ES2219877T3 - Procedimiento y aparato mejorados para la fabricacion de productos de papel. - Google Patents

Abstract

Un procedimiento y dispositivo para la fabricación de productos de papel, tales como "lechos para animales" o papel combustible, que comprende la reducción del papel a partículas mediante trituración y molienda, transportando las partículas de papel desde una tolva (20) como una capa en una primera cinta transportadora (21) en primer lugar bajo un rodillo compactador y de enrase (22) y después bajo un conjunto de pulverizadores de agua (24) antes de descargar de la cinta transportadora a otra cinta transportadora (21a) con la ayuda de una placa deflectora (27) dirigida hacia atrás para invertir la capa durante la transferencia. La capa invertida en la segunda cinta transportadora pasa una tercera cinta transportadora (40) que se desplaza a través de un anillo (41) que causa el efecto de envolver la cinta (40) sobre sí misma y alrededor de la mezcla para formar un túnel (42) envolviendo y compactando la mezcla para formar una extrusión. El producto de papel en forma de extruído se corta en pellets para su deshidratación. En el caso del producto de papel para ser utilizado como papel combustible, el papel se mezcla con polvo de carbón. En el fondo de la tolva hay varios tornillos sin fin rotatorios (30) para la descarga del papel incluso a través de la cinta transportadora (21) y también unos agitadores rotativos de tipo paleta (32) para evitar que las partículas de papel formen aglomerados.

Description

Procedimiento y aparato mejorados para la fabricación de productos de papel.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un procedimiento y a un aparato para la fabricación de productos de papel, tales como productos que absorben la humedad o papel combustible.

En el caso de un producto absorbente de la humedad, dicho producto puede presentar la capacidad de absorber líquidos sin perder su forma, y en particular pero no exclusivamente, dicho producto puede tener forma granulada. Una forma de realización de la invención ha sido desarrollada especialmente para su utilización como "lechos para gatos", aunque puede ser usado para otros fines en los que puedan ser convenientes sus propiedades de absorción de la humedad.

Antecedentes de la técnica

Los principales productos actualmente disponibles para ser utilizados como "lechos para gatos" o para otros fines de absorción de la humedad (líquidos), están constituidos por materiales de base arcilla y son inorgánicos, con el problema resultante de que no se descomponen. Además, presentan la desventaja añadida de dejar polvo de arcilla en las zarpas de los gatos, el cual como consecuencia es trasladado a la superficie del suelo dejando rastros. Por otra parte, estos productos requieren la utilización continuada de recursos minerales, mientras que últimamente hasta algunas cosechas de campos de cultivo han sido innecesariamente cosechadas y utilizadas únicamente para obtener "lechos para gatos".

En el caso del papel combustible, éste puede estar compuesto por un porcentaje relativamente elevado de papel. Aunque el papel arde rápidamente, no puede ser utilizado en su forma normal ya que, o bien se quema demasiado deprisa en forma de hojas sueltas, o no se quema de forma satisfactoria si está en forma de una masa compacta. Por otra parte, es importante tener en cuenta el transporte físico del papel reciclable en su forma normal desde las zonas de recogida hasta los puntos donde será utilizado para calentar y/o para cocinar.

Como resultado del incremento de la concienciación popular, se ha incrementado la oferta de papel para reciclado hasta tal punto que en muchos casos sobrepasa en mucho la demanda de productos convencionales fabricados con dicho papel reciclado, y como resultado el exceso es eliminado como relleno de terrenos o es exportado, generalmente a expensas del país.

El documento WO nº 94/19539 describe un procedimiento para la fabricación de un cuerpo moldeado a partir de una primera materia que contiene agua, fibras cortas y partículas minerales finas, en el cual se descarga la primera materia sobre una cinta filtrante desde una tolva de carga que comprende un rotor distribuidor.

La patente US nº 2.796.810 describe una máquina para producir cordones filtrantes a partir de pulpa fibrosa.

En la solicitud de patente internacional nº PCT/
AU91/00308 (nº publicación WO92/01.833) sobre la cual está basado el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 4, se da a conocer un procedimiento y un aparato para la fabricación de productos de papel, tales como "lechos para gatos" o papel combustible, comprendiendo la conversión del papel en partículas por medio de un desmenuzado y un triturado, transportando las partículas de papel en forma de capa sobre un primer transportador, pasando primeramente por debajo de un primer rodillo de nivelación y de compactado y a continuación por debajo de una primera serie de chorros de agua antes de ser descargado del transportador a un segundo transportador mediante una rampa de transferencia inclinada hacia atrás para invertir la capa durante la transferencia. La capa del segundo transportador, una vez invertida pasa en primer lugar por debajo de un segundo rodillo de nivelación y de compactado y a continuación por debajo de una segunda serie de chorros de agua. El producto de papel se completa extruyendo la mezcla de papel y agua, y cortando la mezcla extrusionada en gránulos antes de someter los gránulos a un procedimiento de deshidratación. En el caso de productos de papel que deben ser utilizados como papel combustible, se mezcla el papel con polvo de carbón.

Dicho procedimiento y aparato han demostrado ser efectivos para la fabricación de productos de papel, pero se han encontrado algunas dificultades para controlar la descarga de las partículas de papel desmenuzadas y trituradas desde un depósito o tolva de suministro sobre el primer transportador.

Exposición de la invención

Por consiguiente, es un objetivo de la presente invención proporcionar un procedimiento y un aparato para controlar la descarga de partículas de papel desmenuzadas y trituradas, desde un depósito o una tolva sobre un transportador.

Según la invención, se prevé un procedimiento para fabricar un producto de papel que incluye las etapas de reducir el papel a partículas, mezclando las partículas de papel con agua y sometiendo la mezcla a presión sobre un transportador para formar una capa de una masa compactada que a continuación es sometida a deshidratación para reducir el contenido de humedad, antes o después del corte de la misma en gránulos, en el que el papel en forma de partículas es descargado de un depósito o una tolva sobre el transportador sobre el cual es mezclado con agua y en el que el papel en forma de partículas es descargado mientras está siendo sometido a una agitación por medio de una pluralidad de agitadores del tipo de paletas rotativas, y para igualar su distribución sobre la anchura del transportador por medio de una pluralidad de tornillos sinfín rotativos.

La presente invención tiene por objeto un aparato para llevar a cabo el procedimiento mencionado anteriormente.

La invención también tiene por objeto un producto de papel resultante del procedimiento y del aparato de la invención mencionada anteriormente.

Breve descripción de los dibujos

En una forma de realización del primer y del segundo aspecto de la invención, el procedimiento y el aparato producen un producto de papel para ser utilizado como un medio de absorción de la humedad.

En otra forma de realización, el procedimiento y el aparato producen un combustible formado primordialmente por partículas de papel comprimido mezcladas por lo menos con polvo de carbón.

Preferentemente, en el caso de un combustible, se añade también una cierta proporción de óxido de calcio a la mezcla.

A continuación se describirá una forma de realización preferida del procedimiento y del aparato de la invención, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

la Figura 1 es una vista en alzado lateral de una parte de un aparato para llevar a cabo el procedimiento de la invención,

la Figura 2 es una vista en planta de la parte del aparato de la Figura 1,

la Figura 3 es una vista en sección tomada a lo largo de la línea 3-3 de la Figura 1,

la Figura 4 es una vista esquemática en planta de la configuración de uno de los transportadores durante el procedimiento,

la Figura 5 es una vista esquemática en alzado lateral de la configuración de la Figura 4,

la Figura 6 es una vista en sección tomada a lo largo de la línea 6-6 de la Figura 5,

la Figura 7 es una vista en sección tomada a lo largo de la línea 7-7 de la Figura 5.

Mejor modo de poner en práctica la invención

En esta forma preferida de realización del primer y del segundo aspectos de la invención, tal como se aplican para la fabricación de un producto absorbente de la humedad, y como se ha dado a conocer en la solicitud de patente internacional mencionada anteriormente, el papel reciclado utilizado es principalmente papel prensa que ha sido triturado en los equipos disponibles de trituración de papel hasta conseguir una borra de papel adecuada para su posterior compresión y trabazón. A continuación se añade agua a la borra de papel hasta alcanzar un contenido total de agua comprendido entre el 25-30%.

Seguidamente, la mezcla de papel y agua es extrusionada bajo una presión elevada, superior a 2.000 MPa y a continuación se divide en gránulos absorbentes de la humedad que presentan una superficie comprendida entre 100 mm^{2} y 210 mm^{2} y una longitud entre 5 y 15 mm.

Finalmente, los gránulos son deshidratados mediante un procedimiento de deshidratado hasta reducir su contenido en agua a algo menos del 10%.

Los gránulos resultantes son capaces de absorber más del doble de agua que su propio peso sin cambiar prácticamente de forma, estando asimismo substancialmente libres de polvo de papel. Después de utilizados, por ejemplo como "lecho para gatos", los gránulos pueden eliminarse fácilmente enterrándolos en el suelo como un humidificador orgánico del suelo descomponible y no tóxico, o pueden diluirse en los sistemas de desagüe de aguas residuales.

Asimismo, los gránulos pueden utilizarse como masas de retención del agua y como humidificadores del suelo sirviendo de ayuda para el cultivo de plantas.

En lo que se refiere al papel combustible, el tamaño de las partículas que se originan durante la operación de triturado debería ser tal que varíe desde la borra de papel hasta unas partículas que tengan una superficie de cómo máximo 5 cm^{2} mientras que el porcentaje de borra no debe ser inferior al 30% de la mezcla total del papel.

A continuación se mezcla el papel triturado con polvo de carbón, óxido cálcico y agua. El polvo de carbón puede ser un subproducto de los fabricantes de briquetas y puede presentar unas partículas de hasta 1,5 mm de diámetro, mezclándose con el papel triturado en una proporción de 2:1 hasta 4:1 de papel respecto al polvo de carbón. El óxido cálcico debe constituir 1 parte por 100 de la mezcla de papel y carbón y ha de añadirse suficiente agua para obtener como resultado un contenido de humedad de la mezcla entre el 25 y el 30%.

A continuación, la mezcla anterior es extrusionada bajo una presión elevada, superior a 2.000 MPa y es dividida en unidades de combustible que pretenden una superficie comprendida entre 60 cm^{2} y 100 cm^{2}, con una longitud comprendida entre 3 cm y 6 cm y una masa superior a 1,00 g por cm^{3} de peso seco.

Finalmente, las unidades extrusionadas son deshidratadas mediante un procedimiento de secado para reducir el contenido de humedad a menos del 13,5%.

Efectivamente, el combustible resultante es limpio, fácilmente envasable en unidades adecuadas para usos domésticos, comerciales y/o industriales, como calefacción, siendo la combinación de la mezcla y el grado de compresión tal que se obtenga un valor energético global de 15 MJ/kg.

Según esta forma de realización preferida de la presente invención, el procedimiento tal como se aplica a la fabricación de un producto de papel absorbente de la humedad o predominantemente a un papel combustible, supone utilizar una materia prima (desperdicios de papel) de un almacenamiento, pasarlo por un procedimiento preliminar de igualación del tamaño para reducir (desmenuzar) el desperdicio de papel a un tamaño adecuado para su posterior triturado en una instalación de trituración hasta obtener borra de papel. A continuación, la borra de papel es aspirada y, una vez sedimentada es humidificada por medio de la aplicación de agua. A continuación, el producto de papel humidificado es transferido a un equipo de extrusionado en un molino continuo para gránulos y cortado en trozos de gránulos independientes antes de ser secados en un desecador. El procedimiento se completa con una operación de igualación de tamaño para eliminar los gránulos de tamaño pequeño como los de tamaño excesivo (incluyendo las partículas de polvo) para transferirlos a continuación a una estación de envío del producto acabado.

Las Figuras 1, 2 y 3 de los dibujos ilustran la parte del aparato que efectúa las etapas de aspiración, sedimentado y humidificación del procedimiento, y comprende un depósito o tolva de almacenamiento 20 desde el cual cae por gravedad el papel triturado formando una capa sobre la parte superior de la primera etapa de una cinta transportadora 21 accionada para que se deslice a una velocidad de 1 metro por segundo, y a continuación por debajo de un primer rodillo 22 de nivelación y presión que gira sobre un eje, que sirve para compactar la capa de papel triturado sobre la cinta transportadora 21 hasta un espesor comprendido entre 10 y 20 mm. Debido al soporte oscilante del rodillo de presión y nivelación 22, dicho rodillo está flotando libremente y puede cabalgar sobre objetos mayores o masas de material. A continuación, la borra de papel compactado sobre la cinta transportadora 21 pasa por debajo de un primer sensor de flujo 23, que en forma de microrruptor confirma que existe una capa de material sobre la cinta transportadora 21.

A continuación, el material sobre la cinta transportadora 21 de la primera etapa pasa por debajo de una primera serie de chorros aspersores 24 alimentados con agua por medio de una tubería de suministro 25 y que únicamente funcionan si el primer sensor de flujo 23 ha detectado la presencia de material sobre el transportador. Seguidamente, el material mojado (humedecido) de encima de la cinta transportadora se desplaza por debajo de un segundo sensor de flujo 26 que confirma que todavía hay una capa de material sobre la cinta transportadora 21 y a continuación cae por gravedad por el extremo de descarga 21a de la cinta transportadora 21 contra una placa deflectora 27 colocada sobre el extremo posterior de una cinta transportadora 21' de la segunda etapa, la parte superior de la cual se desplaza en sentido opuesto a la parte superior de la cinta transportadora de la primera etapa (contrariamente a lo que se da a conocer en la solicitud de patente internacional mencionada anteriormente) y en el procedimiento el material queda también invertido para exponer el lado opuesto del material a lo que puede ser un segundo rodillo giratorio libre y flotante de nivelación y prensado (no representado) y a continuación a lo que puede ser una segunda serie de chorros aspersores (no representados) y alimentados con agua mediante una tubería de suministro, y a continuación, la masa aspirada, sedimentada y humidificada de borra de papel es transferida al extrusionador en el que es extrusionada y cortada a gránulos del tamaño requerido antes de su secado y de la selección por tamaños.

En el caso del papel combustible, antes de ser transportado al depósito o tolva de almacenamiento 20, el papel triturado es mezclado con una cierta cantidad de óxido cálcico, sometiendo a continuación la mezcla a aspiración, sedimentación y humidificación en el aparato representado en las Figuras 1, 2 y 3.

Unas válvulas moduladoras (no representadas) controlan el volumen de agua vertido sobre el material por los chorros de los aspersores 24, tanto sobre la cinta transportadora de la primera etapa 21 como posiblemente sobre la cinta transportadora de la segunda etapa 21', controlándose el caudal de los aspersores de tal forma que dependa de la velocidad de las respectivas cintas transportadoras.

Las cintas transportadoras 21 y 21' pueden presentar una pluralidad de listones espaciados a intervalos regulares (no representados) que se extienden en sentido transversal respecto a la longitud, y que no solamente ayudan a transportar el material, sino que también controlan que el espesor del material esté entre los límites preferidos de 10 a 20 mm.

En relación especialmente con el producto de papel absorbente de la humedad, el procedimiento de esta forma de realización preferida de la invención puede conseguir densidades en bruto del producto de 660 kg/m^{3} con una velocidad de tratamiento relativamente lenta y siendo en la práctica menos desmenuzable que el "lecho para gatos", aunque con respecto a los productos de baja densidad capaces de absorber rápidamente los vertidos en el suelo, como por ejemplo aceite, es preferible que su densidad oscile entre 300 y 500 kg/m^{3}.

Según la forma de realización preferida de la presente invención, la parte inferior del depósito o tolva 20 en la abertura de descarga 20' presenta medios para controlar la descarga del papel triturado y desmenuzado, desde allí hasta el transportador 21, para proporcionar un dispositivo de fondo "vivo" y que consiste en una pluralidad (en este caso tres) de tornillos sin fin 30 montados de forma que pueden girar sobre los ejes 31 para desplazar el papel de forma continua hacia la parte posterior del depósito con respecto al movimiento hacia adelante de la parte superior del transportador 21 garantizando así una descarga uniforme del papel a través de la abertura de descarga 20' sobre el tramo superior del transportador 21, mientras que por encima de los respectivos tornillos sin fin existen tres agitadores 32 del tipo de paletas, montados de forma que giran sobre los ejes 33 y agitan el papel en partículas para impedir que se aglomere en grandes grumos de papel que afectarían negativamente la descarga controlada y el tendido de una capa de un espesor uniforme de la manta de papel sobre el transportador 21. Con dicho dispositivo "vivo" en el fondo del depósito o tolva 20, se consigue un control efectivo, constante e igualado del caudal y de la velocidad de descarga del papel en forma de partículas secas, por lo cual la descarga está igualada lateralmente siguiendo la superficie del transportador 21 y evitando la acumulación de papel en el extremo frontal del depósito o tolva 21 que podría interferir en la descarga uniforme de este último. El efecto de los tornillos sin fin 30 como de los agitadores 32 es aumentar la densidad de la manta de papel, incrementar el efecto de la manta y aumentar la velocidad de tratamiento del papel sin tener que aumentar las dimensiones del transportador y/o su velocidad de transporte.

Haciendo una referencia particular a las Figuras 4 a 7 de los dibujos, el extremo de descarga de la cinta transportadora de la segunda etapa 21', descarga la mezcla de papel y agua sobre el extremo superior posterior de una tercera cinta transportadora 40 que discurre en ángulo recto respecto al extremo de descarga del transportador de la segunda etapa 21' y que transporta la mezcla a través de un anillo 41 u otro aparato que curva lateralmente o envuelve la cinta transportadora 40 sobre sí misma y alrededor de la mezcla hasta 540º para formar un túnel 42 que envuelve y compacta la mezcla haciendo que salga del anillo en forma de una mezcla cilíndrica extrusionada de papel y agua que puede ser sometida a deshidratación antes o después de ser cortada en gránulos y que puede extrusionarse adicionalmente mediante un dispositivo de extrusión antes de su deshidratación.

Se comprende que la compactación (compresión) de la mezcla de papel en el interior del transportador de la tercera etapa controlará la adhesión superficial del papel en el interior de la mezcla y hará que la masa y la densidad sean las máximas, hasta cuatro veces superiores, permitiendo al mismo tiempo una facilidad para la introducción de aditivos en la mezcla durante la compactación (compresión) de la misma.

Claims (4)

1. Procedimiento para fabricar un producto de papel, que incluye las etapas de convertir el papel en partículas, mezclar las partículas de papel con agua, someter la mezcla a presión sobre un transportador para formar una capa de una masa compacta que es sometida a continuación a deshidratación para reducir el contenido de humedad, y cortar antes o después la misma en gránulos, en el que el papel en forma de partículas es descargado desde un depósito o tolva (20) sobre el transportador (21) sobre el cual es mezclado con agua, y en el que el papel en forma de partículas es descargado mientras está siendo sometido a agitación mediante una pluralidad de agitadores rotativos del tipo de paletas (32), y para una distribución uniforme sobre el ancho del transportador (21) mediante una pluralidad de tornillos sinfín giratorios (30).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que los ejes de rotación de dichos agitadores (32) y de dichos tornillos sinfín (30) están dispuestos en la dirección del movimiento del transportador (21) sobre el que se está descargando el papel.

3. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho transportador está constituido por un primer transportador (21) y un segundo transportador (21') sobre el que se descarga la capa de papel desde dicho primer transportador de una manera que conlleva la inversión de la capa.

4. Aparato para la fabricación de un producto de papel que incluye un depósito o tolva (20) para el papel en forma de partículas y un transportador (21) sobre el que se descarga dicho papel desde dicho depósito o tolva (20), y sobre el cual debe ser mezclado con agua, en el que en la parte inferior de dicho depósito o tolva (20) están dispuestos unos medios para agitar el papel y distribuirlo de modo uniforme a lo largo de la anchura del transportador (21) mientras se está descargando, consistiendo los medios para agitar el papel en una pluralidad de agitadores del tipo de paletas rotativas (32) y consistiendo los medios para la distribución uniforme del papel a lo ancho del transportador (21) en una pluralidad de tornillos sin fin rotativos (31).