ES2307034T3

ES2307034T3 - Proceso de fabricacion de una correa de prensa de linea de contacto larga, que comprende fibras impregnadas en resina.

Info

Publication number: ES2307034T3
Application number: ES04755895T
Authority: ES
Inventors: Eric Romanski
Original assignee: Albany International Corp
Current assignee: Albany International Corp
Priority date: 2003-07-02
Filing date: 2004-06-23
Publication date: 2008-11-16
Anticipated expiration: 2024-06-23
Also published as: ATE397523T1; KR101075455B1; JP4624349B2; MXPA05014231A; NO20060533L; CN100519158C; BRPI0412266A; CA2530435C; US20050003177A1; CA2530435A1; CN1816441A; WO2005005131A1; DE602004014273D1; JP2007527331A; ZA200600057B; RU2352703C2; US7011731B2; KR20060025208A; TWI323219B; NZ544401A

Abstract

Un método para la fabricación de una estructura de correa, que comprende las etapas de: proporcionar cintas (10) fabricadas de resina (12) que rodean una matriz fibrosa (14); aplicar cintas en orientación CD (22) a la superficie de un mandril (16); aplicar cintas en orientación MD (24) sobre todas las cintas CD (22); aplicar presión y calor al mandril (16) que contiene las cintas CD y MD (22, 24), para fundir la resina y encapsular el material fibroso; tratar la estructura de correa así obtenida, de forma que se endurezca; y pulir al menos una superficie de la estructura de correa, hasta un grosor deseado.

Description

Proceso de fabricación de una correa de prensa de línea de contacto larga, que comprende fibras impregnadas en resina.

Campo de la invención

La presente invención está dirigida a un método para fabricar una estructura de correa para fabricación de papel, a partir de cintas pre-impregnadas. Más en concreto, las cintas contienen una única resina termoplástica y una matriz fibrosa.

Antecedentes de la invención

Durante el proceso de fabricación de papel se forma una banda fibrosa celulósica mediante depositar una suspensión fibrosa, es decir una dispersión acuosa de fibras de celulosa, sobre un tejido de formación en movimiento, en la sección de formación de una máquina de papel. A través de la tela de formación se desgota gran cantidad de agua procedente de la suspensión, dejando la banda fibrosa celulósica sobre la superficie de la tela de formación.

La banda fibrosa celulósica recién formada pasa de la sección de formación a una sección de prensa que incluye una serie de líneas de contacto de prensa. La banda fibrosa celulósica pasa a través de las líneas de contacto de prensa, soportada por una tela de prensa o, como a menudo es el caso, entre dos de tales telas de prensa. En las líneas de tangencia de prensa, la banda fibrosa celulósica es sometida a fuerzas de compresión que escurren el agua desde esta, y que adhieren entre sí las fibras celulósicas en la banda, para convertir la banda fibrosa celulósica en una hoja de papel. El agua es recibida por la tela o telas de prensa y, en el caso ideal, no vuelve a la hoja de papel.

Finalmente la hoja de papel pasa a una sección de secado que incluye al menos una serie de tambores con cilindros rotatorios de secado, que son calentados internamente por vapor. La hoja de papel recién formada es dirigida secuencialmente, en un trayecto en serpentina alrededor de cada uno de una serie de tambores, mediante una tela de secado que sujeta la hoja de papel estrechamente contra las superficies de los tambores. Los tambores calentados reducen mediante evaporación el contenido de agua de la hoja de papel, hasta un nivel deseado.

Debe apreciarse que las telas de formación, prensa y secado adoptan todas la forma de bucles sin fin sobre la máquina de papel, y funcionan a modo de transportadores. Debe apreciarse también que la fabricación de papel es un proceso continuo que discurre a velocidades considerables. Es decir, la suspensión fibrosa es depositada continuamente sobre la tela de formación en la sección de formación, de mientras que una hoja de papel recién fabricada es enrollada continuamente en rollos, tras salir de la sección de secado.

Tradicionalmente, las secciones de prensa han incluido una serie de líneas de contacto formadas por paredes de rodillos de prensa cilíndricos, adyacentes. En los últimos años se ha encontrado que el uso de prensas de larga línea de contacto es ventajoso frente al uso de líneas de contacto formadas por paredes de rodillos de prensa adyacentes. Esto se debe a que cuanto mayor es el tiempo que una banda fibrosa celulósica puede ser sometida a presión en la línea de contacto, mayor es la cantidad de agua que puede retirarse de esta, y por consiguiente menor la cantidad de agua que permanecerá tras la banda, para su retirada por evaporación en la sección de secado.

El documento EP 1 096 065 revela una estructura de correa que comprende una capa de fibras de refuerzo en orientación CD (Cross machine Direction, dirección transversal a la máquina), una capa de fibras reforzadas en orientación MD (Machine Direction, dirección de la máquina) y una matriz de resina endurecida.

La presente invención está relacionada con prensas de línea de contacto larga, tipo zapata. En esta variedad de prensas de línea de contacto larga, la línea de contacto se forma entre un rodillo de prensa cilíndrico y una zapata de presión arqueada. Esta última tiene una superficie cóncava cilíndrica, que tiene un radio de curvatura próximo al del rodillo de prensa cilíndrico. Cuando el rodillo y la zapata se traen a estrecha proximidad física mutua, se forma una línea de contacto que puede ser de cinco a diez veces más larga en la dirección de la máquina, que una formada entre dos rodillos de prensa. Esto incrementa el denominado tiempo de permanencia de la banda fibrosa celulósica en la línea de contacto larga, manteniendo a la vez un nivel adecuado de presión por pulgada cuadrada de fuerza de prensado. El resultado de esta tecnología de línea de contacto larga, ha sido un incremento drástico en el secado de la banda fibrosa celulósica en la línea de contacto larga, en comparación con las líneas de contacto de prensa convencionales de máquinas de papel.

Una prensa de línea de contacto larga del tipo zapata, requiere una cinta especial tal como la que se muestra en la Patente de EE.UU. Número 5 238 537 de Dutt, comúnmente asignada. Esta correa está diseñada para proteger el tejido de prensa que soporta, transporta y seca la banda fibrosa celulósica, frente al desgaste acelerado que se produciría debido al contacto directo deslizante, sobre la zapata estacionaría de presión. Semejante correa debe estar provista con una superficie suave, impermeable, que se pueda llevar o se deslice sobre la zapata estacionaría, en una película de lubricante de aceite. La correa se mueve a través de la línea de contacto aproximadamente a la misma velocidad que el tejido de prensa, sometiendo de ese modo al tejido de prensa a mínimas cantidades de frotamiento contra la superficie de la correa.

Los métodos tradicionales de fabricación de una correa de prensa de línea de contacto larga, involucran el uso de sistemas de hilos y resina líquida. En concreto, hay tres métodos conocidos para fabricar una correa utilizando estos materiales. El primer método utiliza un sistema de dos rodillos, en el que un sustrato tejido sin fin es recubierto por una resina de uretano. El segundo método utiliza un mandril de construcción sobre el que se deposita hilos de refuerzo, sobre la superficie exterior del mandril, en una matriz de esencialmente 90 grados, y a continuación son encapsulados por completo con la resina de uretano líquido. El tercer método es similar al segundo, siendo la diferencia que se utiliza la superficie interna de un mandril al objeto de depositar los filamentos y el vaciado de resina, para formar la correa.

Con estos métodos, los hilos utilizados para reforzar la estructura son de monofilamento o bien de múltiples filamentos, y se posicionan en la resina para proteger su integridad. Debido al relativamente grande tamaño de los hilos de refuerzo, y a la cantidad de material de resina requerido para encapsular los hilos, el calibre de la correa puede tornarse inaceptablemente grueso. Este será especialmente el caso de correas ranuradas o con perforaciones ciegas, que requieren un grosor adicional de resina donde son maquinadas la ranuras o los agujeros.

La presente invención resuelve este problema mediante fabricar una correa utilizando una cinta pre-impregnada acorde con la combinación de las etapas del método definidas en la reivindicación 1. En las reivindicaciones dependientes se define realizaciones preferidas de la invención. La cinta comprende filamentos individuales depositados en yuxtaposición, en una disposición de tipo cinta, y encapsulados y protegidos con resina termoplástica (por ejemplo, véase la figura 1). El uso de filamentos de impregnación termoplástica permite que se disponga elementos de refuerzo en una estructura de correa, sin incrementar sustancialmente del grosor de la correa. Estos filamentos individuales son menores que los hilos que constan de cientos de filamentos, como los utilizados en la fabricación de correas convencionales. Esta cinta pre-impregnada es el elemento básico de la presente invención.

Resumen de la invención

La presente invención es un método de fabricación de una estructura de correa para la fabricación de papel mediante la provisión de cintas, cada una fabricada de resina termoplástica sólida rodeando una matriz fibrosa. Un ejemplo del método requiere aplicar una capa de cintas en orientación CD sobre la superficie de un mandril, aplicar a continuación una capa de cintas en orientación MD sobre la capa CD, aplicar presión y calor al mandril que contiene las capas CD y MD de forma que se funde la resina termoplástica y ligar/encapsular la matriz fibrosa. A continuación, la estructura de correa así obtenida puede ser ranurada, perforada o tratada de otro modo deseado.

Alternativamente, el método anterior puede ser invertido en función del orden MD/CD de la disposición de las capas. Además, preferentemente se aplica al mandril una capa completamente de resina, antes de aplicar las cintas MD y CD. Además, puede aplicarse una o más capas de resina a continuación de las cintas MD y CD, o entre estas. Asimismo, esta capa de resina puede ser caucho en una capa, o en todas las capas.

Breve descripción de los dibujos

Así, mediante la presente invención se obtendrá sus objetivos y ventajas, cuya descripción debe tomarse junto con los dibujos, en los cuales:

la figura 1 es una representación esquemática de una cinta termoplástica reforzada con fibra, utilizada en la fabricación de la correa acorde con la presente invención;

la figura 2 es un diagrama de un mandril de construcción utilizado en la producción de la correa inventiva;

la figura 3 es una ilustración del mandril de la figura 2, con la cinta de la figura 1 aplicada a este en una dirección transversal a la máquina; y

la figura 4 es una representación que muestra el mandril de la figura 3, con cinta adicional aplicada a este en la dirección de la máquina.

Descripción detallada de la realización preferida

La figura 1 ilustra una cinta termoplástica 10 reforzada con fibra, utilizada en la fabricación de la correa de la presente invención. La cinta 10 comprende una única resina elastomérica termoplástica sólida 12, que contiene compuestos reticulados activados por irradiación. La resina 12 rodea una matriz fibrosa 14 que puede adoptar diversas formas. Ejemplos del material 14 de matriz incluyen filamentos de fibra continuos, cintas tejidas y cintas de punto con filamentos de refuerzo continuos. Sin embargo, los filamentos de fibra continuos 14, como se muestra en la figura 1, ofrecen el mejor refuerzo puesto que no dependen del ligamento de resina para obtener su resistencia. Es decir, si por alguna razón la resina 12 pierde su integridad, los filamentos 14 siguen proporcionando refuerzo.

Para fabricar la cinta 10, se impregna cualquiera de los mencionados materiales de matriz 14 es, por ejemplo a través de un troquel calentado, con la única resina elastomérica termoplástica 12. Tras completarse la pre-impregnación 10, tal como se denomina, está en forma sólida y tiene una sección transversal fija. Como se muestra en las figuras 2-4, esta pre-impregnación 10 se utiliza para depositar una matriz de capas orientadas tanto MD como CD 22, 24, sobre un mandril de construcción 16. El mandril 16 que contiene la matriz MD y CD de cintas pre-impregnadas 22, 24, se mueve a continuación con una cinta tejida de película contraíble (no mostrada) para proporcionar presión durante un subsiguiente proceso de calentamiento. Este proceso de calentamiento vuelve a licuar la resina termoplástica 12, y crea una encapsulación de resina homogénea para todos los hilos MD y CD 14. Una vez que se enfría el mandril 16 que contiene la resina ahora homogénea y el refuerzo de hilos, cualesquiera imperfecciones tales como burbujas de aire pueden repararse, mediante volver a fundir el área afectada con una herramienta caliente. Una vez que se ha reparado cualquier imperfección, la resina 12 puede tratarse de una forma apropiada para reticular la resina 12, formando un material termoendurecido. La superficie de la estructura de correa así obtenida, puede maquinarse a continuación para crear fajas y ranuras de un calibre y separación deseados, o agujeros perforados ciegos u otros métodos para crear los vacíos superficiales deseados.

Ahora se describirá en mayor detalle un ejemplo del método mencionado de fabricación de la correa. Como se muestra en la figura 3, inicialmente las cintas 22 son depositadas sobre toda la superficie del mandril primero en la dirección CD, y sujetas en su posición mediante arandelas de sujeción 18, 20 en cada hombro del mandril 16. En relación con esto, se tiene cuidado de asegurar que las cintas adyacentes 22 son contiguas entre sí, sin áreas de vacío entre estas. Una vez que las cintas de pre-impregnación 22 cubren toda la superficie del mandril 16, a continuación las cintas MD 24 son enrolladas en espiral sobre las cintas CD 22, de nuevo asegurándose de que las espirales adyacentes son contiguas entre sí, como se muestra la figura 4. Nótese que esta cinta MD 24 está asegurada a las arandelas de sujeción 18, 20 al principio y al final de la bobina.

Debe entenderse que el orden MD/CD de la disposición de las capas puede invertirse. Además, preferentemente se aplica al mandril una capa completamente de resina, antes de aplicar las cintas 22, 24. Nótese además que, en el caso de que se requiera un calibre de correa mayor para crear ranuras o un volumen vacío perforado ciego, puede aplicarse una cinta fabricada del 100% de resina termoplástica (no mostrada), antes o después de que estén en su posición las cintas MD y CD de pre-impregnación 22, 24. Esta capa de resina puede también ser aplicada entre las capas MD/CD, pero no ser endurecida por completo. Si es necesario puede aplicarse incluso varias capas de esta resina termoplástica reforzada no fibrosa. Asimismo, la capa de resina puede ser de caucho, en una o en todas las capas.

Una vez que el mandril 16 está "vestido" con la cinta pre-impregnada 22, 24, está listo para ser termotratado de forma que la resina termoplástica 12 se funda y ligue toda la matriz. Sin embargo, antes del tratamiento térmico se enrolla en el mandril vestido una película contraíble, que soporta todos los componentes y les proporciona presión. El mandril enrollado (no mostrado) se sitúa a continuación en un autoclave o una cámara de calentamiento similar. No obstante, también puede utilizarse calentamiento por inducción, por infrarrojos, por aire caliente o por otros medios apropiados para este propósito, al objeto de que fluya por fusión la resina 12 sin sumergir todo el mandril en la atmósfera caliente. Nótese que el calor requerido para hacer que la resina 12 fluya, se determina por el tipo de resina 12 utilizado para fabricar la pre-impregnación 10.

Una vez que la resina 12 ha sido lo suficientemente calentada para promover el flujo de resina, la correa puede enfriarse para solidificar la resina 12. A continuación, debido a la naturaleza termoplástica de la resina 12, puede repararse defectos tales como pequeños vacíos en las áreas de ligadura de la resina, a través de calor y resina adicional (no mostrada). La estructura de correa así obtenida, está entonces lista para tener su superficie pulida a un calibre uniforme, por ejemplo utilizando equipamiento de rectificación convencional. Si se desea, a continuación puede formarse ranuras o agujeros ciegos perforados.

Adicionalmente, se hace notar que hay una familia de resinas de termoendurecido que, cuando son sometidas a temperaturas por encima de su punto de fusión, se reticularán y quedarán termoendurecidas. Este tipo de resina puede utilizarse además en la fabricación de la correa, y es el material preferido.

Hay diferencias clave entre la presente invención y la revelada en la Patente de EE.UU. Número 5 507 899 (Yamauchi). Por ejemplo, la cinta de Yamauchi es enrollada sobre un mandril mientras permanece en la forma líquida, y es enrollada sobre la dirección de la máquina; no hay componente CD. La desventaja es que si la ligadura fibra-resina se rompe, el refuerzo se pierde en todas las direcciones. La presente invención elimina esa desventaja, mediante utilizar una cinta 10 que está en estado sólido (seca) y dispuesta en direcciones tanto MD como CD para maximizar la estabilidad. Además, los filamentos continuos 14 que se muestra en la figura 1 ofrecen un refuerzo superior, puesto que no dependen de la ligadura de la resina para obtener su resistencia. Es decir, si por cualquier motivo la resina pierde su integridad, los filamentos 14 seguirán proporcionando refuerzo.

Si bien aquí se ha descrito y revelado en detalle una realización preferida, el alcance no debe limitarse por esta; por el contrario, su alcance debe determinarse mediante el de las reivindicaciones anexas. Por ejemplo, la correa de la presente invención puede también ser utilizada para correas de prensa de zapata, utilizadas en calandrias de zapata u otras aplicaciones que serán evidentes para las personas cualificadas en el arte.

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Referencias citadas en la descripción

La lista de referencias citadas por el solicitante es solo para comodidad del lector. No forma parte del documento de Patente Europea. Aunque se ha tomado especial cuidado en recopilar las referencias, no puede descartarse errores u omisiones y la EPO rechaza toda responsabilidad a este respecto.

Documentos de patente citados en la descripción

\bullet EP 1 096 065 A [0007]

\bullet US 5 238 537 A [0008]

\bullet US 5 507 899 A [0022]

Claims

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1. Un método para la fabricación de una estructura de correa, que comprende las etapas de:

proporcionar cintas (10) fabricadas de resina (12) que rodean una matriz fibrosa (14);

aplicar cintas en orientación CD (22) a la superficie de un mandril (16);

aplicar cintas en orientación MD (24) sobre todas las cintas CD (22);

aplicar presión y calor al mandril (16) que contiene las cintas CD y MD (22, 24), para fundir la resina y encapsular el material fibroso;

tratar la estructura de correa así obtenida, de forma que se endurezca; y

pulir al menos una superficie de la estructura de correa, hasta un grosor deseado.
2. El método reivindicado en la reivindicación 1, en el que las cintas proporcionadas fabricadas de resina (12), que rodean una matriz fibrosa, están en estado sólido y tienen sección transversal fija.
3. El método reivindicado en la reivindicación 1 o la 2, en el que se provoca el termoendurecimiento de la resina (12) durante la etapa de tratamiento de la estructura de correa.
4. El método como el reivindicado en una de las reivindicaciones previas, que comprende además la etapa de formar ranuras o agujeros ciegos perforados, sobre una superficie de la estructura de correa.
5. El método como el reivindicado en una de las reivindicaciones previas, en el que se aplica presión mediante enrollar una película contraíble, en torno al mandril (16) que contiene las cintas CD y MD.
6. El método como el reivindicado en una de las reivindicaciones previas, en el que se aplica energía de radiación para el termoendurecimiento de la resina (12).
7. El método como el reivindicado en una de las reivindicaciones previas, que comprende además la etapa de enfriar tras la etapa de calentamiento, la matriz encapsulada en resina, al objeto de solidificar la resina.
8. El método como el reivindicado en una de las reivindicaciones previas, que comprende además la etapa de reparar defectos sobre la estructura de correa.
9. El método como el reivindicado en una de las reivindicaciones previas, en el que las mencionadas cintas MD (24) son aplicadas en una configuración espiral.
10. El método como el reivindicado en una de las reivindicaciones previas, en el que se invierte el orden de la disposición de capas de las cintas MD y CD.
11. El método como el reivindicado en una de las reivindicaciones previas, en el que se aplica al menos una capa de resina a la superficie del mandril (16), antes de aplicar las cintas MD y CD.
12. El método como el reivindicado en una de las reivindicaciones previas, en el que se aplica al menos una capa de resina sobre las cintas MD y CD, después de que las cintas estén en su posición.
13. El método como el reivindicado en una de las reivindicaciones previas, en el que se aplica al menos una capa de resina entre las cintas MD y CD, pero no se endurece por completo.
14. El método reivindicado en una de las reivindicaciones previas, en el que la resina (12) es una resina elastomérica termoplástica sólida, que contiene compuestos de reticulación activados por radiación.
15. El método como el reivindicado en una de las reivindicaciones previas, en el que parte o la totalidad de las cintas comprenden caucho.
16. El método como el reivindicado en una de las reivindicaciones previas, en el que la matriz fibrosa proporciona refuerzo e incluye uno entre filamentos continuos de fibra, cintas tejidas y cintas de punto con filamentos continuos de refuerzo.
17. El método reivindicado en una de las reivindicaciones previas, en el que se invierte el orden de la disposición en capas de las cintas MD y CD.
18. El método reivindicado en una de las reivindicaciones previas, en el que la estructura de correa es una correa de prensa con zapata.