ES2326032T3 - Cinta de procesamiento con membrana porosa para la industria papelera. - Google Patents

Abstract

Una cinta de procesamiento para la industria papelera (10) en la forma de un laminado que consta de una membrana porosa (14) y una cinta con acanaladuras (12), donde la membrana porosa (14) consta de un sustrato de membrana (18) integrado en la superficie de dicha cinta con acanaladuras (12) y una superficie de membrana (20) para entrar en contacto con una hoja continua de papel, donde dicha cinta con acanaladuras (12) incluye acanaladuras, orificios ciegos o cavidades (16) formadas en la superficie de dicha cinta con acanaladuras (12) debajo de la membrana porosa (14).

Description

Cinta de procesamiento con membrana porosa para la industria papelera.

Área de la invención

La presente invención está dirigida a las cintas de procesamiento industriales, particularmente a una familia de cintas de procesamiento para la industria papelera (PIPB, por sus siglas en inglés) que cuentan con una variedad de propiedades para diferentes aplicaciones en la industria papelera, y más particularmente a un laminado que consta de cintas de prensa ventiladas y de una membrana porosa utilizada para extraer el agua de una hoja continua de papel en una línea de prensado.

Antecedentes de la invención

Durante el proceso de fabricación de papel, una hoja continua fibrosa de celulosa se forma depositando una suspensión fibrosa, es decir, una dispersión acuosa de fibras de celulosa, sobre una tela de formación en movimiento en la sección de formación de una máquina de producción de papel. Una gran cantidad de agua es drenada de la suspensión a través de la tela de formación, dejando la hoja continua fibrosa de celulosa en la superficie de la tela de formación.

La hoja continua fibrosa de celulosa recién formada, avanza desde la sección de formación a una sección de prensado, la cual incluye una serie de líneas de prensado. La hoja continua fibrosa de celulosa pasa a través de las líneas de prensado sostenida por una tela de prensa, o, como suele ser el caso, entre dos telas de prensa de ese tipo. En las líneas de prensado, la hoja continua fibrosa de celulosa es sometida a fuerzas de compresión que extraen el agua presente en la misma, y que adhieren entre sí las fibras de celulosa en la hoja continua, para convertir la hoja continua fibrosa de celulosa en una hoja de papel. El agua es recibida por la tela o telas de la prensa e, idealmente, no retorna a la hoja de papel.

La hoja de papel finalmente avanza a una sección de secado, la cual incluye al menos una serie de tambores o cilindros secadores giratorios, que son calentados internamente por medio de vapor. La hoja de papel recién formada es dirigida, secuencialmente, en una trayectoria que serpentea alrededor de cada uno de una serie de tambores, por medio de una tela secadora, que sujeta la hoja de papel estrechamente contra las superficies de los tambores. Los tambores calientes reducen el contenido de agua de la hoja de papel a un nivel deseable mediante evaporación.

Debería apreciarse que las telas de formación, de prensa y secado toman la forma de bucles sin fin en la máquina de producción de papel, y funcionan de la misma manera que las cintas transportadoras. También debería apreciarse que la fabricación de papel es un proceso continuo que transcurre a velocidades considerables. Es decir, la suspensión fibrosa es depositada continuamente en la tela de formación en la sección de formación, mientras que una hoja de papel recién manufacturada es bobinada continuamente en los cilindros después de que ésta sale de la sección de secado.

Los costes de energía cada vez más elevados han aumentado el deseo de extraer la mayor cantidad de agua posible de la hoja continua antes de que entre a la sección de secado. Como los tambores de secado son generalmente calentados desde dentro por medio de vapor, los costos asociados con la producción del vapor pueden resultar considerables, especialmente cuando debe extraerse una gran cantidad de agua de la hoja continua.

Generalmente, las secciones de prensa han incluido una serie de líneas de prensado formadas por pares de rodillos de presión cilíndricos adyacentes. Sin embargo, la utilización de extensas líneas de prensado, del tipo de prensas con rodillo de zapata, ha demostrado ser más ventajosa que la utilización de líneas de prensado formadas por pares de rodillos de presión adyacentes. Esto se debe a que cuanto más tiempo una hoja continua se encuentre sometida a la presión en la línea de prensado, más cantidad de agua podrá ser extraida de la misma, y, consecuentemente, menor será la cantidad de agua que permanezca en la hoja continua y que deberá ser extraída mediante evaporación en la sección de secado.

En las prensas con extensas líneas de prensado con zapata, la línea de prensado se forma entre un rodillo de prensado cilíndrico y una zapata de presión arqueada. Esta última tiene una superficie cilíndricamente cóncava con un radio de curvatura cercano al del rodillo de prensado cilíndrico. Cuando el rodillo y la zapata se aproximan físicamente, se forma una línea de prensado, la cual puede ser de cinco a diez veces más larga en el sentido longitudinal que una formada entre los rodillos de presión. Dado que la línea de prensado larga puede ser de cinco a diez veces más larga que la de una prensa convencional de dos rodillos, el denominado tiempo de permanencia, durante el cual la hoja continua fibrosa es sometida a presión en la línea de prensado larga, puede ser correspondientemente más largo de lo que sería en una prensa de dos rodillos. El resultado es un dramático incremento de extracción de agua de la hoja continua fibrosa en la línea de prensado larga, en relación con la obtenida utilizando líneas de prensado convencionales en máquinas de fabricación de papel.

Una prensa de línea de prensado larga del tipo de rodillos con zapata requiere una cinta especial, como la que se muestra en la patente estadounidense Nº 5,238,537 a Dutt (Albany International Corp.). La cinta está diseñada para proteger la tela de prensa, la cual sostiene, transporta y extrae el agua de la hoja continua fibrosa, del desgaste acelerado que resultaría del contacto directo y deslizable sobre la zapata de presión fija. Dicha cinta debe estar provista de una superficie suave e impermeable que se mueva, o se deslice, encima de la zapata fija sobre una película lubricante de aceite. La cinta se mueve a través de la línea de prensado a una velocidad aproximadamente igual a la de la tela de prensa, sometiendo por lo tanto a la tela de prensa a mínimas cantidades de fricción contra la superficie de la cinta.

Cintas de la variedad mostrada en la patente estadounidense Nº 5,238,537 son fabricadas impregnando un tejido base, que toma la forma de un bucle sin fin, con una resina polimérica sintética. Preferentemente, la resina forma un recubrimiento de grosores predeterminados en, al menos, la superficie interna de la cinta, para que los hilos con los cuales la tela base está tejida puedan ser protegidos del contacto directo con el componente arqueado de la zapata de presión, de la línea de prensado larga. Es específicamente este recubrimiento el cual debe tener una superficie suave e impermeable para deslizarse sin problemas sobre la zapata lubricada y para evitar que el aceite de lubricación penetre en la estructura de la cinta y contamine la tela, o las telas, de prensa, y la hoja continua fibrosa.

La tela base de la cinta mostrada en la patente estadounidense Nº 5,238,537 puede ser tejida con hilos de monofilamento en un hilado de una capa o de múltiples capas, y se teje de forma tal que sea lo suficientemente abierta para permitir que el material de impregnado impregne por completo el tejido. Esto elimina la posibilidad de que se formen huecos en la cinta final. Dichos huecos podrían permitir que la lubricación utilizada entre la cinta y la zapata pase a través de la cinta y contamine la tela o las telas de prensa y la hoja continua fibrosa. La tela base puede ser tejida de manera plana, y subsecuentemente ser cosida en una forma sin fin, o tejida de manera sin fin en una forma tubular.

Cuando el material de impregnado es curado hasta alcanzar una condición sólida, es en primer lugar unido a la tela base por una entrelazado mecánico, donde el material curado de impregnado rodea los hilos de la tela base. Además, podría existir algún tipo de unión o adhesión química entre el material curado de impregnado y el material de los hilos de la tela base.

Las cintas de prensa de las líneas de prensado largas, como la mostrada en la patente estadounidense Nº 5,238,537, dependiendo de los requerimientos de tamaño de las prensas de línea de prensado larga en las cuales sean instaladas, tienen longitudes de aproximadamente 10 a 35 pies (aproximadamente 3 a 11 metros), medidas longitudinalmente alrededor de sus formas de bucles sin fin, y su ancho es de aproximadamente 6 a 35 pies (aproximadamente 2 a 11 metros), medidas transversalmente a lo ancho de dichas formas. La fabricación de dichas cintas se vuelve compleja debido al requerimiento de que la tela base sea una tela sin fin antes de su impregnación con una resina polimérica sintética.

Suele desearse proveer la cinta con un recubrimiento de resina de algún grosor predeterminado sobre su superficie exterior, como así también sobre su superficie interior. Al recubrir ambos lados de la cinta, su tejido base estará más cerca de, si es que no coincide con, el eje neutral de flexión de la cinta. En una circunstancia tal, será menos probable que las tensiones internas que surgen cuando la cinta es flexionada, al pasar alrededor de un rodillo, o elemento similar, en la máquina de producción de papel, causen que el recubrimiento se deslamine de cualquiera de los lados de la cinta.

Además, cuando la superficie exterior de la cinta tiene un recubrimiento de resina de algún grosor predeterminado, permite que las acanaladuras, orificios ciegos u otras cavidades sean conformadas en dicha superficie sin exponer ninguna parte del tejido base. Estas características prevén el almacenamiento temporal de agua extraída a presión de la hoja continua en la línea de prensado, y son generalmente producidas mediante la realización de acanaladuras u orificios en una etapa de fabricación diferente a continuación del curado del recubrimiento de resina.

El documento WO 99/18282 revela una tela industrial que es apropiada para utilizar como revestimiento de las máquinas de fabricación de papel, del correaje o de la tela filtrante y que consta de un soporte permeable que lleva una capa de partículas poliméricas sinterizadas, además de una capa que proporciona un recubrimiento suave de la superficie. Dicha tela, en particular, tiene un potencial reducido para el trazado de la hoja continua de papel.

Aunque algunas o todas las referencias precedentes presentan ciertas ventajas, mejoras adicionales y/o formas alternativas siempre son deseables.

Resumen de la invención

Es, por lo tanto, un objeto principal de la presente invención suministrar una familia de PIPB con una variedad de propiedades para diferentes aplicaciones en la industria papelera.

Es también un objeto de la invención suministrar una PIPB utilizado para mejorar la extracción de agua en la línea de prensado o para sustituir la estructura de extracción de agua utilizada hasta ahora proporcionada por las telas de la prensa en una línea de prensado.

Un objeto adicional de la invención es prever que una PIPB exhiba un cierre de acanaladura mínimo mientras fomenta una distribución uniforme de la presión en la línea de prensado.

Estos y otros objetos y ventajas son proporcionados por la presente invención. En este sentido, la presente invención está dirigida a una familia de PIPB que cuenta con una flexible variedad de propiedades. Un ejemplo es un laminado que consta de una PIPB con acanaladuras y una membrana porosa en la superficie de la cinta con acanaladuras, con una porción de la membrana incorporada en dicha superficie. Adicionalmente, la membrana incluye una porción de sustrato creada en la cinta con acanaladuras y una porción de superficie de cara a la hoja de papel. La porción de membrana de la cinta tiene distintas funciones. Mejora el rendimiento de la cinta proporcionándole volumen de espacio adicional a la capacidad de extracción de agua total de la línea de prensado de la tela (o telas) de prensa y al sistema de cinta con acanaladuras. En algunos casos, dicha cinta compuesta podría reemplazar a una tela (o telas) de prensa que proporcionarían por lo general la extracción de agua de una hoja de papel en una línea de prensado. Además, la inclusión de la membrana en la superficie de la cinta con acanaladuras puede ayudar a evitar el cierre de las acanaladuras bajo carga, un problema que puede surgir a medida que la cinta envejece. Dicha estructura compuesta puede entonces emplear un sistema de resina más suave en el lado de las acanaladuras, que mitigará la aparición de fisuras en el área plana entre las acanaladuras. Además, las variaciones de la estructura exacta del sustrato de membrana y de la superficie son numerosas, y todas ellas permiten una variación de las propiedades resultantes de la PIPB para satisfacer la necesidad deseada.

Breve descripción de los dibujos

Por lo tanto, por medio de la presente invención se realizarán sus objetos y ventajas, cuya descripción debe analizarse en conjunto con los dibujos, en donde:

la Figura 1 es una vista lateral seccional de un ejemplo de una PIPB, de acuerdo a la presente invención;

la Figura 2 es una vista lateral que muestra la PIPB inventiva utilizada para extraer el agua de una hoja de papel en una línea de prensado sin tela; y

la Figura 3 ilustra un rociador y una caja aspirante utilizados para extraer agua de la PIPB.

Descripción detallada de la realización preferente

En cuanto a los dibujos, la Figura 1 ilustra (vista transversal) uno de los muchos ejemplos posibles de la cinta de procesamiento para la industria papelera 10, de acuerdo a la presente invención. Ventajosamente, la invención proporciona una familia de PIPB con una flexible variedad de propiedades para muchas aplicaciones distintas en la industria papelera. En el ejemplo mostrado en la Figura 1, la PIPB de la invención 10 es un laminado que consta de una PIPB con acanaladuras 12 y una membrana porosa 14 en la superficie de la misma. En el presente ejemplo, la membrana porosa 14 consta de un sustrato de membrana 18 cubierto por una superficie de membrana 20. Debe tenerse en cuenta que el sustrato de membrana 18 está incorporado a la superficie de la PIPB con acanaladuras 12. La superficie de membrana 20, por otro lado, se proporciona para interactuar con, por ejemplo, una hoja de papel o cartón.

En referencia a la Figura 1, el sustrato de membrana 18 puede constar de, por ejemplo, hilos tejidos, una matriz no tejida, o una combinación de las mismas. En este sentido, los hilos del sustrato 18 pueden ser monofilamentos, multifilamentos, hilados u otros hilos apropiados para el mismo propósito. Además, estos hilos pueden ser pretratados para mejorar su adherencia tanto a la PIPB 12 como a la superficie de membrana 20. La superficie de membrana 20, por otro lado, puede constar de un recubrimiento de polímero poroso, una película de polímero permeable, un ensamblaje de fibras cortas o multifilamentos, u otros materiales adecuados para el mismo propósito. De esta manera, la presente invención prevé diferentes combinaciones de sustrato 18 y superficie 20 para obtener una variedad de PIPB 10, con una variedad de diferentes propiedades para distintas aplicaciones. El recubrimiento de polímero poroso puede ser producido mediante una cantidad de técnicas conocidas para aquellas personas expertas en el arte, como por ejemplo el perforado láser, remoción de un componente soluble con un solvente apropiado, troquelado mecánico, o la aplicación de una resina como una espuma reticulada o no reticulada, por ejemplo.

La Figura 2 ilustra un ejemplo de la PIPB 10 inventiva utilizada en la línea de prensado 22 de una máquina de producción de papel. En este sentido, debería entenderse que el "paquete" completo de una línea de prensado convencional incluye una o más telas de prensa, una PIPB, la hoja de papel o cartón, y rodillos de presión opuestos u otros elementos compresivos como una zapata. La presente invención, por otro lado, puede prever una línea de prensado "sin tela" 22 en la cual la PIPB 10 con la membrana porosa 14 reemplaza a la o las telas de prensa. Es decir, la PIPB 10 podría suministrar la estructura extractora de agua, hasta ahora proporcionada por una o unas telas de prensa en la línea de prensado 22. Por lo tanto, a medida que la hoja de papel (no mostrada) es transportada a través de la línea de prensado 22 en la cinta 26, el agua es extraída de la hoja directamente en la PIPB 10. El agua puede ser posteriormente extraida de la PIPB 10 mediante una cámara de aspiración 28 mostrada en la Figura 3, de ser necesario.

Adicionalmente, la PIPB 10 de la realización preferente de la presente invención proporciona la ventaja de que la membrana porosa 14 bloquea la posición de las acanaladuras de la cinta 16 (u otros espacios o cavidades para el receso del agua arrastrada, como por ejemplo orificios ciegos) para restringir el cierre del espacio o cavidad en la línea de prensado 22. También debe tenerse en cuenta que la cinta 26 podría no incluir espacios o cavidades y que funcionaría como la cinta de transferencia 26 mostrada en la Figura 2.

De este modo, por medio de la presente invención se realizan sus objetos y ventajas, y aunque en ésta se han revelado y descrito en detalle realizaciones preferentes, su alcance y objetivos no deberían, así, estar limitados; por el contrario, su alcance debería estar determinado por el de las reivindicaciones anexas.

Claims (11)

1. Una cinta de procesamiento para la industria papelera (10) en la forma de un laminado que consta de una membrana porosa (14) y una cinta con acanaladuras (12), donde la membrana porosa (14) consta de un sustrato de membrana (18) integrado en la superficie de dicha cinta con acanaladuras (12) y una superficie de membrana (20) para entrar en contacto con una hoja continua de papel, donde dicha cinta con acanaladuras (12) incluye acanaladuras, orificios ciegos o cavidades (16) formadas en la superficie de dicha cinta con acanaladuras (12) debajo de la membrana porosa (14).

2. La cinta según la reivindicación 1, donde el sustrato de membrana (18) consta de una estructura tejida.

3. La cinta según la reivindicación 1, donde el sustrato de membrana (18) consta de una estructura no tejida.

4. La cinta según la reivindicación 1, donde el sustrato de membrana (18) consta de monofilamentos, multifilamentos o hilados.

5. La cinta según la reivindicación 1, donde los hilos del sustrato de membrana (18) son tratados para mejorar su adherencia a la superficie de la cinta con acanaladuras (12) y a la superficie de la membrana (20).

6. La cinta según la reivindicación 1, donde la superficie de membrana (20) es un recubrimiento de polímero poroso, una película de polímero permeable, un ensamblaje de fibras cortas, o un ensamblaje de multifilamentos.

7. La cinta según la reivindicación 6, donde el recubrimiento de polímero poroso es producido por una perforación láser, remoción de un componente soluble con un solvente, troquelado mecánico, o aplicación de una espuma reticulada o no reticulada.

8. La cinta según una de las reivindicaciones anteriores, donde dicha membrana porosa (14) de la cinta (10) está adaptada para mejorar la extracción de agua en una línea de prensado (22).

9. La cinta según una de las reivindicaciones anteriores, donde la membrana porosa (14) de la cinta (10) está adaptada para recibir el agua extraída por presión de una hoja continua de papel y para ser extraida con medios de succión (28).

10. La cinta según la reivindicación 1, donde la membrana porosa (14) bloquea la posición de las acanaladuras, orificios ciegos o cavidades (16) para restringir el cierre de la misma.

11. Una cinta de procesamiento para la industria papelera según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de que dicha cinta (10) consta de una cinta para prensa de rodillo con zapata.