ES2230726T3 - Metodo para la fabricacion de hojas continuas elasticas de baja densidad. - Google Patents
Metodo para la fabricacion de hojas continuas elasticas de baja densidad.Info
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Abstract
Método para producir una hoja continua de tisú no crepada (36), que comprende: a) depositar una suspensión acuosa de fibras para la fabricación de papel sobre una tela de formación (14) para formar una hoja continua embriónica (10); b) eliminar agua de la hoja continua; c) transferir la hoja continua (10) hasta la superficie de un secador cilíndrico (30); d) aplicar una mezcla de control interfacial (40) que comprende compuestos adhesivos y agentes de desmoldeo, estando adaptada la mezcla de control interfacial (40) para adherir la hoja continua a la superficie del secador (30) sin agitación y para permitir la separación de la hoja continua (10) sin provocar un daño significativo en la hoja continua (10); e) secar la hoja continua (10) en el secador cilíndrico (30); y f) separar la hoja continua (10) de la superficie del secador (30) sin crepado.
Description
Método para la fabricación de hojas continuas
elásticas de baja densidad.
La presente invención hace referencia en general
a métodos para fabricar productos celulósicos suaves o papel tisú.
Más en particular, la invención concierne a métodos para fabricar un
tisú no crepado en una máquina convencional modificada de prensado
en húmedo.
En la técnica de fabricación de tisú, se usan
grandes cilindros llenos de vapor conocidos como secadores Yankee
para secar una hoja continua de tisú presionándola contra la
superficie del cilindro mientras dicha hoja continua de tisú todavía
está húmeda. En la fabricación convencional de tisú, la hoja
continua de papel se presiona firmemente contra la superficie del
secador Yankee. La compresión de la hoja continua húmeda contra el
tambor proporciona un contacto íntimo para conseguir una rápida
transferencia de calor hacia el interior de la hoja continua.
Conforme la hoja continua se seca, se forman uniones adhesivas entre
la superficie del secador Yankee y la hoja continua de tisú, a
menudo favorecidas por el rociado de un adhesivo antes del punto de
contacto entre la hoja continua húmeda y la superficie del secador.
Las uniones adhesivas se rompen cuando se retira la hoja continua
plana seca de la superficie del secador separándola con una cuchilla
de crepado, lo que transmite una textura fina y suave a la hoja
continua, aumenta su volumen específico y rompe muchos enlaces de la
fibra para darle una mayor suavidad y una menor rigidez.
El crepado tradicional presenta varios
inconvenientes. Dado que la hoja o lámina se presiona en estado
plano contra el Yankee, los enlaces de hidrógeno que se desarrollan
a medida que la hoja continua se seca, se forman entre las fibras en
un estado plano y denso. Si bien el crepado transmite muchos
pliegues y deformaciones a las fibras y añade volumen específico,
cuando se humedece la hoja crepada, los pliegues y deformaciones se
relajan conforme las fibras se hinchan. Como resultado, la hoja
continua tiende a volver a su estado plano, tal como estaba cuando
se formaron los enlaces de hidrógeno. Así, una hoja crepada tiende a
contraerse en su grosor y a expandirse lateralmente en la dirección
de la máquina al humedecerla, arrugándose a menudo en el proceso si
algunas partes de la hoja continua en expansión lateral todavía
secas se contienen, o si se mantienen fijas a otra superficie debido
a las fuerzas de tensión superficial.
Además, el crepado limita la textura y el volumen
específico que pueden transmitirse a la hoja continua. Puede hacerse
relativamente poco con el funcionamiento convencional de los
cilindros Yankee para producir una hoja continua muy texturada, tal
como las hojas continuas secadas por circulación de aire pasante que
se producen sobre telas texturadas secadas por circulación de aire
pasante. La estructura plana y densa de la hoja continua sobre el
Yankee limita radicalmente lo que puede conseguirse en términos de
la subsiguiente estructura del producto que sale del Yankee.
Otro inconveniente del crepado tradicional
consiste en que las cuchillas rascadoras usadas para llevar a cabo
el crepado en las máquinas de papel se hallan sometidas a desgaste
debido al contacto con la superficie del cilindro giratorio.
Conforme el desgaste se incrementa, la efectividad de la cuchilla
rascadora disminuye, lo que conduce progresivamente a una mayor
variabilidad de las propiedades del tisú. Las cuchillas de crepado
se sustituyen habitualmente cuando una propiedad del producto de
particular importancia, tal como el estiramiento, el volumen
específico o la resistencia a la tracción en la dirección de la
máquina, cambia con respecto a niveles objetivo predeterminados. La
sustitución de las cuchillas de crepado requiere un tiempo de paro
considerable y ralentiza la producción.
Los anteriores inconvenientes del crepado
tradicional pueden evitarse produciendo una hoja continua de tisú no
crepada secada por circulación de aire pasante. Dichas hojas
continuas pueden producirse con una estructura tridimensional
voluminosa, en lugar de ser planas y densas, proporcionando de esta
manera una buena resistencia en estado húmedo. Se sabe, no obstante,
que el tisú no crepado tiende a menudo a ser rígido, y carece de la
suavidad de los productos crepados. Adicionalmente, las hojas
continuas secadas por circulación de aire pasante presentan a menudo
miniporos en la hoja continua, debido al flujo de aire a través de
la hoja continua para conseguir un secado total. Además, la mayoría
de las máquinas de papel del mundo usan secadores Yankee
convencionales, y los fabricantes de tisú son reacios a aceptar el
elevado coste de la tecnología de secado por circulación de aire
pasante o los mayores costes operativos asociados con el secado por
circulación de aire pasante.
Intentos anteriores de fabricar una hoja no
crepada en un secador de tambor o Yankee han incluido la envoltura
de la hoja alrededor del secador. Por ejemplo, se usan desde hace
tiempo secadores de cilindro para papeles de mayor grado. En el
secado de cilindro convencional, la hoja continua de papel es
conducida por telas de secado que envuelven el secador de cilindro
para proporcionar un buen contacto e impedir la agitación de la
hoja. Desafortunadamente, estas configuraciones envolventes no
resultan prácticas para convertir una máquina de tisú crepado
moderna en una máquina de tisú no crepado. Las típicas máquinas de
tisú crepado emplean un secador Yankee con una campana recalentada
en la que se usa aire a alta velocidad y elevada temperatura para
secar la hoja continua a velocidades muy por encima de las posibles
con secadores de cilindro convencionales. La mayoría de las telas de
secado se deteriorarían rápidamente a las elevadas temperaturas de
la campana de un secador, e interferirían con la transferencia de
calor a la hoja continua. Además, el diseño de una campana
convencional de un Yankee no permite que un bucle sin fin de tela
envuelva la hoja continua a lo largo de la campana del secador sin
que ello implique modificaciones al equipo de un coste
prohibitivo.
prohibitivo.
La Patente USA 4.309.246 da a conocer un método
para fabricar una hoja continua de papel voluminosa, suave y
absorbente. La Patente EP 0 033 559 propone un método para fabricar
un papel impreso que se extrae por crepado de un secador Yankee. La
Patente FR 2 303 116 da a conocer un proceso para fabricar hojas
continuas de papel suaves, voluminosas y absorbentes a partir de una
pulpa química termomecánica.
Por tanto, existe la necesidad de un método para
fabricar un tisú no crepado que presente una estructura
tridimensional y que ofrezca una buena resistencia en estado húmedo,
gran suavidad y flexibilidad, usando una máquina de papel
convencional que incluya un secador Yankee y una campana de secado.
Más en particular, existe la necesidad de un sistema de control de
la adhesión que adhiera adecuadamente la hoja continua a la
superficie del secador para así favorecer la transferencia de calor
por conducción y resistir a las fuerzas de soplado, estando al mismo
tiempo dicha hoja continua adherida con la suficiente soltura como
para permitir extraerla de la superficie del secador de modo no
crepado sin dañar la hoja continua.
En respuesta a las necesidades descritas
anteriormente, se ha descubierto que puede producirse un tisú suave,
de elevado volumen específico, texturado y resistente en estado
húmedo, usando un secador Yankee convencional o secadores de
cilindro en lugar de los voluminosos y caros secadores por
circulación de aire pasante en la producción del tisú tendido
húmedo. Ciertamente, las máquinas de fabricación de tisú crepado por
prensado en húmedo pueden ser modificadas de manera económica para
fabricar tisú no crepado de gran calidad con propiedades similares a
las de los materiales secados por circulación de aire pasante. La
producción a alta velocidad de dicha hoja continua con una excelente
fluidez se hace posible a través de un sistema de control de
adhesión que se adapta para contener la hoja en el Yankee durante el
secado, aunque permitiendo la separación una vez la hoja se ha
secado. El sistema de control de adhesión comprende una mezcla de
control interfacial que puede extender el límite superior de la
velocidad de funcionamiento de la máquina de fabricación de tisú sin
que se dé un fallo en la hoja. La mezcla de control interfacial
resulta especialmente útil cuando la hoja de tisú se somete a
eliminación de agua hasta una consistencia de al menos el 30 por
ciento antes del paso por el Yankee.
Más específicamente, se proporciona una hoja
continua húmeda con una estructura tridimensional de elevado volumen
específico antes de fijarla a la superficie del secador cilíndrico.
Esto se consigue de manera deseable a través de una combinación del
uso de fibras tratadas especialmente, tales como fibras de papel
rizadas o dispersadas, transferencia brusca de la hoja continua
húmeda desde una tela en movimiento más rápida a otra más lenta y/o
moldeo de la hoja continua en una tela estructurada y texturada. La
estructura tridimensional se caracteriza por tener una densidad
sustancialmente uniforme, debido a que la hoja se moldea en un
sustrato tridimensional en lugar de crear regiones de alta y baja
densidad a través de medios de compresión. La tridimensionalidad de
la estructura se favorece eliminando agua no compresivamente de la
hoja continua antes de fijarla al Yankee.
A continuación, la hoja continua se fija de
manera deseable al Yankee o a otra superficie de secado calentada,
de manera que preserve una parte sustancial de la textura
transmitida por los anteriores tratamientos, especialmente la
textura transmitida por el moldeo en telas tridimensionales. En
particular, la hoja continua se fija a la superficie del secador
usando una tela agujereada que favorece un buen contacto aunque
preservando un grado de textura. Dicha tela tiene preferiblemente
una rugosidad de fibra baja y está relativamente libre de
protuberancias aisladas. El modo convencional empleado para fabricar
papel crepado prensado en húmedo resulta inadecuado para preservar
una estructura tridimensional, ya que en dicho método, se usa un
rodillo de presión para eliminar agua de la hoja continua y para
presionar de manera uniforme la hoja continua hasta un estado denso
y plano. Para la presente invención, el fieltro de la prensa
convencional sustancialmente suave se sustituye por un material
texturado tal como una tela agujereada, y de manera deseable una
tela de secado por circulación de aire pasante, un fieltro
texturado, un género no tejido texturado o similares.
Para obtener mejores resultados, pueden usarse
presiones de la prensa significativamente inferiores en comparación
con las de la fabricación convencional de tisú. De manera deseable,
la zona de máxima carga aplicada a la hoja continua debería ser de
unos 400 psi (2,8 MegaPascales (MPa)) o menos, en particular de unos
150 psi (1,0 MPa) o menos, tal como entre unos 2 (0,014 MPa) y unos
50 psi (0,34 MPa) y más en particular unos 30 psi (0,21 MPa) o
menos, al hacer la media a lo largo de una región de una pulgada
cuadrada (650 mm^{2}) que rodea al punto de máxima presión. Las
presiones de la prensa medidas en libras por pulgada lineal (pli) (o
kilogramos por milímetro lineal (kg/mm)) en el punto de máxima
presión son de manera deseable de unas 400 pli (7,1 kg/mm) o menos,
y en particular de unas 350 pli (6,3 kg/mm) o menos. La aplicación a
baja presión de una estructura de hoja continua tridimensional sobre
un secador cilíndrico ayuda a mantener sustancialmente una densidad
uniforme en la hoja continua secada.
Dado que la tela agujereada es incapaz de
eliminar agua de la hoja continua húmeda durante el prensado de una
manera tan efectiva como un fieltro, se necesitan medios de
eliminación de agua adicionales anteriores al secador Yankee para
conseguir niveles de sólidos inmediatamente después de fijar la hoja
a la superficie del Yankee de aproximadamente el 30 por ciento o
superiores, en particular de aproximadamente el 35 por ciento o
superiores, tales como aproximadamente entre el 35 y el 50 por
ciento, y más en particular de aproximadamente el 38 por ciento o
superiores. El funcionamiento en niveles inferiores de sólidos es
posible, pero puede requerir un aprensado indeseado de la máquina de
papel para conseguir el nivel objetivo de secado tras el Yankee.
Se conocen diversas técnicas útiles para la
eliminación de agua de la hoja continua embriónica, de manera
deseable anteriores a la transferencia brusca, en el estado actual
de la técnica. La eliminación de agua en consistencias de la fibra
inferiores a aproximadamente el 30 por ciento es de manera deseable
sustancialmente atérmico. Los medios de eliminación de agua atérmica
incluyen el drenaje a través de la tela de formación inducido por
gravedad, las fuerzas hidrodinámicas, la fuerza centrífuga, el vacío
o la presión de gas aplicada o similares. La eliminación de agua
parcial por medios atérmicos puede incluir los conseguidos a través
del uso de láminas y cajas de vacío en una Fourdrinier o en una
formadora de doble tela o una Fourdrinier de una tela modificada,
los rodillos vibrantes o rodillos "agitadores", incluyendo el
"rodillo sónico" descrito por W. Kufferath y otros en Das
Papier, 42(10A): V140 (1988), los rodillos del lecho de
succión, los rodillos de succión u otros dispositivos conocidos en
el estado actual de la técnica. También puede usarse presión de gas
diferencial o presión capilar aplicada a lo largo de la hoja
continua para expulsar el agua en estado líquido de la hoja
continua, tal como la proporciona una prensa neumática; la máquina
de papel dada a conocer en la Patente USA 5.230.776 concedida el 27
de Julio de 1993 a I.A. Andersson y otros; las técnicas de
eliminación de agua capilar dadas a conocer en las Patentes USA
5.598.643, concedida el 4 de Febrero de 1997, y 4.556.450, concedida
el 3 de Diciembre de 1985, ambas a S.C. Chuang y otros; y los
conceptos de eliminación de agua dados a conocer por J.D. Lindsay en
"Eliminación de agua con desplazamiento para mantener el volumen
específico" ("Displacement Dewatering to Maintain Bulk"),
Paperi ja Puu, 74(3): 232-242 (1992). Resulta
especialmente preferente la prensa neumática, porque puede añadirse
de manera económica como una modificación de la máquina
relativamente simple y porque ofrece una alta eficiencia y una buena
eliminación de agua.
Después de la formación inicial de la hoja
continua en la sección de formación de una máquina de papel tal como
una Fourdrinier, la hoja continua húmeda sufre típicamente un
importante estiramiento en la dirección de la máquina mediante una
transferencia brusca de la hoja continua húmeda desde una primera
tela portadora hacia una primera tela de transferencia. El uso de
una tela de transferencia brusca tridimensional rugosa permite que
se dé el moldeo de la hoja continua para así proporcionarle una
estructura tridimensional resistente con un importante estiramiento
en dirección transversal a la de la máquina. Pueden usarse múltiples
operaciones de transferencia brusca para obtener ventajas sinérgicas
entre telas de diversa topografía y diseño, y para crear las
propiedades mecánicas deseadas en la hoja continua.
La etapa de la transferencia brusca puede
llevarse a cabo a través de muchos de los métodos conocidos en el
estado actual de la técnica, en particular, por ejemplo, tal como se
da a conocer en la Patente USA 5.667.636 concedida el 16 de
Septiembre de 1997 a S. A. Engel y otros; y la Patente USA 5.607.551
concedida el 4 de Marzo de 1997 a T. E. Farrington. Jr. y otros.
Para obtener buenas propiedades de la hoja, la primera tela de
transferencia puede presentar una rugosidad de fibra (definida más
adelante) de aproximadamente el 30 por ciento o superior, en
particular de aproximadamente entre el 30 por ciento y el 300 por
ciento, más en particular de aproximadamente entre el 70 por ciento
y el 110 por ciento, del diámetro del filamento de la máxima
urdimbre o caída de la tela o, en el caso de telas no tejidas, de la
anchura característica de la máxima estructura alargada en la
superficie de la tela. Típicamente, los diámetros del filamento
pueden estar aproximadamente entre 0,005 (0,13 mm) y 0,05 pulgadas
(1,3 mm), en particular aproximadamente entre 0,005 (0,13 mm) y
0,035 pulgadas (0,89 mm), y más específicamente aproximadamente
entre 0,01 (0,25 mm) y 0,020 pulgadas (0,51 mm).
Para una transferencia de calor aceptable en la
superficie del secador, la hoja continua puede ser transferida desde
la primera tela de transferencia a una segunda tela de
transferencia, de manera deseable con una rugosidad de fibra
inferior al de la primera tela de transferencia. La relación entre
la rugosidad de fibra de la segunda tela de transferencia y la
rugosidad de fibra de la primera tela de transferencia es de manera
deseable de aproximadamente 0,9 o menos, en particular de
aproximadamente 0,8 o menos, más en particular de aproximadamente
entre 0,3 y 0,7, y aún más en particular de aproximadamente entre
0,2 y 0,6. Igualmente, la profundidad de la superficie de la segunda
tela de transferencia debería ser de manera deseable inferior a la
profundidad de la superficie de la primera tela de transferencia, de
manera que la relación entre la profundidad de la superficie de la
segunda tela de transferencia y la profundidad de la superficie de
la primera tela de transferencia sea de aproximadamente 0,95 o
menos, más en particular de aproximadamente 0,85 o menos, más en
particular de aproximadamente entre 0,3 y 0,75, y aún más en
particular de aproximadamente entre 0,15 y 0,65.
Si bien las telas tejidas son las más populares
debido a su bajo coste y a su fluidez, se hallan disponibles y en
desarrollo y pueden utilizarse en la presente invención materiales
no tejidos como sustitutivos para las telas de formación y fieltros
de prensa convencionales.
La mezcla de control interfacial se adapta para
adherir la hoja continua texturada al secador cilíndrico hasta un
nivel suficiente como para favorecer la transferencia de calor por
conducción y de manera deseable para soportar corrientes de aire a
alta velocidad, aunque permitiendo retirar la hoja continua
texturada de la superficie del secador cilíndrico sin crepado. Tal
como se usa en la presente descripción, el término "mezcla de
control interfacial" significa una combinación de compuestos
adhesivos, agentes de desmoldeo y otros compuestos opcionales que se
disponen en la interfaz entre la hoja continua húmeda y la
superficie del secador cilíndrico. Los compuestos adhesivos y los
agentes de desmoldeo de la mezcla de control interfacial pueden
aplicarse individualmente a las fibras o a la hoja continua o bien
mezclarse entre sí primero y aplicarse entonces a las fibras o a la
hoja continua, con tal de que tanto los compuestos adhesivos como
los agentes de desmoldeo estén presentes en la interfaz entre la
hoja continua y la superficie del secador. Los compuestos adhesivos
y los agentes de desmoldeo pueden aplicarse a la superficie del
secador cilíndrico antes de la fijación de la hoja continua; pueden
aplicarse directa o indirectamente a las fibras o a la hoja continua
antes o durante la fijación de la hoja continua al secador
cilíndrico; o bien pueden aplicarse a la parte húmeda con la
emulsión de fibras. Por ejemplo, los componentes pueden aplicarse a
la superficie del secador usando o bien un único sistema de rociado
o múltiples sistemas de rociado tales como un rociado para los
componentes adhesivos y un rociado para los agentes de
desmoldeo.
Los compuestos adhesivos adecuados comprenden
acetato polivinílico, alcohol polivinílico, almidones, adhesivos
animales, ayudas poliméricas a la retención de alto peso molecular,
derivados de celulosa, copolímeros de etileno/vinilacetato y otros
compuestos conocidos en el estado actual de la técnica como
adhesivos de crepado efectivos. Los compuestos adhesivos pueden
mezclarse con o bien pueden comprender soluciones acuosas de resina
termoestable de poliamida catiónica, y de manera deseable pueden
comprender también alcohol polivinílico. Algunas resinas
termoestables de poliamida catiónica son el producto soluble en agua
de la reacción polimérica de una epihalohidrina, de manera deseable
la epiclorohidrina y una poliamida soluble en agua con grupos de
amina secundaria derivados de la poliamina de polialquileno y un
ácido carboxílico alifático dibásico saturado que contiene
aproximadamente entre 3 y 10 átomos de carbono. Una característica
útil pero no esencial de estas resinas es que son compatibles en
fase con el alcohol polivinílico. Algunos compuestos adhesivos
adecuados incluyen el KYMENE, disponible en Hercules, Inc.,
Wilmington, Delaware, y el CASCAMID, disponible en Borden de los
EE.UU., y que se hallan descritos en más detalle en la Patente USA
2.926.116, concedida el 23 de Febrero de 1960 a G. Keim; la Patente
USA 3.058.873, concedida el 16 de Octubre de 1962 a G. Keim y otros;
y la Patente USA 4.528.316, concedida el 9 de Julio de 1985 a D.
Soerens.
Al contrario que las operaciones convencionales
de crepado por prensado en húmedo, la presente invención puede
conseguirse sin necesidad de agentes adhesivos de reticulado, tales
como el KYMENE, que son requeridos normalmente para la formación y
el mantenimiento de un revestimiento efectivo de la superficie del
secador Yankee. El revestimiento debe ser resistente al agua, ya que
de otro modo puede disolverse y dañarse por el agua que sale de la
hoja continua en una operación convencional de prensado en húmedo.
En la producción de tisú crepado secado por flujo de aire pueden
usarse en la superficie del secador Yankee compuestos adhesivos
solubles en agua tales como el sorbitol y el alcohol polivinílico
sin agentes de reticulado añadidos, ya que el tisú que se presiona
contra la superficie del secador Yankee ya está lo suficientemente
seco (típicamente con una consistencia superior al 60 por ciento)
como para eliminar el riesgo de disolución del revestimiento y de
interferencia con la adhesión adecuada. Sorprendentemente, se ha
descubierto que pueden usarse compuestos adhesivos completamente
solubles en agua en la superficie del secador cilíndrico en la
presente invención sin comprometer una adecuada adhesión al
presionar la hoja continua contra la superficie del secador
cilíndrico, incluso cuando la hoja continua está húmeda, con
consistencias por debajo del 60 por ciento, el 50 por ciento, el 45
por ciento o el 40 por ciento. Por ejemplo, se ha descubierto que
una mezcla de sorbitol y alcohol polivinílico, sin ningún agente de
reticulado presente, puede servir como un excelente compuesto
adhesivo en la presente invención, capaz de proporcionar una
adhesión estable y adecuada de una hoja continua húmeda a la
superficie de un secador Yankee, permitiendo al mismo tiempo la
retirada sin crepado de la hoja continua cuando se une a una
cantidad efectiva de agente de desmoldeo. Otros compuestos adhesivos
solubles en agua de valor potencial en la presente invención
incluyen almidones, adhesivos animales, derivados de celulosa y
similares.
El compuesto adhesivo se aplica de manera
deseable como una disolución que contiene aproximadamente entre un
0,1 y un 10 por ciento de sólidos, más en particular aproximadamente
entre un 0,5 y un 5 por ciento de sólidos, siendo el resto
típicamente agua. Los compuestos adhesivos (incluyendo compuestos
resistentes en estado húmedo) pueden comprender aproximadamente
entre el 10 y el 99 por ciento en peso de sólidos activos de la
mezcla de control interfacial, en particular aproximadamente entre
el 10 y el 70 por ciento en peso de sólidos activos de la mezcla de
control interfacial, y más en particular aproximadamente entre el 30
y el 60 por ciento en peso de sólidos activos de la mezcla de
control interfacial.
Cuando se usan los compuestos adhesivos
formulados descritos anteriormente, el adhesivo se añade de manera
deseable en una relación que se encuentra, en lo que respecta a los
componentes adhesivos activos, aproximadamente entre 0,01 (4,5
gramos (g)) y 30 libras (14 kg) por tonelada de fibra seca usada en
el papel tisú. Más en particular, la relación de añadido de adhesivo
es igual a aproximadamente entre 0,01 (4,5 g) y 5 libras (2,3 kg) de
adhesivo activo por tonelada de fibra seca, tal como aproximadamente
entre 0,05 (23 g) y 1 libra (0,45 kg) de adhesivo activo por
tonelada de fibra seca, y aún más en particular aproximadamente
entre 0,5 (0,23 kg) y 1 libra (0,45 kg) de adhesivo activo por
tonelada de fibra de celulosa seca.
Los agentes de desmoldeo se añaden en cantidades
efectivas para permitir que la hoja continua de tisú se pueda
separar de la superficie del secador cilíndrico sin crepado y sin
provocar un daño significativo a la hoja continua de tisú. El
término "agente de desmoldeo", tal como se usa en esta
solicitud, significa cualquier producto químico o compuesto que
tiende a reducir el grado de adhesión entre la hoja continua y la
superficie del secador cilíndrico proporcionado por los compuestos
adhesivos. Los agentes de desmoldeo pueden conseguir esto
modificando las propiedades químicas generales de una mezcla,
modificando las interacciones de los adhesivos preferentemente en
una superficie, reaccionando con los compuestos adhesivos para
formar compuestos de una menor fuerza adhesiva, etcétera.
Algunos agentes de desmoldeo adecuados incluyen
plastificantes y agentes modificadores de la pegajosidad tales como
las poliaminoamidas cuaternizadas, los agentes de descomposición
química y los agentes tensoactivos tales como el TRITON X100
comercializado por Union Carbide; polioles solubles en agua tales
como la glicerina, el etilenglicol, el dietilenglicol y el
trietilenglicol; agentes de desmoldeo de silicona, incluyendo los
polisiloxanos y compuestos relacionados, en particular en cantidades
relativamente pequeñas; agentes despumantes tales como el Nalco
131DR comercializado por Nalco Chemical, añadidos de manera deseable
mediante adición en la parte húmeda; compuestos hidrofóbicos y
apolares tales como el aceite hidrocarbonado, el aceite mineral, el
aceite vegetal, o cualquier combinación de este tipo de material
hidrocarbonado que se emulsiona en el medio acuoso usando
emulsionantes típicos para dicho propósito; poliglicoles tales como
los glicoles de polietileno, usados por separado o en combinación
con los aceites hidrocarbonados, los aceites minerales y los aceites
vegetales, y en particular dichos agentes de desmoldeo pueden ser
formulados en agua emulsionándolos en agua ya sea en presencia o en
ausencia de glicoles de polietileno y usando cualesquiera
combinaciones de los anteriores aceites de tipo hidrocarbonado; o
similares. Cuando se usan poliaminoamidas cuaternizadas tales como
la Quaker 2008 comercializada por Quaker Chemical Company, puede ser
necesaria una cantidad significativa relativa a otros tipos de
agentes de desmoldeo a fin de prevenir que la hoja de tisú se
envuelva alrededor del secador. Será necesaria una experimentación
rutinaria a fin de determinar la cantidad óptima de polioles
solubles en agua a usar en conjunción con el compuesto adhesivo y
otros compuestos, debido a que no todos los polioles solubles en
agua dan los mismos resultados. Los agentes de desmoldeo que no son
fácilmente solubles en agua se formulan a menudo en agua
incorporando un emulsionante. Otros ejemplos de agentes de desmoldeo
adecuados se dan a conocer en la Patente USA 5.490.903, concedida el
13 de Febrero de 1996 a Chen y otros, y la Patente USA 5.187.219,
concedida el 26 de Febrero de 1993 a Furham, Jr.
Las cantidades adecuadas de agente de desmoldeo
en la mezcla de control interfacial pueden estar aproximadamente
entre el 1 y el 90 por ciento en peso, específicamente
aproximadamente entre el 10 y el 90 por ciento, más específicamente
aproximadamente entre el 15 y el 80 por ciento en peso y aún más
específicamente aproximadamente entre el 25 y el 75 por ciento en
peso en lo que respecta a los sólidos. El agente de desmoldeo puede
añadirse en una relación de aproximadamente entre 0,1 (45 g) y 10
libras (4,5 kg) por tonelada de fibra seca usada, tal como
aproximadamente entre 1 (0,45 kg) y 5 libras (2,3 kg) por tonelada
de fibra seca usada.
La presente invención permite secar una hoja
continua de tisú de elevado volumen específico en un secador Yankee
sin necesidad de una operación previa de secado por circulación de
aire pasante, y permite separar la hoja sin crepado para producir
una hoja no crepada con propiedades como las de las secadas por
circulación de aire pasante. Por tanto, en un aspecto, la invención
consiste en un método para producir una hoja continua de tisú no
crepada que comprende las etapas de: a) depositar una suspensión
acuosa de fibras para la fabricación de papel sobre una tela de
formación para formar una hoja continua embriónica; b) eliminar agua
de la hoja continua; f) transferir la hoja continua a la superficie
de un secador cilíndrico; g) aplicar una mezcla de control
interfacial comprendiendo compuestos adhesivos y agentes de
desmoldeo, estando la mezcla de control interfacial adaptada para
adherir la hoja continua a la superficie del secador sin agitación y
para permitir la separación de la hoja continua sin provocar daños
significativos a la hoja continua; h) secar la hoja continua en el
secador cilíndrico; y k) separar la hoja continua de la superficie
del secador sin crepado.
Un método para producir una hoja continua de tisú
no crepada también puede comprender las etapas de: a) depositar una
suspensión acuosa de fibras para la producción de papel sobre una
tela de formación para formar una hoja continua embriónica; b)
eliminar agua de la hoja continua hasta una consistencia de
aproximadamente el 30 por ciento o superior; e) texturar la hoja
continua contra un sustrato texturado tridimensional; f) transferir
la hoja continua a la superficie de un secador cilíndrico a una
consistencia de aproximadamente entre el 30 por ciento y el 45 por
ciento usando un sustrato texturado; g) aplicar una mezcla de
control interfacial que comprende compuestos adhesivos y agentes de
desmoldeo, siendo los compuestos adhesivos solubles en agua y
hallándose sustancialmente libres de agentes adhesivos de
reticulado, estando adaptada la mezcla de control interfacial para
adherir la hoja continua a la superficie del secador sin agitación y
para permitir la separación de la hoja continua sin provocar daños
significativos a la hoja continua; h) secar la hoja continua en el
secador cilíndrico, y k) separar la hoja continua de la superficie
del secador sin crepado.
En otro método más para producir una hoja
continua de tisú no crepada, el proceso comprende las etapas de: a)
depositar una suspensión acuosa de fibras para la fabricación de
papel sobre una tela de formación para formar una hoja continua
embriónica; b) eliminar agua de la hoja continua; e) texturar la
hoja continua contra un sustrato texturado tridimensional; f)
transferir la hoja continua a la superficie de un secador
cilíndrico; g) aplicar una mezcla de control interfacial
comprendiendo compuestos adhesivos y agentes de desmoldeo, estando
la mezcla de control interfacial adaptada para adherir la hoja
continua a la superficie del secador sin agitación; h) secar la hoja
continua en el secador cilíndrico; i) separar la hoja continua de la
superficie del secador usando una cuchilla de crepado; j) ajustar la
mezcla de control interfacial de tal manera que la mezcla de control
interfacial se adapte para adherir la hoja continua a la superficie
del secador sin agitación, y permita la separación de la hoja
continua sin provocar un daño significativo a la hoja continua.
En otra realización, la invención consiste en un
método para modificar de manera económica una máquina de tisú
crepado por prensado en húmedo para la producción de un tisú no
crepado texturado. La máquina comprende inicialmente una sección de
formación que incluye un bucle sin fin de una tela de formación, un
bucle sin fin de un fieltro suave de prensa húmeda, una sección de
transferencia para transportar una hoja continua húmeda de tisú
desde la tela de formación hasta el fieltro de la prensa húmeda, un
secador Yankee, una prensa para presionar la hoja continua húmeda
que reposa sobre el fieltro de la prensa húmeda contra el secador
Yankee, una sección de rociado para aplicar adhesivo de crepado a la
superficie del secador Yankee, una cuchilla rascadora adaptada para
ser forzada contra el secador Yankee con el fin de crepar la hoja
continua desde la superficie del secador y una bobina, si bien la
máquina de tisú crepado por prensado en húmedo carece de un elemento
giratorio de secado por circulación de aire pasante anterior al
secador Yankee.
El método para modificar la máquina comprende: a)
sustituir el fieltro suave de la prensa húmeda por una tela de
fabricación de papel texturada; b) modificar la sección de
transferencia para transferir una hoja continua embriónica desde la
tela de formación a la tela de fabricación de papel texturada; c)
proporcionar medios de eliminación de agua no compresivos; d)
proporcionar un sistema de suministro para aplicar un agente de
desmoldeo, estando el agente de desmoldeo adaptado para ayudar a la
separación de la hoja continua de la tela formadora de papel; y e)
modificar la sección de rociado para proporcionar cantidades
efectivas de los componentes de una mezcla de control interfacial
comprendiendo compuestos adhesivos y agentes de desmoldeo, estando
la mezcla de control interfacial adaptada para permitir la operación
sin crepado de la máquina de tisú de tal manera que la hoja continua
de tisú producida en la máquina mantenga la fijación estable al
Yankee hasta que sea retirada sin crepado por la tensión procedente
de la bobina.
La invención produce de manera económica una hoja
de tisú sin secado por circulación de aire pasante aunque con
propiedades similares a las de una hoja secada por circulación de
aire pasante. En particular, un tisú no crepado producido en una
máquina de tisú de prensa húmeda y secado en un secador cilíndrico
sin secado giratorio por circulación de aire pasante. El tisú tiene
una topografía tridimensional, una densidad sustancialmente
uniforme, un volumen específico de al menos 10 cc/g en el estado sin
satinar y una absorbencia de al menos 12 gramos de agua por gramo de
fibra. El tisú también comprende cantidades detectables de una
mezcla de control interfacial comprendiendo compuestos adhesivos y
agentes de desmoldeo. La detección puede realizarse por extracción
del disolvente junto con espectroscopía FT-IR,
espectroscopía de masa u otros métodos analíticos conocidos en el
estado actual de la técnica.
La combinación de la eliminación de agua no
compresiva, la aplicación a baja presión a la hoja continua en la
superficie del secador de cilindro y el uso de una tela o fieltro
seleccionados adecuadamente para aplicar la hoja continua sobre el
cilindro, de manera que la hoja continua no aumente su densidad
excesivamente por culpa de protuberancias en la tela o fieltro puede
resultar en una hoja continua secada de una densidad sustancialmente
uniforme en una escala macroscópica. Puede haber nudos de la tela
que preferiblemente mantengan partes de la hoja pegadas a la
superficie del secador, aunque de manera deseable, la hoja no
presentaría un aumento sustancial de la densidad en estas regiones
de los nudos, debido a la eliminación de agua no compresiva adecuada
anterior al secado, y gracias a la presión relativamente baja
aplicada por la tela.
Tanto si la hoja continua presenta una densidad
sustancialmente uniforme como si presenta regiones de densidad alta
y baja, el volumen específico (el inverso de la densidad) medio de
la hoja continua basado en la medición del grosor de la hoja
continua entre platos de prensa planos bajo una carga de 0,05 psi
(0,34 kPa) puede ser de aproximadamente 3 cc/g o superior, en
particular de aproximadamente 6 cc/g o superior, más en particular
de aproximadamente 10 cc/g o superior, aún más en particular de
aproximadamente 12 cc/g o superior, y aún más en particular de
aproximadamente 15 cc/g o superior. Las hojas continuas de alto
volumen específico se satinan a menudo para formar un producto
final. Tras un satinado opcional de la hoja continua, el volumen
específico del producto acabado es de manera deseable de
aproximadamente 4 cc/g o superior, más en particular de
aproximadamente 6 cc/g o superior, aún más en particular de
aproximadamente 7,5 cc/g o superior, y aún más en particular de
aproximadamente 9 cc/g o superior.
Pueden usarse muchos tipos de fibras en la
presente invención, incluyendo madera dura y maderas blandas, paja,
lino, fibras de seda de semilla de asclepia, abacá, cáñamo, kenaf,
bagazo, algodón, caña y similares. Pueden usarse todas las fibras de
papel conocidas, incluyendo fibras blanqueadas y no blanqueadas,
fibras de origen natural (incluyendo la fibra de madera y otras
fibras celulósicas, los derivados de la celulosa y las fibras
reforzadas o reticuladas químicamente) o las fibras sintéticas (las
fibras de papel sintéticas incluyen determinadas formas de fibras
fabricadas a partir de polipropileno, acrílico, aramidas, acetatos y
similares), fibras vírgenes y fibras recuperadas o recicladas,
madera dura y madera blanda, y fibras pulperizadas mecánicamente
(por ejemplo, la pasta mecánica), pulperizadas químicamente
(incluyendo sin limitación los procesos de fabricación de pasta
kraft y de pasta al bisulfito), pulperizadas termomecánicamente,
pulperizadas químico-termomecánicamente, y
similares. Pueden usarse mezclas de cualquier subconjunto de las
clases de fibras mencionadas anteriormente u otras relacionadas. Las
fibras pueden prepararse de múltiples maneras ventajosas conocidas
en el estado actual de la técnica. Algunos métodos útiles para
preparar las fibras incluyen la dispersión para aportar ondulación y
propiedades de secado mejoradas, tal como se da a conocer en las
Patentes USA 5.348.620, concedida el 20 de Septiembre de 1994, y
5.501.768, concedida el 26 de Marzo de 1996, ambas a M.A. Hermans y
otros.
También pueden usarse aditivos químicos, que
pueden añadirse a las fibras originales, a la emulsión de fibras o a
la hoja continua durante o tras la producción. Dichos aditivos
incluyen opacificadores, pigmentos, agentes de resistencia en estado
húmedo, agentes de resistencia en estado seco, ablandadores,
emolientes, humectantes, viricidas, bactericidas, reguladores,
ceras, fluoropolímeros, materiales de control de olores y
desodorantes, ceolitas, tintes, tintes fluorescentes o
blanqueadores, perfumes, agentes desaglomerantes, aceites vegetales
y minerales, humectantes, agentes de encolado, superabsorbentes,
tensoactivos, agentes humectantes, agentes de bloqueo del UV,
agentes antibióticos, lociones, fungicidas, agentes de conservación,
extracto de aloe vera, vitamina E o similares. La aplicación de
aditivos químicos no tiene que ser uniforme, sino que puede variar
según la localización, así como de lado a lado del tejido. Puede
usarse material hidrofóbico depositado en una parte de la superficie
de la hoja continua para mejorar las propiedades de la hoja
continua.
Sin las limitaciones impuestas por el crepado, la
química de la hoja no crepada puede ser modificada para conseguir
nuevos efectos. Con el crepado, por ejemplo, los niveles altos de
agentes de descomposición o de ablandadores de la hoja pueden
interferir con la adhesión al Yankee, mientras que en el modo no
crepado, pueden conseguirse niveles de agregados mucho más altos.
Pueden añadirse ahora emolientes, lociones, agentes hidratantes,
agentes de cuidado de la piel, compuestos de silicona tales como los
polisiloxanos y similares en niveles de manera deseable elevados con
menos limitaciones que las impuestas por el crepado. En la práctica,
no obstante, se debe tener cuidado en conseguir la separación
adecuada desde la segunda tela de transferencia, y para mantener un
cierto nivel mínimo de adhesión en la superficie del secador para un
secado efectivo y el control de la agitación. En cualquier caso, sin
la necesidad de contar con el crepado, se dispondrá de mucha más
libertad para usar nuevos agentes químicos de la parte húmeda y
otros tratamientos químicos bajo la presente invención en
comparación con los métodos de crepado.
Puede usarse una única caja de entrada o una
pluralidad de cajas de entrada. La caja o cajas de entrada pueden
estratificarse para permitir la producción de una estructura
multicapa a partir de un único chorro de la caja de entrada en la
formación de una hoja continua. En realizaciones particulares, la
hoja continua se produce con una caja de entrada estratificada o en
capas para depositar preferiblemente fibras más cortas en un lado de
la hoja continua para una mejor suavidad, con fibras relativamente
más largas en el otro lado de la hoja continua o en una capa
interior de una hoja continua formada por tres o más capas. La hoja
continua se forma de manera deseable en un bucle sin fin de tela de
formación agujereada que permite el drenaje de líquido y la
eliminación de agua parcial de la hoja continua. Pueden embutirse o
unirse mecánica o químicamente múltiples hojas continuas embriónicas
provenientes de múltiples cajas de entrada en estado húmedo para
crear una única hoja continua con múltiples capas.
Se harán evidentes numerosas características y
ventajas de la presente invención a partir de la siguiente
descripción. En la descripción, se hace referencia a los dibujos
adjuntos, que muestran realizaciones preferentes de la invención.
Dichas realizaciones no representan el alcance completo de la
invención. Por lo tanto, deberá hacerse referencia a las
reivindicaciones adjuntas para interpretar el alcance completo de la
invención.
La figura 1 representa un diagrama de proceso
esquemático que muestra una realización de una máquina de crepado
por prensado en húmedo modificada para la producción de tisú según
la presente invención.
La figura 2 representa otro diagrama de proceso
esquemático que muestra una realización alternativa de la presente
invención, mostrando una máquina de tisú con una transferencia
adicional de la hoja continua y un grado de envoltura de la
tela.
La figura 3 representa otro diagrama de proceso
esquemático que muestra una realización de la invención que implica
una máquina modificada de doble tela según la presente
invención.
La figura 4 representa otro diagrama de proceso
esquemático que muestra una máquina alternativa modificada de doble
tela para la producción de tisú según la presente invención.
Tal como se utiliza en la presente descripción,
la "resistencia a la tracción en la DM (dirección de la
máquina)" de una muestra de tisú es la medición convencional,
conocida para las personas con formación en la técnica, de carga por
unidad de anchura en el punto de rotura cuando una hoja continua de
tisú se somete a un esfuerzo en la dirección de la máquina, e
igualmente, "resistencia a la tracción en la DT (dirección
transversal a la de la máquina)" es la medición análoga
tomada en la dirección transversal a la máquina. Las resistencias a
la tracción en la DM y en la DT se miden usando un medidor para
ensayos de tracción usando una anchura de mordaza de 3 pulgadas (76
mm), una abertura de la mordaza de 4 pulgadas (10 cm) y una
velocidad de la cruceta de 10 pulgadas (25 cm) por minuto. Antes del
ensayo, la muestra se mantiene en condiciones TAPPI (73ºF (23ºC),
50% de humedad relativa) durante 4 horas antes del ensayo. La
resistencia a la tracción se determina en unidades de gramos por
pulgada (en el punto de rotura, la lectura en gramos del Instron se
divide por 3, dado que la anchura del ensayo es de 3 pulgadas (76
cm)).
El "estiramiento en la DM" y el
"estiramiento en la DT" hacen referencia al porcentaje
de alargamiento durante el ensayo de tracción antes de la rotura. El
tisú producido según la presente invención puede presentar un
estiramiento en la DM de aproximadamente el 3 por ciento o superior,
tal como aproximadamente entre el 4 por ciento o aproximadamente el
24 por ciento, aproximadamente el 5 por ciento o superior,
aproximadamente el 8 por ciento o superior, aproximadamente el 10
por ciento o superior y más en particular aproximadamente el 12 por
ciento o superior. El estiramiento en la DT de las hojas continuas
de la presente invención se transmite principalmente a través del
moldeo de una hoja continua húmeda sobre una tela altamente
contorneada. El estiramiento en la DT puede ser de aproximadamente
el 4 por ciento o superior, de aproximadamente el 6 por ciento o
superior, de aproximadamente el 8 por ciento o superior, de
aproximadamente el 9 por ciento o superior, de aproximadamente el 11
por ciento o superior o de aproximadamente entre el 6 y el 15 por
ciento.
Tal como se utiliza en la presente descripción,
la "operación a alta velocidad" o "velocidad útil
industrial" para una máquina de tisú hace referencia a una
velocidad de la máquina como mínimo igual a cualquiera de los
siguientes valores o intervalos, en pies por minuto (metros por
segundo): 1.000 (5,1); 1.500 (7,6); 2.000 (10,0); 2.500 (12,7);
3.000 (15,2); 3.500 (17,8); 4.000 (20,3); 4.500 (22,9); 5.000
(25,4); 5.500 (27,9); 6.000 (30,5); 6.500 (33,0); 7.000 (35,6);
8.000 (40,6); 9.000 (45,7); 10.000 (50,8), y un intervalo con un
límite inferior y superior igual a cualquiera de los valores
anteriormente listados.
Tal como se utilizan en la presente descripción,
los "niveles de secado válidos industrialmente" pueden
ser de aproximadamente el 60 por ciento o superiores, de
aproximadamente el 70 por ciento o superiores, de aproximadamente el
80 por ciento o superiores, de aproximadamente el 90 por ciento o
superiores, de aproximadamente entre el 60 y el 95 por ciento o de
aproximadamente entre el 75 y el 95 por ciento. Para la presente
invención, la hoja continua debería ser secada en el secador de
cilindro hasta niveles de secado válidos industrialmente.
Tal como se utiliza en la presente descripción,
la "capacidad absorbente" se determina cortando 20 hojas
del producto a probar en cuadrados de 4 pulgadas (0,10 m) por 4
pulgadas (0,10 m), y grapando las esquinas entre sí para formar un
bloque de 20 hojas. El bloque se coloca en una cesta de malla de
alambres con los puntos grapados hacia abajo y se hace descender a
un baño de agua (30ºC). Cuando el bloque está totalmente humedecido,
se retira y se deja que drene durante 30 segundos, todavía dentro de
la cesta de alambres. El peso del agua que permanece en el bloque
tras los 30 segundos es la cantidad absorbida. Este valor se divide
por el peso del bloque para determinar la capacidad absorbente, que
para este propósito se expresa en gramos de agua absorbida por gramo
de fibra.
La "velocidad de absorción" se
determina mediante el mismo procedimiento que la capacidad
absorbente, excepto en que el tamaño del bloque es de 2,5 pulgadas
(64 mm) por 2,5 pulgadas (64 mm). El tiempo que tarda el bloque en
empaparse completamente tras introducirse en el baño de agua es la
velocidad de absorción, expresada en segundos. Los valores elevados
significan que la velocidad a la que se absorbe el agua es más
lenta.
Tal como se utiliza en la presente descripción,
un material es "soluble en agua" si al menos el 95 por
ciento de una porción de 1 gramo del material puede disolverse
completamente en 100 ml de agua desionizada a 95ºC. El compuesto
adhesivo a usar en la mezcla de control interfacial es de manera
deseable lo suficientemente soluble como para que un revestimiento
delgado del compuesto adhesivo en una solución acuosa con una masa
de extracto seco de 1 gramo pueda secarse y calentarse a 150ºC
durante 30 minutos y seguir siendo soluble en agua en al menos un 95
por ciento en 100 ml de agua desionizada a 100ºC.
Tal como se utiliza en la presente descripción,
la "profundidad de la superficie" hace referencia a la
característica diferencia en altura pico-valle de
una superficie texturada tridimensional. Puede hacer referencia a la
profundidad o altura característica de una estructura de tisú
moldeada. Un método especialmente adecuado para la medición de la
Profundidad de la superficie es la interferometría moiré, que
permite una medición precisa sin deformación de la superficie. En
referencia a los materiales de la presente invención, la topografía
de la superficie debería medirse usando un interferómetro moiré de
luz blanca y desplazamiento de campo controlado por ordenador con un
campo de visión de aproximadamente 38 mm. Los principios de una
implementación útil de dicho sistema se describen en Bieman y otros,
"Medición absoluta usando un Moiré de desplazamiento de campo"
("Absolute Measurement Using Field-Shifted
Moiré"), Actas de la conferencia sobre óptica de la SPIE ("SPIE
Optical Conference Proceedings"), Vol. 1614, pág.
259-264, 1991. Un instrumento comercial adecuado
para la interferometría moiré es el interferómetro CADEYES®
producido por Medar, Inc. (Farmington Hills, Michigan), construido
para un campo de visión de 38 mm (resulta adecuado para un campo de
visión entre los 37 y los 39,5 mm). El sistema CADEYES® usa luz
blanca proyectada a través de una rejilla para proyectar líneas
negras finas sobre la superficie de la muestra. La superficie se ve
a través de una rejilla similar, creando franjas moiré que se ven en
una cámara CCD. Lentes adecuadas y un motor de velocidad gradual
ajustan la configuración óptica para el desplazamiento de campo (una
técnica descrita más adelante). Un procesador de vídeo envía las
imágenes de borde capturadas a un ordenador PC para su
procesamiento, permitiendo que se calculen en segundo plano los
detalles de la altura de la superficie a partir de los patrones de
franjas detectados por la videocámara. Los principios de uso del
sistema CADEYES para el análisis de la altura
pico-valle característica del tisú los proporcionan
J.D. Lindsay y L. Bieman, "Exploración de propiedades táctiles del
tisú con la interferometría moiré" ("Exploring Tactile
Properties of Tisú with Moire Interferometry"), Actas del taller
de métodos y tecnologías de medición tridimensional sin contacto
(Proceedings of the Non-contact,
Three-dimensional Gaging Methods and Technologies
Workshop), Sociedad de ingenieros industriales ("Society of
Manufacturing Engineers"), Dearborn, Michigan,
4-5 de Marzo de 1997.
El mapa de altura de los datos topográficos de
CADEYES puede ser usado entonces por los técnicos en la materia para
identificar estructuras de malla características (en el caso de
estructuras creadas por patrones de tela; son típicamente
paralelogramos dispuestos en forma de baldosas para cubrir un área
bidimensional más amplia) y para medir la profundidad
pico-valle típica de tales estructuras u otras
superficies arbitrarias. Un método sencillo para hacer esto es
extraer perfiles de altura bidimensionales a partir de las líneas
trazadas en el mapa de altura topográfico que pasan a través de las
áreas más altas y más bajas de las mallas o a través de un número
suficiente de porciones representativas de una superficie periódica.
Estos perfiles de altura pueden ser entonces analizados para obtener
la distancia pico-valle, si los perfiles se extraen
de una hoja o porción de la hoja que se encontraba relativamente
plana durante la medición. Para eliminar el efecto del ruido óptico
ocasional y los posibles valores extremos, debería excluirse el 10
por ciento más alto y el 10 por ciento más bajo del perfil, tomando
el intervalo de altura de los puntos restantes como la profundidad
de la superficie. Técnicamente, el procedimiento requiere calcular
la variable denominada "P10", que se define como la diferencia
en altura entre las líneas de material 10% y 90%, siendo el concepto
de líneas de material muy conocido en la técnica, tal como explica
L. Mummery en "Análisis de textura superficial: Manual"
("Surface Texture Analysis: The Handbook"), Hommelwerke GmbH,
Mühlhausen, Alemania, 1990. En este enfoque, la superficie se ve
como una transición desde el aire al material. Para un perfil dado,
tomado de una hoja colocada horizontalmente, la altura máxima a la
que comienza la superficie - la altura del pico más alto - es la
elevación de la "línea de referencia 0%" o de la "línea de
material 0%", lo que significa que un 0 por ciento de la longitud
de la línea horizontal en dicha altura está ocupada por material. A
lo largo de la línea horizontal que pasa a través del punto más bajo
del perfil, un 100 por ciento de la línea se halla ocupada por
material, haciendo que dicha línea sea la "línea de material
100%". Entre las líneas de material 0% y 100% (entre los puntos
máximo y mínimo del perfil), la fracción de la longitud de la línea
horizontal ocupada por material aumentará monotónicamente conforme
la elevación de la línea disminuya. La curva de proporción de
material proporciona la relación entre la fracción de material a lo
largo de una línea horizontal que pasa a través del perfil y la
altura de la línea. La curva de proporción de material constituye
también la distribución acumulada en altura de un perfil. (Un
término más preciso podría ser "curva de fracción de
material").
Una vez se establece la curva de proporción de
material, puede usarse para definir una altura de pico
característica del perfil. El parámetro "altura
pico-valle típica" P10 se define como la
diferencia entre las alturas de la línea de material 10% y la línea
de material 90%. Este parámetro es relativamente robusto en la
medida en que valores extremos o desviaciones inusuales de la
estructura del perfil típica tienen poca influencia en la altura
P10. Las unidades de la altura P10 son mm. La Profundidad de la
superficie de un material se expresa como el valor de la profundidad
de la superficie P10 para líneas del perfil que incluyen los
extremos de la altura de la malla típica de dicha superficie. La
"profundidad de la superficie precisa" es el valor P10 para un
perfil tomado a lo largo de una región plana de la superficie que es
relativamente uniforme en su altura en relación con los perfiles que
incluyen máximos y mínimos de las mallas unitarias. En una
disposición de dos caras, las mediciones se expresan para la cara
más texturada de los materiales de la presente invención.
La profundidad de la superficie tiene como fin
examinar la topografía producida en la hoja base, especialmente
aquellas características creadas en la hoja antes y durante los
procesos de secado, pero pretende excluir la topografía a gran
escala creada "artificialmente" a partir de las operaciones de
conversión en seco tales como el estampado, el perforado, el
plisado, etc. Por lo tanto, los perfiles examinados deberían ser
tomados de regiones no estampadas si la hoja ha sido estampada, o
deberían ser medidos en una hoja no estampada. Las mediciones de la
profundidad de la superficie deberían excluir estructuras a gran
escala tales como pliegues o dobleces que no reflejan la naturaleza
tridimensional de la propia hoja base original. Se reconoce que la
topografía de la hoja puede reducirse por el satinado y otras
operaciones que afectan a toda la hoja base. La medición de la
Profundidad de la superficie puede llevarse a cabo adecuadamente en
una hoja satinada.
Tal como se utiliza en la presente descripción,
la "escala de longitud lateral" hace referencia a una
dimensión característica de una hoja continua texturada
tridimensional con una textura que comprende una malla repetitiva.
La anchura mínima de un polígono convexo que rodea la malla se toma
como la escala de longitud lateral. Por ejemplo, en un tisú secado
por circulación de aire pasante en una tela con depresiones
rectangulares repetitivas separadas aproximadamente 1 mm en la
dirección transversal y aproximadamente 2 mm en la dirección de la
máquina, la escala de longitud lateral sería de aproximadamente 1
mm. Las telas texturadas (telas de transferencia y fieltros)
descritas en esta invención pueden presentar estructuras periódicas
que muestran una escala de longitud lateral de al menos alguno de
los siguientes valores: aproximadamente 0,5 mm, aproximadamente 1
mm, aproximadamente 2 mm, aproximadamente 3 mm, aproximadamente 5 mm
y aproximadamente 7 mm.
Tal como se utiliza en la presente descripción,
la "longitud de la malla en la DM" hace referencia a la
extensión (distancia) en la dirección de la máquina de una malla
característica en una tela u hoja de tisú caracterizada por
presentar una estructura repetitiva. Las telas texturadas (telas de
transferencia y fieltros) descritas en esta invención pueden
presentar estructuras periódicas que muestren una escala de longitud
lateral de al menos alguno de los siguientes valores:
aproximadamente 1 mm, aproximadamente 2 mm, aproximadamente 5 mm,
aproximadamente 6 mm y aproximadamente 9 mm.
Tal como se utiliza en la presente descripción,
la "rugosidad de la tela" hace referencia a la distancia
vertical máxima característica abarcada por las superficies
superiores de una tela texturada que puede entrar en contacto con
una hoja continua del papel depositada sobre la misma.
En una realización de la presente invención, una
o ambas telas de transferencia se fabrican según lo expuesto en la
Patente USA 5.429.686, concedida el 4 de Julio de 1995 a K. F. Chiu
y otros. La tela tridimensional dada a conocer en la misma presenta
una capa de soporte de carga adyacente a la cara de la máquina de la
tela, y contiene una capa esculpida tridimensional en la cara de la
pulpa de la tela. La unión entre la capa de soporte de carga y la
capa esculpida se denomina "plano de subnivel". El plano de
subnivel viene definido por las partes superiores de los nudos
inferiores en la DT en la capa de soporte de carga. El esculpido
sobre la capa de la pulpa de la tela resulta efectivo para producir
una impresión de imagen negativa sobre la hoja continua de pulpa
transportada por la tela.
Los puntos más elevados de la capa esculpida
definen un plano superior. La parte superior de la capa esculpida se
halla formada por segmentos de urdimbres de "impresión" que
forman nudos de impresión en la DM, cuyos puntos superiores definen
el plano superior de la capa esculpida. El resto de la capa
esculpida se halla por encima del plano se subnivel. Las partes
superiores de los nudos en la DT más elevados definen un plano
intermedio que puede coincidir con el plano de subnivel, pero que
más frecuentemente se encuentra levemente por encima del plano de
subnivel. El plano intermedio debe encontrarse por debajo del plano
superior a una distancia finita de éste denominada "diferencia
de plano". La "diferencia de plano" de las telas dadas a
conocer por Chiu y otros, o de telas similares, puede tomarse como
la "rugosidad de la tela". Para otras telas, la rugosidad de la
tela puede tomarse en general como la diferencia en altura vertical
entre la parte más elevada de la tela y la superficie más baja de la
tela con posibilidad de entrar en contacto con una hoja continua de
papel.
Una medición relacionada específicamente con la
rugosidad de la tela es el "factor de rugosidad de la fibra en
masilla", donde se mide el intervalo de altura vertical de
una impresión en masilla de la tela. El compuesto dilatante 3179 de
Dow Coming®, que se ha comercializado bajo la marca comercial SILLY
PUTTY, se lleva hasta una temperatura de 73ºF (23ºC) y se moldea
para formar un disco de 2,5 pulgadas (64 mm) de diámetro y de 1/4 de
pulgada (6,4 mm) de grosor. El disco se coloca en un extremo de un
cilindro de bronce con una masa de 2046 gramos y que mide 2,5
pulgadas (64 mm) de diámetro y 3 pulgadas (76 mm) de alto. La tela a
medir se coloca sobre una superficie limpia y sólida, y el cilindro
con la masilla en un extremo se invierte y se coloca suavemente
sobre la tela. El peso del cilindro presiona la masilla contra la
tela. El peso permanece sobre el disco de masilla durante un periodo
de 20 segundos, tras los cuales el cilindro se eleva con cuidado y
suavemente, típicamente llevándose consigo la masilla. La
superficie texturada de la masilla que estuvo en contacto con la
tela puede medirse ahora por medios ópticos para así obtener
estimaciones de la diferencia de altura pico-valle
característica. Un medio útil para este tipo de medición es el
interferómetro moiré CADEYES descrito anteriormente, con un campo de
visión de 38 mm. La medición debería realizarse en los primeros 2
minutos tras la retirada del cilindro de bronce.
Tal como se utiliza en la presente descripción,
el término "texturada" o "tridimensional"
aplicado a la superficie de una tela, fieltro o hoja continua de
papel sin satinar indica que la superficie no es sustancialmente
suave y coplanar. En particular, indica que la superficie tiene un
valor de profundidad de superficie, rugosidad de la tela o rugosidad
de la fibra en masilla de al menos 0,1 mm, tal como aproximadamente
entre 0,2 y 0,8 mm, en particular al menos 0,3 mm, tal como
aproximadamente entre 0,3 y 1,5 mm, más en particular al menos 0,5
mm y aún más en particular al menos 0,7 mm.
La "densidad de urdimbre" se define
como el número total de urdimbres por pulgada (2,5 mm) de anchura de
tela por el diámetro de los hilos de urdimbre en pulgadas (unidades
de 2,5 mm) por 100.
Se usan los términos "urdimbre" y
"trama" para hacer referencia a los hilos de la tela
tejidos en un telar donde la urdimbre se extiende en la dirección de
desplazamiento de la tela a través del aparato de fabricación del
papel (la dirección de la máquina) y las tramas se extienden a
través de la anchura de la máquina (la dirección transversal a la de
la máquina). Los técnicos en la materia reconocerán que es posible
fabricar la tela de manera que los hilos de urdimbre se extiendan en
la dirección transversal a la de la máquina y los hilos de trama se
extiendan en la dirección de la máquina. Dichas telas pueden
utilizarse de acuerdo con la presente invención considerando los
hilos de trama como urdimbres en la DM y los hilos de urdimbre como
tramas en la DT. Las tramas del extremo de la urdimbre pueden ser
redondas, planas, en forma de cinta o cualquier combinación de estas
formas.
Tal como se utilizan en la presente descripción,
la "eliminación de agua no compresiva" y el "secado
no compresivo" hacen referencia a métodos de eliminación de
agua o secado, respectivamente, para eliminar agua de hojas
continuas celulósicas que no implican líneas de contacto compresivas
ni otras etapas que provoquen una significativa densificación o
compresión de una parte de la hoja continua durante el proceso de
secado o de eliminación de agua. Tales métodos incluyen el secado
por circulación de aire pasante; el secado por impacto de un chorro
de aire; el secado por refijación de chorro radial y por refijación
de ranura radial, tal como describen R.H. Page y J.
Seyed-Yagoobi, Tappi J., 73(9): 229 (Sept
1990); el secado sin contacto tal como el secado por flotación de
aire, tal como lo describe E.V. Bowden, E. V., Appita J.,
44(1): 41 (1991); el flujo pasante o la incidencia de vapor
supercalentado; el secado por microondas u otros métodos de secado
por radiofrecuencia o dieléctricos; la extracción de agua por
fluidos supercríticos; la extracción de agua por fluidos no acuosos
con baja tensión superficial; el secado por infrarrojos; el secado
por contacto con una película de metal fundido; y otros métodos. Se
cree que las hojas tridimensionales de la presente invención podrían
secarse o eliminar agua mediante cualquiera de los anteriormente
mencionados medios de secado no compresivos sin provocar una
significativa densificación de la hoja continua o una pérdida
significativa de su estructura tridimensional ni de sus propiedades
de resistencia en estado húmedo. La tecnología estándar de crepado
en seco se considera un método de secado compresivo, dado que la
hoja continua debe ser presionada mecánicamente contra parte de la
superficie de secado, provocando una densificación significativa de
las regiones que sufren la presión contra el cilindro Yankee
calentado.
La "resistencia a la compresión en estado
húmedo" de un material es una medida de su capacidad para
mantener sus propiedades elásticas y de volumen específico en estado
húmedo tras ser comprimido en la dirección z. Se usa un dispositivo
programable de medición de la resistencia en el modo de compresión
para aplicar una serie especificada de ciclos de compresión a una
muestra que se humedece cuidadosamente de una manera específica.
La secuencia del ensayo comienza con una
compresión de la muestra humedecida hasta 0,025 psi (0,17 kPa) para
obtener un grosor inicial (ciclo A); a continuación se dan dos
repeticiones de carga hasta 2 psi (14 kPa) seguidas de una descarga
(ciclos B y C). Finalmente, la muestra se comprime de nuevo hasta
0,025 psi (0,17 kPa) para obtener un grosor final (ciclo D). (Se
proporcionan más adelante detalles del procedimiento, incluyendo
velocidades de compresión). La humedad se aplica uniformemente a la
muestra usando una lluvia fina de agua desionizada para llevar el
índice de humedad (g de agua/g de fibra seca) hasta un valor
aproximado de 1,1, si bien son aceptables valores en el intervalo de
0,9 a 1,6. Esto se lleva a cabo aplicando humedad añadida de
aproximadamente el 100 por ciento, basada en la masa condicional de
la muestra. Esto coloca a los materiales celulósicos típicos en un
intervalo de humedad en el que las propiedades físicas son
relativamente insensibles al contenido en humedad (por ejemplo, la
sensibilidad es mucho menor que la que se da para índices de humedad
inferiores al 70 por ciento). La muestra humedecida se coloca
entonces en el dispositivo de ensayo y se repiten los ciclos de
compresión.
Se consideran tres medidas de resistencia en
estado húmedo que son relativamente insensibles al número de capas
de muestra usadas en el bloque. La primera medida es el volumen
específico de la muestra húmeda a 2 psi (14 kPa). Esto se denomina
"volumen específico comprimido húmedo" (VECH). La
segunda medida se denomina "retorno elástico", y es la
relación entre el grosor de la muestra húmeda a 0,025 psi al final
del ensayo de compresión (ciclo D) y el grosor de la muestra húmeda
a 0,025 psi (0,17 kPa) medida al comienzo del ensayo (ciclo A). La
tercera medida es el "índice de energía de carga" (IEC),
que es la relación entre la energía de carga en la segunda
compresión a 2 psi (14 kPa) (ciclo C) y la de la primera compresión
a 2 psi (14 kPa) (ciclo B) durante la secuencia descrita
anteriormente, para una muestra humedecida. La energía de carga es
el área bajo la curva en un gráfico de la carga aplicada frente al
grosor de una muestra que va desde la carga nula hasta la carga
máxima de 2 psi (14 kPa); la energía de carga se mide en unidades de
in-lbf. Si un material se aplasta tras la compresión
y pierde su volumen específico, una subsiguiente compresión
requerirá mucha menos energía, lo que resultará en un IEC bajo. Para
un material elástico puro, el retorno elástico y el IEC serán igual
a uno. Las tres medidas aquí descritas son relativamente
independientes del número de capas en el bloque, y sirven como
medidas útiles de la resistencia en estado húmedo. Para un material
elástico puro, el retorno elástico también será igual a uno. También
se hace referencia en la presente descripción al "índice de
compresión", que se define como la relación entre el grosor
de la muestra humedecida a una carga pico en el primer ciclo de
compresión de 2 psi (14 kPa) y el grosor humedecido inicial a 0,025
psi (0,17 kPa).
Para llevar a cabo las anteriores mediciones de
la resistencia a la compresión en estado húmedo, las muestras
deberían acondicionarse durante al menos 24 horas en condiciones
TAPPI (50% HR, 73ºF (23ºC)). Se cortan muestras de la hoja continua
de tisú para producir cuadrados de 2,5 pulgadas (64 mm) de ancho.
Típicamente, se apilan entre tres y cinco capas de la hoja continua
para producir un bloque cuadrado de 2,5 pulgadas (64 mm). La masa
del bloque cuadrado cortado se mide con una precisión de 10
miligramos o superior. La masa de la muestra cortada debería
hallarse cerca de los 0,5 g, y debería estar siempre entre 0,4 y 0,6
g; si no, deberá ajustarse el número de hojas en el bloque (3 ó 4
hojas por bloque se han demostrado adecuadas en la mayoría de los
ensayos con pesos base de tisú típicos; los resultados de
resistencia en estado húmedo son en general relativamente
insensibles al número de capas en el bloque).
La humedad se aplica uniformemente con un rociado
fino de agua desionizada a 70-73ºF
(21-23ºC). Esto puede conseguirse usando una botella
de plástico de rociado convencional, con un contenedor u otro tipo
de barrera bloqueando la mayor parte del rociado, permitiendo sólo
que se aproxime a la muestra el 20 por ciento exterior del rociado
envolvente, es decir, una lluvia fina. Si se hace correctamente, no
aparecerá en la muestra durante el rociado ningún punto húmedo
causado por grandes gotas, y la muestra se humedecerá uniformemente.
La fuente del rociado debería permanecer al menos a 6 pulgadas (0,15
m) de distancia de la muestra durante la aplicación del rociado.
Se usa un soporte plano poroso para sujetar las
muestras durante el rociado, previniendo asimismo la formación de
gotas grandes de agua en la superficie de soporte que podrían
embeberse en los bordes de la muestra, generando puntos húmedos. Se
utilizó una esponja de espuma celulósica sustancialmente seca en el
presente trabajo, si bien pueden ser suficientes otros materiales
tales como una espuma reticulada de celda abierta.
Para un bloque de tres hojas, las tres hojas
deberían separarse y colocarse adyacentes entre sí en el soporte
poroso. El vapor debería aplicarse uniformemente, rociando las hojas
separadas sucesivamente desde dos o más direcciones usando un número
fijo de chorros (bombeando la botella de rociado un número de veces
fijo), estando determinado este número por prueba y error, hasta
obtener un nivel de humedad objetivo. Se les da la vuelta a las
muestras rápidamente y se rocían de nuevo con un número fijo de
chorros para reducir los gradientes de humedad en la dirección z en
las hojas. El bloque se vuelve a montar en el orden original y con
las orientaciones relativas de las hojas originales. El bloque
vuelto a montar se pesa rápidamente con una precisión de al menos 10
miligramos, y se centra entonces en el plato de prensa inferior de
compresión del Instron, tras lo cual se usa el ordenador para
iniciar la secuencia de ensayo del Instron. No deberían pasar más de
60 segundos entre el primer contacto del rociado con la muestra y el
inicio de la secuencia de ensayo, siendo típico un lapso de 45
segundos.
Cuando se necesitan cuatro hojas por bloque en el
intervalo objetivo, las hojas tienden a ser más delgadas que en el
caso de los bloques de tres hojas, y presentan más problemas de
manejo en estado húmedo. En lugar de manejar cada una de las cuatro
hojas por separado durante la humidificación, el bloque se divide en
dos pilas de dos hojas cada una, y las pilas se colocan una al lado
de la otra sobre el sustrato poroso. Se aplica el rociado como se ha
descrito anteriormente, para humedecer las hojas superiores de las
pilas. Entonces, se da la vuelta a las pilas, y se aplica de nuevo
aproximadamente la misma cantidad de humedad. Si bien cada hoja sólo
se humedecerá por una cara en este proceso, la posibilidad de
gradientes de humedad en la dirección z se mitiga parcialmente por
el grosor en general menor de las hojas en los bloques de cuatro
hojas, en comparación con los bloques de tres hojas. Pueden
manejarse de manera similar números más elevados de hojas por
bloque. (Ensayos limitados con bloques de tres y cuatro hojas del
mismo tisú no mostraron diferencias significativas, indicando que,
en el caso de presentarse gradientes de humedad en la dirección z en
las hojas, no es probable que éstos sean un factor significativo en
la medición de la resistencia a la compresión en estado húmedo).
Tras la aplicación de la humedad, los bloques vuelven a montarse, se
pesan y se colocan en el dispositivo Instron para ser sometidos al
ensayo, tal como se ha descrito anteriormente para el caso de los
bloques de tres hojas.
Las mediciones de compresión se llevan a cabo
usando una máquina de ensayos universal Instron 4502 conectada a un
ordenador PC 286 que ejecuta el software Instron Series XII (edición
de 1989) y la versión 2 del firmware. El "ordenador 286"
estándar al que se hace referencia posee un procesador 80286 con una
velocidad de reloj de 12 MHz. El ordenador concreto que se usó fue
un Compaq DeskPro 286e con un coprocesador matemático 80287 y un
adaptador de vídeo VGA y una placa IEEE para la adquisición de datos
y el control del ordenador. Se usa una célula de carga de 1 kN con
platos de prensa circulares de 2,25 pulgadas (5,7 cm) de diámetro
para la compresión de la muestra. El plato de prensa inferior
presenta un conjunto de cojinetes de bolas para permitir la
alineación exacta de los platos de prensa. El plato de prensa
inferior queda bloqueado en su sitio mientras se halla sometido a la
carga (30-100 lbf (14-45 kilogramos
fuerza (kgf))) por el plato de prensa superior, para asegurar el
paralelismo de las superficies. El plato superior debe también
bloquearse en su sitio con la tuerca anular estándar para eliminar
el juego en el plato de prensa superior conforme se aplica la carga.
La célula de carga deberá ser puesta a cero en el estado de
suspensión libre. Deberá permitirse que el Instron y la célula de
carga se calienten durante una hora antes de llevar a cabo las
mediciones.
Después de al menos una hora de calentamiento
tras el arranque, el panel de control del instrumento se usa para
ajustar el extensómetro a distancia cero con los platos de prensa en
contacto (a una carga de 10-30 lbf
(14-45 kgf)), asegurando así que la lectura de la
extensión o grosor es la distancia entre los dos platos de prensa.
La célula de carga sin carga aplicada se ajusta también a cero
("balances") y el plato de prensa superior se eleva hasta una
altura de aproximadamente 0,2 pulgadas (5,1 mm) para permitir la
inserción de la muestra entre los platos de prensa de compresión. El
control del Instron se transfiere entonces al ordenador. El
extensómetro y la célula de carga deberían comprobarse
periódicamente para prevenir el desplazamiento de la línea de base
(movimiento de los puntos cero). Las mediciones deberán realizarse
en un entorno controlado de humedad y temperatura, de acuerdo con
las especificaciones TAPPI (50% \pm 2 HR y 73ºF (23ºC)).
Usando el software de ensayos cíclicos Instron
Serie XII (versión 1.11), se establece una secuencia de instrumento.
La secuencia programada se almacena como un archivo de parámetros.
El archivo de parámetros tiene 7 "marcadores" (eventos
discretos) compuestos de tres "bloques cíclicos" (conjuntos de
instrucciones), tal como sigue:
| Marcador 1: | Bloque 1 |
| Marcador 2: | Bloque 2 |
| Marcador 3: | Bloque 3 |
| Marcador 4: | Bloque 2 |
| Marcador 5: | Bloque 3 |
| Marcador 6: | Bloque 1 |
| Marcador 7: | Bloque 3. |
El bloque 1 ordena a la cruceta descender a 0,75
in/min (0,32 mm/s) hasta aplicar una carga de 0,1 lb (0,045 kg) (el
ajuste del Instron es de -0,1 lbf (-0,045 kgf), ya que la compresión
se define como una fuerza negativa). El control se da por
desplazamiento. Cuando se alcanza la carga objetivo, la carga
aplicada se reduce a cero.
El bloque 2 ordena a la cruceta variar desde una
carga aplicada de 0,05 lb (0,02 kg) hasta un pico de 8 lb (3,6 kg),
y a continuación de vuelta a 0,05 lb (0,02 kg) a una velocidad de
0,2 in/min (0,09 mm/s). Usando el software del Instrom, el modo de
control es el desplazamiento, el tipo de límite es la carga, el
primer nivel es -0,05 lb (-0,02 kg), el segundo nivel es -8 lb (-3,6
kg), el tiempo de parada es 0 segundos, y el número de transiciones
es 2 (compresión, y entonces relajación); "ninguna acción" se
especifica para el final del bloque.
El bloque 3 usa el control por desplazamiento y
el tipo de límite desplazamiento para elevar simplemente la cruceta
hasta 0,15 pulgadas (3,8 mm) a una velocidad de 4 in/min (1,7 mm/s)
con un tiempo de parada de 0. Otros ajustes del software Instron son
un primer nivel de 0 pulgadas (0 mm), un segundo nivel de 0,15
pulgadas (3,8 mm), 1 transición y "ninguna acción" al final del
bloque. Si una muestra presenta un grosor no comprimido superior a
0,15 pulgadas (3,8 mm), entonces el bloque 3 deberá modificarse para
elevar el nivel de la cruceta hasta una altura apropiada, y deberá
registrarse y anotarse el nivel alterado.
Cuando se ejecuta en el orden proporcionado
anteriormente (marcadores 1-7), la secuencia Instron
comprime la muestra hasta 0,025 psi (0,17 kPa) (0,1 lbf (0,05 kgf)),
la relaja, entonces la comprime hasta 2 psi (14 kPa) (8 lbf (3,6
kgf)), seguida de una descompresión y una elevación de la cruceta
hasta 0,15 in (3,8 mm), entonces comprime la muestra de nuevo hasta
2 psi (14 kPa), la relaja, eleva la cruceta hasta 0,15 in (3,8 mm),
comprime de nuevo hasta 0,025 psi (0,17 kPa) (0,1 lbf (0,05 kgf), y
entonces eleva la cruceta. La captura de datos debería realizarse a
intervalos no superiores a 0,004 pulgadas (0,10 mm) o 0,03 lbf (0,01
kgf) (lo que suceda primero) para el bloque 2, y a intervalos no
superiores a 0,003 lbf (0,001 kgf) para el bloque 1. Una vez
iniciado el ensayo, pasan algo menos de dos minutos hasta el final
de la secuencia Instron.
La salida del software de la Serie XII se ajusta
para proporcionar la extensión (grosor) bajo las cargas máximas para
los marcadores 1,2,4 y 6 (en cada carga máxima de 0,025 (0,17 kPa) y
2,0 psi (14 kPa)), la energía de carga para los marcadores 2 y 4
(las dos compresiones hasta 2,0 psi (14 kPa)), la relación entre las
dos energías de carga (segundo ciclo de 2 psi (14 kPa)/primer ciclo
de 2 psi (14 kPa)), y la relación entre el grosor final y el grosor
inicial (relación del grosor final con respecto al de la primera
compresión a 0,025 psi (0,17 kPa)). Los resultados de carga frente a
grosor se presentan gráficamente en la pantalla durante la ejecución
de los bloques 1 y 2.
Después del ensayo Instron, la muestra se coloca
en un horno de convección a 105ºC para su secado. Cuando la muestra
está totalmente seca (tras al menos 20 minutos), se registra su peso
en seco. (Si no se usa una balanza calentada, el peso de la muestra
deberá medirse a lo largo de los primeros segundos tras la retirada
del horno, ya que la muestra comenzará inmediatamente a absorber
humedad).
La utilidad de una hoja continua o estructura
absorbente con un valor elevado de volumen específico comprimido
húmedo (VECH) es evidente, ya que un material húmedo que puede
mantener un volumen específico alto mientras se somete a compresión
puede mantener una capacidad de fluidos mayor, y resulta menos
propenso a permitir que el fluido se exprima y salga del material
cuando éste se comprime.
Resultan especialmente deseables valores elevados
de retorno elástico debido a que un material húmedo que presenta un
retorno elástico tras la compresión puede mantener un elevado
volumen de miniporos para la admisión y distribución efectivas de
subsiguientes ataques de fluido, y dicho material puede recuperar
durante su expansión algunos de los fluidos que hayan podido ser
expulsados durante la compresión. En los pañales, por ejemplo, una
región húmeda puede comprimirse momentáneamente debido al movimiento
o a cambios en la posición del cuerpo. Si el material no es capaz de
recuperar su volumen específico cuando la fuerza compresiva
desaparece, su eficacia en el manejo del fluido se reducirá.
Los valores elevados del índice de energía de
carga en un material también son útiles, dado que dicho material
sigue resistiendo la compresión (el IEC se basa en una medida de la
energía requerida para comprimir una muestra) bajo cargas inferiores
a la carga máxima de 2 psi (14 kPa), incluso después de haber sido
comprimido fuertemente una vez. Se cree que el mantenimiento de
dichas propiedades elásticas en estado húmedo contribuye al tacto
del material cuando se usa en artículos absorbentes, y puede ayudar
a mantener el ajuste del artículo absorbente contra el cuerpo de
quien lo lleva, además de las ventajas generales acumuladas cuando
una estructura es capaz de mantener su volumen de miniporos en
estado húmedo.
Las hojas continuas de la presente invención
pueden presentar valores elevados de resistencia en estado húmedo en
términos de cualquiera de los tres parámetros anteriormente
mencionados. Más específicamente, las hojas continuas sin satinar o
satinadas de esta invención pueden poseer un volumen específico
comprimido húmedo de aproximadamente 5 centímetros cúbicos por gramo
o superior, más específicamente de aproximadamente 6 centímetros
cúbicos por gramo o superior, más específicamente de aproximadamente
8 centímetros cúbicos por gramo o superior, y aún más
específicamente de aproximadamente entre 8 y 15 centímetros cúbicos
por gramo. El índice de compresión puede ser aproximadamente 0,7 o
inferior, tal como aproximadamente entre 0,4 y 0,7, más
específicamente aproximadamente 0,6 o inferior y aún más
específicamente aproximadamente 0,5 o inferior. Asimismo, las hojas
continuas de la presente invención pueden presentar un índice de
retorno elástico en estado húmedo de aproximadamente 0,5 o superior,
tal como aproximadamente entre 0,5 y 0,8, más específicamente de
aproximadamente 0,6 o superior y más específicamente de
aproximadamente 0,7 o superior. El índice de energía de carga puede
ser de aproximadamente 0,45 o superior, de aproximadamente 0,5 o
superior, más específicamente de aproximadamente entre 0,55 y 0,8, y
más específicamente de aproximadamente 0,6 o superior.
La invención se describirá ahora en mayor detalle
con referencia a las figuras. Por simplicidad, los diversos rodillos
tensores usados esquemáticamente para definir los diversos
recorridos de la tela se muestran pero no se numeran, y se ha dado
el mismo numeral a elementos similares en diferentes figuras. Pueden
usarse una variedad de aparatos y operaciones convencionales de
fabricación de papel con respecto a la preparación de la pasta, la
caja de entrada, las telas de formación, las transferencias de la
hoja continua y el secado. En cualquier caso, se muestran
componentes particulares convencionales para el propósito de
proporcionar el contexto en el que pueden usarse las diversas
realizaciones de la invención.
El proceso de la presente invención puede ser
llevado a cabo en un aparato tal como se muestra en la figura 1. Una
hoja continua embriónica (10) de papel formada como una emulsión de
fibras para la fabricación de papel se deposita desde una caja de
entrada (12) sobre un bucle sin fin de tela de formación agujereada
(14). La consistencia y velocidad de la emulsión determina el peso
básico de la hoja continua seca, que se encuentra de manera deseable
aproximadamente entre 5 y 80 gramos por metro cuadrado (g/m^{2}),
y más de manera deseable aproximadamente entre 10 y 40
g/m^{2}.
La hoja continua embriónica (10) se somete a
eliminación de agua parcialmente mediante láminas, cámaras de
aspiración y otros dispositivos conocidos en el estado actual de la
técnica (no mostrados) mientras se transporta sobre la tela de
formación (14). Para la operación a alta velocidad de la presente
invención, los métodos convencionales de eliminación de agua del
tisú anteriores al secador de cilindro pueden proporcionar una
extracción de agua inadecuada, por lo que pueden ser necesarios
medios de eliminación de agua adicionales. En la realización
mostrada, se usa una prensa neumática (16) para eliminar agua sin
compresión de la hoja continua (10). La prensa neumática (16)
mostrada comprende un conjunto de una cámara de aire presurizado
(18) dispuesta por encima de la hoja continua (10), una caja de
vacío (20) dispuesta por debajo de la tela de formación (14) en
relación operable con la cámara de aire presurizado, y una tela de
soporte (22). Mientras pasa por la prensa neumática (16), la hoja
continua húmeda (10) es aprisionada entre la tela de formación (14)
y la tela de soporte (22) a fin de facilitar el sellado contra la
hoja continua sin dañar la hoja continua. La prensa neumática
proporciona velocidades sustanciales de extracción de agua,
permitiendo que la hoja continua alcance niveles de secado muy por
encima del 30 por ciento antes de la fijación al Yankee, de manera
deseable sin requerir una eliminación de agua por compresión
sustancial.
Después de la prensa neumática (16), la hoja
continua húmeda (10) sigue avanzando con la tela (14) hasta que es
transferida a una tela agujereada texturada (24) con la ayuda de una
zapata de transferencia por vacío (26) en una estación de
transferencia. La transferencia brusca se lleva a cabo de manera
deseable mediante transferencia brusca, usando zapatas diseñadas
adecuadamente, posicionamiento de la tela y niveles de vacío tal
como se da a conocer en la Patente USA 5.667.636, concedida el 16 de
Septiembre de 1997 a S.A. Engel y otros; y la Patente USA 5.607.551,
concedida el 4 de Marzo de 1997 a T.E. Farrington. Jr. y otros. En
la operación de transferencia brusca, la tela texturada (24) avanza
sustancialmente más lenta que la tela de formación (14), con un
diferencial de velocidad de al menos el 10 por ciento, en particular
de al menos el 20 por ciento y más en particular de aproximadamente
entre el 15 y el 60 por ciento. La transferencia brusca proporciona
de manera deseable un apelmazamiento microscópico y aumenta el
estiramiento en la dirección de la máquina sin disminuir la
resistencia de manera inaceptable.
La tela texturada (24) puede comprender una tela
tridimensional secada por circulación de aire pasante tal como la
dada a conocer en la Patente USA 5.429.686, concedida el 4 de Julio
de 1995 a K.F. Chiu y otros, o puede comprender otras hojas
continuas tejidas texturadas o telas no tejidas. La tela texturada
(24) puede ser tratada con un agente de desmoldeo de la tela tal
como una mezcla de siliconas o hidrocarburos para facilitar la
separación subsiguiente de la hoja continua húmeda de la tela. El
agente de desmoldeo de la tela puede ser rociado sobre la tela
texturada (24) antes del levantamiento de la hoja continua. Una vez
en la tela texturada, la hoja continua (10) puede ser moldeada
posteriormente contra la tela mediante aplicación de presión de
vacío o presión leve (no mostrada), si bien el moldeo que se da
debido a las fuerzas de vacío en la zapata de transferencia (26)
durante el levantamiento puede resultar adecuado para moldear la
hoja.
La hoja continua húmeda (10) sobre la tela
texturada (24) es presionada entonces contra un secador cilíndrico
(30) mediante un rodillo de presión (32). El secador cilíndrico (30)
se halla equipado con una campana de vapor o campana del secador
Yankee (34). La campana emplea típicamente chorros de aire
recalentado a temperaturas superiores a 300ºF, en particular
superiores a 400ºF (200ºC), más en particular superiores a 500ºF
(260ºC) y aún más en particular superiores a 700ºF (370ºC),
dirigidos hacia la hoja continua de tisú desde boquillas u otros
dispositivos de flujo de tal manera que los chorros de aire tengan
velocidades máximas o medias locales de las mismas en la campana de
al menos uno de los siguientes niveles: 10 m/s, 50 m/s, 100 m/s o
250 m/s (metros por segundo).
Pueden usarse campanas y sistemas de incidencia
no tradicionales como alternativa o además de la campana (34) del
secador Yankee para mejorar el secado de la hoja continua de tisú.
En particular, pueden usarse las tecnologías de refijación de chorro
radial o de refijación de ranura radial para disminuir el grado de
adhesión requerido para el mantenimiento estable de la hoja continua
(10) sobre el secador Yankee (30). La refijación de chorro radial y
de ranura radial hace referencia a un mecanismo de transferencia de
calor de elevada eficiencia en el que se dirigen chorros gaseosos
aproximadamente paralelos a la superficie calentada, creando
intensas zonas de recirculación sobre la superficie que facilitan la
transferencia de calor y de masa sin necesidad de transmitir los
elevados esfuerzos o fuerzas incidentes de las tecnologías de secado
tradicionales. E.W. Thiele y otros dan a conocer ejemplos de la
tecnología de refijación de chorro radial en "Mejora de la
velocidad de secado, el perfilado de la humedad y la estabilidad de
la hoja en una máquina papelera existente mediante cajas de soplado
de RCR" ("Enhancement of Drying Rate, Moisture Profiling and
Sheet Stability on an Existing Paper Machine with RJR Blow
Boxes", Conferencia de fabricantes de papel de 1985, Tappi Press,
Atlanta, Georgia, 1985, p. 223-228; y también R.H.
Page y otros en Tappi J., 73(9): 229 (Sept 1990). Pueden
usarse secadores cilíndricos adicionales u otros medios de secado,
en particular de secado no compresivo, tras el primer secador
cilíndrico.
Aunque no se muestra, la hoja continua (10)
también puede hallarse envuelta con la tela (24) contra la
superficie del secador en una extensión predeterminada para mejorar
el secado y la adhesión. La tela de manera deseable envuelve el
secador a lo largo de menos de la distancia completa en la que la
hoja continua se halla en contacto con el secador, y en particular,
la tela se separa de la hoja continua antes de la entrada de la hoja
continua en la campana (34) del secador.
La hoja continua húmeda (10), cuando se fija
adecuadamente al secador (30), presenta una consistencia de la fibra
de aproximadamente el 30 por ciento o superior, en particular de
aproximadamente el 35 por ciento o superior, tal como
aproximadamente entre el 35 y el 50 por ciento, y más en particular
de aproximadamente el 38 por ciento o superior. La consistencia de
la hoja continua cuando se fija inicialmente al secador cilíndrico
puede hallarse por debajo del 60 por ciento, del 50 por ciento o del
40 por ciento. La sequedad de la hoja continua al ser retirada del
secador (30) aumenta hasta aproximadamente el 60 por ciento o
superior, en particular hasta aproximadamente el 70 por ciento o
superior, más en particular hasta aproximadamente el 80 por ciento o
superior, aún más en particular hasta aproximadamente el 90 por
ciento o superior, y aún más en particular entre el 90 y el 98 por
ciento.
La hoja continua secada (36) resultante se saca o
transporta desde el secador y se retira sin crepado, tras lo cual se
enrolla sobre un rodillo (38). El término "sin crepado" incluye
tanto completamente sin crepado, donde la hoja continua no entra en
contacto con ninguna cuchilla de crepado, como sustancialmente sin
crepado, donde la hoja continua sólo tiene un contacto menor o
incidental con una cuchilla de crepado, lo que significa que la hoja
continua se halla cerca del punto de poder ser separada de la
superficie del secador únicamente a través de fuerzas tensoras sin
necesidad de ningún crepado. La hoja continua en la superficie del
secador se halla cerca del punto de poder ser separada de la
superficie del secador sin necesidad de ningún crepado cuando un
cambio mínimo en las condiciones de operación permite la retirada de
la superficie del secador únicamente mediante la tensión sin
provocar un daño sustancial a la hoja continua, tal como ocurre a
modo de muestración cuando cualquiera de las siguientes condiciones
permite un despegado exitoso únicamente mediante fuerzas tensoras:
a) un aumento de la tensión aplicada para separar la hoja continua
de la superficie del secador tirando de ella de como máximo el 10
por ciento, y más específicamente de como máximo el 5 por ciento; b)
un incremento de la cantidad de agente de desmoldeo aplicado por
libra de fibra de como máximo el 10 por ciento, y más
específicamente de como máximo el 5 por ciento; c) una reducción de
la cantidad de compuestos adhesivos empleados en el proceso de como
máximo el 10 por ciento, y más específicamente de como máximo el 5
por ciento; o d) una reducción de la fuerza de la unión adhesiva
entre la hoja continua y la superficie del secador de como máximo el
10 por ciento, y más específicamente de como máximo el 5 por ciento.
Las hojas continuas de la presente invención sustancialmente no
crepadas presentarán típicamente una topografía superficial
sustancialmente carente de arrugas de crepado (arrugas causadas por
el crepado en el secador) de una altura superior a 20 micras y/o
típicamente no presentarán una ganancia de volumen específico
superior a aproximadamente el 10 por ciento, más específicamente
aproximadamente el 5 por ciento, debido a la acción de crepado
mínima. El ángulo en el que se tira de la hoja continua para
separarle de la superficie del secador es adecuadamente de
aproximadamente entre 80 y 100 grados, medido tangente a la
superficie del secador en el punto de separación, si bien esto puede
variar a diferentes velocidades de operación.
El arrollado puede llevarse a cabo mediante
cualquier método conocido en el estado actual de la técnica,
incluyendo el uso de arrolladoras accionadas por correa o
arrolladoras asistidas por correa, tal como se da a conocer en la
Patente USA 5.556.053, concedida el 17 de Septiembre de 1996 a
Henseler. El rollo de tisú puede entonces ser satinado, cortado en
tiras, tratado superficialmente con agentes emolientes o
suavizadores, estampado o similar en operaciones subsiguientes, para
producir la forma del producto final.
Para mayor flexibilidad y para operaciones de
arranque, debería estar disponible una cuchilla de crepado para
separar la hoja del secador de cilindro mediante crepado. La
transición a la operación sin crepado, una vez se han aplicado
compuestos adhesivos y agentes de desmoldeo en relación adecuada,
puede conseguirse tirando de la hoja continua mediante el rodillo u
otro aparato, en suficiente medida como para que la hoja continua se
despegue de la superficie del secador cilíndrico antes de entrar en
contacto con la cuchilla crepadora sin que ello provoque un daño
significativo a la hoja continua. La transición a la operación sin
crepado implica incrementar los agentes de desmoldeo y/o disminuir
los compuestos adhesivos en la mezcla de control interfacial en
suficiente medida como para permitir la separación sin crepado de la
hoja continua, pero no hasta el punto de que la hoja continua se
vuelva inestable en la campana del secador. Otros factores que
afectan a la adhesión, tales como el peso base y el pH, deberían ser
monitorizados y controlados para optimizar el proceso.
Si se desea, la cuchilla de crepado puede
permanecer en su sitio para limpiar la superficie del secador
cilíndrico, pero puede ser retirada completamente o bien ejercer una
carga relativamente ligera tras pasar al modo no crepado. Las cargas
típicas de la cuchilla rascadora para la operación de crepado se
hallan en el intervalo de 15 a 30 pli (libras fuerza por pulgada
lineal) (0,27 - 0,54 kg/mm); una carga ligera apropiada para la
limpieza del cilindro durante la operación en modo no crepado puede
ser inferior a 15 pli (0,17 kg/mm), en particular inferior a 10 pli
(0,18 kg/mm), más en particular en el intervalo de aproximadamente
entre 1 pli (0,018 kg/mm) y 10 pli (0,18 kg/mm), y aún más en
particular aproximadamente entre 1 pli (0,018 kg/mm) y 6 pli (0,11
kg/mm).
Se muestra una mezcla de control interfacial (40)
siendo aplicada a la superficie del secador de cilindro giratorio
(30) en forma de rociado desde un brazo de rociado (42) antes de que
la hoja continua húmeda (10) entre en contacto con la superficie del
secador. Como alternativa a rociar directamente sobre la superficie
del secador, la mezcla de control interfacial puede ser aplicada
directamente a la hoja continua húmeda o a la superficie del secador
por huecograbado o puede ser incorporada a la emulsión acuosa de
fibras en la parte húmeda de la máquina de papel. También
alternativamente, los compuestos adhesivos y agentes de desmoldeo de
la mezcla de control interfacial pueden ser aplicados
individualmente, ya sea a la superficie del secador o en diferentes
etapas. Por ejemplo, en una realización particular, los compuestos
adhesivos se rocían sobre la superficie del secador antes de la
aplicación de la hoja continua húmeda, y el agente de desmoldeo se
añade en la parte húmeda a la emulsión de fibras. Mientras se
encuentra en la superficie del secador, la hoja continua (10) puede
ser tratada adicionalmente con productos químicos, tal como mediante
impresión o rociado directo de soluciones sobre la hoja continua en
proceso de secado, incluyendo el añadido de agentes para favorecer
la separación de la superficie del secador.
Se muestra otra realización en la figura 2, en la
que una hoja continua húmeda (10) se transfiere desde una tela de
formación (14) hasta una primera tela de transferencia (50) mediante
una línea de contacto de transferencia alrededor de una zapata por
vacío (52). La hoja continua (10) se somete de manera deseable a una
transferencia brusca hacia la primera tela de transferencia (50),
que puede presentar una rugosidad de la tela superior, inferior o
aproximadamente igual al de la tela de formación (14). Para una
mejor textura de la hoja, la primera tela de transferencia (50)
presenta de manera deseable una rugosidad de la tela al menos un 30
por ciento superior al de la tela de formación, y más en particular
al menos un 60 por ciento superior.
La hoja continua húmeda (10) se transfiere
entonces a una segunda tela de transferencia (54) mediante una línea
de contacto de transferencia comprendiendo opcionalmente una caja de
vacío (56) y una caja de soplado o cámara presurizada (58) para
ayudar a la transferencia y a la eliminación de agua de la hoja
continua. La segunda tela de transferencia (54) posee de manera
deseable una profundidad de la superficie de al menos 0,3 mm y una
rugosidad de la tela al menos un 50 por ciento superior al de la
tela de formación, más en particular al menos un 100 por ciento
superior, y aún más en particular al menos un 200 por ciento
superior, a fin de transmitir textura y volumen específico a la
hoja. La segunda línea de contacto de transferencia también puede
implicar una transferencia brusca.
Puede conseguirse una posterior eliminación de
agua de la hoja continua (10) mediante una prensa neumática (16) que
comprende una cámara presurizada (18) y una caja de vacío (20) para
forzar el flujo de aire a través de la hoja continua sin que se dé
un aumento de la densidad sustancial. Una tela de soporte superior
(22) ayuda a aprisionar la hoja continua y a impedir la fricción
entre la hoja continua y la superficie de la prensa neumática,
permitiendo así que las tolerancias estrechas impidan la fuga de
aire desde los laterales de la prensa neumática para una eliminación
de agua energéticamente eficiente. Como medio gaseoso en la prensa
neumática, puede usarse aire a temperatura ambiente, aire calentado,
vapor sobrecalentado o mezclas de vapor y aire.
La segunda tela de transferencia (54) presenta de
manera deseable una menor rugosidad que la primera tela de
transferencia (50), de manera que la primera tela de transferencia
proporciona el moldeo de la hoja continua y la segunda tela de
transferencia permite una mayor transferencia de calor durante el
secado gracias a una topografía algo más suave. Si sólo una pequeña
parte de la hoja continua (10) se halla en contacto íntimo con la
superficie del secador, ello impedirá la transferencia de calor. La
segunda tela de transferencia (54) puede estar envuelta alrededor
del secador Yankee (30) a lo largo de un desplazamiento finito de
aproximadamente al menos 6 pulgadas (0,15 m), tal como
aproximadamente entre 12 (0,30 m) y 40 pulgadas (1,0 m), y más en
particular aproximadamente al menos 18 pulgadas (0,46 m) a lo largo
de la dirección de la máquina en la superficie del secador
cilíndrico. La longitud de la envoltura de tela puede depender de la
rugosidad de la tela. Uno, ambos o ninguno de los rodillos (60) y
(62) pueden ejercer una carga contra la superficie del secador
cilíndrico para mejorar el secado, el moldeo de la hoja y el
desarrollo de uniones adhesivas. Las uniones adhesivas deben ser
adecuadas para resistir las fuerzas de soplado en la campana (34)
del Yankee antes de separar la hoja continua no crepada (36) de la
superficie del secador cilíndrico mediante arrollado.
Se aplica una mezcla de control interfacial (40)
a la superficie del secador de cilindro (30) desde un brazo de
rociado (42) justo antes de la fijación de la hoja continua (10). La
hoja continua secada (36) resultante se separa del secador (30) sin
crepado y se arrolla en un rodillo (38).
Otra realización de la invención se muestra en la
figura 3, donde una emulsión de fibras para la fabricación de papel
se deposita desde una caja de entrada (12) entre las telas metálicas
superior e inferior (70) y (71) de una formadora de doble tela. Las
dos telas metálicas, que pueden ser idénticas o de diferentes
patrones y materiales, transportan la hoja continua alrededor de un
rodillo de succión (72). La hoja continua embriónica se somete a
eliminación de agua entonces por dispositivos mecánicos tales como
una serie de cajas de vacío (74), láminas y/u otros medios. De
manera deseable, la hoja continua se somete a eliminación de agua no
compresiva hasta una consistencia superior al 30 por ciento, usando
una prensa neumática (16) que comprende una cámara impelente
presurizada (18) y una caja de vacío (20). La hoja continua sometida
a eliminación de agua se transfiere entonces, y en particular se
transfiere bruscamente hacia una tela texturada agujereada (24) en
un punto de transferencia ayudada por una zapata de levantamiento
por vacío (26). En una realización particular, la tela texturada
comprende una tela tridimensional tal como un diseño Lindsay Wire
T-116-3 (Lindsay Wire Division,
Appleton Mills, Appleton, Wisconsin), con una rugosidad de la tela
de al menos 0,3 mm, que es de manera deseable superior al de la tela
de formación.
La tela texturada (24) transporta la hoja
continua (10) hacia una línea de contacto entre un rodillo (32) y un
secador de cilindro (30), donde la hoja continua se fija a la
superficie del secador de cilindro. La tela texturada (24) puede
envolver la hoja continua húmeda en el secador de cilindro (30)
durante un corto intervalo de manera deseable inferior a 6 pies (1,8
m) en la dirección de la máquina, más en particular inferior a 4
pies (1,2 m), comprendiendo el espacio vacío entre el rodillo de
presión (32) y un segundo rodillo (76) que puede estar en contacto o
no con la superficie del secador de cilindro. La superficie del
secador de cilindro se trata con compuestos adhesivos y/o agentes de
desmoldeo de una mezcla de control interfacial (40) mediante un
aplicador de rociado (42) u otro medio de aplicación antes de entrar
en contacto con la hoja continua húmeda. La superficie de la hoja
continua puede ser rociada adicionalmente con compuestos adhesivos,
agentes de desmoldeo o una mezcla de los mismos mediante una ducha
de rociado (78) antes de su fijación a la superficie del secador.
Puede usarse un brazo de rociado o brazo de ducha (79) adicional
para aplicar un agente de desmoldeo diluido al lado de la tela (24)
en contacto con la hoja continua antes de recibir la hoja
continua.
Una vez se fija la hoja continua a la superficie
del secador, puede secarse aún más con una campana (34) de
incidencia de aire a alta temperatura u otros medios de secado e
incidencia. La hoja continua parcialmente secada se separa entonces
de la superficie del secador (30) sin crepado, y la hoja continua
despegada (36) se somete entonces a un secado posterior (no
mostrado), si fuera necesario, o a otros tratamientos antes de su
arrollado.
Se muestra otra realización en la figura 4, donde
una hoja continua embriónica (10) se aprisiona entre un par de telas
metálicas (70) y (71) para permitir la eliminación de agua mediante
una prensa neumática (16) con una cámara impelente presurizada (18)
y una cámara de vacío inferior (20). A una consistencia de manera
deseable de aproximadamente el 30 por ciento de sólidos o superior,
la hoja continua (10) se transfiere en un primer punto de
transferencia a una primera tela de transferencia (50) con la ayuda
de una zapata de transferencia por vacío (52). La primera tela de
transferencia (50) presenta un volumen vacío sustancialmente mayor
que el de la tela metálica inferior (71), y de manera deseable
presenta una topografía tridimensional caracterizada por nudos
elevados en la dirección de la máquina que se encuentran por encima
de los nudos más altos en dirección transversal en al menos 0,2 mm,
en particular en al menos 0,5 mm, tal como aproximadamente entre 0,8
y 3 mm, y más en particular en al menos 1,0 mm.
La hoja continua (10) se transfiere desde la
primera tela de transferencia (50) hasta una segunda tela de
transferencia (54) mediante una zapata de levantamiento por vacío
(56) y opcionalmente una caja de soplado presurizada o boquilla
(58). La transferencia a la primera tela de transferencia (50), a la
segunda tela de transferencia (54) o a ambas, puede realizarse con
una transferencia brusca del 10 por ciento o superior. La hoja
continua en la segunda tela de transferencia (54) es presionada
contra la superficie de un secador cilíndrico (30) mediante un
rodillo de presión (32). Una breve longitud de una tela de contacto
(80) que se desplaza entre los rodillos giratorios (82) puede entrar
en contacto con la hoja continua en la superficie del secador
cilíndrico a fin de proporcionar un texturado adicional o una
transferencia de calor mejorada. La hoja continua se seca entonces
por medios convectivos en una campana secadora (34) además de por la
conducción térmica a través de la superficie del secador cilíndrico
(30). Puede aplicarse una mezcla de control interfacial (40) o
componentes de la misma a la superficie del secador usando un brazo
de rociado (42). La hoja continua secada (36) se separa entonces sin
crepado.
Puede ser deseable un cierto grado de envoltura
de la tela alrededor de la superficie del secador de cilindro para
favorecer la transferencia de calor y para reducir los problemas de
manejo de la hoja. Si la tela se separa demasiado pronto, la hoja
puede pegarse a la tela y no a la superficie del secador de
cilindro, a menos que se presione la hoja continua a alta presión
contra la superficie del secador, lo que constituye una solución no
deseable cuando se desea usar un tratamiento sin compresión para
obtener el mejor volumen específico y la mejor resistencia en estado
húmedo posibles. De manera deseable, la tela permanece en contacto
con la hoja continua en la superficie del secador hasta que la hoja
continua ha alcanzado un nivel de sequedad de aproximadamente el 40
por ciento o superior, en particular de aproximadamente el 45 por
ciento o superior, tal como aproximadamente entre el 45 y el 65 por
ciento, más en particular de aproximadamente el 50 por ciento o
superior y aún más en particular de aproximadamente el 55 por ciento
o superior. La presión aplicada a la hoja continua se encuentra de
manera deseable en el intervalo de 0,1 a 5 psi (0,7 - 34 kPa), más
en particular en el intervalo de 0,5 a 4 psi (0,3 - 28 kPa), y aún
más en particular en el intervalo de aproximadamente 0,5 a 3 psi
(0,3 - 21 kPa), si bien los valores más altos y más bajos siguen
estando dentro del alcance de la presente invención. Para
realizaciones que implican una envoltura significativa de la tela,
el grado de envoltura de la tela no debería ser superior al 60 por
ciento del perímetro en la dirección de la máquina (circunferencia)
del secador cilíndrico, y en particular debería ser de
aproximadamente el 40 por ciento o menos, más en particular de
aproximadamente el 30 por ciento o menos y aún más en particular de
aproximadamente entre el 5 y el 20 por ciento de la circunferencia
del secador cilíndrico.
Los siguientes ejemplos sirven para mostrar
posibles enfoques relacionados con la presente invención. Las
cantidades, proporciones, composiciones y parámetros concretos se
dan a modo de ejemplo, y no se pretende que limiten específicamente
el alcance de la invención.
Se fabricó tisú según la presente invención con
un peso base nominal de 12 lb/2880 ft^{2} (5,4 kg/268 m^{2})
usando una máquina de tisú experimental con una anchura de la tela
de 22 pulgadas (0,56 m) y una velocidad industrial útil de 1000 pies
por minuto (5,1 m/s) en el secador Yankee. La pulpa comprendió una
mezcla 50:50 no refinada de fibras kraft de eucalipto blanqueadas y
de fibras kraft de madera blanda del sur blanqueadas (LL19 de la
fábrica de pasta Coosa River de Alabama). La emulsión de fibras pasó
a través de una caja de entrada estratificada de 3 capas,
conteniendo cada estrato la misma emulsión para producir una hoja
mezclada. Se añadió el aditivo de resistencia Parez 631 NC a la
emulsión a una velocidad de 1000 ml/min con un 6 por ciento de
sólidos. El pH de la emulsión se mantuvo en 6,5 con un sistema de
control que empleó el añadido de ácido sulfúrico y carbonatos.
La caja de entrada inyectó la emulsión entre dos
telas de formación en una sección de formación de doble tela con un
rodillo de succión. Ambas telas eran telas de formación Lindsay Wire
2064. La hoja continua embriónica entre las dos telas fue sometida a
eliminación de agua conforme pasaba por encima de cinco cajas de
vacío operando con presiones de vacío respectivas de 10,8 (36,6
kPa), 13,8 (46,7 kPa), 13,4 (45,4 kPa), 0 y 19,2 (65,0 kPa) en
pulgadas de Hg. Tras las cajas de vacío, la hoja continua
embriónica, todavía contenida entre las dos telas de formación, pasó
a través de una prensa neumática con una presión de la cámara
impelente de 15 psig (100 kPa) y una presión de la caja de vacío de
9 pulgadas de Hg (30 kPa) en vacío. A una velocidad de 1000 fpm (5,1
m/s), la prensa neumática fue capaz de llevar la consistencia de la
hoja continua desde el 27,8 anterior a la prensa neumática al 39,1
posterior a la prensa neumática, un grado de eliminación de agua
significativo.
La hoja continua sometida a eliminación de agua
fue transferida entonces a una tela tridimensional usada normalmente
para el moldeo de hojas continuas secadas por circulación de aire
pasante, una tela Lindsay Wire
T-216-3 TAD. La transferencia a la
tela TAD implicó una zapata de levantamiento por vacío capaz de
llevar a cabo una transferencia brusca efectiva, que se realizó con
tres niveles de aceleración: 10 por ciento, 20 por ciento y 30 por
ciento. La tela TAD se aproximó entonces al secador Yankee y fue
presionada contra la superficie del secador mediante un rodillo de
presión convencional. La posición de un rodillo de presión
secundario descargado y levemente separado del secador Yankee
permitió una envoltura de tela de aproximadamente 24 pulgadas (0,61
m) a lo largo de la superficie del secador Yankee, de manera similar
a la configuración de la figura 4. Antes de recibir la hoja
continua, la tela TAD fue rociada con un agente de desmoldeo de
silicona, una emulsión de silicona Dow Coming 2-1437
con aproximadamente un 1 por ciento de sólidos activos, siendo
aplicada la solución a una velocidad de aproximadamente 400 ml/min
para proporcionar una dosis de silicona aplicada de en torno a 20 -
25 mg/m^{2}. La silicona se aplicó para prevenir la adhesión de la
hoja a la tela TAD, en lugar de a la superficie del secador Yankee.
La silicona pareció resultar útil en el proceso, ya que en un
determinado punto, cuando se interrumpió el flujo de silicona, la
transferencia de la hoja continua desde la tela TAD al Yankee se
hizo problemática al pegarse la hoja continua a la tela TAD.
Durante el arranque, la hoja continua de tisú
avanzando con una transferencia brusca del 10 por ciento fue crepada
en un secador Yankee operando a una presión de vapor de
aproximadamente 70 psi (480 kPa), que se incrementó más adelante a
un valor máximo de aproximadamente 100 psi (680 kPa). La campana
funcionó a una temperatura de aproximadamente entre 650ºF y 750ºF
(340ºC - 400ºC) durante el arranque, alcanzando posteriormente
valores superiores a 750ºF (400ºC), y presentó un valor de la
recirculación del aire de aproximadamente entre el 35 y el 45 por
ciento, lo que resulta en una velocidad de incidencia del aire de
aproximadamente 65 metros por segundo. La hoja fue crepada en seco a
una consistencia de aproximadamente el 95 por ciento. El
revestimiento del Yankee comprendió alcohol polivinílico AIRVOL 523
fabricado por Air Products and Chemical Inc., y sorbitol en agua
aplicado por cuatro boquillas de rociado #6501 de Spraying Systems
Company funcionando a aproximadamente 40 psig (280 kPag) con un
flujo de aproximadamente 0,4 galones (1,5 l) por minuto (gpm). El
rociado presentó una concentración de sólidos de aproximadamente el
0,5 por ciento en peso. Sin separar o despegar la cuchilla de
crepado, la transición a la operación no crepada se consiguió
elevando el nivel de agente de desmoldeo aplicado a la hoja continua
hasta que la hoja continua pudo separarse del Yankee bajo la tensión
de la bobina justo antes de la cuchilla de crepado. Se descubrió que
si se aplicaba un exceso de agente de desmoldeo a la superficie del
Yankee, la hoja podía no llegar a adherirse en absoluto o bien podía
separarse prematuramente y saltar hacia la campana. No obstante, con
una relación adecuada de las concentraciones de compuesto adhesivo y
agente de desmoldeo, fue posible una operación exitosa y
estable.
Una mezcla de control interfacial exitosa para
este experimento comprendió, sobre la base del porcentaje de sólidos
activos, aproximadamente el 26 por ciento de alcohol polivinílico,
un 46 por ciento de sorbitol y un 28 por ciento de poliglicol
Hercules M1336 aplicado en una dosis de entre 50 y 75 mg/m^{2}.
Los compuestos se prepararon en una disolución acuosa con un
porcentaje de sólidos inferior al 5 por ciento en peso. Durante la
producción del tisú con crepado, la cantidad de Hercules M1336 se
incrementó gradualmente hasta el nivel óptimo de aproximadamente el
28 por ciento, para disminuir el grado de crepado y para permitir
eventualmente que la hoja continua se separara del secador Yankee
sin crepado. La hoja continua fue separada gracias a la bobina, que
funcionaba esencialmente a la misma velocidad que el Yankee.
Posteriormente, se incrementó aún más el nivel de
transferencia brusca. Al incrementar la aceleración al 20 por ciento
y después al 30 por ciento, fue necesario realizar algunos ajustes
en las condiciones de operación para obtener con éxito un producto
no crepado. Una leve reducción de la velocidad de 1000 fpm (5,1 m/s)
a 900 fpm (4,6 m/s) ayudó a incrementar la cantidad de transferencia
brusca que pudo ser aplicada con éxito. El incremento del peso base
de la hoja de 12 lbs/2880 ft^{2} a 13 lbs/2880 ft^{2} (5,4
kg/268 m^{2} a 5,9 kg/268 m^{2}) también demostró ser de ayuda
para conseguir un mayor nivel de transferencia brusca.
Sin querer estar limitados por ninguna teoría, se
piensa que las diferencias en la transferencia brusca resultan en
diferencias en la topografía de la hoja, que afectan directamente a
la naturaleza de la adhesión de la hoja continua a la superficie del
secador Yankee. Como resultado, se espera que un aumento en la
transferencia brusca, con el aumento concomitante esperado en la
profundidad de la superficie y la textura de la hoja continua,
genere una superficie con un menor contacto con el secador Yankee.
Como resultado de ello, para mantener una adhesión suficiente como
para prevenir la separación prematura de la hoja o la agitación en
la superficie del secador cilíndrico durante el secado, un aumento
de la transferencia brusca puede requerir medidas de compensación
tales como un mayor nivel de adhesión, una menor velocidad de la
máquina, un mayor grado de presión, una menor recirculación de aire
en la campana para reducir las fuerzas aerodinámicas, o un peso base
mayor que proporcione más masa y mayor resistencia a las fuerzas de
soplado.
Para facilitar la separación de la hoja continua
de la tela TAD, se roció un agente de desmoldeo de silicona sobre la
tela TAD antes del levantamiento de la hoja continua a una velocidad
de 400 ml/min de una disolución con aproximadamente el 1 por ciento
de sólidos de silicona.
El producto fabricado con una transferencia
brusca del 20 por ciento se convirtió en rollos de papel higiénico y
se sometió a ensayos de sus propiedades físicas. El tisú no crepado
con una transferencia brusca del 20 por ciento presentó un
estiramiento en la dirección de la máquina del 13 por ciento,
comparado con el tisú crepado similar sin transferencia brusca que
presentaba un estiramiento en la dirección de la máquina del 14 por
ciento. Ambos tipos de hoja presentaron un peso base exento de
humedad de 19 gsm. El espesor de 8 capas a una presión de 2 kPa se
midió en 2,4 mm para la hoja continua no crepada y en 1,67 mm para
la hoja continua crepada. Como resultado, un rollo de tisú no
crepado presentaba un total de 180 hojas en comparación con el total
de 253 hojas de un rollo de tisú crepado del mismo diámetro. La
capacidad absorbente de la hoja continua crepada era de 11,8 gramos
de agua por gramo de fibra, en comparación a los 14,1 gramos de agua
por gramo de fibra del producto no crepado.
Las mediciones de la topografía superficial se
realizaron con un interferómetro moiré CADEYES de 38 mm. Usando
perfiles extraídos de 10 líneas de perfil en la dirección
transversal a la de la máquina de un mapa de alturas, se obtuvo un
valor medio P10 de 0,22 mm para la profundidad de la superficie de
la cara del aire de la hoja continua. La cara del secador Yankee de
la hoja continua presentó un valor de profundidad de la superficie
ligeramente inferior, de 0,19 mm, obtenido de la misma manera. La
malla característica del patrón texturado de la hoja continua era
prácticamente rectilínea con una longitud de la malla en la
dirección de la máquina de aproximadamente 5,4 y una anchura en la
dirección transversal a la de la máquina de aproximadamente 2,6 mm
(en este caso, la escala de longitud lateral). Aparentemente, la
hoja no crepada era muy similar a una hoja no crepada secada por
circulación de aire pasante fabricada con la misma tela TAD y
pulpa.
Durante la prueba, se encontró que la
recirculación de aire en la campana afectaba a los productos
químicos que habían de aplicarse al Yankee, ya que las velocidades
de recirculación más elevadas resultaban en fuerzas aerodinámicas
mayores sobre la hoja continua, con lo que ésta necesitaba una
adhesión más fuerte. Para que un sistema de control adecuado
produzca un tisú no crepado en un secador Yankee, la relación de
agentes en la mezcla de control interfacial debe responder a la
velocidad de recirculación en la campana y a otros factores
aerodinámicos, además de responder a la química de la parte húmeda
del peso base, el nivel de transferencia brusca y otros factores de
este tipo.
La hoja sin satinar no crepada secada en el
Yankee, una vez convertida de manera estándar en un rollo de papel
higiénico de dos capas, presentaba un volumen específico y una
absorbencia superior a la de una hoja similar no crepada secada por
circulación de aire pasante (esta última presentando un grosor de 8
capas a 2 kPa de 1,5 mm y una absorbencia de 12,5 gramos de agua por
gramo de fibra), pero no tenía un tacto igual de suave. Podría
usarse un satinado posterior u otro tratamiento mecánico de la hoja
continua (cepillado, microdeformación, recrepado o similares) para
incrementar la suavidad aunque posiblemente renunciando a parte del
volumen específico o la absorbencia; podrían aplicarse también
agentes químicos de suavizado, tal como se conoce en el estado
actual de la técnica. El uso de fibras rizadas o dispersadas también
podría ser instrumental en el aumento posterior de la suavidad de la
hoja continua para conseguir las propiedades deseadas al tacto,
además de las extraordinarias propiedades mecánicas de la hoja
continua.
El papel higiénico convertido fabricado con el
producto no crepado de este ejemplo presentaba una resistencia en la
dirección de la máquina de 1911 g/3 in (76,2 mm) y una resistencia
en la DT de 1408 g/3 in (76,2 mm). La resistencia en dirección
transversal en estado húmedo era de 105 g/3 in (76,2 mm). El tisú no
crepado convertido presentaba los siguientes parámetros de
resistencia en estado húmedo: un retorno elástico de 0,640, un IEC
de 0,591, y un volumen específico comprimido húmedo de 6,440,
basados en una media de 5 muestras, comprendiendo cada muestra un
bloque de tres secciones de doble capa de tisú. Las desviaciones
estándar respectivas de los tres parámetros de resistencia en estado
húmedo fueron de 0,013, 0,014 y 0,131. El volumen específico inicial
de las muestras humedecidas en la primera compresión de 0,025 psi
(0,17 kPa) era de 20,1 cc/g. Cuando el mismo tisú tridimensional se
fijaba a la superficie del Yankee con adhesivos convencionales y se
separaba mediante crepado convencional, los parámetros resultantes
de resistencia en estado húmedo eran relativamente menores. El tisú
crepado presentaba un retorno elástico de 0,513, un IEC de 0,568 y
un volumen específico comprimido húmedo de 4,670, basados en una
media de 6 muestras, comprendiendo cada muestra de nuevo un bloque
de tres secciones de doble capa de tisú. Las desviaciones estándar
respectivas de los tres parámetros de resistencia en estado húmedo
fueron de 0,022, 0,020 y 0,111. El peso base exento de humedad
promedio de las muestras no crepadas era de 37,3 gsm, y para las
muestras crepadas era de 36,0 gsm.
Se fabricó un tisú no crepado con fibras de
elevado rendimiento y agentes permanentes de resistencia en estado
húmedo sustancialmente de acuerdo con el ejemplo 1, pero usando una
tela Asten 44GST menos texturada en lugar de la tela Lindsay Wire
TAD como tela de transferencia. La pulpa comprendió fibras de madera
blanda (abeto) 100 BCTMP con 20 libras (9,1 kg) por tonelada de
fibra de resina de resistencia en estado húmedo KYMENE 557 LX
(fabricada por Hercules, Wilmington, Delaware) añadida en la
emulsión de fibras. El tisú se fijó al secador Yankee a una
consistencia de aproximadamente el 34 por ciento, y a continuación
se secó completamente. Se utilizó de nuevo una mezcla de control
interfacial de alcohol polivinílico, sorbitol y poliglicol Hercules
M1336, con la dosis y las proporciones de los agentes ajustados para
un secado y una separación efectivos. El tisú secado no crepado fue
separado del Yankee y arrollado sin ningún procesamiento posterior.
El peso base exento de humedad era de 30,7 gsm.
El tisú no crepado presentaba un retorno elástico
de 0,783, un IEC de 0,743 y un volumen específico comprimido húmedo
de 8,115, basados en una media de 4 muestras, comprendiendo cada
muestra un bloque de cuatro secciones de capa única de tisú. Las
desviaciones estándar respectivas de los tres parámetros de
resistencia en estado húmedo fueron de 0,008, 0,019 y 0,110. El
volumen específico inicial de la muestra humedecida bajo una carga
de 0,025 psi (170 Pa) fue de 17,4 cc/g.
La anterior descripción detallada se ha hecho a
modo de muestración. Por ello, pueden realizarse un número de
modificaciones y cambios sin salirse del alcance de la presente
invención. Por ejemplo, pueden usarse características alternativas u
opcionales descritas como parte de una realización para dar como
resultado otra realización. Adicionalmente, dos componentes
denominados podrían representar partes de la misma estructura.
Además, pueden emplearse diversos procesos y disposiciones
alternativas del equipo, en particular con respecto a la preparación
de la pasta, la caja de entrada, las telas de formación, las
transferencias de la hoja continua y el secado. Por tanto, la
invención no debería hallarse limitada por las realizaciones
específicas citadas, sino sólo por las reivindicaciones.
Claims (60)
1. Método para producir una hoja continua de tisú
no crepada (36), que comprende:
a) depositar una suspensión acuosa de fibras para
la fabricación de papel sobre una tela de formación (14) para formar
una hoja continua embriónica (10);
b) eliminar agua de la hoja continua;
f) transferir la hoja continua (10) hasta la
superficie de un secador cilíndrico (30);
g) aplicar una mezcla de control interfacial (40)
que comprende compuestos adhesivos y agentes de desmoldeo, estando
adaptada la mezcla de control interfacial (40) para adherir la hoja
continua a la superficie del secador (30) sin agitación y para
permitir la separación de la hoja continua (10) sin provocar un daño
significativo en la hoja continua (10);
h) secar la hoja continua (10) en el secador
cilíndrico (30); y
k) separar la hoja continua (10) de la superficie
del secador (30) sin crepado.
2. Método, según la reivindicación 1, que
comprende también:
e) texturar la hoja continua (10) contra un
sustrato tridimensional (24, 50, 54).
3. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que la hoja continua (10) se
somete a eliminación de agua hasta una consistencia de
aproximadamente el 30 por ciento o superior en el paso b).
4. Método, según la reivindicación 1, en el que
la hoja continua (10) se presiona contra el secador cilíndrico
mientras dicha hoja continua (10) se halla en contacto con un
sustrato texturado (24, 50, 54).
5. Método, según la reivindicación 1, en el que
la hoja continua (10) se presiona contra la superficie del secador
cilíndrico (30) a una consistencia de aproximadamente entre el 30 y
el 45 por ciento, mientras dicha hoja continua (10) se halla en
contacto con un sustrato texturado (24, 50, 54).
6. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que los compuestos adhesivos se
aplican a la superficie del secador cilíndrico (30) y los agentes de
desmoldeo se aplican a la suspensión acuosa de fibras para la
fabricación de papel (10).
7. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en el que tanto los compuestos adhesivos
como los agentes de desmoldeo se aplican a la superficie del secador
cilíndrico (30).
8. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que los compuestos adhesivos son
solubles en agua.
9. Método, según la reivindicación 8, en el que
los compuestos adhesivos siguen siendo solubles en agua después de
que un revestimiento fino del compuesto adhesivo en una disolución
acuosa se ha secado y calentado a 150ºC durante 30 minutos.
10. Método, según la reivindicación 8, en el que
los compuestos adhesivos de la mezcla de control interfacial (40)
son solubles en agua al menos en un 90 por ciento tras ser secados y
calentados a 250ºF (120ºC) durante 30 minutos.
11. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que la mezcla de control
interfacial (40) se halla sustancialmente libre de agentes de
reticulado.
12. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que la mezcla de control
interfacial (40) se aplica en una dosis de aproximadamente entre
0,02 y 0,15 gramos de sólido por metro cuadrado del área de
aplicación.
13. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que la mezcla de control
interfacial (40) comprende una cantidad efectiva de poliol.
14. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que el agente de desmoldeo
comprende una emulsión de hidrocarburo.
15. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que la mezcla de control
interfacial (40) comprende, sobre la base del extracto seco, entre
un valor mayor que 0 y un 80 por ciento de sorbitol.
\newpage
16. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que la mezcla de control
interfacial (40) comprende un alcohol polivinílico.
17. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, que comprende además la etapa de
envolver una tela (24, 54, 82) alrededor de la hoja continua (10)
conforme ésta entra en contacto con la superficie del secador
cilíndrico (30), donde la longitud de la envoltura de la tela es
inferior al 60 por ciento de la circunferencia del secador
cilíndrico (30).
18. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que la presión máxima aplicada a
la hoja continua (10) cuando ésta se transfiere a la superficie del
secador (30) es inferior a 400 psi (2,8 MPa), medida a lo largo de
una región cuadrada de una pulgada (650 mm^{2}) que rodea al punto
de máxima presión.
19. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, que comprende además la etapa de
ejecutar una transferencia brusca de la hoja continua (10) a una
tela de transferencia (24, 50, 54) que viaja a una velocidad al
menos un 10 por ciento más lenta que la velocidad de la hoja
continua (10) antes de la transferencia brusca.
20. Método, según la reivindicación 19, en el que
la tela de transferencia (24, 50, 54) presenta una rugosidad de la
tela de al menos 0,3 mm.
21. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, que comprende además la etapa de
rociar un agente de desmoldeo de la tela sobre el sustrato
tridimensional (24, 50, 54) antes de texturizar la hoja continua
(10) contra el sustrato (24, 50, 54).
22. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que la hoja continua (10) se
somete a eliminación de agua hasta una consistencia de
aproximadamente el 30 por ciento o superior mediante eliminación de
agua atérmica.
23. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que la hoja continua (10) se
somete a eliminación de agua hasta una consistencia de
aproximadamente el 30 por ciento o superior usando sólo medios de
eliminación de agua no compresivos.
24. Método, según la reivindicación 23, en el que
la hoja continua (10) se somete a eliminación de agua hasta una
consistencia de aproximadamente el 30 por ciento o superior usando
una prensa neumática (16) que comprende una cámara de aire
presurizado (18) asociada operativamente con una caja de vacío
(20).
25. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que toda la eliminación de agua
y el secado de la hoja continua (10) se consigue sin usar un secador
giratorio por circulación de aire pasante.
26. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que el secado de la hoja
continua (10) en el secador cilíndrico (30) comprende el secado por
incidencia de aire recalentado en una campana (34).
27. Método, según la reivindicación 26, en el que
el secado por incidencia de aire comprende chorros de aire dirigidos
contra la hoja continua (10) a velocidades medias de al menos 10
m/s.
28. Método, según la reivindicación 1 o
cualquiera de las reivindicaciones 3 a 27, para producir una hoja
continua de tisú no crepado (36) a velocidades útiles desde el punto
de vista industrial, que comprende además las etapas de:
c) transferir la hoja continua (10) a una primera
tela de transferencia (50);
d) transferir la hoja continua (10) a una segunda
tela de transferencia (54);
29. Método, según la reivindicación 28, en el que
la hoja continua húmeda (10) se somete a eliminación de agua hasta
una consistencia de aproximadamente el 30 por ciento o superior,
después de que la hoja continua (10) se ha transferido a una de las
telas de transferencia (50, 54).
30. Método, según la reivindicación 29, en el que
toda la eliminación de agua y secado anterior a la separación de la
hoja continua (10) de la superficie del secador (30) se consigue sin
usar un secador giratorio por circulación de aire pasante.
31. Método, según las reivindicaciones 28, 29 ó
30, en el que la transferencia de la hoja continua (10) desde al
menos una de las telas de transferencia (50, 54) se consigue con un
nivel de transferencia brusca de al menos el 10 por ciento.
32. Método, según las reivindicaciones 28 a 31,
en el que la primera tela de transferencia (50) presenta una
rugosidad de la tela al menos un 30 por ciento superior al de la
tela de formación (14).
33. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que :
la hoja continua (10) se transfiere a la
superficie del secador cilíndrico (30) en la etapa f) a una
consistencia de aproximadamente entre el 30 y el 45 por ciento
usando un sustrato texturado (24, 50, 54).
34. Método, según la reivindicación 33, en el que
los compuestos adhesivos comprenden el sorbitol y el alcohol
polivinílico.
35. Método, según las reivindicaciones 33 ó 34,
en el que los compuestos adhesivos siguen siendo solubles en agua
después de secar y calentar a 150ºC durante 30 minutos un
revestimiento fino del compuesto adhesivo en una disolución acuosa
con una masa de extracto seco de 1 gramo.
36. Método, según las reivindicaciones 33, 34 ó
35, en el que los compuestos adhesivos de la mezcla de control
interfacial (40) son solubles en agua al menos en un 90 por ciento
tras ser secados y calentados a 250ºF (120ºC) durante 30
minutos.
37. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, que comprende además las etapas
de:
i) separar la hoja continua (10) de la superficie
del secador (30) usando una cuchilla de crepado.
j) ajustar la mezcla de control interfacial (40)
de tal manera que la mezcla de control interfacial (40) se adapte
para adherir la hoja continua (10) a la superficie del secador (30)
sin agitación y permita la separación de la hoja continua (10) sin
provocar un daño significativo a la hoja continua (10).
38. Método, según la reivindicación 37, en el que
el ajuste de la mezcla de control interfacial (40) comprende
disminuir la cantidad de compuestos adhesivos en relación a la
cantidad de agentes de desmoldeo.
39. Método, según las reivindicaciones 37 ó 38,
en el que la separación de la hoja continua (10) de la superficie
del secador (30) sin crepado comprende incrementar la velocidad de
una bobina (38).
40. Método para modificar una máquina de tisú
crepado por prensado en húmedo para la producción de un tisú no
crepado (36), comprendiendo la máquina de tisú crepado una sección
de formación que incluye un bucle sin fin de una tela de formación
(14), un bucle sin fin de un fieltro suave de prensa húmeda, una
sección de transferencia para transportar una hoja continua húmeda
(10) de tisú desde la tela de formación (14) hasta el fieltro de
prensa húmeda, un secador Yankee (30), una prensa (32) para prensar
la hoja continua húmeda (10) que reposa sobre el fieltro de la
prensa húmeda contra el secador Yankee (30), una sección de rociado
(42) para aplicar el adhesivo de crepado (40) a la superficie del
secador Yankee (30), una cuchilla rascadora adaptada para ser
forzada contra el secador Yankee (30) para separar mediante crepado
la hoja continua (10) de la superficie del secador (30) y una bobina
(38), careciendo la máquina de tisú crepado por prensado en húmedo
de un secador giratorio por circulación de aire pasante antes del
secador Yankee (30), comprendiendo el método las etapas de:
a) sustituir el fieltro suave de la prensa húmeda
por una tela de fabricación de papel texturada (24, 50);
b) modificar la sección de transferencia para
transferir una hoja continua embriónica (10) sobre la tela de
formación (14) a la tela de fabricación de papel texturada (24,
50);
c) proporcionar medios de eliminación de agua no
compresiva;
d) proporcionar un sistema de suministro (78, 79)
para aplicar un agente de desmoldeo a la superficie de la tela de
fabricación de papel texturada (24, 50), estando adaptado el agente
de desmoldeo para ayudar a la separación de la hoja continua (10) de
la tela de fabricación de papel (24, 50); y
e) modificar la sección de rociado (42) para
proporcionar cantidades efectivas de una mezcla de control
interfacial (40) que comprende compuestos adhesivos y agentes de
desmoldeo, estando la mezcla de control interfacial (40) adaptada
para permitir la operación sin crepado de la máquina de tisú de tal
manera que la hoja continua de tisú (36) producida en la máquina
mantenga una fijación estable al Yankee (30) hasta que sea retirada
sin crepado por la tensión procedente de la bobina (38).
41. Método, según la reivindicación 40, en el que
la etapa de modificar la sección de transferencia comprende además
la agregación de medios para la transferencia brusca desde la tela
de formación (14) hasta la tela de fabricación del papel (24, 50)
con una velocidad diferencial de al menos el 10 por ciento.
42. Método, según las reivindicaciones 40 ó 41,
que comprende además la etapa de ajustar la carga de la cuchilla
rascadora contra el secador Yankee (30) hasta menos de 15 pli (0,27
kg/mm) durante la producción de tisú no crepado (36).
43. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 39, para producir un tisú no crepado con una
profundidad de la superficie de al menos 0,2 mm.
44. Método, según la reivindicación 43, en el que
el tisú no crepado (36) presenta un estiramiento en la dirección de
la máquina de al menos el 6 por ciento, y un estiramiento en la
dirección transversal de al menos el 6 por ciento.
45. Método, según las reivindicaciones 43 ó 44,
en el que el tisú no crepado (36) presenta un volumen específico de
al menos 15 cc/g y un estiramiento en la dirección de la máquina de
al menos el 6 por ciento.
46. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones 43 a 45, en el que el tisú no crepado (36) presenta
un valor de retorno elástico de al menos 0,6.
47. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones 43 a 46, en el que el tisú no crepado (36) presenta
un valor de volumen específico comprimido húmedo de al menos 5
cc/g.
48. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 39, para producir un tisú no crepado con una
topografía tridimensional, una densidad sustancialmente uniforme, un
volumen específico de al menos 10 cc/g en el estado no satinado y
una absorbencia de al menos 12 gramos de agua por gramo de fibra,
comprendiendo el tisú (36) cantidades detectables de una mezcla de
control interfacial (40) que comprende compuestos adhesivos y
agentes de desmoldeo.
49. Método, según la reivindicación 48, en el que
la mezcla de control interfacial (40) comprende un poliol.
50. Método, según las reivindicaciones 48 ó 49,
en el que la mezcla de control interfacial (40) se halla
sustancialmente libre de agentes reticulantes.
51. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones 48 a 50, en el que el tisú (36) comprende fibras de
papel rizadas.
52. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones 48 a 51, en el que el tisú (36) comprende fibras
reticuladas.
53. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones 48 a 52, en el que el tisú (36) comprende agentes
de descomposición química.
54. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones 48 a 53, en el que el tisú (36) comprende una
pluralidad de capas unitarias, presentando al menos una capa
orientada hacia el exterior una longitud media de las fibras
inferior al menos a la de otra capa del tisú (36).
55. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones 48 a 54, en el que el tisú no crepado (36) presenta
un valor de volumen específico comprimido húmedo de al menos 5 cc/g
en el estado no satinado.
56. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones 48 a 55, en el que el tisú no crepado (36) presenta
un valor de retorno elástico de al menos 0,5.
57. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones 48 a 56, en el que el tisú no crepado (36) presenta
un valor de índice de energía de carga de al menos 0,45.
58. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 39, en el que los agentes de desmoldeo se
aplican a una superficie de la hoja continua (10) y los compuestos
adhesivos se aplican a la suspensión acuosa de fibras de papel
(10).
59. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 39, en el que los agentes de desmoldeo se
aplican a una superficie de la hoja continua (10) y los compuestos
adhesivos se aplican a la superficie del secador cilíndrico
(30).
60. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 39, en el que al menos uno de los compuestos
adhesivos y de los agentes de desmoldeo se aplica a la superficie de
la hoja continua (10) que entra en contacto con el secador
cilíndrico (30) antes de la transferencia de la hoja continua (10) a
la superficie del secador cilíndrico (30).
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