) comprende una tapa (300) que tiene una superficie superior (302) sobre la que se desplaza la tela de soporte inferior (208). La tapa (300) de la caja de vacío y el conjunto de estanqueidad (260) están de forma deseable suavemente curvados para facilitar el control del elemento laminar. La tapa de la caja de vacío que se ha mostrado está constituida, desde el borde delantero al borde posterior en la dirección de la máquina (205), con una primera zapata de estanqueidad externa (311), una primera zona de estanqueización de vacío (312), una primera zapata interior de sellado (313), una serie de cuatro zonas de alto vacío (314), (316), (318) y (320) rodeando tres zapatas interiores (315), (317) y (319), una segunda zapata de estanqueización interior (321), una segunda zona de vacío de estanqueización (322), y una segunda zapata de estanqueización exterior (323) (figura 7). Cada una de estas zapatas y zonas se extienden de manera deseable en la dirección transversal de la máquina a toda la anchura del elemento laminar. Cada una de dichas zapatas incluye una superficie superior que de modo deseable está constituida a base de un material cerámico para desplazarse contra la tela de soporte inferior (208) sin provocar substancial desgaste de la tela. Tapas de caja de vacío y zapatas adecuadas pueden ser fabricadas a base de un material plástico, nylon, acero dotado de recubrimiento o similares, y se pueden conseguir de JWI Corporation o IBS Corporation.

Las cuatro zonas de alto vacío (314), (316), (318) y (320) son pasos de la tapa (300) que están operativamente conectados a una o varias fuentes de vacío (no mostrado) que constituyen un nivel de vacío relativamente elevado. Por ejemplo, las zonas de alto vacío pueden funcionar a un vacío de 0 a 25 pulgadas de columna de mercurio de vacío (85 kPa), y más particularmente de 10 a 25 pulgadas de columna de mercurio de vacío (34-85 kPa). Como alternativa a los pasos que se han ilustrado, la tapa (300) podría definir una serie de orificios o aberturas de otra forma (no mostrado) que están conectados a una fuente de vacío para establecer un flujo de fluido a presión a través del elemento laminar. En una realización, las zonas de alto vacío comprenden ranuras, cada una de las cuales presenta medidas de 0,375 pulgadas (9,52 mm) en la dirección de la máquina y se extienden a toda la anchura del elemento laminar húmedo. El tiempo de reposo al que cualquier punto determinado sobre el elemento laminar se expone al flujo de fluido a presión, que en la realización mostrada es el tiempo sobre las ranuras (314), (316), (318) y (320), es usualmente de unos 10 milisegundos o menos, particularmente 7,5 milisegundos o menos, más particularmente 5 milisegundos o menos, tal como unos 3 milisegundos o menos o incluso aproximadamente 1 milisegundo o menos. El número y anchura de las ranuras de presión de alto vacío y la velocidad de la máquina determinan el tiempo de permanencia. El tiempo de permanencia seleccionado dependerá del tipo de fibras contenido en el elemento laminar húmedo de la magnitud de eliminación de agua deseada.

La primera y segunda zonas de vacío de estanqueización (312) y (322) pueden ser utilizadas para hacer mínima la pérdida de fluido a presión desde la prensa neumática. Las zonas de vacío para estanqueización son pasos en la tapa (300) que se pueden conectar operativamente a una o varias fuentes de vacío (no mostradas) que de modo deseable constituyen un nivel de vacío relativamente más bajo en comparación con las cuatro zonas de alto vacío. De manera específica, la magnitud de vacío deseable para las zonas de vacío de estanqueización es de 0 a unas 100 pulgadas de columna de agua (25 kPa), de vacío.

La prensa neumática (200) está construida de manera deseable de manera que los elementos de estanqueización CD (262) están dispuestos dentro de las zonas de vacío de estanqueización (312) y (322). De manera más específica, la cuchilla de estanqueización (272) del elemento (262) de estanqueización CD que se encuentra en el lado delantero de la prensa neumática está dispuesta entre la primera zapata de estanqueización externa (311) y la primera zapata de estanqueización interna (313), y más particularmente centrada entre las mismas, en la dirección de la máquina. La cuchilla de estanqueización posterior (272) del elemento de estanqueización CD está dispuesta de manera similar entre la segunda zapata de estanqueización interior (321) y la segunda zapata de estanqueización exterior (323), y más particularmente centrada entre las mismas, en la dirección de la máquina. Como resultado, el conjunto de estanqueización (260) se puede bajar de manera que los elementos de estanqueización CD deforman la carrera normal de desplazamiento del elemento húmedo (10) y las telas (206) y (208) hacia la caja de vacío, que se ha mostrado a escala ligeramente exagerada en la figura 7 con el objetivo de ilustración.

Las zonas de vacío de estanqueización (312) y (322) funcionan minimizando las pérdidas de fluido a presión desde la prensa neumática (200) a través de la anchura del elemento laminar húmedo (10). El vacío de las zonas de vacío de estanqueización (312) y (322) succiona fluido a presión de la cámara de aire (202) y aire ambiente desde el exterior de la prensa neumática. Como consecuencia, se establece un flujo de aire desde el exterior de la prensa neumática hacia adentro de las zonas de vacío de estanqueización en vez de una fuga de fluido a presión en la dirección opuesta. No obstante, debido a la diferencia relativa de vacío entre las zonas de alto vacío y las zonas de vacío de estanqueización la mayor parte de fluido a presión procedente de la cámara de aire es succionada hacia adentro de las zonas de alto vacío en vez de hacerlo a las zonas de vacío de estanqueización.

En una realización alternativa que se ha mostrado parcialmente en la figura 9, no se succiona vacío en ninguna de las zonas de vacío de estanqueización (312) y (322). En vez de ello, se disponen unas tapas de estanqueización deformables (330) en las zonas de estanqueización (212) y (322) (solamente se ha mostrado (322)) para impedir las fugas de fluido a presión en la dirección de la máquina. En este caso, la prensa neumática está estanqueizada en la dirección máquina por las cuchillas de estanqueización (272) que chocan sobre las telas (206) y (208) y el elemento laminar húmedo (10) y por las telas y el elemento laminar húmedo que son desplazados con gran proximidad a las tapas de estanqueización deformables (330) o en contacto con las mismas. Esta configuración, en la que los elementos de estanqueización CD (262) establecen contacto sobre la tela y elemento laminar húmedo y los elementos de estanqueización CD se encuentran en oposición en el otro lado de las telas y el elemento laminar húmedo por las tapas de estanqueización deformable (330), se ha observado que produce una cámara de aire de estanqueización especialmente efectiva.

Las tapas de estanqueización deformables (330) se extienden de manera deseable a toda la anchura del elemento laminar húmedo estanqueizando el extremo delantero, el extremo trasero o ambos extremos delantero y trasero de la prensa neumática (200). La zona de vacío de estanqueización se puede desconectar de una fuente de vacío cuando la tapa de estanqueización deformable se extiende a toda la anchura del elemento laminar. En el caso de que el extremo posterior de la prensa neumática utilice una tapa de estanqueización deformable a toda la anchura, se puede utilizar un dispositivo de vacío o caja de soplado más abajo de la prensa neumática para provocar que el elemento laminar (10) permanezca con una de las telas al ser separadas éstas.

Las tapas de estanqueización deformables (330) comprenden de manera deseable cada una de ellas un material que preferentemente se desgasta con respecto a la tela (208), con el significado de que cuando la tela y el material se encuentran en uso, el material se desgastará sin provocar desgaste significativo de la tela, o comprenden un material que es flexible y que se deforma con el choque de la tela. En cualquier caso, las tapas de estanqueización deformables son de forma deseable impermeables a los gases, y de forma deseable comprenden un material con un elevado volumen de huecos, tal como material esponjoso de celdas cerradas o similar. En una realización específica, las tapas de estanqueización deformables comprenden un material esponjoso de celdas cerradas con unas medidas de 0,25 pulgadas (6,4 mm) de grosor. De manera más deseable, las tapas de estanqueización deformables se desgastan para adaptarse a la trayectoria de las telas. Las tapas de estanqueización deformables se ven acompañadas de manera deseable por la placa de refuerzo (332) para soporte estructural, por ejemplo, una barra de aluminio.

En realizaciones en las que no se utilizan tapas de estanqueización a toda la anchura, se requieren lateralmente, con respecto al elemento laminar, elementos de estanqueización de un tipo u otro. Se pueden utilizar tapas de estanqueización deformables, tal como se han descrito anteriormente, u otros medios adecuados conocidos en esta técnica, para bloquear el flujo de fluido a presión a través de las telas lateralmente hacia afuera del elemento laminar húmedo.

El grado de contacto de los elementos de estanqueización CD en la tela (206) del soporte superior de manera uniforme según la anchura del elemento laminar húmedo se ha observado que es un factor significativo en la creación de una estanqueidad efectiva sobre el elemento laminar. El grado requerido de contacto se ha observado que es una función de la tensión máxima de las telas de soporte superior e inferior (206) y (208), el diferencial de presión a través del elemento laminar y, en este caso, entre la cámara de aire (214) y las zonas de vacío de estanqueización (312) y (322), y el intersticio entre los elementos de estanqueización CD (262) y la tapa de la caja de vacío (300).

Con referencia adicional al diagrama esquemático de la sección de estanqueidad posterior de la prensa neumática de la figura 10, la magnitud deseable mínima de contacto del elemento de estanqueización CD (262) en la tela superior de soporte (206), h(min), se ha observado que se representa por la siguiente ecuación:

h(min)=\frac{T}{W}\left(cosh\left(\frac{Wd}{T}\right)-1\right);

en

la que: T es la tensión de la tela medida en libras por pulgada (quilos por metro);

W

es el diferencial de presión a través del elemento laminar medido en psi(quilopascales); y

d

es el intersticio en la dirección máquina medido en pulgadas (metros).

La figura 10 muestra el elemento de estanqueidad posterior CD (262) que deforma la tela superior de soporte (206) en una magnitud representada por la flecha "h". La tensión máxima de las telas superior e inferior de soporte (206) y (208) está representada por la flecha "T". La tensión de la tela se puede medir por un medidor de tensión de la firma Huyck Corporation u otros métodos adecuados. El intersticio entre la cuchilla de estanqueidad (272) del elemento de estanqueización CD y la segunda zapata de estanqueización interior (321) medido en la dirección de la máquina representado por la flecha "d". El intersticio "d" significativo para la determinación del contacto es el intersticio sobre el lado del diferencial de presión más elevado de la cuchilla de estanqueización (272), es decir, hacia la cámara de reserva (214), porque el diferencial de presión en dicho lado tiene el efecto más marcado en la posición de la tela y del elemento laminar. De manera deseable, el intersticio entre la cuchilla de estanqueización y la segunda zapata exterior (323) es aproximadamente igual o menor que el intersticio "d".

El ajuste de la colocación vertical de los elementos de estanqueización CD (262) al grado mínimo de contacto tal como se ha definido anteriormente, es un factor determinante en la efectividad de la estanqueización CD. La fuerza de carga aplicada al conjunto de estanqueización (260) desempeña un papel más reducido en la determinación de la efectividad del cierre estanco, y solamente se debe ajustar a la magnitud necesaria para mantener el grado requerido de contacto. Desde luego, la magnitud de desgaste de la tela influirá en la utilidad comercial de la prensa neumática (200). Para conseguir una estanqueización efectiva sin desgaste efectivo de la tela, el grado de contacto es de manera deseable igual o solamente ligeramente superior al grado mínimo de contacto que se ha definido anteriormente. Para hacer mínima la variabilidad del desgaste de la tela según la anchura de la misma, la fuerza aplicada a la tela se mantiene de manera deseable constante en toda la dirección transversal de la máquina. Esto se puede conseguir con una carga controlada y uniforme de los elementos de estanqueidad CD o posición controlada de los elementos de estanqueidad CD y geometría uniforme del contacto de los elementos de estanqueización CD.

En su utilización, el sistema de control provoca que el conjunto de estanqueización (260) de la cámara de aire (202) sea bajado hacia la posición operativa. En primer lugar, los elementos de estanqueización CD (262) son bajados de manera que las cuchillas de estanqueización (272) establecen contacto sobre la tela de soporte superior (206) en el grado que se ha descrito anteriormente. De manera más específica, las presiones en los tubos superior e inferior de carga (230) y (248) se ajustan para provocar el movimiento descendente de los elementos de estanqueización CD (262) hasta que el movimiento se interrumpe por las pestañas transversales (268) que establecen contacto con los conjuntos de soporte inferiores (240) o hasta que se equilibra por el tensado de la tela. En segundo lugar, los flejes de tapa extremos (282) de los elementos de estanqueidad MD (264) son bajados a establecer contacto con la tela de soporte superior o con gran proximidad con respecto a la misma. Como consecuencia, la cámara de aire (202) y la caja de vacío (204) son estanqueizadas contra el elemento laminar húmedo impidiendo el escape del fluido a presión.

A continuación la prensa neumática es activada de manera que el fluido a presión llena la cámara de aire (202) y se establece un flujo de aire a través del elemento laminar. En las realizaciones mostradas en la figura 7, se aplican vacíos alto y bajo a las zonas de alto vacío (314), (316), (318) y (320) y a las zonas de vacío de estanqueización (312) y (322) para facilitar flujo de aire, estanqueización y eliminación de agua. En la realización de la figura 9, el fluido a presión pasa desde la cámara de aire a las zonas de alto vacío (314), (316), (318) y (320) y las tapas deformables de estanqueización (330) cierran la prensa neumática en la dirección transversal de la máquina. El diferencial de presión resultante a través del elemento laminar húmedo y el flujo de aire resultante a través del elemento laminar proporcionan una eficaz eliminación de agua en el elemento laminar.

Una serie de características estructurales y operativas de la prensa neumática contribuyen a un escape de fluido a presión muy reducido en combinación con un desgaste muy reducido de la tela. Inicialmente, la prensa neumática (200) utiliza elementos de estanqueización CD (262) que establecen contacto sobre las telas y el elemento laminar húmedo. El grado de contacto se determina para hacer máxima la eficacia del cierre estanco CD. En una realización, la prensa neumática utiliza las zonas de estanqueización de vacío (312) y (322) para crear un flujo de aire ambiente hacia adentro de la prensa neumática a través de la anchura del elemento laminar húmedo. En otra realización, los elementos de estanqueización deformables (330) están dispuestos en las zonas de vacío de estanqueización (312) y (322) en oposición a los elementos de estanqueización CD. En cualquier caso, los elementos de estanqueización CD (262) están dispuestos de manera deseable como mínimo parcialmente en pasos de la tapa (300) de la caja de vacío a efectos de minimizar la necesidad de una alineación precisa de superficies conjugadas entre la cámara de aire (202) y la caja de vacío (204). Además, el conjunto de estanqueidad (260) puede ser cargado contra un componente estacionario tal como los conjuntos de soporte inferiores (240) que están conectados a la estructura de armazón (210). Como resultado, la fuerza de carga para la prensa neumática es independiente de la presión de fluido a presión dentro de la cámara de aire. El desgaste de la tela se hace mínimo también debido a la utilización de materiales de bajo desgaste de la tela y sistemas de lubrificación. Los sistemas adecuados de lubrificación pueden incluir lubrificantes químicos tales como aceites emulsionados, desaglomerantes u otros productos químicos similares, o agua. Los métodos típicos de aplicación de lubrificante incluyen una pulverización de lubrificante diluido aplicado de manera uniforme en la dirección transversal de la máquina, una solución atomizada hidráulicamente o de forma neumática, un elemento laminar de rozamiento de fieltro de una solución más concentrada u otros métodos bien conocidos en las aplicaciones de sistemas de rociado.

Las observaciones realizadas han demostrado que la capacidad de funcionamiento con presiones de cámara más elevadas dependen de la capacidad de impedir las fugas. La presencia de una fuga se puede detectar por un exceso de flujo de aire con respecto al funcionamiento anterior o funcionamiento esperado, ruidos operativos adicionales, pulverizaciones de humedad, y en casos extremos, defectos normales o al azar en el elemento laminar húmedo incluyendo orificios y rayas. Las fugas pueden ser reparadas por la alineación o ajuste de los componentes de estanqueización de la prensa neumática.

En la prensa neumática, son deseables flujos uniformes de aire en la dirección transversal de la máquina para conseguir la eliminación uniforme del agua en un elemento laminar. La uniformidad del flujo en la dirección transversal de la máquina se puede mejorar con mecanismos tales como conductos cónicos en los lados de presión y de vacío, conformados utilizando modelos dinámicos de cálculo de fluídos. Dado que el peso base del elemento laminar y el contenido de humedad pueden no ser uniformes en la dirección transversal de la máquina, puede ser deseable utilizar medios adicionales para obtener flujo de aire uniforme en la dirección transversal de la máquina, tales como zonas controladas independientemente con amortiguadores en los lados de presión o vacío para variar el flujo de aire basándose en las características de la hoja, una placa deflectora para producir una pérdida de carga significativa en el flujo antes del elemento laminar húmedo, u otros métodos directos. Los métodos alternativos para controlar la uniformidad de eliminación de agua CD pueden incluir también dispositivos externos, tales como duchas de vapor controladas por zonas, por ejemplo, una ducha de vapor Devronizer de la firma Honeywell-Measurex Systems Inc. de Dublin, Ohio o similares.

Ejemplos

Se facilitan los siguientes ejemplos para conseguir una comprensión más detallada de la invención. Las cantidades, proporciones, composiciones y parámetros específicos están destinados a tener carácter de ejemplo, y no están destinados a limitar de manera específica el ámbito de la invención.

Ejemplo 1

Se produjo un elemento laminar celulósico suave con una anchura de 12 pulgadas (0,30 m) en una máquina experimental de fabricación de género celulósico suave, poseyendo una anchura de tela de 22 pulgadas (0,56 m), a partir de una emulsión fibrosa formada por una mezcla de fibras sin refinar 50:50 de fibras de madera blanda tipo kraft northern blanqueadas y fibras blanqueadas de eucalipto tipo kraft. El elemento laminar celulósico fue formado utilizando una caja de cabecera estratificada, de tres capas, depositándose la emulsión desde cada estrato para formar una hoja mixta que tiene un peso base nominal de 19g/m^{2}. La caja cabecera inyecta la emulsión entre dos telas de formación Lindsay Wire 2164B en una sección de formación de rejilla doble, con un dispositivo de conformación con rodillo de succión. Para controlar la resistencia se añadieron a la materia prima antes del proceso de formación 1.000 ml/minuto de sólidos de Parez 631 NC al 6 por ciento.

Dispuesto entre las dos telas de conformación y con desplazamiento a 1.000 pies por minuto (pies/minuto) (5,1 m/seg), el elemento laminar inicial o embriónico fue transportado sobre cuatro cajas de vacío que funcionaban con respectivas presiones de vacío de aproximadamente 11 (37 kPa), 14 (47 kPa), 13 (44 kPa) y 19 (64 kPa) pulgadas de columna de mercurio de vacío. El elemento laminar inicial o embriónico, contenido todavía entre las dos telas de formación, se hizo pasar a través de una prensa neumática incluyendo una cámara de aire y una caja de recogida que estaban asociadas operativamente y cerradas de forma integral entre sí. La cámara de aire fue sometida a presión con aire aproximadamente a 150 grados Fahrenheit (66ºC) a 15 libras por pulgada cuadrada nominal (1,0 bar nominal), y la caja de recogida se hizo funcionar aproximadamente con un vacío de 11 pulgadas de columna de mercurio (37 kPa). La hoja fue sometida al diferencial de presión resultante de aproximadamente 41,5 pulgadas de columna de mercurio (141 kPa), y un flujo de aire de 68 pies cúbicos normales (SCFM) por pulgada cuadrada (50 m^{3}/seg por metro cuadrado) durante un tiempo de reposo de 7,5 milisegundos sobre cuatro ranuras, cada una de ellas con una longitud de 3/8 de pulgada (9,53 mm). La consistencia del elemento laminar era aproximadamente de 30 por ciento justamente antes de la prensa neumática y 39 por ciento después de salir de la prensa neumática.

El elemento laminar después de la extracción del agua fue transferido utilizando una zapata de recogida con vacío funcionando aproximadamente a 10 pulgadas de mercurio (34 kPa) de vacío sobre una tela tridimensional, una tela Lindsay Wire T-216-3 TAD. Se proyectó una emulsión de silicona en agua sobre la cara de la hoja de la tela T-216-3 justamente antes de la transferencia desde la tela de formación para facilitar la eventual transferencia al Yankee. Las siliconas se aplicaron a un caudal de 400 ml/minuto a 1,0% de sólidos. La tela TAD fue prensada posteriormente contra la superficie de un secador Yankee con un rodillo de presión convencional funcionando a una presión de prensado máxima de 350 pli (6,3 kg/m). La tela fue colocada sobre la superficie del secador Yankee de 39 pulgadas (0,99m) mediante un rodillo de transferencia que fue descargado y retirado ligeramente del secador Yankee. El elemento laminar fue adherido al Yankee utilizando una mezcla de adhesivo de alcohol polivinílico AIRVOL 523 fabricado por Air Products and Chemical Inc. y sorbitol en agua aplicado por cuatro toberas de pulverización #6501 de Spraying Systems Company funcionando aproximadamente a 40 psig (2,8 bar medidor) con un caudal de unos 0,4 galones por minuto (gpm) (25 mililitros por segundo (ml/seg)). La pulverización tenía un contenido de sodios aproximadamente de 0,5 por ciento en peso. La hoja fue ondulada a partir del Yankee con un secado final de aproximadamente 92% de consistencia y se arrolló sobre un núcleo. El producto fue convertido a continuación en un elemento laminar celulósico para baño de 2 capas, utilizando técnicas estándar. Los resultados obtenidos en el Ejemplo 1 se muestran a continuación en la Tabla 1.

Ejemplo 2

Se fabricó un elemento laminar celulósico suave de 12 pulgadas de ancho (0,30m) en una máquina experimental para género celulósico suave, poseyendo una anchura de la tela de 22 pulgadas (0,56m), a partir de una emulsión fibrosa comprendiendo una mezcla de fibras sin refinar 50:50 de fibras de madera blanda tipo kraft northern blanqueadas y fibras de kraft de eucaliptos blanqueadas. El género laminar celulósico fue formado utilizando una caja de cabecera estratificada, de tres capas, con la emulsión depositada desde cada estrato formando una hoja mixta que tiene un peso nominal básico de 19 g/m^{2}. La caja de cabecera inyectó la emulsión entre dos telas de formación Lindsay Wire 2164B, en una sección de formación de doble rejilla con conformador de rodillo de succión. Para controlar la resistencia, se añadió al material antes del proceso de formación 1.000 ml/minuto de Parez 631 NC con un 6 por ciento de sólidos.

Una vez dispuesto entre las dos telas de formación y desplazándose a 1.000 pies por minuto (fpm) (5,1 m/seg), el elemento laminar inicial o embriónico fue transportado sobre cuatro cajas de vacío funcionando con presiones de vacío correspondientes de aproximadamente 11 (37 kPa), 14 (47 kPa), 13 (44 kPa) y 19 (64 kPa) pulgadas de columna de mercurio de vacío. El elemento laminar inicial, contenido todavía entre las dos telas de formación, pasó por una prensa neumática que comprendía una cámara de aire y una caja de recogida que se asociaron operativamente y se sellaron integralmente entre sí. La cámara de aire fue sometida a presión con aire aproximadamente a 150 grados Fahrenheit (66ºC) a 15 libras por pulgada cuadrada de medidor (1,0 bar medidor), y la caja de recogida se hizo funcionar a 11 pulgadas de columna de mercurio (37 kPa) de vacío. La hoja fue expuesta al diferencial de presión resultante de aproximadamente 41,5 pulgadas de columna de mercurio (141 kPa) y flujo de aire de 68 SCFM por pulgada cuadrada (50 m^{3}/seg por metro cuadrado) durante un período de reposo de 7,5 milisegundos sobre cuatro ranuras, cada una de ^{3}/_{8} de pulgada (9,53 mm) de longitud. La consistencia del elemento laminar fue aproximadamente de 30 por ciento justamente antes de la prensa neumática y 39 por ciento después de salir de la prensa neumática. El elemento laminar sometido a eliminación de agua fue transferido a continuación de forma rápida utilizando la zapata de recogida de vacío funcionando aproximadamente a 10 pulgadas de columna de mercurio (34 kPa), sobre una tela tridimensional, una tela Lindsay Wire T-216-3 TAD, desplazándose un 20% más lenta que las telas de formación. Se roció una emulsión de silicona sin agua sobre el lado de la hoja de la tela T-216-3 justamente antes de la transferencia desde la tela de formación para facilitar la eventual transferencia al Yankee. La tela TAD fue prensada posteriormente contra la superficie de un secador Yankee con un rodillo de presión convencional funcionando a una presión máxima de 350 pli (6,3 kg/lm). La tela fue dispuesta sobre unas 39 pulgadas (0,99 m) de superficie del secador Yankee mediante el rodillo de transferencia que fue descargado y ligeramente retirado del secador Yankee. El elemento laminar fue adherido al Yankee de forma controlada utilizando una mezcla de control interfacial formada, en base a porcentaje de sólidos activos, de aproximadamente 26 por ciento de alcohol polivinílico, 46 por ciento de sorbitol, y 28 por ciento de poliglicol Hércules M1336 aplicado con una dosificación comprendida entre 50 y 75 mg/m^{2}. Los compuestos fueron preparados en una solución acuosa con menos de 5 por ciento de sólidos en peso. La hoja fue secada sobre el Yankee hasta una consistencia aproximada de 90% y a continuación fue separada por pelado del Yankee por aplicación de tensión de arrollado suficiente para retirar la hoja justamente antes de la cuchilla de ondulación ("crepado"). La hoja fue arrollada a continuación sobre un núcleo sin prensado adicional. El producto fue convertido a continuación en un género celulósico suave para baño de dos capas, utilizando técnicas estándar. Los resultados obtenidos en el Ejemplo 2 se muestran a continuación en la Tabla 1.

Ejemplo 3

(Comparativo)

Se formó una hoja a partir de una mezcla 50:40:10 de madera blanda northern, en forma de kraft blanqueado, kraft blanqueado de eucalipto y fibras de madera blanda BCTMP utilizando un conformador Fourdrinier funcionando aproximadamente a 3.500 pies por minuto (18 m/seg). La hoja resultante con un peso base aproximadamente de 20 gr/m^{2} fue transferida desde la tela de formación a un fieltro estándar de prensado en húmedo (utilizando un rodillo de recogida). El elemento laminar fue llevado a un secador Yankee de 15 pies (4,6 m) y transferido al Yankee utilizando técnicas estándar. La hoja fue secada sobre el Yankee utilizando técnicas estándar y fue retirada del secador aproximadamente a una consistencia de 95% utilizando una cuchilla de ondulación ("crepado"). Para incrementar adicionalmente el grosor, la hoja fue transferida sobre un soporte abierto a un segundo secador Yankee (el cual funcionaba sin la capota envolvente normal) y se adhirió al secador utilizando un aditivo de látex. La hoja fue ondulada a continuación nuevamente y arrollada sobre un núcleo. El producto fue convertido a continuación en género celulósico suave para baño de dos capas utilizando técnicas estándar. El proceso utilizado en este ejemplo es conocido como proceso de reondulación única correspondiente a las Patentes GB 2179949 B, GB 2152961 A, y GB 2179953 B. Los resultados obtenidos del Ejemplo 3 se muestran a continuación en la Tabla 1.

Ejemplo 4

(Comparativo)

Se formó una hoja a partir de una mezcla 65:35 de kraft blanqueado de madera blanda northern y fibras de eucalipto en forma de kraft blanqueado. La hoja fue conformada utilizando un conformador de doble rejilla en configuración de capas con el eucalipto sobre la parte externa (lado de aire) de la hoja. La hoja fue sometida a eliminación de agua hasta una consistencia aproximada de 27 por ciento utilizando tecnología de eliminación de agua por vacío convencional y a continuación sometida a secado pasante utilizando tecnología estándar hasta una consistencia aproximada de 90 por ciento. La hoja fue transferida a continuación a un secador Yankee, adherida utilizando PVA como adhesivo, y secado a una consistencia de 97 por ciento. La hoja fue arrollada a continuación sobre un núcleo. El producto fue convertido a continuación en género celulósico suave para baño de dos capas utilizando técnicas estándar. Los resultados obtenidos para el Ejemplo 4 se muestran a continuación en la Tabla 1.

TABLA 1

1

Los datos de la Tabla 1 muestran claramente la mejora en las características de la hoja/rollo que se pueden conseguir utilizando esta invención. En la forma crepada (ejemplo 1), el producto de esta invención dio lugar a géneros celulósicos para baño que mostraban un grosor de hoja más elevado, 1.667 micras con respecto a 1.288, que en el caso de control (ejemplo 3) a pesar de la etapa de reondulado adicional utilizada específicamente para incrementar el volumen específico del control. Con esta etapa de reondulación, la diferencia sería incluso más grande, dado que la etapa de reondulación añade de manera típica 30% aproximadamente de grosor. Desde el punto de vista de propiedades del rollo, este grosor adicional permitía la retirada de 27 hojas (de contaje 280 a 253) manteniendo el mismo diámetro del rollo. En realidad, los rollos producidos utilizando la invención eran más consistentes para el mismo diámetro del rollo (104 con respecto a 134, indicando los números más bajos una consistencia más elevada) a pesar de la reducción del contaje de la hoja. Considerado como conjunto, la invención permitió una reducción en el peso del rollo de 158 gramos a 133 gramos (16%) consiguiendo simultáneamente mejores características del rollo.

La mejora en las características del rollo es incluso más notable cuando se tiene en cuenta el ejemplo sin ondulación (ejemplo 2). En este caso el contaje se redujo a 180 hojas (nuevamente en comparación con 280 para el control), manteniendo simultáneamente el diámetro y la consistencia del rollo. En este caso el peso del rollo se redujo en 40%.

De manera alternativa, el producto de la presente invención fue comparado al producto ondulado y secado de forma pasante, es decir, el producto descrito en el ejemplo 4. Es evidente que los productos tienen características básicamente iguales en términos de volumen del rollo, etc. En realidad, el ejemplo con secado pasante mostró una consistencia relativamente baja, indicando que el producto de esta invención es incluso mejor que el del proceso que incluye secado pasante.

Ejemplo 5

Se formó una hoja a partir de una mezcla de fibras de 50:30:20 de kraft blanqueado de pino southern, kraft blanqueado de madera blanda northern y kraft blanqueado de eucalipto en una máquina experimental para la fabricación de géneros celulósicos suaves funcionando aproximadamente a 50 pies por minuto (0,25 m/seg). La hoja resultante, con un peso base aproximado de 41 gramos por metro cuadrado, fue transportada sobre la tela de formación y a continuación transferida a una tela de moldeo T-216-3. En el punto de transferencia, el elemento laminar inicial o embriónico se hizo pasar a través de una prensa neumática que comprendía una cámara de aire y una caja de recogida que estaban asociados operativamente y estanqueizados (integralmente) entre sí. En esta situación, la hoja fue sometida a eliminación de agua desde la consistencia posterior a la formación de 10% aproximadamente a una consistencia de 32-35%. La hoja fue transportada a continuación a un secador Yankee, donde se transfirió al Yankee, con adherencia utilizando alcohol polivinílico aplicado con la utilización de toberas de pulverización estándar, y se secó hasta una consistencia de 55%. La hoja fue transferida a continuación a postsecadores para secado final y se arrolló sobre un núcleo. El elemento laminar resultante fue sometido a embutición utilizando un dibujo de embutición en forma de mariposa para obtener el producto final de toallas de una sola capa. Los resultados obtenidos para el Ejemplo 5 se muestran a continuación en la Tabla 2.

Ejemplo 6

Se conformó una mezcla de fibras de 65:35 de kraft blanqueado de madera blanda southern y madera blanda BCTMP en una hoja a una velocidad de la máquina de 250 pies por minuto (1,3 m/seg) utilizando un conformador tipo Fourdrinier. La hoja resultante, a un peso base aproximado de 50 gramos por metro cuadrado, fue transferida a un fieltro estándar de prensado en húmedo y transportada a un secador Yankee. La hoja fue transferida al Yankee en un punto de tangencia y presión del rollo utilizando técnicas de prensado en húmedo estándar. La hoja fue adherida al secador utilizando alcohol polivinílico y ondulada aproximadamente a 55 por ciento de consistencia. La hoja fue transportada a continuación sobre un soporte abierto a una serie de secadores de bote donde se secó hasta aproximadamente 95 por ciento de consistencia y se arrolló sobre un núcleo. El producto fue convertido a continuación en toallas de una capa utilizando técnicas estándar. Los resultados obtenidos por el Ejemplo 6 se muestran a continuación en la Tabla 2.

TABLA 2

2

La Tabla 2 muestra claramente las ventajas de producto intrínsecas de esta invención. Las toallas de papel fabricadas utilizando la presente invención son superiores a la de control pesada, ondulada en húmedo, en términos de grosor y de absorbencia a pesar de una reducción de 19% en peso base. Adicionalmente, el producto de esta invención tiene un estirado CD más elevado, lo cual proporciona a la toalla una mayor "tenacidad" en su utilización. Como producto acabado, los rayos producidos utilizando la presente invención tenían un diámetro superior (5,3 pulgadas con respecto a 5,0) y mayor firmeza (0,191 contra 0,277). Se indica nuevamente que esto se ha conseguido a pesar de una reducción de 19% en el peso del rollo, dado que las dimensiones de la hoja y el contaje eran fijos.

Ejemplo 7

Se formó una hoja utilizando una mezcla de fibras de 50:50 kraft blanqueado de madera blanda northern y kraft blanqueado de eucalipto utilizando un equipo de formación y una configuración que se describen en el ejemplo 1. En este caso la velocidad de la máquina era de 2.500 pies por minuto (127 m/seg). La hoja resultante, con un peso base aproximado de 20 libras/2880 piescuadrados (9,1 kg/268 m^{2}) se hizo pasar a través de cuatro cajas de vacío a 19,8 (67,1 kPa), 19,8 (67,1 kPa), 22,6 (76,5 kPa) y 23,6 (79,9 kPa) pulgadas de columna de mercurio respectivamente. La hoja resultante fue enviada a continuación al sistema de eliminación de agua adicional estanqueizado de forma integral, que también se describe en el ejemplo 1. La prensa neumática fue ajustada para mantener una presión de 15 psig (1,0 bar medidor) en la cámara y se tomaron muestras pre y post prensa neumática para medición de consistencia. Los resultados obtenidos por el Ejemplo 7 se han mostrado a continuación en la Tabla 3.

Ejemplo 8

Se repitió el experimento del ejemplo 7 excepto que, en este caso, la prensa neumática fue reconfigurada para eliminar el cierre estanco integral entre la cámara de la prensa neumática y la caja de recogida asociada. De modo específico, la carga de estanqueización y, por lo tanto, el contacto de las paletas de estanqueización en sentido transversal a la máquina se redujo hasta que se apreció fuga entre la cámara y la caja de recogida. En este momento, el conjunto de cámara de prensa neumática/caja de recogida se ajustó a un valor nominal de 0,1 pulgadas (2,5 mm) de intersticio, si bien no fue posible apreciar realmente la separación entre la cámara y la caja, dado que estaba ocupado por la tela y la hoja. El flujo de aire hacia la cámara aumentó hasta el máximo obtenible desde el compresor y una muestra de consistencia posterior a la eliminación de agua que se había tomado. Los resultados obtenidos por el ejemplo 8 se muestran a continuación en la Tabla 3.

TABLA 3

3

Tal como se ha mostrado en la Tabla 3, cualquier reducción en la estanqueidad integral tiene como resultado una pérdida significativa de la capacidad de eliminación de agua de la prensa neumática. De manera específica, aproximadamente 25% menos de agua fue eliminada (0,61 libras/libra(kg/kg) en comparación a 0,81) cuando se perdió el cierre estanco integral, aunque la cámara y la caja de recogida se encontraban todavía aparentemente en contacto con la tela. La pérdida asociada de 2% en consistencia posterior a la eliminación de agua se traduce aproximadamente en una reducción de 10% en la velocidad de la máquina en una máquina con límite de velocidad debido a limitaciones de secado. Esta limitación se podría esperar en una máquina con prensado en húmedo convertida a la configuración de la presente invención.

El experimento anterior era un intento de mostrar los resultados mejores posibles que se podían obtener utilizando técnicas conocidas, tales como la descrita en la Patente U.S.A. 5.230.776 de Valmet Corporation. En la práctica real, es improbable que la máquina pueda funcionar tal como se ha descrito anteriormente debido al ruido excesivo generado durante el experimento y el chorro de aire saliente del equipo de eliminación de agua sellado de forma no integral. Si bien no se ha especificado, en la práctica real, se cree que el equipo descrito en la Patente U.S.A. 5.230.776 funcionaría con un intersticio de 1 pulgada (25,4 mm) o más, condición en la que se perdería de manera significativa más efecto de eliminación de agua, resultando de ello un consumo de aire mucho más elevado. En términos prácticos, esta falta de rendimiento conduce a un consumo elevado de energía adicional y a velocidad reducida, de manera que hace que dicha tecnología no sea apropiada para equipos comerciales.

Ejemplo 9

Se formó una hoja, con una mezcla de fibras de 50:50 kraft blanqueado de madera blanda northern y kraft blanqueado de eucalipto, formando una hoja de 20 gr/m^{2} a 2000 pies por minuto (10 m/seg), tal como se ha descrito en el ejemplo 1. La hoja fue sometida a continuación a eliminación de agua en vacío utilizando cuatro cajas de vacío con niveles de vacío aproximadamente de 18 (61 kPa), 18 (61 kPa), 17 (58 kPa) y 21 (71 kPa) pulgadas de columna de mercurio, respectivamente. Se tomó una muestra de consistencia en la caja de vacío. Los resultados se muestran en la Tabla 4.

Ejemplo 10

Se repitió el experimento del ejemplo 9 pero con una "caja de soplado" de vapor (Devronizer) añadida para incrementar la eliminación de agua. La caja de vapor no estaba cerrada de forma integral a la caja de vacío, y por lo tanto, se cree que es similar al aparato que se da a conocer en la Patente U.S.A. 5.230.776. El caudal de vapor al Devronizer era aproximadamente de 300 libras (140 kg) por hora. También en este caso se tomó una muestra de consistencia para determinar el incremento atribuible a la adición de la caja de soplado al vapor. Los resultados se muestran en la Tabla 4.

Ejemplo 11

Se repitió el ejemplo experimental 8 pero con la prensa neumática del ejemplo 1 estanqueizada de forma integral que se añadió al proceso. La prensa neumática se hizo funcionar a 15 psig (1,0 bar medidor) de presión de la cámara y a un nivel de vacío de 17 pulgadas de columna de mercurio (58 kPa). También, en este caso, se tomó una muestra de consistencia para determinar el incremento atribuible a la adición de la prensa neumática sellada integralmente. Los resultados se muestran en la Tabla 4.

TABLA 4

ID	Consistencia %
Ejemplo 9	24,2
Ejemplo 10	24,8
Ejemplo 11	33,3

Los datos de la tabla 4 muestran claramente la ganancia significativa de consistencia asociada a la utilización de una prensa neumática con sellado integral con respecto a la utilización de una caja de soplado de vapor. La caja de soplado aumentó la consistencia en 0,6%, mientras que la prensa neumática sellada integralmente incrementó la consistencia en otro 8,5% más allá de lo conseguido por la caja de soplado de vapor. Dado que todas las hojas fueron sometidas a eliminación de agua sobre cuatro cajas de vacío para alcanzar la consistencia de 24,2% (ejemplo 9), no es práctico añadir suficientes cajas de vacío y/o de soplado de vapor para aumentar la consistencia a un nivel en el que se pueden conseguir velocidades comercialmente viables. No obstante, con la adición de la prensa neumática sellada de forma integral (ejemplo 11), la consistencia puede ser aumentada a un nivel en el que se pueden obtener velocidades comerciales con un diseño modificado del prensado en húmedo.

La descripción detallada anterior tiene objetivo ilustrativo. Por lo tanto, se pueden realizar una serie de modificaciones y cambios sin salir del ámbito de la presente invención. Por ejemplo, las características alternativas u opcionales descritas como parte de una realización pueden ser utilizadas para conseguir otra realización. Adicionalmente, dos componentes indicados pueden representar partes de la misma estructura. Además, se pueden utilizar diferentes procesos alternativos y disposiciones de equipo, particularmente con respecto a la preparación del material, caja de cabecera, tela de formación, transferencias del elemento laminar, ondulación (crepado) y secado. Por lo tanto, la invención no debe quedar limitada por las realizaciones descritas, sino solamente por las reivindicaciones.

Claims (35)

1. Método para la fabricación de un elemento laminar celulósico, que comprende:

(a) depositar una suspensión acuosa de fibras para la fabricación de papel sobre una tela de formación sinfín (14) para formar un elemento laminar húmedo (10);

(b) eliminar el agua del elemento laminar húmedo (10) hasta una consistencia aproximada de 30 por ciento o superior utilizando una presión neumática (16) que comprende una cámara de aire (18) y una caja de vacío (20) que está adaptada para provocar un fluido a presión de unas 5 libras por pulgada cuadrada de indicador (0,34 bar indicador) o superior para que fluya substancialmente a través del elemento laminar (10) debido a un cierre estanco integral formado con el elemento laminar húmedo (10);

(c) transferir el elemento laminar húmedo (10) a una tela de moldeo (24);

(d) prensar el elemento laminar (10) después de eliminación de agua y moldeado contra la superficie de un cilindro de secado caliente (30) hasta conseguir un elemento laminar como mínimo parcialmente seco (10); y

(e) secar el elemento laminar (10) hasta sequedad final.

2. Método para la fabricación de un elemento laminar celulósico, que comprende:

(a) depositar una suspensión acuosa de fibras para la fabricación de papel sobre una tela de formación sinfín (14) para formar un elemento laminar húmedo (10);

(b) disponer en forma de sándwich el elemento laminar húmedo (10) entre un par de telas (14,24), de las que por lo menos una es una tela de moldeo tridimensional (24);

(c) eliminar el agua del elemento laminar húmedo (10) hasta una consistencia aproximada de 30 por ciento o superior haciendo pasar el elemento laminar húmedo dispuesto en forma de sándwich (10) por una prensa neumática (16) que comprende una cámara de aire (18) y una caja de vacío (20), con la tela de moldeo tridimensional (24) dispuesta entre el elemento laminar húmedo (10) y la caja de vacío (20), estando adaptada dicha prensa (16) para provocar un fluido a presión de unas 5 libras por pulgada cuadrada de indicador (0,34 bar indicador) o superior para que pase substancialmente a través del elemento laminar húmedo (10);

(d) prensar el elemento laminar (10) en el que se ha eliminado el agua contra la superficie de un cilindro de secado caliente (30) con una tela para conseguir un elemento laminar (10) por lo menos parcialmente seco ; y

(e) secar el elemento laminar (10) hasta sequedad final.

3. Método, según la reivindicación 1 ó 2, en el que la cámara de aire (18) y la caja de vacío (20) están asociadas y adaptadas operativamente para crear una corriente de fluido a presión a través del elemento laminar húmedo (10) de unos 10 pies cúbicos estándar por minuto y por pulgada cuadrada (7,3 m^{3}/seg por metro cuadrado) o superior.

4. Método, según la reivindicación 1 ó 2, que comprende una etapa adicional de eliminación del agua del elemento laminar húmedo (10) hasta una consistencia aproximada de 10 a 30 por ciento antes de la etapa de eliminación del agua del elemento laminar (10) hasta una consistencia aproximada de 30 por ciento o superior.

5. Método, según la reivindicación 1 ó 2, en el que el elemento laminar (10) es sometido a eliminación de agua hasta una consistencia aproximada de 40 por ciento aproximadamente.

6. Método, según la reivindicación 1 ó 2, en el que la etapa de transferencia proporciona al elemento laminar (10) una estructura moldeada y un volumen relativo de aproximadamente 8 centímetros cúbicos por gramo o superior.

7. Método, según la reivindicación 5, en el que el elemento laminar (10) después de su moldeo y eliminación de agua es prensado contra la superficie de un cilindro de secado caliente (30) con una tela a efectos de preservar la estructura moldeada y el volumen relativo de unos 8 centímetros cúbicos por gramo o superior.

8. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la prensa neumática incrementa la consistencia del elemento laminar (10) en 5 a 20 por ciento aproximadamente.

9. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el elemento laminar (10) es sometido de manera suplementaria a eliminación de agua hasta una consistencia aproximada de 32 por ciento o superior.

10. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el elemento laminar (10) es sometido suplementariamente a eliminación de agua hasta una consistencia aproximada de 34 por ciento o superior.

11. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el diferencial de presión a través del elemento laminar (10) es aproximadamente de 30 pulgadas de columna de mercurio (100 kPa) o superior.

12. Método, según la reivindicación 10, en el que el diferencial de presión a través del elemento laminar (10) es aproximadamente de 35 a 60 pulgadas de columna de mercurio (120-200 kPa).

13. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el fluido a presión es presurizado a unas 5 a 30 libras por pulgada cuadrada de indicador (0,3-2,1 bar indicador).

14. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la caja de vacío (20) genera un vacío superior a 0 a 25 pulgadas de columna de mercurio (85 kPa).

15. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el período de reposo en la prensa neumática (16) es de aproximadamente 10 milisegundos o menos.

16. Método, según la reivindicación 14, en el que el período de permanencia en la prensa neumática (16) es de unos 7,5 milisegundos o menos.

17. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el elemento laminar (10) se desplaza a una velocidad aproximada de 1.000 pies por minuto (5,1 m/seg) o superior y la consistencia del elemento laminar (10) desde la entrada a la salida de la prensa neumática (16) incrementa aproximadamente en 5 por ciento o más.

18. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el elemento laminar (10) se desplaza a una velocidad aproximada de 2.000 pies por minuto (10 m/seg) o superior y la consistencia del elemento laminar (10) desde la entrada a la salida de la prensa neumática (16) incrementa aproximadamente en 5 por ciento o más.

19. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el elemento laminar húmedo (10) se desplaza a una velocidad aproximada de 2.000 pies por minuto (10 m/seg) o superior.

20. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que aproximadamente 85 por ciento o más del fluido a presión alimentado a la cámara de aire (16) pasa a través del elemento laminar húmedo (10).

21. Método, según la reivindicación 20, en el que aproximadamente 90 por ciento o más del fluido a presión suministrado a la cámara de aire (16) pasa a través del elemento laminar húmedo (10).

22. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la temperatura del fluido a presión es de unos 300 grados centígrados o menos.

23. Método, según la reivindicación 22, en el que la temperatura del fluido a presión es de unos 150 grados centígrados o menos.

24. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el cilindro de secado caliente (30) comprende una campana (34) del secador y la tela que es prensada contra el cilindro de secado (30) se separa de la campana de secador (34) antes de que el elemento laminar (10) entre en dicha campana de secador (34).

25. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la tela que es prensada contra el cilindro de secado (30) rodea el cilindro de secado (30) en una distancia menor que la distancia completa en la que el elemento laminar (10) está en contacto con el cilindro de secado (30).

26. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el elemento laminar (10) es transferido al cilindro de secado caliente (30) utilizando un par de rodillos en transferencia (48) que forman una envolvente extendida en un tramo predeterminado.

27. Método, según la reivindicación 26, en el que uno o ambos rodillos de transferencia (48) carecen de carga contra el cilindro de secado caliente (30).

28. Método, según la reivindicación 27, en el que uno o ambos rodillos de transferencia (48) son cargados contra el cilindro de secado caliente (30).

29. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el elemento laminar (10) es prensado contra el cilindro de secado (30) con una presión de prensado de unas 350 libras por pulgada lineal (6,3 kg/mm) o menos.

30. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se añade un agente de desprendimiento (40) a la tela que es prensada contra el cilindro de secado caliente (30) para facilitar la transferencia del elemento laminar moldeado (10).

\newpage

31. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el flujo de fluido a presión transfiere el elemento laminar (10) a la tela de moldeo (24).

32. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el elemento laminar (10), después de sometido a la eliminación de agua, es transferido con rapidez sobre una tela.

33. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el elemento laminar (10) es retirado del cilindro de secado caliente (30) sin ondulación (crepado).

34. Método, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 32, en el que el elemento laminar (10) es secado hasta una consistencia aproximadamente de 95 por ciento o más y después de ello es ondulado.

35. Método, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 32, en el que el elemento laminar (10) es secado parcialmente a una consistencia comprendida aproximadamente entre 40 y 80 por ciento sobre la superficie del cilindro de secado caliente (30), ondulado en húmedo, y después de ello sometido a secado final hasta una consistencia aproximada de 95 por ciento o superior.