ES2217780T3 - Metodo y aparato para humedecer una banda. - Google Patents

Abstract

Método para humedecer una banda de papel (W), en el cual se aplica líquido en un punto predeterminado de la superficie de la banda de papel (W) que pasa por dicho punto, y a continuación se hace pasar la banda de papel (W) a un tratamiento superficial (3, 4), caracterizado porque el líquido se aplica en una etapa temprana tal (2), teniendo en cuenta la velocidad de desplazamiento de la banda de papel (W) y la longitud de la trayectoria recorrida por la banda de papel entre dicho punto de aplicación de líquido y de tratamiento superficial (3, 4), que antes del tratamiento superficial (3, 4) las fibras de la capa superficial de la banda de papel (W) expuestas a humedecimiento tienen tiempo para absorberlo en al menos 80% de la cantidad de líquido que serían capaces de absorber, en el que la banda de papel (W) tiene un gradiente de humedad en su dirección Z como consecuencia de la aplicación del líquido.

Description

Método y aparato para humedecer una banda.

La invención se refiere a un método de humedecer una banda, en el que se aplica líquido en un punto predeterminado sobre la superficie de una banda de papel o similar que se mueve pasando por el punto, después de lo cual la banda es guiada hacia tratamiento superficial. En particular, la invención se refiere a un método en el que la superficie de la banda de papel es humedecida o mojada en una unidad de humedecimiento en la máquina de papel antes de calandrar la banda. La invención se refiere también a un aparato para realizar el método anteriormente mencionado. En lo que sigue, la expresión banda de papel se refiere a todos los materiales de la forma de una banda flexible hecha de material fibroso y capaz de absorber líquido.

Después de haber sido secado el papel, la estructura superficial de la banda se hace apropiada por medio de un tratamiento mecánico, el calandrado. Existen varios métodos de calandrado, pero es común a todos ellos que la banda se haga pasar a través de uno o varios espacios de presión que están formados entre dos superficies, normalmente entre superficies de rodillos rotativos. La finalidad del calandrado es mejorar la calidad del papel presionando el papel hasta un espesor final fijo, y especialmente alisando su superficie. Como es bien sabido, la capacidad de moldeo de las fibras contenidas en el papel o cartulina, la "plastificación" de la banda en relación con el calandrado, puede ser mejorada incrementando la temperatura y/o la humedad. El carácter moldeable de los polímeros contenidos en el papel se puede aumentar elevando la temperatura de tratamiento hasta, o por encima de, su temperatura de transición a vidrio. El aumento del contenido de humedad es, a su vez, posible para disminuir la temperatura de transición a vidrio. Es con frecuencia ventajoso restringir el impacto de la temperatura y la humedad ya sea sólo en la capa superficial o en ambas capas superficiales de la banda, en las que se puede mejorar el carácter moldeable de sus fibras sin afectar excesivamente a la capa central de la banda. Como consecuencia de esto, un procedimiento conocido consiste en humedecer la superficie de la banda antes del calandrado de la banda. Otro procedimiento conocido consiste en añadir vapor de agua delante o antes del espacio de presión entre los rodillos de calandrar, en el que se obtiene también un calentamiento previo de la superficie. Procedimientos de calandrado se presentan, por ejemplo, en la patente Europea 617165.

Actualmente, la fabricación de papel SC requiere el denominado sobresecado del papel. Esto significa que el papel es secado antes del calandrado hasta una humedad que es menor que su humedad de uso. Como máximo, esto significa que el papel es muy secado hasta un intervalo de humedad de 1,5 a 2,5.

El sobresecado está bien fundado, debido a que el potencial de expansión en húmedo del papel se reduce cuando se reduce el contenido mínimo de humedad que experimenta durante la fabricación de papel. El pequeño potencial de expansión en húmedo mejora la capacidad de impresión del producto. Además, actualmente, el sobresecado y el rehumedecimiento producen mejores perfiles con vistas al calandrado, en comparación con el secado del papel directamente hasta la humedad objetivo de entrada del calandrado.

Particularmente en los procedimientos de fabricación de papel SC, el papel tiene que ser humedecido hasta alcanzar la humedad correcta prevista. En procedimientos fuera de línea, el humedecimiento y la situación en la que se realiza no son muy cruciales, debido a que los perfiles o curvas de humedad, tensiones y otras variables correspondientes del papel tienen tiempo de ser suficientemente igualadas en el campo de bobinas antes del supercalandrado. En procedimientos en línea es, a su vez, importante alcanzar la humedad correcta del papel antes del calandrado.

El problema en el humedecimiento de una banda en la forma de una tira continua es que resulta difícil ajustar el contenido de agua de manera absolutamente exacta para alcanzar el gradiente de humedad deseado en la dirección del espesor de la banda. Existe el riesgo de que el gradiente de humedad se ajuste demasiado bajo, y el efecto de aplanamiento del calandrado esté dirigido de manera innecesaria a la capa central de la banda en lugar de dirigirse, de una manera más apropiada, a las fibras superficiales de la banda. Sin embargo, en vista de la calidad final del papel o cartulina, es importante que el calandrado tenga éxito. Así, una dosificación correcta de agua es la condición básica para un tratamiento superficial con éxito.

Para obtener un gradiente de humedad suficientemente fuerte, es posible utilizar disposiciones conocidas como tales que se refieran a la estructura y/o colocación de los dispositivos de humedecimiento, pero, a pesar de estas disposiciones, el gradiente de humedad puede ser desventajoso cuando la banda entra en el aparato de calandrar. Así, el problema se refiere a la constitución de un gradiente de humedad correcto como consecuencia de la absorción de agua que tiene lugar después de los dispositivos de humedecimiento. Es posible que, después del humedecimiento, la absorción de agua en la banda antes de la calandra sea insuficiente, o que sea absorbida demasiada agua en la banda. Análogamente, también constituye un problema que con agua no se consiga el efecto deseado en el calandrado. Esto puede dar lugar a que la banda permanezca desigualmente humedecida, que la capa central de la banda sea innecesariamente humedecida o que las fibras resulten insuficientemente moldeadas en el espacio de presión.

Una manera conocida consiste en disponer los dispositivos de humedecimiento en relación con la calandra muy próximos al espacio de presión de la calandra, como se presenta, por ejemplo, en la patente Europea 617165 y en la patente de Estados Unidos 4.945.654.

El documento US 3 948 721 A describe un método y un aparato de humedecimiento de una banda que comprenden las características de los preámbulos de las reivindicaciones 1 y 21.

Es una finalidad de la invención reducir los problemas anteriormente mencionados e introducir un método por medio del cual se pueda conseguir el humedecimiento previsto. Para conseguir esta finalidad, el método de acuerdo con la invención se define por las características de la reivindicación 1. En él se aplica líquido a una etapa temprana tal que las fibras expuestas a humedecimiento en la banda de papel o similar tienen tiempo para absorber el líquido en al menos 80% de la cantidad total del líquido que son capaces de absorber antes de que sea tratada la superficie. La banda es guiada hacia la superficie de tratamiento con el contenido de humedad obtenido por adición del
líquido.

El periodo de tiempo durante el cual es efectivo el humedecimiento después de efectuarse puede ser influenciado especialmente por ajuste de la distancia recorrida por la banda desde el punto de humedecimiento, lo que puede efectuarse, por ejemplo, cambiando la posición respectiva de los rodillos en el sistema de rodillos que guían la banda, de tal manera que se cambie la longitud total de la trayectoria de la banda en el sistema de rodillos.

La invención está basada en la observación de que, en último término, sólo un tiempo de influencia óptimo del humedecimiento de la banda, cuando se desplaza desde los dispositivos de humedecimiento a la calandra, es capaz de asegurar el efecto de humedad previsto. La banda es humedecida hasta el grado de humedad objetivo o previsto, y es guiada con este contenido de humedad hacia el espacio de presión de la calandra.

Otros rasgos característicos del método de acuerdo con la invención aparecerán en las adjuntas reivindicaciones dependientes, que presentan maneras de ajuste y posibilidades adicionales para influir sobre la uniformidad del humedecimiento.

El aparato de acuerdo con la invención se define por las características de la reivindicación 21. Aquel comprende un dispositivo para añadir líquido, que está situado a una distancia tal del dispositivo que realiza el tratamiento superficial, teniendo en cuenta la velocidad de la banda, que el líquido añadido a la banda tenga tiempo de ser absorbido en las fibras expuestas para humedecer la banda hasta al menos 80% de la cantidad total de líquido que son capaces de absorber las fibras.

En lo que sigue se describirá la invención con más detalle haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

La figura 1 muestra el principio del método de acuerdo con la invención y, al mismo tiempo, el aparato de acuerdo con la invención en una vista lateral,

Las figuras 2 a 5 ilustran la absorción de agua y el efecto de la cantidad de agua,

La figura 6 ilustra la dosificación de agua y su principio de ajuste para conseguir una aplicación bidimensional uniforme, y

La figura 7 muestra una manera ventajosa para conseguir una aplicación bidimensional uniforme con respecto al plano de la banda.

La figura 1 muestra esquemáticamente una banda W de papel o cartulina que procede de una sección de secado de una máquina de fabricación de papel o cartulina, cuya banda W se hace pasar a través de una unidad de humedecimiento hasta una calandra C. La unidad de humedecimiento comprende al menos un dispositivo de humedecimiento 2, por medio del cual se humedece una superficie de la banda W de una manera conocida como tal, y cuyo dispositivo de humedecimiento 2 puede funcionar según uno cualquiera de los principios siguientes:

-

humedecimiento por rociado,

-

humedecimiento por transferencia de película (LAS, sim-calibrador, etc.),

-

humedecimiento mediante ajuste de la humedad relativa del aire,

-

aplicación de vapor de agua, si es necesario combinada con enfriamiento de la banda antes de la aplicación.

Naturalmente, en el humedecimiento por dos caras es posible utilizar diferentes principios de humedecimiento en caras diferentes de la banda W. En el humedecimiento, la banda W obtiene la humedad superficial deseada, y se hace pasar con esta humedad al estrechamiento o espacio de presión N de la calandra. La calandra puede ser de un tipo de calandra conocido, pero la invención es aplicable especialmente antes de una calandra en línea que contiene más de cuatro espacios de presión, tal como una calandra formada de sucesivos pares o apilamientos de rodillos de calandrar como los mostrados en el dibujo. La invención es aplicable especialmente en el procedimiento de fabricación de papel SC antes del calandrado en línea efectuado con tipos de calandra de múltiples espacios de presión anteriormente mencionados.

Según se puede ver en la figura 1, hay un dispositivo de humedecimiento 2 a cada lado de la banda W. En ambos lados hay también varios dispositivos de humedecimiento 2 sucesivos, en la figura 1 dos dispositivos de humedecimiento.

Sin embargo, debido a que ocurre absorción de humedad en las capas superficiales de la banda W, en la banda W humedecida después del humedecimiento, y desde las capas superficiales adicionalmente a la capa central de la banda W, es necesario fijar la longitud total de la trayectoria de la banda entre el último dispositivo de humedecimiento 2 y el espacio de presión N de la calandra, de tal manera que la llegada de la banda a la calandra C dure un cierto periodo de tiempo, después del cual la banda W haya sido humedecida óptimamente con vistas al calandrado. En otras palabras, que la banda sea suficientemente humedecida, especialmente en sus capas exteriores, mientras que la capa central permanezca esencialmente más seca, de tal modo que se produzca un gradiente de humedad suficientemente fuerte en la banda W en su dirección z.

El periodo de tiempo es especialmente tal que las fibras expuestas a humedecimiento tienen tiempo para absorber al menos 80% de la cantidad de agua que son capaces de absorber, del agua añadida para el humedecimiento en la misma cara de la banda W desde uno o más dispositivos de humedecimiento 2. El término absorción se refiere al hinchamiento de las fibras de la banda de papel, normalmente fibras de madera, que consiste en adsorción de agua, absorción, transferencia por difusión de agua a las fibras, así como en una transferencia inducida por presión osmótica o, en otras palabras, el hinchamiento de las fibras ha de ser de al menos 80%.

En la práctica, la suficiente absorción de agua en las fibras tiene lugar en aproximadamente 0,3 s, como mínimo. La figura 2 muestra los tiempos de absorción de agua de fibras únicas, medidos en condiciones de laboratorio. Para fibras únicas, la cantidad pertinente de agua con vistas al calandrado sería aproximadamente 80% del máximo, es decir, el tiempo de absorción correspondiente sería por tanto de aproximadamente 200 ms. En la práctica, las fibras no están dispuestas individualmente, sino que están apretadamente unidas conjuntamente en la estructura reticular del papel, y la estructura reticular del papel, así como las condiciones de aplicación del agua, desaceleran la absorción de agua de tal modo que el tiempo mínimo presumible es al anteriormente mencionado de 0,3 s. En algunas condiciones ventajosas, el tiempo mínimo puede ser de 0,2 s, incluyendo un pequeño margen de seguridad.

El tiempo de aplicación óptimo depende, naturalmente, del material fibroso y de la composición química superficial del papel, así como de la estructura reticular. Como consecuencia de la transición desde pastas químicas hacia pasta mecánica, se aumenta el tiempo de absorción necesario. Por lo tanto, es ventajoso aplicar el agua durante 0,2 a 2 s, ventajosamente de 0,3 a 2 s, antes del espacio de presión, dependiendo de la calidad del papel. El tiempo de absorción más ventajoso de la mayoría de los procedimientos es de 0,5 a 1,0 s. Por ejemplo, en el procedimiento de fabricación de cartulina, las velocidades de desplazamiento pueden ser de 600 m/min. Así, es ventajoso situar el dispositivo de humedecimiento a una distancia de 2 a 10 m del primer espacio de presión de la calandra (correspondiente al tiempo de 0,2 a 1,0 s). En un procedimiento de fabricación típico de papel SC, la velocidad de desplazamiento puede ser de 1500 m/min. De este modo, es ventajoso situar el dispositivo de humedecimiento de 5 a 25 metros antes del primer espacio de presión de la calandra (correspondiente al tiempo de 0,2 a 1,0 s).

Por otra parte, el agua rompe las uniones entre las fibras del papel, libera las tensiones desarrolladas durante el secado del papel y genera hidroexpansión del papel, lo que reduce el efecto de listas (perfil transversal de humedad variable) que resultan de la sección de secado e iguala el perfil transversal del papel. Por ejemplo, en papeles de SC, para realizar los procedimientos anteriormente mencionados, el resultado óptimo del humedecimiento es de esperar dentro del periodo de 500 a 1500ms, ventajosamente de 600 a 1300 ms, que, a la velocidad de desplazamiento de 1500 m/min, corresponde a la distancia de 12,5 a 37,5 m y de 15 a 32,5 m, respectivamente.

En máquinas que utilizan elevadas velocidades de funcionamiento, es así básicamente ventajoso situar el dispositivo de humedecimiento tan lejos como sea posible antes de la calandra. El límite superior de la distancia de colocación del dispositivo de humedecimiento se determina sobre la base de la estructura de la máquina de papel y/o de la retención de humedad. Si el dispositivo de humedecimiento se sitúa demasiado lejos antes del primer espacio de presión de la calandra, es posible que tenga lugar el nuevo secado de la banda. Esto tiene lugar especialmente si el dispositivo de humedecimiento está dentro de la sección de secado, por ejemplo antes del último grupo de secadoras. Un punto de situación ventajoso en todas las máquinas de papel o cartulina y especialmente en máquinas de papel SC, está como máximo a 40 m, ventajosamente, como máximo, a 35 m antes del primer espacio de presión de la calandra y, ventajosamente, después de la sección de secado. En máquinas de alta velocidad, la gran distancia de colocación requerida por la velocidad y medida a lo largo de la trayectoria de recorrido de la banda, puede ser establecida, independientemente de la distancia fija en línea recta desde la sección de secado y la calandra en la dirección de la máquina, con una disposición que se describirá a continuación.

El tiempo de absorción suficiente asegura que los polímeros contenidos en el material fibroso del papel sean plastificados por el efecto del agua. Esto, a su vez, mejora considerablemente el resultado del calandrado. Las figuras 3 y 4 muestran el desarrollo de PPS como una función del tiempo de absorción con diferentes cantidades añadidas, en el que La figura 3 muestra los resultados en la cara superior del papel SC no rociada y la figura 4 los resultados en la cara inferior del papel SC rociada. En los dibujos, la cantidad de agua "-1" indica un aumento de 1 g/m^{2}, "0" un aumento de 1,8 g/m^{2} y "1" un aumento de 2,8 g/m^{2}. La figura 5 muestra el desarrollo de la densidad como una función del tiempo de absorción, y describe también las condiciones del experimento de las figuras 3 y 4.

En soluciones convencionales no existe bastante tiempo para que el agua sea suficientemente absorbida. Así, el efecto del agua está principalmente basado en su efecto de ruptura de uniones entre las fibras, en el que la capa superficial del papel es aflojada y se mejora su carácter moldeable como consecuencia de ello. El método de acuerdo con la invención utiliza ambos efectos positivos del agua, mejorando así considerablemente el calandrado. De este modo, la cantidad de agua aplicada es mayor que la cantidad que sería necesaria para humedecer las fibras con la absorción real, es decir, existe también agua libre entre las fibras en la capa superficial de la banda.

El largo tiempo de influencia es ventajoso también a la vista del resultado de la aplicación del líquido. Si el líquido se aplica a la superficie de la banda W rociando en gotitas, la película en cuestión es discontinua incluso en los mejores procesos de rociado. Para evitar marcas de gotas, al líquido se le da tiempo para extenderse en la dirección del plano de la banda. Así, es posible evitar variaciones de brillo del papel a pequeña escala, que resultan de la desigual película de líquido.

En lo que sigue, se describirá una manera ventajosa de hacer pasar la banda sobre la porción entre la sección de secado y la calandra.

Puesto que la distancia recorrida por la banda desde el punto de humedecimiento a la calandra es relativamente larga en máquinas de alta velocidad para asegurar un tiempo de absorción suficiente, es ventajoso disponer la banda W para desplazarse a lo largo de una trayectoria de arrollamiento o sinuosa guiándola entre rodillos superiores 1 y rodillos inferiores 1 en un sistema de rodillos T dispuesto entre la sección de secado y la calandra. De este modo, la distancia puede ser incrementada independientemente de las distancias horizontales disponibles en la máquina de papel. Los rodillos 1 están situados después del dispositivo de humedecimiento 2. Como se muestra en la figura 1, entre dos dispositivos de humedecimiento sucesivos 2 que mojan la misma cara de la banda, existe un rodillo 1 por medio del cual puede aumentarse la distancia de los dispositivos entre sí.

La distancia entre el dispositivo de humedecimiento 2 y el espacio de presión N puede ser también alterada cambiando la situación mutua de los rodillos 1 en el sistema de rodillos T de tal manera que se cambie la longitud total de la trayectoria de la banda W en la porción del sistema de rodillos T. Para realizar esto, se cambia la situación de al menos un rodillo 1 en el sistema de rodillos T, es decir, se cambia la distancia entre dos rodillos sucesivos 1 en el sistema de rodillos T, es decir, se cambia la distancia entre dos rodillos sucesivos 1, en que se cambia la longitud total de la trayectoria entre el primer y el último rodillos 1 del sistema de rodillos T. Para cambiar la distancia, el rodillo 1 puede ser movido en la dirección longitudinal de la unidad de humedecimiento y/o en su dirección en altura, pero es evidente que, con vistas a la economía de espacio requerida por la máquina de papel, la transferencia del rodillo 1 esencialmente en la dirección de altura constituye la realización más ventajosa.

Análogamente, moviendo el rodillo 1 entre los dispositivos de humedecimiento 2, es posible cambiar la distancia entre dispositivos de humedecimiento 2 sin moverlos.

Con respecto a llevar a la práctica la finalidad de la invención, es ventajoso que, en lugar de la posibilidad de mover un rodillo 1, varios rodillos 1 sean dispuestos movibles en el sistema T simultáneamente o en diferentes tiempos. De este modo, es normal para la unidad de humedecimiento que los rodillos 1 estén dispuestos para formar filas especiales de rodillos TR (preferiblemente dos uno sobre otro, como se muestra en el dibujo), lo que es ventajoso con vistas a la economía de espacio de la máquina de papel o cartulina. Así, una realización ventajosa de la invención es tal que está dispuesta una fila completa de rodillos TR para ser movida en especial esencialmente en la dirección de altura con relación a la segunda línea de rodillos TR u otra fila de rodillos TR.

Para mover los rodillos 1 y/o las filas de rodillos TR, es posible utilizar disposiciones de dispositivos de fuerza, disposiciones de transmisión de potencia o disposiciones de automatización de control conocidas como tales en relación con la tecnología de las máquinas de papel. Especialmente para la transferencia de una fila completa de rodillos TR, se proporcionan la necesaria estructura de soporte, disposiciones de acoplamiento y otras correspondientes para el movimiento simultáneo de los rodillos, cuyas disposiciones están basadas en la técnica anterior. Es evidente que por medio de dichas disposiciones es posible implementar una realización en la que uno o más cualesquiera rodillos 1 puedan ser movidos separadamente, además de mover la fila completa de rodillos TR.

Los hechos anteriormente mencionados también se aplican en el caso especial en que la unidad de humedecimiento se proporciona sólo con un rodillo 1, en la que la longitud total más corta de la trayectoria de la banda W está formada esencialmente de la línea recta ente el dispositivo de humedecimiento 2 y la calandra C, y la longitud total puede ser aumentada haciendo cambiar la trayectoria de la banda W con el rodillo 1. Cuando se tienen en cuenta las distancias anteriormente mencionadas de varios metros, una solución más ventajosa entraña al menos dos rodillos 1 o similares que aumentan la trayectoria de recorrido de la banda. Una estructura de múltiples rodillos con al menos tres rodillos 1 o similar entre el dispositivo de humedecimiento 2 y la calandra C, es la más ventajosa.

Es posible pensar que los rodillos 1 sean sustituidos por cualesquiera otros medios que guíen el recorrido de la banda, y que se puedan mover para alterar la longitud de la trayectoria de recorrido de la banda.

Después de la unidad de humedecimiento, la banda W se desplaza hasta una calandra C cuyos dos primeros rodillos se ilustran en el dibujo como rodillos 3 y 4, que forman un estrechamiento o espacio de presión N de calandrado entre ellos, a través del cual se hace pasar la banda W. El espacio de presión en cuestión puede ser el único espacio de presión de la calandra C, o, como se muestra en la figura 1, ser el primer espacio de presión en una calandra de rodillos múltiples en la que hay varios espacios de presión sucesivos N en la dirección de recorrido de la banda W. En el espacio de presión N, el rodillo calentado está naturalmente en la cara en la que la banda ha sido sometida a humedecimiento. Si el humedecimiento ha sido realizado por ambas caras, se pueden calentar ambas superficies de rodillos.

El método y el aparato se utilizan especialmente en relación con una calandra de máquina que funciona como una extensión directa para el proceso de fabricación de papel, pero es también posible utilizarlos cuando una banda de papel procedente de un almacenamiento intermedio es calandrada en una etapa de trabajo separada, en la que el papel desenrollado es sometido a humedecimiento antes de ser hecho pasar al primer espacio de presión de la calandra.

Por medio de un tiempo de permanencia suficientemente largo después de añadir líquido, es posible mejorar también la absorción uniforme de agua en la dirección del plano de la banda de papel. En lo que sigue, se describirán algunos modos de mejorar la adición de líquido con los dispositivos de humedecimiento 2, especialmente en la dirección del plano de la banda W.

Como se ha indicado anteriormente, se ha mostrado ser considerablemente difícil aplicar una película de agua suficientemente uniforme, para la finalidad de calandrar sobre la superficie del papel, por medio de un chorro de rociado. En presentes configuraciones, la desigual calidad de la película se manifiesta en un resultado desigual de calandrado y daños superficiales, tales como marcas de gotas. Con un tiempo de absorción suficientemente largo estos problemas pueden ser reducidos. En lo que sigue se describirá otro modo de mejorar el resultado de aplicación, especialmente cuando se utiliza rociado en gotitas.

El requisito básico para producir una película de agua uniforme incluye boquillas de rociado de buen funcionamiento con una función conocida. Es difícil encontrar tales boquillas, porque en aplicaciones actuales los requisitos de exactitud son insignificantes, las tolerancias de fabricación de las boquillas son demasiado altas en la mayoría de los casos, y es muy difícil estimar y medir la función de las boquillas (distribuciones de tamaños de gotitas, cubrición en el papel, la humedad transferida al papel, así como la uniformidad de la humedad).

Mediante el uso de las presentes boquillas básicas como dispositivos de humedecimiento 2 es posible conseguir una película uniforme de agua en el humedecimiento. El método está basado en el conocimiento de la capacidad de sorción de agua del papel. Cierta calidad de papel es capaz de aglutinar y absorber una cantidad particular de agua sobre un área superficial fija en una unidad de tiempo dada. La figura 6 muestra esquemáticamente el principio en el humedecimiento de rociado efectuado desde debajo de la banda W.

Si la cantidad de agua es estadísticamente suficientemente más grande que la capacidad de sorción de agua anteriormente mencionada, es posible ajustar la cantidad de agua regulando la longitud del chorro de la banda en la dirección de la máquina, y de este modo se consigue una película de agua uniforme a pesar de las pequeñas irregularidades del chorro. La cantidad de agua indica la cantidad de líquido por unidad de área superficial aplicada desde el dispositivo de humedecimiento durante una unidad de tiempo. La cantidad debe ser considerablemente mayor para tener en cuenta la pérdida de agua que rebota desde la superficie.

La figura 6 muestra un haz de rociado 2a emitido desde una boquilla de rociado que funciona como un dispositivo de humedecimiento. En el dibujo, las designaciones en la dirección longitudinal de la banda se pueden tratar también como áreas superficiales, ya que los fenómenos prevalecen en toda la anchura de la banda W de anchura normal.

El tiempo de contacto tc es d/Vw, en la que d es la longitud del haz de rociado 2a sobre la superficie de la banda y Vw es la velocidad de la banda W. La cantidad de agua Vapp, la unidad por ejemplo g/(m^{2} x s), rociada sobre el área superficial A1 cubierta por el chorro, es dependiente de la longitud d del haz, y de la velocidad de rociado de la boquilla. Por otra parte, la banda W tiene una capacidad de sorción de agua Vsorp específica de la calidad del papel, que indica la capacidad de la superficie para absorber la cantidad de agua por área superficial y unidad de tiempo, siendo también la unidad g/(m^{2} x s). Es rociada una cantidad de agua mayor que la capacidad de sorción de agua, es decir, Vapp>Vsorp. En la práctica, esto también significa que el tiempo de absorción o inhibición es más largo que el tiempo de contacto tc, es decir, después del haz 2a existe una película de líquido uniforme sobre la superficie de la banda W. Cuando se combina esto con un tiempo largo de influencia antes de la calandra, se consigue un humedecimiento muy uniforme.

Haciendo que la distancia de la boquilla a la banda W sea ajustable, es posible alterar la longitud d (área superficial) del haz 2a, por ejemplo hacia el área superficial A2, en la que Vapp se cambia también mientras permanece constante el caudal (g/s) de las boquillas.

Vsorp es dependiente de varios factores, tales como la composición del papel y las condiciones de aplicación (flujos de aire, velocidad lineal del chorro, ángulo de rociado). Esto puede ser determinado para calidades de papel de acuerdo con las condiciones.

Es ventajoso añadir una cantidad de líquido que efectúe el hinchamiento de fibras dentro de la banda W al menos en dos puntos sucesivos, en los que es posible aplicar cantidades menores a un tiempo. Gracias a esto, el agua puede ser dirigida hacia la capa superficial que es importante a la vista del resultado del calandrado, lo que es significativo, por ejemplo, cuando se producen calidades de papel SC. Incluso aunque se obtiene un buen efecto con una adición, es ventajosa la adición en porciones en dos o más puntos consecutivos, especialmente con lisuras y/o hidrofobicidad crecientes del papel o si es importante la forma del gradiente de humedad.

La absorción de agua en porciones sucesivas dentro de la banda se puede disponer de tal manera que en el primer punto de adición se haya absorbido en la banda la mayor parte del agua añadida, mientras parte de ella permanece como agua superficial en el volumen de rugosidad del papel o cartulina cuando se añade la siguiente porción. Después es posible añadir una tercera porción en una etapa en la que haya sido de nuevo absorbida en la banda la mayor parte del agua superficial + el agua añadida en la etapa
precedente.

El acto de aplicar película de agua u otro líquido, realizado rociando uniformemente sobre la superficie de una banda móvil, puede así requerir el uso de varios chorros de agua sucesivos. Cuando se mueve la banda a gran velocidad, los chorros de agua deben tener una velocidad considerablemente elevada de manera que puedan ser llevados a contacto con la banda. Los experimentos de rociado han revelado fenómenos de turbulencia sobre la superficie de la banda, que son debidos a flujos incontrolados de aire. En la figura 7a estas zonas de turbulencia están marcadas con la letra Z.

En la zona de turbulencia, la mezcla de aire y agua que rebota desde la superficie de la banda migra contra la superficie de la banda y origina las denominadas marcas de "viento" sobre la superficie de la banda, es decir, la fluctuación cuantitativa que ocurre a intervalos de 5 a 10 cm, lo que perjudica, por ejemplo, el resultado del calandrado.

En la figura 7b, están dispuestos elementos de control 5 entre los chorros 2a o en ambos lados o en uno de un chorro único, dependiendo del ángulo de rociado. Por medio de los elementos, la mezcla de aire y agua que rebota de la superficie de la banda se dirige de tal manera que no interfiera con el chorro de agua precedente y termine de nuevo sobre la superficie de la banda, en la que se eliminan las marcas de viento extremadamente dañinas. Así, los elementos mejoran también el carácter controlable del sistema completo. Los elementos de control 5 pueden ser, por ejemplo, paredes dirigidas hacia la superficie de la banda W, cuyas paredes se ponen suficientemente cerca de la superficie de la banda para que la mezcla de aire y agua que se sitúa muy cerca de la superficie de la banda choque con ella. La figura 7b ilustra el humedecimiento por rociado por debajo de la banda, en el cual el agua puede discurrir hacia abajo a lo largo de las superficies de los elementos 5. El método puede ser también aplicado desde otras direcciones, por ejemplo, para humedecimiento efectuado desde arriba, en el que los elementos pueden tener una estructura tal que no viertan agua en retorno a la banda, es decir, pueden ser, por ejemplo, absorbentes de agua.

La invención no está limitada solamente a la descripción y dibujos anteriormente presentados, sino que puede variar de acuerdo con las reivindicaciones adjuntas. Incluso aunque la descripción precedente esté dirigida al humedecimiento por rociado, los efectos ventajosos de la invención en el acabado de la banda de papel o cartulina se pueden conseguir con otros métodos de humedecimiento.

En particular, la invención puede ser aplicada para fabricación de papel en línea en la que el papel es secado después de la formación hasta un área de humedad final de 2 a 6%, y la humedad prevista en el rehumedecimiento es de 8 a 11%.

El líquido que se ha de aplicar es normalmente agua, en el que puede ser agua como tal o contener otras sustancias como solutos.

El tratamiento de la superficie de la banda realizado después del humedecimiento es, a su vez, de un tipo tal que es útil el humedecimiento de la superficie. Es, por ejemplo, moldeo mecánico, posiblemente con un tratamiento térmico relacionado con el mismo. El calandrado proporciona un ejemplo práctico de un tal tratamiento.

Claims (29)

1. Método para humedecer una banda de papel (W), en el cual se aplica líquido en un punto predeterminado de la superficie de la banda de papel (W) que pasa por dicho punto, y a continuación se hace pasar la banda de papel (W) a un tratamiento superficial (3, 4), caracterizado porque el líquido se aplica en una etapa temprana tal (2), teniendo en cuenta la velocidad de desplazamiento de la banda de papel (W) y la longitud de la trayectoria recorrida por la banda de papel entre dicho punto de aplicación de líquido y de tratamiento superficial (3, 4), que antes del tratamiento superficial (3, 4) las fibras de la capa superficial de la banda de papel (W) expuestas a humedecimiento tienen tiempo para absorberlo en al menos 80% de la cantidad de líquido que serían capaces de absorber, en el que la banda de papel (W) tiene un gradiente de humedad en su dirección Z como consecuencia de la aplicación del líquido.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el líquido se aplica al menos 0,2 s, ventajosamente al menos 0,3 s, antes del tratamiento superficial.

3. Método según la reivindicación 2, caracterizado porque el líquido se aplica 0,2 a 2 s, ventajosamente 0,3 a 2 s, antes del tratamiento superficial.

4. Método según la reivindicación 3, caracterizado porque el líquido se aplica 0,5 a 1,5 s antes del tratamiento superficial.

5. Método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el líquido se aplica en un humedecimiento por rociado.

6. Método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la banda (W) se hace pasar entre el punto de aplicación del líquido y el de tratamiento superficial por medio de miembros (1) que guían la banda a lo largo de una trayectoria de arrollamiento.

7. Método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el tiempo de absorción del líquido en la banda (W) se ajusta cambiando la longitud total de la trayectoria de la banda (W) entre el punto de aplicación de líquido y el de tratamiento superficial cambiando la posición de al menos un miembro (1) que guía la banda en un sistema (T) de guía de banda.

8. Método según la reivindicación 7, caracterizado porque el tiempo de absorción del líquido en la banda (W) se ajusta cambiando la posición de al menos un miembro (1) en la dirección de la altura.

9. Método según la reivindicación 7 o la 8, caracterizado porque el tiempo de absorción del líquido en la banda (W) se ajusta cambiando la posición de al menos una fila de miembros (TR) en el sistema (T), en el que la fila de miembros (TR) contiene dos o más miembros sucesivos (1) entre los cuales es guiada la banda por medio de un miembro excluido desde la fila de miembros (TR).

10. Método según la reivindicación 9, caracterizado porque la absorción de agua en la banda (W) se ajusta cambiando la posición de la fila de miembros (TR) en el sistema (T) en la dirección de la altura.

11. Método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en el punto de aplicación de líquido se aplica una cantidad de líquido (Vapp) que es mayor que la capacidad de sorción (Vsorp de la banda de papel (W).

12. Método según la reivindicación 11, caracterizado porque el líquido se aplica en humedecimiento por rociado y dicha cantidad de líquido (Vapp) se ajusta ajustando la longitud (d) del chorro en la dirección de la banda de papel (W).

13. Método según la reivindicación 12, caracterizado porque la longitud (d) del chorro se ajusta ajustando la distancia de la boquilla correspondiente a la banda de papel (W).

14. Método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el líquido absorbido por las fibras se aplica sobre la misma cara de la banda en dos o más porciones.

15. Método según la reivindicación 14, caracterizado porque el líquido se aplica en dos o más humedecimientos sucesivos de rociado en al menos una cara de la banda (W).

16. Método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el líquido se aplica en humedecimiento por rociado y los flujos de aire son controlados con un elemento de control (5) dispuesto en al menos un lado del chorro (2a) en la dirección de desplazamiento de la banda.

17. Método según la reivindicación 15 o la 16, caracterizado porque los flujos de aire son controlados entre dos chorros sucesivos (2a) por medio del elemento de control (5).

18. Método según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 17, caracterizado porque el líquido se aplica como un humedecimiento por rociado por debajo de la banda (W).

19. Método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el humedecimiento se efectúa en la fabricación de papel SC, en el que la banda de papel (W) se humedece antes del calandrado.

20. Método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en la fabricación de papel o cartulina el humedecimiento se efectúa después de la sección de secado.

21. Aparato para humedecer una banda de papel (W), que comprende al menos un dispositivo de humedecimiento (2) para aplicar líquido sobre la superficie de la banda de papel (W) para humedecer la banda de papel (W), en el que el dispositivo de humedecimiento (2) se sitúa en la dirección de desplazamiento de la banda de papel (W) antes de que el miembro de tratamiento (3, 4) efectúe un tratamiento de la superficie de la banda de papel (W), caracterizado porque el dispositivo de humedecimiento (2) está dispuesto a una distancia tal del miembro de tratamiento (3, 4), teniendo en cuenta la velocidad de marcha de la banda de papel (W), que el líquido aplicado por medio del al menos un dispositivo de humedecimiento (2) sobre la banda de papel (W) tiene tiempo para ser absorbido en las fibras de la capa superficial de la banda de papel (W) expuesta a humedecimiento en al menos 80% de la cantidad de líquido que las fibras son capaces de absorber, teniendo la banda de papel (W) un gradiente de humedad en su dirección z antes de alcanzar el miembro de tratamiento (3, 4).

22. Aparato según la reivindicación 21, caracterizado porque el dispositivo (2) para añadir líquido está situado como máximo 40 m, preferiblemente como máximo 35 m, delante del miembro (3, 4) que efectúa el tratamiento superficial, cuando se mide a lo largo de la trayectoria recorrida por la banda (W).

23. Aparato según la reivindicación 22, caracterizado porque el dispositivo de humedecimiento (2) está situado de 2 a 10 m antes del miembro de tratamiento(3, 4).

24. Aparato según la reivindicación 22, caracterizado porque el dispositivo de humedecimiento (2) está situado de 5 a 25 m antes del miembro de tratamiento (3, 4).

25. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones precedentes 21 a 24, caracterizado porque existen miembros (1), tales como rodillos, entre el dispositivo de humedecimiento (2) y el miembro de tratamiento (3, 4), cuyos miembros (1) están dispuestos para guiar la banda (W) a lo largo de una trayectoria de arrollamiento.

26. Aparato según la reivindicación 25, caracterizado porque comprende:

-

un sistema de rodillos (T) para hacer pasar la banda (W) entre el dispositivo de humedecimiento (2) y el miembro de tratamiento (3, 4), en el que el sistema de rodillos (T) está compuesto ventajosamente por al menos dos rodillos (1), preferiblemente, sin embargo, de varios rodillos (1) dispuestos en una o más filas de rodillos (TR) y

-

en el que la posición de al menos un rodillo (1) del sistema de rodillos (T) está dispuesto para ser cambiable en la dirección de la altura y/o de la longitud del sistema de rodillos (T) para cambiar la longitud total de la trayectoria de la banda (W) dentro de la porción del sistema de rodillos (T).

27. Aparato según la reivindicación 26, caracterizado porque la situación de la menos una fila de rodillos (TR) está dispuesta cambiable en la dirección de la altura.

28. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el dispositivo de humedecimiento (2) está situado después de la sección de secado de una máquina de fabricación de papel o cartulina.

29. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el miembro de tratamiento (3, 4) es una calandra (C), ventajosamente una calandra con más de cuatro espacios de presión (N).