ES2582651T3 - Método para controlar la acumulación de adhesivo en un secador Yankee - Google Patents
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Abstract
Un proceso continuo de fabricación de una lámina absorbente que incluye formar una lámina continua celulósica mojada (44), aplicar la lámina continua (44) sobre un cilindro de secado (80) de un secador (20), cuyo cilindro de secado (80) es suministrado con un adhesivo resinoso a una velocidad de adición sustancialmente constante durante el funcionamiento en estado estable, en el que el adhesivo de resina está formado esencialmente por una resina de alcohol de polivinilo y una resina de epihalohidrina en una proporción sustancialmente fija en el funcionamiento en estado estable y el secador (20) está además provisto de una carcasa secadora capaz de variar la temperatura, comprendiendo la mejora controlar la acumulación de un revestimiento de adhesivo sobre el cilindro de secado (80) mediante el desprendido de al menos una parte del revestimiento de adhesivo del cilindro de secado (80) con un rascador de limpieza (D) mientras se controla el unión en mojado al cilindro de secado (80) mediante una técnica seleccionada del grupo formado por: (a) hacer descender la temperatura de la carcasa antes de desprender el revestimiento; (b) cambiar la composición del adhesivo resinoso antes de desprender el revestimiento; y (c) aumentar la velocidad de adición del adhesivo resinoso por encima de la velocidad de adición en estado estable antes de desprender el revestimiento.
Description
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hace que la resistencia a tracción en la dirección de la máquina de la lámina continua exceda la resistencia a tracción en la dirección transversal.
A menos que se especifique lo contrario, el “peso base”, BWT, bwt etcétera, se refiere al peso de una resma del producto de 3000 pies cuadrados (278,7 m2). La consistencia de refiere al porcentaje de sólidos de una lámina continua naciente, por ejemplo, calculado en una base seca de hueso. “Secado al aire” significa incluir una humedad residual, por convección hasta aproximadamente 10 por ciento de la humedad para la pulpa y aproximadamente 6% para el papel. Una lámina continua naciente que tiene un 50 por ciento de agua y un 50 por ciento de pulpa seca de huesos, tiene una consistencia del 50 por ciento.
El término “celulósica”, “lámina celulósica” y similares significa incluir cualquier producto que incorpora fibras de fabricación de popel que tiene celulosa como componente principal. “Fibras de fabricación de papel” incluyen fibras celulósicas de pulpas vírgenes o recicladas (secundarias) o mezclas de fibras que comprenden fibras celulósicas. Fibras adecuadas para la fabricación de láminas continuas de esta enseñanza incluyen: fibras no de madera, tales como fibras de algodón, o derivados de algodón, abaca, kenaf, vidrio de sabai, lino, vidrio de esparto, paja, cáñamo de yute, bagazo, fibras de pelusa de algodoncillo, y fibras de hojas de piña; y fibras de madera tales como las obtenidas a partir de árboles de hoja caduca o coníferas, que incluyen fibras de madera de coníferas, tales como fibras de kraft de madera de conífera del norte y del sur; fibra de maderas duras, tales como eucalipto, arce, abedul, álamo o similares. Las fibras de fabricación de papel pueden ser liberadas de su material fuente por medio de uno cualquiera de los procesos de formación de pulpa químicos familiares para los expertos en la técnica, incluyendo formación de pulpa de sulfato, sulfito, polisulfato o soda, etc. La pulpa puede ser blanquea si se desea con medios químicos que incluyen el uso de cloro, dióxido de cloro, oxígeno, peróxido alcalino, etcétera. Los productos de la presente enseñanza pueden comprender una mezcla de fibras convencional (derivadas de una pulpa virgen o de frentes de reciclado) y fibras tubulares ricas en lingnino de elevada aspereza, tales como pulpa termo-mecánica, química mezclada (BCTMP). “Suministros” y la terminología similar se refiere a composiciones acuosas que incluyen fibras de fabricación de papel, opcionalmente resinas de resistencia en mojado, desligadores y similares para la fabricación de productos de papel.
Como se ha utilizado aquí, la expresión eliminación de agua por compactación de la lámina continua o suministro se refiere a la eliminación de agua mecánica presionando en mojado sobre un fieltro de eliminación de agua, por ejemplo, en algunas realizaciones mediante el uso de presión mecánica aplicada de forma continua sobre la superficie mojada cuando entra en una separación entre un rodillo de presión y la zapata de presión en la que la lámina continua está en contacto con un fieltro de fabricación de papel. La terminología “eliminación de agua por compactación” se utiliza para distinguir procesos en los que la eliminación de agua inicial de la lámina continua se realiza en gran medida mediante medios térmicos como es el caso, por ejemplo, la Patente de Estados Unidos Nº
4.529.480 concedida a Trokhan y la Patente de Estados Unidos Nº 5.607.551 concedida a Farrington et al. La eliminación de gua por compactación de una lámina continua se refiere de este modo, por ejemplo, a la retira del agua de una lámina continua naciente que tiene una consistencia menor del 30 por ciento o similar mediante la aplicación de presión en la misma y/o aumentando la consistencia de la lámina continua en aproximadamente un 15 por ciento o más mediante la aplicación de presión en la misma.
La terminología de tejido de plisado y similar se refiere a un tejido o una cinta que porta un patrón adecuado capaz de llevar a la práctica el proceso de la presente invención y preferiblemente es lo suficiente permeable para que la lámina continua sea secada mientras es sujetada en el tejido de plisado. En los casos en los que la lámina continua es trasferida a otro tejido o superficie (otro distinto del tejido de plisado) para su secado, el tejido de plisado puede tener una permeabilidad más baja.
La terminología contemporánea y similar se refiere a las ocurrencias durante el mismo periodo de tiempo de eventos que se producen con un periodo de tiempo corto, teniendo en cuenta que todo el proceso de desprendido típicamente sólo requiere 5 – 20 minutos.
La terminología “lado de tejido” y similar se refiere al lado de la lámina continua que está en contacto con el tejido de plisado. “Lado de secador” o “lado Yankee” es el lado de la lámina continua en contacto con el cilindro de secado, típicamente opuesto al lado de tejido de la lámina continua.
Fpm se refiere a pies por minuto; mientras que fps se refiere a pies por segundo.
MD significa dirección de la máquina y CD significa dirección transversal a la máquina.
Los parámetros de separación entre rodillos incluyen, sin limitación, la presión de separación entre rodillos, la longitud de la separación entre rodillos, la dureza del rodillo de respaldo, ángulo de aproximación de tejido, ángulo de alejamiento del tejido, uniformidad, e incremento de velocidad entre la superficie de la separación entre rodillos.
Longitud de separación entre rodillos significa longitud sobre la que las superficies de separación entre rodillos que están en contacto.
La retirada de un revestimiento de adhesivo de un cilindro de secado se refiere cuantitativamente aquí en términos
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de espesor de revestimiento. De este modo, la retirada de una “parte principal” de un revestimiento se refiere a reducir su espesor en el secador en más del 50 %.
Cuando se hace referencia la temperatura de revestimiento de adhesivo, se hace referencia a la temperatura de revestimiento en el secador Yankee en su parte aguas abajo, típicamente en la localización justo encima de la hoja de plisado en las Figuras 1, 2 y 3, a menos que se indique lo contrario. Esta temperatura es convenientemente medida con un sensor de infrarrojos y es aproximadamente igual a la temperatura de la superficie del cilindro Yankee en el punto en el que el producto es retirado del mismo.
Una superficie de transferencia de translación se refiere a la superficie desde la que la lámina continua es plisada en el tejido de plisado. La superficie de transferencia de translación puede ser una superficie de un tambor giratorio como se describe más adelante, o puede ser la superficie de una cinta móvil lisa continua u otro tejido en movimiento que puede tener una textura de superficie etcétera. La superficie de transferencia de translación necesita soportar la lámina continua y facilitar el elevado plisado de sólidos como se apreciará a partir de la siguiente descripción.
“Unión en mojado” se refiere generalmente a la capacidad de un revestimiento adhesivo en un cilindro de secado de adherir una lámina continua mojada al cilindro con el fin de secar la lámina continua.
Los calibres y volúmenes presentados aquí pueden estar medidos en calibres de 8 a 16 láminas como se especifica. Las láminas son apiladas y la medida de calibre es tomada aproximadamente en la parte central de la pila. Preferiblemente las muestras de ensayo están condicionadas en una atmósfera de 23º ± 1,0 ºC (73,4º ± 1,8 ºF) a una humedad relativa del 50% durante al menos 2 horas y después son medidas con un Thwing-Albert Modelo 89-II-JR o con un Medidor de Espesor Electrónico de Propagación con yunques de 2 pulgas de diámetro (50,8 mm), carga de peso muerto de 539 ± 10 gramos y velocidad de descenso de 0,231 pulgadas/segundo (5,56 mm/segundo). Para el ensayo del producto terminado, cada lámina de producto que se va a ensayar debe tener el mismo número de dobleces que cuando el producto es vendido. En general, para el ensayo, son seleccionadas ocho láminas y son apiladas juntas. Para el ensayo de servilletas, las servilletas son desdobladas antes de ser apiladas. Para el ensayo de lámina de base fuera de las plegadoras, cada lámina que va ser ensayada debe tener el mismo número de dobleces que los producidos fuera de la plegadora. Para el ensayo de lámina de base fuera del carrete de la máquina de papel, deben ser utilizados dobleces individuales. Las láminas son apiladas juntas alineadas con la MD. En el producto estampado o impreso por encargo, se trata de evitar tomar medidas en estas áreas en todo lo posible. El volumen también puede ser expresado en unidades de volumen/peso dividiendo el calibre por el peso base.
La longitud de doblado (cm) se determina de acuerdo con el método de ensayo ASTM D 1388-96, opción en voladizo.
La velocidad de absorción de agua o WAR, se mide en segundos y es el tiempo que tarda una muestra en absorber una gota de agua de 0,1 gramos dispuesta sobre su superficie mediante una jeringuilla automática. Las muestras de ensayo están preferiblemente en unas condiciones de 23 ºC ± 1 ºC (73,4 ± 1,8 ºF) a una humedad relativa del 50%. Para cada muestra, se preparan 4 muestras de ensayo de 3x3 pulgadas. Cada muestra se coloca en un soporte de muestra de manera que una lámpara de elevada intensidad se dirige hacia la muestra. Se depositan 0,1 ml de agua en la superficie de la muestra y se pone en marcha un reloj. Cuando el agua es absorbida, como se indica por la falta de reflexión de luz de la gota, el reloj se detiene y el tiempo registrado al 0,1 segundos más próximo. El proceso se repite para cada muestra y los resultados son promediados para la muestra. WAR se mide de acuerdo con el método TAPPI T-432 cm-99.
Resistencias a tracción seca (MD y CD), alargamientos, relaciones de los mismos, módulos, módulos de rotura, esfuerzos y deformaciones con medidos con un dispositivo de ensayo Instron estándar u otros medios de tensión de alargamiento adecuado que puede estar configurados de diversas formas, típicamente utilizando tiras de papel o toalla de 3 o 1 pulgadas (76,2 o 25,4 mm), a unas condiciones atmosféricas de 23 ºC ± 1 ºC (73,4 ± 1 ºF) a una humedad relativa del 50% durante 2 horas. El ensayo de tracción se realiza a un velocidad de cruceta de 2 pulgadas/min (50,8 mm/min). El módulo de rotura se expresa en gramos/3 pulgadas (76,2 mm)/ % de deformación. El % de deformación es adimensional y no necesita ser especificado.
Las relaciones de tensión son simplemente relaciones de los valores determinados mediante los métodos anteriores. A menos que se especifique lo contrario, la propiedad de tensión es una propiedad de lámina seca.
La tensión mojada del pañuelo de papel de la presente invención se mide utilizando un tira de tres pulsadas de achura de pañuelo de papel que se dobla en un lazo, se pinza en una fijación especial calificada como Copa Finch y después se sumerge en agua. La Copa Finch, que está disponible de Thwing-Albert Instrument Company de Philadelphia, Pa, está montada sobre un medidor de tensión equipado con una célula de carga de 2,0 libras con una brida de la Copa Finch pinzada por la mandíbula inferior del medido y los extremos del lazo del pañuelo pinzados en la mandíbula superior del medidor de tensión. La muestra se sumerge en agua que está ajustada a un pH de 7.0 ± 0,1 y es ensayada la tensión después de un tiempo de inmersión de 5 segundos. Los resultados se expresan en g/3´´ (g/76,2 mm), dividiendo por dos a la cantidad para el lazo cuando sea apropiado.
La “relación de plisado de tejido” es una expresión de la diferencia de velocidades entre el tejido de plisado y el cable de formación y típicamente se calcula como la relación de la velocidad de lámina continua inmediatamente antes del plisado de tejido y la velocidad de lámina continua inmediatamente después del plisado de tejido, siendo el cable de formación y la superficie de transferencia típicamente, pero no necesariamente, operados a la misma velocidad:
Relación de plisado de tejido = velocidad de cilindro de transferencia / velocidad de tejido de plisado
El plisado de tejido también se puede expresar como un porcentaje calculado como:
Plisado de tejido, porcentaje, = [Relación de plisado de tejido -1] x 100 %
Una lámina continua plisada desde un cilindro de transferencia con una velocidad de superficie de 750 fpm (228,6 m/min) a un tejido con una velocidad de 500 fpm (152,4 m/min) tiene una relación de plisado de tejido de 1,5 y el plisado de tejido del 50%.
La relación de plisado total se calcula como la relación entre la velocidad del cable de formación y la velocidad del carrete y un plisado total en % es:
Plisado Total % = [Relación de Plisado Total -1] x 100%
Un proceso con una velocidad de cable de formación de 2000 fpm (609,8 m/min) y una velocidad de carrete de 1000 fpm (304,8 m/min) tiene una línea o relación de plisado total de 2 y un plisado total del 100 %.
PLI o pli significa libras de fuerza por pulgada lineal.
La dureza Pusey y Jones (P&J) (indentación) se mide de acuerpo con la norma ASTM D 531, y se refiere al número de indentación (muestra y condiciones estándar).
Un parámetro de “estado estable” es preferiblemente relativamente constante durante una campaña de fabricación y se refiere al valor del parámetro entre (y exclusivo de) las operaciones en las que la acumulación de adhesivo es retirada de un cilindro de secado de acuerdo con la presente enseñanza. La adición, tensiones etcétera, varía durante el funcionamiento entre las operaciones de limpieza, el valor de tiempo promediado entre (y exclusivo de) las operaciones de limpieza se utiliza como el valor de estado estable.
Incremento de velocidad significa una diferencia en la velocidad lineal.
El adhesivo de plisado utilizado para asegurar la lámina continua al cilindro de secado Yankee es preferiblemente un adhesivo hidroscópico, que se puede volver a mojar, sustancialmente sin enlace cruzado. Ejemplos de adhesivos preferidos son los que incluyen poli(vinil alcohol) de la clase general descrita en la Patente de Estados Unidos Nº
4.528.316 concedida a Soerens et al. Otros adhesivos adecuados están descritos en la Solicitud de Patente Provisional de Estados Unidos co-pendiente Nº de Serie 60/372.255, presentada el 12 de abril de 2002, titulada “Improved Creping Adhesive Modifier and Process for Producing Paper Products” (Nº de expediente 2394). Los adhesivos adecuados están opcionalmente provistos de modificadores etcétera. Se prefiere utilizar enlazadores cruzados y/o modificadores en pequeñas cantidades o sin ellos en el adhesivo.
Los adhesivos de plisado pueden comprender una resina termoendurecible o no termoendurecible, un polímero de formación de película semicristalino y opcionalmente un agente de enlace cruzado inorgánico así como modificadores. Opcionalmente, el adhesivo de plisado de la presente invención también puede incluir otros componentes, que incluyen, pero no se limitan a, aceites de hidrocarburos, surfactantes o plastificantes.
Los modificadores de plisado que se pueden utilizar en cantidades limitadas incluyen un complejo de amonio cuaternario que comprende al menos una amida no cíclica. El complejo de amonio cuaternario puede contener también uno o varios átomos de nitrógeno (u otros átomos) que son capaces de reaccionar con agentes alcalinizantes o cuaterizantes. Estos agentes alcalinizantes o cuaterizantes pueden contener cero, uno, dos, tres o cuatro grupos que contienen amida no cíclica. Un grupo que contiene amida está representado por la siguiente estructura de fórmula:
en donde R7 y R8 son cadenas moleculares no cíclicas de átomos orgánicos o inorgánicos.
Complejos preferidos de amonio cuaternario de bis-amida no cíclicos con funcionalidad de amida no cíclica pueden ser de la fórmula:
- Grado
- % de Hidrólisis Viscosidad, cps1 pH Volátiles, % Max Cenizas, % Max3
- Súper Hidrolizado
- Celvol 125
- 99,3+ 28-32 5,5 – 7,5 5 1,2
- Celvol 165
- 99,3+ 62-72 5,5 – 7,5 5 1,2
- Totalmente Hidrolizado
- Celvol 103
- 98,0 – 98,8 3,5 – 4,5 5,0 – 7,0 5 1,2
- Celvol 305
- 98,0 – 98,8 4,5 – 5,5 5,0 – 7,0 5 1,2
- Celvol 107
- 98,0 – 98,8 5,5 – 6,6 5,0 – 7,0 5 1,2
- Celvol 310
- 98,0 – 98,8 9,0 – 11,0 5,0 – 7,0 5 1,2
- Celvol 325
- 98,0 – 98,8 28,0 – 32,0 5,0 – 7,0 5 1,2
- Celvol 350
- 98,0 – 98,8 62 – 72 5,0 – 7,0 5 1,2
- Hidrolizado Intermedio
- Celvol 418
- 91,0 – 93,0 14,5 – 19,5 4,5 – 7,0 5 0,9
- Celvol 425
- 95,5 – 96,5 27 -31 4,5 – 6,5 5 0,9
- Parcialmente Hidrolizado
- Celvol 502
- 87,0 – 89,0 3,0 – 3,7 4,5 – 6,5 5 0,9
- Celvol 203
- 87,0 – 89,0 3,5 – 4,5 4,5 – 6,5 5 0,9
- Celvol 205
- 87,0 – 89,0 5,2 – 6,2 4,5 – 6,5 5 0,7
- Celvol 513
- 86,0 – 89,0 13 – 15 4,5 – 6,5 5 0,7
- Celvol 523
- 87,0 – 89,0 23 -27 4,0 – 6,0 5 0,5
- Celvol 540
- 87,0 – 89,0 45 -55 4,0 – 6,0 5 0,5
1 solución acuosa al 4%, 20 ºC
El adhesivo de plisado puede comprender también una o más sales o agentes de enlace cruzado inorgánicos. Se cree que tales aditivos son utilizados mejor en pequeñas cantidades o sin ellos, en combinación con la presente enseñanza. Una lista no exhaustiva de iones de metal miltivalentes incluye calcio, bario, titanio, cromo, manganeso, 5 hierro, cobalto, níquel, cinc molibdeno, estaño, antimonio, niobio, vanadio, tungsteno, selenio y circonio. Se pueden utilizar mezclas de iones de metal. Los aniones preferidos incluyen acetato, formato, hidróxido, carbonato, cloruro, bromuro, ioduro, sulfato, tartrato, y fosfato. Un ejemplo de una sal de enlace cruzado inorgánica preferida es una sal de circonio. La sal de circonio para utilizar de acuerdo con una realización de la presente enseñanza se puede seleccionar de uno o más compuestos de circonio que tengan una valencia de más de cuatro, tales como carbonato
10 de amonio circonio, acetilacetato de circonio, acetato de circonio, carbonato de circonio, sulfato de circonio, fosfato de circonio, carbonato de potasio circonio, fosfato de circonio sodio, y tartrato de sodio circonio. Compuestos de circonio apropiados incluyen por ejemplo, los descritos en la Patente de Estados Unidos Nº 6.207.011.
La sal de enlace cruzado inorgánica puede estar presente en el adhesivo de plisado en una cantidad comprendida entre aproximadamente 0% y aproximadamente 30%. En otra realización, el agente de enlace cruzado inorgánico 15 puede estar presente en el adhesivo de plisado en una cantidad comprendida entre aproximadamente el 1% y aproximadamente el 20%. En todavía otra realización, la sal de enlace cruzado inorgánica puede estar presente en un adhesivo de plisado en una cantidad comprendida entre aproximadamente el 1% y aproximadamente el 10% en peso respecto a los sólidos totales de la composición de adhesivo de plisado. Los compuestos de circonio para utilizar de acuerdo con la presente enseñanza incluyen los que se pueden obtener de EKA Chemicals Co.
20 (Previamente Hopton Industries) y Magnesium Elektron, Inc. Compuestos de circonio comerciales apropiados de EKA Chemicals Co, son AZCOTE 5800M y KZCOTE 5000 y de Magnesium Elektron, Inc. AZC y KZC.
Como se ha apuntado anteriormente, el adhesivo de plisado puede incluir cualesquiera otros componentes, que
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incluyen, pero no se limitan a, enlazadores cruzados orgánicos, aceites de hidrocarburo, surfactantes, anfotéros, humectantes, plastificantes, u otros agentes de tratamiento de superficie. Una lista extensiva, pero no exhaustiva, de enlazadores cruzados orgánicos incluyen glioxal, anhídrido maleico, bismaleimida, bis acrilamida y epihalohidrina. Los enlazadores cruzados orgánicos pueden ser compuestos cíclicos o no cíclicos. Los plastificantes para utilizar en la presente invención pueden incluir propileno glicol, dietileno glicol, trietileno glicol, dipropileno glicol y glicerol.
El adhesivo de plisado puede ser aplicado como una composición única o puede ser aplicado en sus partes de componentes. Más concretamente, la resina de poliamida puede ser aplicada separadamente del alcohol de polivinilo (PVOH) y el modificador.
Cuando se utiliza una hoja de plisado, se aplica un paquete de revestimiento normal a una velocidad de revestimiento total (adición como se ha calculado anteriormente) de 54 mg/m2 con 32 mg/m2 de PVOH (Celvol 523)/11,3 mg/m2 de PAE (Hercules 1145) y 10,5 mg/m2 de modificador (Hercules 4609VF). Un revestimiento preferido para un proceso de separación se puede aplicar a una velocidad de 20 mg/m2 con 14,52 mg/m2 de PVOH (Celvol 523)/5,10 mg/m2 de PAE (Hercules 1145) y 0,38 mg/m2 de modificador (Hercules 4609VF).
En combinación con la presente enseñanza, una lámina continua de papel absorbente se fabrica dispersando fibras de fabricación de papel en un suministro acuoso (pasta) y depositando el suministro acuoso en el cable de formación de una máquina de formación de papel. Se puede utilizar cualquier esquema de formación adecuado. Por ejemplo, una lista extensiva, pero no exhaustiva, además de formadores de Fourdrinier incluye un formador creciente, un formador de doble cable de envuelta en C, un formador de cable doble de envuelta en S, o un formador de rodillo delantero de succión. El tejido deformación puede ser cualquier miembro foraminoso adecuado que incluya tejidos de una capa, tejidos de doble capa, tejidos de triple capa, tejidos de fotopolímero, y similares. La técnica antecedente no exhaustiva en el área de tejido de formación incluye las Patentes de Estados Unidos Nº 4.157,276; 4.605,585; 4.161.195; 3.545.705; 3.549.742; 3.858.623; 4.041.989; 4.071.050; 4.112.982; 4.149.571; 4.182.381; 4.184.519; 4.314.589; 4.359.069; 4.376.455; 4.379.735; 4.453.573; 4.564.052; 4.592.395; 4.611.639; 4.640.741, 4.709.732; 4.759.391; 4.759.976, 4.942.077; 4.967.085; 4.998.568; 5.016.678; 5.054.525; 5.066.532; 5.098.519; 5.103.874; 5.114.777; 5.167.261; 5,199.261; 5.199.467; 5.211.815; 5.219.004; 5.245.025; 5.277.761; 5.328.565; y
5.379.808. Un tejido de formación particularmente útil con la presente invención es Voith Fabrics Forming Fabric 2164 fabricado por Voith Fabrics Corporation, Shreveport, LA.
La formación de espuma del suministro acuoso en el cable o tejido de formación se puede emplear como un medio para controlar la permeabilidad o el volumen de huecos de la lámina después del plisado del tejido. Técnicas de formación de espuma se describen en la Patente de Estados Unidos Nº 4.543.156 y la Patente Canadiense Nº
2.053.505. El suministro de fibra espumado está hecho a partir de una pasta acuosa de fibras mezclada con un portador líquido espumado justo antes de su introducción en la caja de cabeza. La pasta de pulpa suministrada al sistema tiene una consistencia comprendida entre aproximadamente 0,5 y aproximadamente 7 por ciento en peso de fibras, preferiblemente comprendida entre aproximadamente 2,5 y aproximadamente 4,5 de porcentaje en peso. La pasta de pulpa se añade a un líquido espumado que comprende agua, aire y surfactante que contiene de 50 a 80 por ciento de aire en volumen formando un suministro de fibra espumado que tiene una consistencia comprendida entre aproximadamente 0,1 a aproximadamente 3 por ciento en peso de fibras mediante el mezclado simple a partir de turbulencia natural y mezclado inherente en los elementos de proceso. La adición de la pulpa como una pasta de baja consistencia da lugar a un exceso de líquido espumado recuperado de los cables de formación. El exceso de líquido espumando es descargado desde el sistema y puede ser utilizado en otro sitio o tratado para la recuperación de surfactante del mismo.
El suministro puede contener aditivos químicos para alterar las propiedades físicas del papel producido. Estos productos químicos son bien entendidos por los externos en la técnica y se pueden utilizar en cualquier combinación conocida. Tales aditivos pueden ser modificadores de superficie, ablanbadores, desligantes, ayudas de resistencia, látex, generadores de opacidad, abrillantadores ópticos, tintes, pigmentos, agentes de tamaño, químicos de barrera, ayudas de retención; insolubilizadores, enlazadores cruzados orgánicos o inorgánicos, o combinaciones de los mismos; dichos productos químicos opcionalmente comprenden polioles, almidones, ésteres PPG, ésteres PEG, fosfolípidos, surfactantes, poliamidas, HMCP (Polímeros Catiónicos Modificados Hidrofóbicamente), HMAP (Polímeros Aniónicos Modificados Hidrofóbicamente) o similares.
La pulpa se puede mezclar con agentes de ajuste de resistencia tales como agentes de resistencia en mojado, agentes de resistencia en seco y desligantes/ablandadores etcétera. Agentes de resistencia mojada adecuados son conocidos por los expertos en la técnica. Una lista comprehensiva, pero no limitativa, de ayudas de resistencia útiles incluyen resinas de urea-formaldehido, resinas de melamina formaldehido, resinas de poliamida glioxiladas, resinas de poliamida-epiclorhidrina y similares. Las poliacrilamidas termoendurecibles son producidas haciendo reaccionar acrilamida con cloruro de dietil dimetil amonio (DADMAC) para producir un copolímero de poliacrilamida catiónico que reacciona finalmente con glioxal para producir una resina de resistencia en mojado de enlace cruzado catiónica, poliacrilamida glioxilada. Estos materiales están generalmente descritos en la Patente de Estados Unidos Nº
3.556.932 concedida a Coscia et al. y Nº 3.556.933 concedida a Williams et al. Resinas de este tipo están comercialmente disponibles bajo el nombre comercial de PAREZ 631NC de Bayer Corporation. Relaciones molares diferentes de acrilamida/-DADMAC/glioxal se pueden utilizar para producir resinas de enlace cruzado, que son útiles como agentes de resistencia en mojado. Además otros dialdehídos pueden ser sustituidos por glioxal para producir
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comercialmente disponibles.
Quasoft 202-JR es un material ablandador adecuado, que puede ser obtenido mediante alquilación de un producto de condensación de ácido oleico y dietilenotriamina. Las condiciones de síntesis que utilizan una deficiencia de agente de alquilación (por ejemplo, dietil sulfato) y solo una etapa de alquilación seguida de un ajuste de pH para producir las especies no etiladas, dan lugar a una mezcla compuesta por especies no etiladas catiónicas y etiladas catiónicas. Una proporción menor (por ejemplo, aproximadamente 10 %) del resultante amido amina para hacer ciclar compuestos de imidazolina. Dado que sólo las partes de imidazolina de estos materiales son compuestos de amonio cuaternarios, las composiciones como un total son sensibles pH. Por lo tanto, en la práctica de la presente enseñanza con esta clase de productos químicos, el pH en la caja de cabeza debería ser aproximadamente 6 a 8, más preferiblemente 6 a 7 y lo más preferible 6,5 a 7.
Los compuestos de amonio cuaternarios, tales como sales de amonio dialquil dimetil cuaternarias son también particularmente adecuados cuando los grupos alquil contienen entre aproximadamente 10 y 24 átomos de carbono. Estos compuestos tienen la ventaja de ser relativamente insensibles al pH.
Se pueden utilizar ablandadores biodegradables. Ablandadores/desligantes catiónicos biodregradables representativos se describen en la Patente de Estados Unidos Nº 5.312.522; 5.415.737; 5.262.007; 5.264.082; y
5.223.096. Los compuestos son diésteres biodegradables de compuestos de amonia cuaternarios, amino-ésteres cuaternizados y aceite vegetal biodegradable a base de ésteres funcionales con cloruro de amonio cuaternario y cloruro de diéster dierucildimetil amonio y son ablandadores biodegradables representativos.
En algunas realizaciones, una composición desligante particularmente preferida incluye un compuesto de amina cuaternario así como un surfactante no iónico.
La lámina continua naciente puede ser escurrida por compactación en un fieltro de fabricación de papel. Se puede utilizar cualquier fieltro adecuado. Por ejemplo, los fieltros pueden ser tramas de base de doble capa, tramas de base de triple capa, o tramas de base estratificadas. Los fieltros preferidos son aquellos que tienen el diseño de trama de base estratificado. Un fieltro de presión en mojado que puede ser particularmente útil con la presente enseñanza es Vector 3 fabricado por Voith Fabric. La técnica anterior en el área de fieltros de presión incluye la Patente de Estados Unidos Nº 5.657.797; 5.368.696; 4.973.512; 5.023.132; 5.225.269; 5.182.164; 5.372.876; y
5.618.612. De manera similar se puede utilizar un fieltro de presión diferencial como se describe en la Patente de Estados Unidos Nº 4.533.437 concedida a Curran et al.
Tejidos texturados o de plisado adecuados incluyen capa única, múltiples capas, o compuesto preferiblemente estructuras con malla abierta. Los tejidos pueden tener al menos una de las siguientes características: (1) en el lado del tejido de plisado que está en contacto con la lámina continua (el lado “superior”), el número de hebras en la dirección de la máquina (MD) por pulgada (malla) está comprendido entre 10 y 200 (3,94 – 78,7 hebras por cm) y el número de hebras en la dirección transversal (CD) por pulgada (cuantía) está también comprendido entre 10 y 200 (3,94 – 78,7 hebras por cm); (2) el diámetro de hebra es típicamente menor de 0,050 pulgadas (1,27 mm); (3) en el lado superior, la distancia entre el punto más alto de los nudillos de MD y el punto más alto de los nudillos CD está comprendida entre aproximadamente 0,001 pulgadas (0,0244 mm) y aproximadamente 0,02 o 0,03 pulgadas (0,508
o 0,762 mm); (4) entre estos dos niveles puede haber nudillos formados o bien en las hebras de MD o de CD que proporcionan a la topografía una apariencia de colina/valle en tres dimensiones que es impartida a la lámina; (5) el tejido puede estar orientado de cualquier manera adecuada para conseguir el efecto deseado en el procesamiento y en las propiedades del producto; los nudillos de urdimbre larga pueden estar en el lado superior para alimentar las crestas de MD en el producto, o los nudillos de trama pueden estar en el lado superior si se desean más crestas de CD para influir en las características de plisado cuando la lámina continua es transferida del cilindro de transferencia al tejido de plisado; y (6) el tejido puede estar fabricado para mostrar ciertos patrones geométricos que son visualmente agradables, lo que se repite típicamente entre cada dos a 50 hebras de urdimbre. Tejidos gruesos comercialmente disponibles adecuados incluyen un cierto número de tejidos fabricados por Voith Fabrics.
El tejido de plisado puede, de este modo, ser de la clase descrita en la Patente de Estados Unidos Nº 5.607.551 concedida a Farrington et al, Cols. 7-8 de la misma, así como los tejidos descritos en la Patente de Estados Unidos Nº 4.239.065 concedida a Trokhan y la Patente de Estados Unidos Nº 3.974.025 concedida a Ayers. Tales tejidos pueden tener aproximadamente entre 20 y aproximadamente 60 filamentos por pulgada (7,87 – 23.6 filamentos por cm) y están formados a partir de fibras poliméricas de monofilamento que tienen diámetros típicamente comprendidos entre aproximadamente 0,008 y aproximadamente 0,025 pulgadas (0,2032 – 0,635 mm). Tanto los monofilamentos de urdimbre como de trama pueden ser, pero no necesariamente, del mismo diámetro.
En algunos casos, los filamentos están así tricotados y configurados en serpentina de manera complementaria en al menos la dirección Z (el espesor del tejido) para proporcionar un primer grupo de disposiciones de cruces de plano de superficie superior coplanarios de ambos conjuntos de filamentos; y un segundo grupo o disposición predeterminada de cruces de superficie sub-superior. Las disposiciones están intercaladas de manera que las partes de cruces de plano de superficie superior definen una disposición de cavidades a modo de cestas de mimbre en la superficie superior del tejido cuyas cavidades están dispuestas en relación escalonada tanto en la dirección (MD) como en la dirección (CD) de la máquina, y de manera que cada cavidad abarca al menos un cruce de superficie
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sub-superior. Las cavidades están encerradas perimétricamente, de manera discreta, en la vista en planta, por una alineación a modo de piquete que comprende partes de una pluralidad de cruces planos de superficie superior. El bucle del tejido puede comprender monofilamentos endurecibles por calor de material termoplástico; las superficies superiores de los cruces de plano de superficie superior coplanarios pueden ser superficie planas monoplanares. Realizaciones específicas de la invención incluyen tramas de satén así como tramas híbridas de tres o más caladas, y cuantías de malla comprendidas entre aproximadamente 10 x 10 y aproximadamente 120 x 120 filamentos por pulgada (4 x 4 a aproximadamente 47 x 47 por centímetro) aunque la relación de cuantía de malla está comprendida entre aproximadamente 18 por 16 y aproximadamente 55 por 48 filamentos por pulgada (entre 9 x 8 y aproximadamente 22 x 19 por centímetro).
En lugar de un tejido de impresión, se puede utilizar un tejido secador como tejido de plisado texturado si se desea. Tejidos adecuados están descritos en la Patente de Estados Unidos Nº 5.449.026 (estilo tricotado) y 5.690.149 (estilo hilo de cinta de MD apilado) concedidas a Lee, así como en la Patente de Estados Unidos Nº 4.490.925 concedida a Smith (estilo espiral).
Para proporcionar volumen adicional, una lámina continua mojada se aplica a un tejido texturado y es conformada al tejido texturado, mediante vacío, por ejemplo. La lámina continua puede ser secada parcialmente antes de conformarla en un tejido de impresión mediante medios de presión o térmicos.
Si se utiliza un formador de Fourdrinier u otro formador de separación, la lámina continua naciente puede ser condicionada con cajas de vacío y una envuelta de vapor hasta que alcanza un contendido de sólidos adecuado para transferir a un fieltro de eliminación de agua. La lámina continua naciente puede ser transferida al fieltro con ayuda de vacío. En un formador creciente, el uso de ayuda de vacío es innecesario ya que la lámina continua naciente está formada entre el tejido de formación y el fieltro.
La Figura 1 es una vista esquemática de una máquina de papel 10 que tiene una sección de formación de cable doble convencional 12, una vuelta de fieltro 14, una sección de presión de zapata 16, un tejido de plisado 18 y un secador Yankee 20 adecuado para llevar a la práctica la presente invención. La sección de formación 12 incluye un par de tejidos de formación 22, 24 soportados por una pluralidad de rodillos 26, 28, 30, 32, 34, 36 y un rodillo de formación 38. Una caja de cabeza 40 proporciona el suministro de fabricación de papel desde la misma como un chorro en la dirección de la máquina a una separación entre rodillos 42 entre el rodillo de formación 38 y el rodillo 26 y los tejidos. El suministro forma la lámina continua naciente 44 que es escurrida sobre los tejidos con la ayuda de vacío, por ejemplo, por medio de la caja de vacío 46.
La lámina continua naciente es hecha avanzar hasta un fieltro de fabricación de papel 48 que está soportado por una pluralidad de rodillos 50, 52, 54, 55 y el fieltro está en contacto con el rodillo de presión de zapata 56. La lámina continua es de baja consistencia cuando es transferida al fieltro. La trasferencia puede ser ayudada por vacío; por ejemplo, el rodillo 50 puede ser un rodillo de vació si se desea o una zapata de recogida o de vacío como se conoce en la técnica. Cuando la lámina continua alcanza el rodillo de prensión de zapata puede tener una consistencia de 10 – 25 por ciento, preferiblemente entre 20 y 25 por ciento o cuando entra en la separación entre rodillos 58 entre el rodillo de presión de zapata 56 y el rodillo de transferencia 60. El rodillo de transferencia 60 puede ser un rodillo calentado si se desea. Se ha encontrado que aumentando la presión de vapor en el rodillo 60 se ayuda al alargamiento del tiempo entre el desprendido requerido del exceso de adhesivo del cilindro del secador Yankee 20. La presión de vapor adecuada puede ser de aproximadamente 95 psig o similar, teniendo en cuenta que el rodillo 60 es un rodillo curvado y el rodillo 70 tiene una curvatura negativa para encajar de manera que el área de contacto entre los rodillos está influenciado por la presión en el rodillo 60. De este modo, se debe tener cuidado para mantener el contacto de acoplamiento entre los rodillos 60, 70 cuando se emplea una presión elevada.
En lugar del rodillo de presión de zapata, el rodillo 56 podría ser un rodillo de presión de succión convencional. Si se emplea una presión de zapata, es deseable y preferible que el rodillo 54 sea un rodillo de vacío efectivo para retirar el agua del fieltro antes de que el fieltro entre en la separación de presión de zapata dado que el agua procedente del suministro será presionada en el fieltro en la separación de presión de zapata. En cualquier caso, la utilización de un rodillo de vacío 54 es típicamente deseable para asegurar que la lámina continua permanece en contacto con el fieltro durante el cambio de dirección como apreciará un experto en la técnica observando el diagrama.
La lámina continua 44 es presionada mojada en el fieltro en la separación entre rodillos 58 con la ayuda de la zapata de presión 62. La lámina continua es de este modo, escurrida por compactación en 58, típicamente aumentando la consistencia en 15 o más puntos en esta etapa del proceso. La configuración mostrada en 58 está generalmente calificada de presión de zapata; en relación con la presente invención, el cilindro 60 es operativo como cilindro de trasferencia que funciona para transportar la lámina continua 44 a elevada velocidad, típicamente 1000 fpm – 6000 fpm (304,8 – 1828,0 m / min), al tejido de plisado.
El cilindro 60 tiene una superficie lisa 64 que puede estar provista de un adhesivo (el mismo que el adhesivo de plisado utilizado en el cilindro Yankee) y/o liberar agentes si fuera necesario. La lámina continua 44 está adherida a la superficie de transferencia 64 del cilindro 60 que está girando a una elevada velocidad angular cuando la lámina continua continúa avanzando en la dirección de la máquina indicada por las flechas 66. En el cilindro, la lámina 44 continua tiene una distribución de fibras aparentemente generalmente aleatoria.
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La dirección 66 está referida como la dirección de la máquina (MD) de la lámina continua así como de la máquina de papel 10; mientras que la dirección transversal a la máquina (CD) es la dirección en el plano de la lámina continua perpendicular a la MD.
La lámina continua 44 entra en la separación entre rodillos 58 típicamente en consistencias de 10 – 25 por ciento o similares y es escurrida y secada hasta consistencias comprendidas entre aproximadamente 25 y aproximadamente 70 hasta el momento en el que es trasferida al tejido de plisado 18 como se muestra en el diagrama.
El tejido 18 es soportado en una pluralidad de rodillos 68, 70, 72 y el rodillo de separación de presión 74 y forma una separación entre rodillos de plisado de tejido 76 con el cilindro de transferencia 60 como se muestra.
El tejido de plisado define una separación entre rodillos de plisado sobre la distancia en la que el tejido de plisado 18 es adaptado al rodillo de contacto 60; esto es, aplica presión significativa a la lámina continua contra el cilindro de transferencia. Este rodillo de extremo, de respaldo (o plisado) 70 puede estar provisto de una superficie suave deformable que aumentará la longitud de la separación entre rodillos de plisado y aumentarla el ángulo de plisado de tejido entre el tejido y la lámina y el punto de contacto o se podría utilizar un rodillo de presión como rodillo 70 para aumentar el contacto efectivo con la lámina continua en la separación entre rodillos de plisado 76 de alto impacto cuando la lámina continua 44 es transferida al tejido 18 y es hecha avanzar en la dirección de la máquina.
La separación entre rodillos de plisado 76 generalmente se extiende sobre una distancia de separación entre rodillos de plisado de tejido de, en cualquier caso, 1/8” a aproximadamente 2” (3,17 – 50,8 mm), típicamente 1/2” a 2” (12,7
– 50,8 mm). Para un tejido de plisado con 32 hebras de CD por pulgada (2,59 hebras de CD por cm), la lámina continua 44 se encontrará en cualquier sitio entre aproximadamente 4 y 64 filamentos de trama en la separación entre rodillos.
La presión de separación entre rodillos en la separación entre rodillos 76, esto es la carga entre el rodillo de respaldo 70 y el rodillo de transferencia 60 está adecuadamente comprendida entre 20 – 200 (3,57 – 35,7 Kg/cm), preferiblemente entre 40 – 70 libras por pulgada lineal (PLI) (7,14 – 12,5 Kg/cm).
Después del plisado del tejido, la lámina continua avanza a lo largo de MD 66 en donde es presionada en mojado sobre el cilindro Yankee 80 en la separación entre rodillos de transferencia 82. Opcionalmente, la lámina continua es moldeada por vacío por medio de una caja de vacío 45.
La transferencia en la separación entre rodillos 82 se produce a una consistencia generalmente comprendida entre aproximadamente 25 y aproximadamente 70 por ciento. A estas consistencias, es difícil adherir la lámina continua a la superficie 84 del cilindro 80 lo suficientemente firme como para retirar perfectamente la lámina continua del tejido. Este aspecto del proceso es importante, particularmente cuando se desea utilizar una carcasa de secado de alta velocidad.
El uso de adhesivos particulares coopera con una lámina continua moderadamente húmeda (25-70 por ciento de consistencia) para adherirla al Yankee lo suficiente como para permitir el funcionamiento a alta velocidad del sistema y el secado de aire de impacto de velocidad de choro elevado y la posterior separación de la lámina continua del Yankee. En este sentido, una composición de adhesivo de poli(vinil alcohol)/poliamida como se ha mencionado anteriormente se aplica en 86 cuando sea necesario, preferiblemente a una velocidad de menos de aproximadamente 40 mg/m2 de lámina. La acumulación se controla como se explicará más adelante.
La lámina continua es secada en el cilindro Yankee 80 que es un cilindro calentado y por aire de impacto de velocidad de chorro elevada en la carcasa de Yankee 88. La carcasa 88 es capaz de variar su temperatura. Durante el funcionamiento, la temperatura se puede monitorear en el extremo mojado A de la carcasa y el extremo seco B de la carcasa utilizando un detector infrarrojo o cualesquiera otros medios adecuados si se desea. A medida que gira el cilindro, la lámina continua 44 es separada del cilindro en 89 y enrollada en un carrete de recogida 90. El carrete 90 puede ser accionado a 5 – 30 fpm (1,524 – 9,144 m/min) (preferiblemente 10 – 20 fpm (3,048 – 6,096 m/min) más rápido que el cilindro Yankee en un estado estable cuando la velocidad de línea es de 2100 fpm (640,08 m/min), por ejemplo. Normalmente se utiliza un rascador de plisado C y un rascador de limpieza D montado en acoplamiento intermitente se utiliza para controlar la acumulación. Cuando la acumulación está siendo desprendida del cilindro Yankee 80, la lámina continua es típicamente segregada del producto en el carrete 90, siendo preferiblemente alimentada a una tolva de desechos en 100 para el reciclado al proceso de producción.
En lugar de ser separada del cilindro 80 en 89 durante el funcionamiento en estado estable como se muestra, la lámina continua puede ser plisada desde cilindro de secado 80 utilizando el rascador de plisado, tal como el rascador de plisado C, si se desea.
Se muestra esquemáticamente en la Fig. 2 otra máquina de papel 10 que se puede utilizar en combinación con la presente enseñanza. La máquina de papel 10 es una máquina de tres bucles de tejido que tiene una sección de formación 12 generalmente referida en la técnica como un formador creciente. La sección de formación 12 incluye un cable de formación 22 soportado por una pluralidad de rodillos tales como los rodillos 32, 35. La sección de formación también incluye un rodillo de formación 38 que soporta el fieltro de fabricación de papel 48 de manera que
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la lámina continua 44 es formada directamente sobre el fieltro 48. La vuelta de fieltro 14 se extiende hasta una sección de presión de zapata 16 en donde la lámina continua húmeda es depositada en un rodillo de trasferencia 60 como se ha descrito anteriormente. Después, la lámina continua 44 es plisada en el tejido en la separación entre rodillos de plisado de tejido entre los rodillos 60, 70 antes de ser depositada en el secador Yankee 20 en otra separación entre rodillos de presión 82. Opcionalmente es aplicado vacío mediante la caja de vacío 45 cuando la lámina es retenida en el tejido con el fin de conformar la lámina a un tejido texturado. La caja de cabeza 40 y la zapara de presión 62 operan como se ha mencionado anteriormente con relación a la Fig. 1. El sistema incluye un rodillo de viraje de vacío 54, en algunas realizaciones; sin embargo el sistema de tres bucles puede estar configurado en una gran variedad de maneras en las que un rodillo de viraje no sea necesario.
Cualquier disposición de línea adecuada se puede utilizar aguas abajo del secador Yankee 20 entre el secador Yankee y el rodillo de recogida 90. Una configuración preferida se muestra en la Figura 3. Se muestra un cilindro Yankee 80 sobre el que una lámina es secada y en proximidad con el mismo una primera lámina de metal 130 que tiene un borde redondeado 132 adyacente al secador Yankee. El borde redondeado de la lámina de metal está en íntima proximidad con la superficie del cilindro 80. Preferiblemente cualquier pasada abierta está provista de alguna forma de perfil de guiado de estabilización y hay dispuestos tensores para evitar el arrugamiento de la lámina.
Cuando la hoja es separada del cilindro 80, la lámina puede entrar en contacto con la superficie redondeada 132 de la lámina de metal 130 ya que la lámina está típicamente separada del Yankee por encima de la lámina de metal. El segundo y tercer perfiles de guiado 134, 138 estabilizan la lámina continua sobre la pasada abierta a lo largo de la línea de producción. Después una barra esparcidora o rodillo tensor 136 se puede utilizar para aplicar tensión a la lámina continua con el fin de evitar el arrugamiento a medida que la lámina continua progresa hasta una pila de calandria 142. La pila 142 se puede utilizar para calandrar la lámina continua especialmente si se desea reducir el número de lados. Aunque se puede emplear cualquier carga de calandria, es preferible que la carga de calandria esté comprendida entre aproximadamente 15 y aproximadamente 25 pli.
Entre la pila de calandria 142 y el carrete 90 está provisto un instrumento de control Mesurex® 150 para medir la consistencia y el peso base para proporcionar datos para el control de retroalimentación de la máquina de papel. Cuarto y quinto perfiles de guiado 144, 148 estabilizan la lámina continua en ambos lados del instrumento Mesurex®. Otra barra esparcidora o rodillo tensor 146 está dispuesto en la parte delantera del carrete 90 para tensionar la lámina continua. En la utilización de la disposición ilustrada en la Figura 3, se prefiere que la pila de calandria 142 esté sincronizada con el carrete 90 antes de cargar la pila de calandria. Después de la carga, el carrete 90 se puede acelerar hasta que sea ligeramente más rápido que la pila de calandria 142 (3 – 10 fpm más rápida) para facilitar el enrollado correcto.
Propiedades de lámina de base de toalla y adición, suministro, condiciones de funcionamiento de estado estable típicos conseguidos con máquinas de papel del tipo mostrado en las Figuras 1-2 para la fabricación de toallas aparecen en la Tabla 2 a continuación.
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