ES2871006T3

ES2871006T3 - Método para el control de la humedad y de la temperatura en una operación de corrugación

Info

Publication number: ES2871006T3
Application number: ES10733878T
Authority: ES
Inventors: Herbert B Kohler
Original assignee: Intpro LLC
Current assignee: Intpro LLC
Priority date: 2009-01-22
Filing date: 2010-01-22
Publication date: 2021-10-28
Anticipated expiration: 2030-01-22
Also published as: EP2391505B1; JP5592403B2; CA2749343C; US8398802B2; CA2749343A1; EP2391505A1; US20100181015A1; JP2012515673A; EP3747645A1; EP2391505A4; WO2010085614A1

Abstract

Un método para producir un producto corrugado, que comprende las etapas de: proporcionar un par de rodillos de corrugación que cooperan para definir, en una línea de contacto entre ellos, un laberinto de corrugación entre las pluralidades respectivas y engranadas de dientes de corrugación provistos en dichos rodillos de corrugación; proporcionar un aparato de acondicionamiento de medio aguas arriba de dichos rodillos de corrugación; proporcionar una disposición de calentamiento; estando el método caracterizado por que la disposición de calentamiento está aguas abajo de dicho aparato de acondicionamiento de medio y aguas arriba de dicho laberinto de corrugación; estando el método caracterizado por que comprende, además: introducir una banda de material de medio a lo largo de un recorrido de banda a través de dicho aparato de acondicionamiento de medio para ajustar el contenido de humedad en dicha banda de material de medio para que esté en el intervalo del 6-9 % en peso de humedad aplicando una primera película fina sustancialmente continua de líquido a una superficie expuesta de la banda de material de medio usando dicho aparato de acondicionamiento de medio, en donde dicha primera película fina de líquido comprende agua y adhesivo; introducir posteriormente dicha banda de material de medio a través de dicha disposición de calentamiento para calentar dicha banda de material de medio mediante la transferencia de energía térmica desde dicha disposición de calentamiento a una temperatura menor o igual a aproximadamente 100 °Celsius, y introducir posteriormente dicha banda de material de medio a través de dicho laberinto de corrugación, quedando expuesta dicha superficie expuesta de la banda de material de medio en dicho laberinto de corrugación, en donde dicha banda de material de medio retiene un 6-9 % en peso de humedad, y está a una temperatura menor o igual a aproximadamente 100 °C, inmediatamente antes de entrar en dicho laberinto de corrugación como resultado de haber tenido su contenido de humedad ajustado en dicho aparato de acondicionamiento de medio.

Description

DESCRIPCIÓN

Método para el control de la humedad y de la temperatura en una operación de corrugación

Referencia cruzada a solicitudes relacionadas

La presente solicitud reivindica el beneficio de las solicitudes provisionales estadounidenses n.os61/146.441, presentada el 22 de enero de 2009; 61/185.043, presentada el 8 de junio de 2009; y 61/224.192, presentada el 9 de julio de 2009.

Campo de la invención

La presente invención se refiere en general a la producción de cartón corrugado y, más en particular, al control de la humedad y la temperatura durante la producción de cartón corrugado.

Antecedentes de la invención

La presente invención en general se refiere a la producción de cartón corrugado y, más en particular, a un método novedoso y mejorado para controlar la humedad y la temperatura durante la fabricación de cartón corrugado.

Habitualmente, el cartón corrugado se conforma produciendo una hoja corrugada que inicialmente se une a lo largo de un lado a una cara sencilla. Luego, se aplica adhesivo a las crestas de las ondas alejadas de la cara sencilla mediante un rollo aplicador de una máquina de encolado. Después de esto, se aplica una segunda cara al adhesivo sobre las ondas para producir una estructura compuesta en la que las corrugaciones se extienden entre las caras separadas y se unen a ellas. En algunos ejemplos, se produce cartón de múltiples capas en el que más de una hoja corrugada se sujeta con adhesivo a caras adicionales de modo que, por ejemplo, una cara plana central se une a una hoja corrugada en cada lado de la misma, y las caras planas externas se unen a los lados de las dos hojas corrugadas alejadas de la cara central.

El proceso de fabricación de cartón corrugado a partir de 3 o más bandas de papel corrientes tiene más de 100 años. Habitualmente, se calientan dos bandas de papel, una de las bandas se conforma en una forma corrugada o sinusoidal mediante un par de rollos de formación o de corrugación, se aplica un adhesivo a base de agua a las puntas de las ondas del papel corrugado resultante y el otro papel se pone en contacto bajo presión con las puntas de flauta del papel corrugado a las que se les ha aplicado adhesivo para crear lo que se llama una cara sencilla. A continuación, se aplica adhesivo a las puntas de las ondas en el otro lado del papel corrugado y una tercera pieza de papel calentado se pone en contacto bajo presión para hacer una estructura rígida de tres capas que tiene el papel corrugado entre las otras dos hojas de papel. Este proceso se puede repetir y se pueden combinar bandas adicionales de cara única para hacer construcciones de múltiples pli que tienen más de tres capas, alternando hojas de papel corrugado y plano.

En la mayoría de las plantas de corrugación, el adhesivo es a base de almidón y requiere calor y presión como parte de la reacción química para gelatinizar el almidón en una película, y luego se debe eliminar el agua del adhesivo mediante una nueva aplicación de calor para curar completamente el adhesivo. Al estar compuestos total o parcialmente por fibras de celulosa, las propiedades de los tipos de papel usados en la fabricación de cartón corrugado se ven muy afectadas por los cambios de temperatura y contenido de humedad. El proceso en sí requiere que los papeles se mantengan dentro de franjas relativamente estrechas de temperatura y humedad para lograr la máxima resistencia de los papeles acabados. Por ejemplo, el papel que se forma sinusoidalmente sufre una tensión significativa durante la conformación y se beneficia de un contenido de humedad suficiente para que se conforme correctamente.

Además, la estabilidad dimensional (por ejemplo, la planeidad) del producto acabado puede depender del equilibrio de humedad entre las dos hojas de papel exteriores (denominadas cubiertas) que están unidas a la banda de papel de forma sinusoidal (corrugada). Después de la combinación en hojas laminadas de cartulina, las hojas individuales de papel pierden o ganan humedad entre sí y la atmósfera circundante hasta que se alcanza una condición de equilibrio. Para lograr una planeidad óptima, las hojas individuales de papel deben ganar o perder la menor cantidad de humedad posible durante el proceso y deben estar lo más cerca posible de su humedad de equilibrio al salir de la corrugadora. De esta manera se puede reducir el alabeo posterior, o minimizarla. Si el equipo de la corrugadora hace que el producto acabado salga plano sobre la corrugadora, el cartón generalmente debe permanecer plano para el procesamiento posterior.

Un problema que se produce es que la mayoría de los métodos disponibles para calentar el papel a la temperatura deseada para unirlo en la corrugadora eliminan simultáneamente el agua a medida que se calienta el papel. Una forma de combatir la eliminación de agua resultante es usar un sistema de infusión, tal como uno que intenta inyectar vapor de agua debajo de la banda a través de la superficie del dispositivo de calentamiento para reducir esta pérdida de humedad. Este dispositivo depende mucho de la velocidad y es difícil de controlar. Asimismo, dado que la corrugadora típica cambia continuamente de velocidad en cuestión de segundos, y los métodos actuales para calentar papeles a veces responden en minutos (p. ej., 20 minutos u otro período de tiempo), resulta difícil lograr contenidos específicos de temperatura y humedad independientemente unos de otros.

Otro problema que se presenta en la corrugadora típica concierne a los métodos disponibles para ajustar el calor. Habitualmente, se usan cilindros de secado calentados con vapor de agua para precalentar el papel. Los cilindros de secado tienen rollos móviles que pueden ajustar el ángulo de envoltura en el cilindro de secado hasta en un intervalo de 15 a 1 de máximo a mínimo ángulo de envoltura, por ejemplo, con un ángulo máximo de envoltura alrededor del cilindro de 300 ° y un ángulo mínimo de envoltura de 20 °. Esto proporciona la habilidad de ajustar el calor aplicado al papel en el mismo intervalo de 15 a 1. En la sección final (p. ej., la unidad de corrugado de doble cara), es común ajustar el calor añadiendo o quitando la presión de la zapata de carga o del rollo de contacto para presionar el cartón combinado contra la fuente de calor. La unidad de corrugado de doble cara típica de la corrugadora puede hacer que el calor transferido al papel se ajuste en menos del intervalo de 15 a 1 disponible con controles de rollo de envoltura en los cilindros. Desafortunadamente, el intervalo de velocidad típico de la corrugadora es mucho más amplio que el intervalo descrito de 15 a 1. Una corrugadora típica está diseñada con suficiente capacidad de transferencia de calor para calentar los papeles que se procesan a al menos 125 grados Celsius a la velocidad máxima. Las temperaturas de 150 grados Celsius no son infrecuentes.

La corrugadora típica opera en un intervalo de velocidad de 5 metros por minuto en el arranque hasta aproximadamente 300 metros por minuto, o incluso más. Este es un intervalo de velocidad de 60 a 1. Algunas corrugadoras de alta velocidad están diseñadas para operar a 450 metros por minuto, que es un intervalo de velocidad de 90 a 1. Esto significa que a velocidades más bajas, lo mejor que puede hacer la corrugadora es transferir 4 a 6 veces (60/15 = 4, 90/15 = 6) más calor al papel de lo deseable. Asimismo, el peso base del papel comúnmente usado es de aproximadamente 100 a 300 gramos por metro cuadrado (p, ej., un intervalo de 3 a 1). Esto proporciona un intervalo de transferencia de calor en la realidad de al menos 180 a 1 (p. ej., 60 x 3= 180). Las corrugadoras convencionales no pueden ajustarse con la suficiente precisión o rapidez para cubrir tal intervalo. Como resultado, no es infrecuente que la humedad del papel descienda al 2 % o menos si se sobrecalienta. Esto da como resultado un desperdicio significativo cada vez que se reinicia la corrugadora.

Se conocen varios métodos para volver a añadir humedad a los papeles durante el proceso. Estos incluyen pulverizar vapor de agua sobre la banda a medida que pasa (lo que también calienta parcialmente el papel) y pulverizar agua sobre el papel para ajustar el contenido de humedad. Se encuentran disponibles varios dispositivos mecánicos para cambiar la longitud de contacto entre las fuentes de calor de la corrugadora (normalmente tambores calentados con vapor de agua) de modo que a medida que la velocidad desciende, el tiempo de contacto entre el papel y la fuente de calor se puede mantener relativamente más constante.

Los dispositivos de adición de humedad que se usan actualmente en la industria del papel aplican humedad al papel después de haberlo calentado. Esto es demasiado tarde. El papel se daña irreparablemente por el calor. A medida que se elimina el agua de las fibras del papel, estas se debilitan y son más susceptibles a fracturas quebradizas. Esta agua interna sale de las paredes celulares de la fibra. Este proceso no es reversible volviendo a humedecer después de que el daño está hecho. El agua reabsorbida en el papel al volverse a humedecer es agua externa que permanece fuera de las paredes celulares donde puede dañar la sujeción entre las fibras del papel y hacer que el cartón parezca mojado.

Generalmente, cuando aumenta la humedad del papel, este se hincha; cuando se reduce su humedad, se encoge. Curiosamente, cada vez que el papel se moja y se seca, puede encogerse de nuevo y hacerse más pequeño de lo que era antes. Al igual que con el calor, la humedad daña irreparablemente las propiedades del papel. Para añadir una perspectiva con respecto a las condiciones de secado analizadas anteriormente, cabe destacar que en una máquina de papel las humedades finales por debajo de aproximadamente el 5 % representan casos graves de "secado excesivo" que se sabe que dañan las propiedades del papel. Por esta razón, las condiciones de temperatura del papel de 1250 C y superiores usadas en la industria de la corrugación dan lugar casi con certeza a otras reducciones en las propiedades del papel.

En el documento JP 2008/055777 A se divulga un ejemplo de un método y un aparato para fabricar cartón corrugado. En el documento US 2006/225830 A1 se divulga otro ejemplo.

Breve sumario de la invención

De conformidad con un aspecto de la presente invención, se proporciona un método para producir un producto corrugado de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende las etapas de proporcionar un par de rodillos de corrugación que cooperan para definir, en una línea de contacto entre ellos, un laberinto de corrugación entre las pluralidades respectivas y engranadas de dientes de corrugación provistos en dichos rodillos de corrugación y proporcionar un aparato de acondicionamiento de medio aguas arriba de dichos rodillos de corrugación. El método incluye además las etapas de proporcionar una disposición de calentamiento aguas abajo de dicho aparato de acondicionamiento de medio y aguas arriba de dicho laberinto de corrugado, y introducir una banda de material de medio a lo largo de un recorrido de banda a través de dicho aparato de acondicionamiento de medio, a través de dicha disposición de calentamiento, y posteriormente a través de dicho laberinto de corrugado. El método incluye además las etapas de ajustar el contenido de humedad en dicha banda de material de medio para que esté en el intervalo del 6-9 % en peso de humedad, antes de que dicha banda entre en dicho laberinto de corrugado, aplicando una película fina sustancialmente continua de líquido a la banda de material de medio usando dicho aparato de acondicionamiento de medio, y calentando dicha banda de material de medio mediante transferencia de energía térmica desde dicha disposición de calentamiento a una temperatura menor o igual a aproximadamente 100 °Celsius.

En las realizaciones de la presente invención, se proporciona un método para producir un producto corrugado, que comprende la etapa de proporcionar una unidad de corrugado de una cara que está adaptada para acoplar una banda corrugada de material de medio a una primera hoja de cara para formar una banda de cara sencilla. El método comprende además la etapa de ajustar el contenido de humedad en dicha primera hoja de cara, aguas arriba de donde dicha primera hoja de cara se acopla a dicha banda corrugada, para que esté en el intervalo del 6-9 % en peso de humedad aplicando una película fina sustancialmente continua de líquido a la primera hoja de cara. El método comprende además la etapa de acoplar dicha primera hoja de cara a dicha banda corrugada para producir dicha banda de cara sencilla.

De conformidad con otro aspecto de la presente invención, se proporciona un método de acuerdo con la reivindicación 4 para producir un producto corrugado, que comprende las etapas de proporcionar una unidad de corrugado de una cara que está adaptada para acoplar una banda corrugada de material de medio a una primera hoja de cara para formar una banda de cara sencilla, y proporcionar una unidad de corrugado de doble cara, aguas abajo de dicha unidad de corrugado de una cara, que está adaptada para acoplar dicha banda de cara sencilla a una segunda hoja de cara para formar un cartón corrugado. El método comprende además la etapa de ajustar el contenido de humedad en dicha segunda hoja de cara para que esté en el intervalo del 6-9 % en peso de humedad, aguas arriba de donde dicha segunda hoja de cara está acoplada a dicha banda de cara sencilla, aplicando una película fina sustancialmente continua de líquido a la segunda hoja de cara. El método comprende además la etapa de acoplar dicha segunda hoja de cara a dicha banda de cara sencilla para producir dicho cartón corrugado.

Breve descripción de los dibujos

Los anteriores y otros aspectos de la presente invención serán evidentes para los expertos en la materia a la que se refiere la presente invención tras leer la siguiente descripción con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 es un diagrama de bloques esquemático de nivel superior que ilustra las etapas de proceso y el equipo asociado para un método de corrugación;

La figura 2 es un diagrama esquemático de un aparato de acondicionamiento de medio que se puede usar en un método de corrugación;

La figura 2a es una vista en primer plano del dispositivo de dosificación de película fina en el aparato de acondicionamiento de medio de la figura 2;

Las figuras 2b-2d ilustran varias características y/o alternativas de varillas de dosificación útiles en el dispositivo de dosificación de película fina;

La figura 3 es un diagrama esquemático de una estructura alternativa para un aparato de acondicionamiento de medio, que tiene dos rodillos de aplicación de humedad, uno para aplicar humedad desde cada lado de la banda de material de medio;

La figura 4 es un diagrama esquemático de una disposición de calentamiento de banda que se puede usar en un método de corrugación;

La figura 5 es un diagrama esquemático de una corrugadora/unidad de corrugado de una cara (denominada en lo sucesivo "unidad de corrugado de una cara") que se puede usar en un método de corrugación;

La figura 6 es un diagrama esquemático de una máquina de encolado que se puede usar en un método de corrugación; y

La figura 7 es un diagrama esquemático de una unidad de corrugado de doble cara que se puede usar en un método de corrugación.

Descripción de las realizaciones de ejemplo

En los dibujos se describen e ilustran realizaciones de ejemplo que incorporan uno o más aspectos de la presente invención. Estos ejemplos ilustrados no pretenden ser una limitación de la presente invención. Por ejemplo, uno o más aspectos de la presente invención pueden utilizarse en otras realizaciones e incluso en otros tipos de dispositivos. Es más, cierta terminología se usa en el presente documento solo por conveniencia y no debe tomarse como una limitación de la presente invención. Todavía más, en los dibujos, se emplean los mismos números de referencia para designar los mismos elementos.

Como se usan en el presente documento, los términos "pegamento" y "adhesivo" se usan indistintamente y se refieren al adhesivo que se aplica a los diversos elementos (p. ej., hojas) que forman un cartón corrugado, tal como a las crestas de onda de una hoja corrugada. También como se usa en el presente documento, el término "banda" se refiere a los diversos elementos (p. ej., hojas) que se desplazan a través de la maquinaria de fabricación de cartón corrugado, y en particular a medida que pasa por uno o más rodillos, como para aplicar líquidos, calor, adhesivos, etc. a los mismos como se describirá adicionalmente.

La presente solicitud proporciona diversos métodos y aparatos de ejemplo para desconectar el calentamiento de los papeles del control del contenido de humedad, y para añadir o quitar agua de sacrificio lo suficientemente rápido para que el contenido de humedad y la temperatura del papel deseados se puedan mantener generalmente independientemente de la velocidad constantemente fluctuante de la corrugadora. Como se describirá, puede ser deseable mantener el contenido de humedad interna de las fibras de papel lo más cerca posible de la humedad de envío final para asegurar la estabilidad dimensional. También puede ser deseable permitir la automatización del proceso añadiendo sensores apropiados y controles de retroalimentación de circuito cerrado para que la corrugadora pueda responder a las variaciones de humedad y temperatura de la materia prima entrante.

Un diagrama de bloques de un aparato de corrugación 1000 de ejemplo se muestra esquemáticamente en la figura 1. En la realización ilustrada, el aparato de corrugación incluye un aparato de acondicionamiento 100 de medio, una disposición de calentamiento 200 de banda, unidad de corrugado 300 de una cara, una máquina de encolado 400 y una unidad de corrugado 500 de doble cara. Estos componentes están dispuestos en el orden mencionado con relación a una dirección de ejemplo de la máquina de una banda de material 10 de medio a medida que se desplaza a lo largo de una trayectoria de la máquina a través del aparato de corrugación 1000 para producir un producto corrugado acabado 40 al salir de la unidad de corrugado 500 de doble cara como se ilustra esquemáticamente en la figura 1. Tal y como se hará evidente, el material 10 de medio se convertirá en la banda corrugada a la que se adherirán las bandas 18 y 19 de la primera y segunda hoja de cara en lados opuestos para producir el cartón corrugado acabado 40. A continuación, se describirá una realización a modo de ejemplo de los elementos anteriores del aparato de corrugación 1000. Aun así, debe entenderse que algunos de los elementos descritos se pueden omitir opcionalmente y/o se pueden añadir otros elementos según se desee, y/o se puede alterar el orden de los diversos elementos/etapas.

Una forma de proporcionar un control generalmente independiente del contenido de humedad es hacer uso de la forma en la que el papel desprende humedad cuando se calienta. Por ejemplo, a medida que el papel se calienta, puede ser beneficioso proporcionar al papel suficiente agua para mantener el contenido de humedad deseado y para limitar el aumento de temperatura durante el calentamiento.

Se proporcionará una breve explicación de los fundamentos del secado. Los sistemas de secado de uso común para papel funcionan mediante la aplicación de energía calorífica (energía térmica) para ayudar a eliminar el exceso de agua del adhesivo aplicado. La transferencia de masa (movimiento del agua) desde la banda y el adhesivo tiene lugar simultáneamente con la transferencia de calor. La transferencia de calor es energía térmica en transición debido a una diferencia de temperatura. Durante el proceso de secado, la fuerza impulsora de la transferencia de calor es la diferencia de temperatura. Los tres mecanismos básicos de transferencia de calor se pueden identificar de la siguiente manera: conducción; convección; y radiación. La conducción se produce mediante la transmisión de energía térmica entre moléculas o átomos de un sólido, líquido o gas, o entre diferentes sólidos, líquidos o gases en contacto físico fijo entre sí. Este es un método principal de secado en corrugadoras. El calor se transmite al papel a través del contacto directo con diversas fuentes de calor, tales como los rollos calentados con vapor de agua, los precalentadores y las placas calientes en la unidad de corrugado de doble cara. La convección es el proceso de transferencia de calor entre una superficie y un líquido o gas en movimiento. En la corrugadora, el calor se pierde del papel al aire por convección. La convección es el modo principal de transferir calor (transmitido por vapor calentado) a la(s) línea(s) de pegamento superior(es) en la fabricación de cartón corrugado de doble o de triple pared. La radiación es la transferencia de calor en forma de ondas electromagnéticas. El secado por infrarrojos sería un ejemplo. Este modo rara vez se usa para corrugar, pero podría aplicarse como fuente de calentamiento si se desea.

La vaporización del exceso de humedad del papel y el pegamento es una forma de transferencia de masa a medida que se transporta fuera del papel al aire circundante. La transferencia de masa (o evaporación) es una función del equilibrio termodinámico entre el agua líquida en el cartón (incluida el agua en la emulsión de almidón) y el vapor de humedad en el cartón y el aire circundante. Para la evaporación, cuanto mayor es la temperatura y menor la humedad ambiental en la atmósfera circundante (en comparación con la presión del vapor del agua a la temperatura ambiente), más rápida es la transferencia de masa o la evaporación fuera del cartón. La presión de vapor de equilibrio del agua a la temperatura ambiente proporciona la fuerza impulsora para que la vaporización produzca un vapor saturado en el cartón. El calor adicional producirá vapor de agua sobrecalentado en el cartón, por encima de la temperatura de saturación. Operar en el régimen de evaporación en estado estacionario que se menciona a continuación (donde se mantiene la presencia de agua líquida) puede garantizar que la temperatura del agua en el cartón no exceda la temperatura del punto de ebullición del agua a presión ambiente (100 °C), porque la entrada de energía al sistema irá al calor latente de vaporización para convertir el líquido saturado en vapor saturado, antes de sobrecalentar cualquier vapor de agua saturado presente.

El perfil de secado para cartón corrugado tiene tres fases distintas. Estas fases se convertirán en consideraciones importantes al seleccionar un perfil de tasa de secado para aumentar, tal como maximizar, la eficiencia del pegamento. Las tres fases son las siguientes: precalentamiento; evaporación en estado estacionario; y tasa de bajada. El precalentamiento implica el calentamiento del papel, las moléculas de almidón y el agua a una temperatura donde la temperatura de la banda, la temperatura del aire, la humedad ambiental y la tasa de evaporación están en equilibrio. La evaporación en estado estacionario se produce cuando la mayor parte de la energía que se introduce se usa para evaporar el agua, las temperaturas del almidón y del papel permanecen más o menos constantes. Esta fase del perfil de tasa de secado es importante junto con el proceso divulgado en el presente documento. La tasa de bajada se produce cuando la tasa de evaporación comienza a disminuir debido a la falta de humedad restante en el almidón y la hoja base. Una vez que el agua libre se ha evaporado y el agua restante se ha dispersado ampliamente, es necesario aumentar la temperatura de la banda para desprenderse del agua restante.

Para los tipos de papel que se usan habitualmente en la fabricación de cartón corrugado, se encuentra que los contenidos de humedad deseados tanto de los papeles entrantes como del cartón acabado entran dentro de una banda entre el 5 y el 10% de humedad. Lo más preferentemente, el contenido de humedad está entre aproximadamente un 6 y un 8 % de humedad. Para prácticamente todos los papeles, la zona de evaporación en estado estacionario debe mantener los contenidos de humedad entre el 5 y el 10 %. Asimismo, una temperatura deseable para unir papel en el proceso corrugado (aproximadamente 85-90 grados Celsius) resulta ser la temperatura que alcanza el papel en la zona de evaporación en estado estacionario. Esto significa que si se puede calentar el papel a la temperatura de evaporación de estado estacionario, se puede ajustar su contenido de humedad evitando el exceso o defecto de temperatura.

La migración de agua durante el calentamiento y los recorridos que toma el agua para salir del cartón pueden ser bastante difíciles de entender. En un proceso idealizado, el papel acondicionado por el método y aparato de esta solicitud, que contiene un 6-9% de humedad, entra en contacto con la superficie calentada del precalentador. La humedad presente más cercana a la fuente de calor se calentará y se convertirá en vapor de agua, que se aleja de la superficie calentada. A medida que se aleja de la fuente de calor, el vapor de agua pierde casi inmediatamente algo de calor en su entorno y se convierte de nuevo en agua líquida. Esto hace que las fibras de papel inmediatas próximas a la fuente de calor se sequen. El área seca así creada atraerá la humedad aún presente en las fibras adyacentes. A medida que esta humedad migra al área seca, también se evaporará y escapará del calor impulsada por la presión de vapor. Esto crea un flujo de agua hacia la superficie caliente y de vapor de agua lejos de la superficie caliente hasta que se haya evaporado toda la humedad. Con este tipo de calentamiento, en el momento en el que el papel alcanza la temperatura deseada para la corrugación, generalmente se deja mucho más seco de lo deseado para una unión óptima. La pérdida de agua interna de las fibras del papel también provoca una pérdida de las propiedades del papel al reducir la resistencia de las fibras individuales.

En resumen, el uso de un aparato de acondicionamiento de medio, tal como un sistema de dosificación basado en rollo aplicador, para aplicar una película líquida sobre al menos un papel plano en una ubicación aguas arriba de donde el papel se corruga y/o se aplica a otra hoja (es decir, aguas arriba de la unidad de corrugado de una cara o de la unidad de corrugado de doble cara), y especialmente con la aplicación posterior de calor al papel, puede proporcionar resultados sorprendentes e inesperados relacionados con la capacidad de controlar la humedad y la temperatura del material de papel dentro de la maquinaria corrugadora. Por ejemplo, cuando un cartón corrugado está formado por tres capas (es decir, una capa inferior, una capa de medio corrugada y una capa superior), se puede utilizar al menos uno, tal como tres, aparatos de acondicionamiento de medio.

El aparato de acondicionamiento 100 de medio de la figura 2 se proporciona para elevar el contenido de humedad del material 10 de medio antes de ser alimentado a la unidad de corrugado 300 de una cara donde se formará (corrugará) en una banda corrugada como se explica adicionalmente a continuación. El material 10 de medio convencional para producir la banda corrugada se suministra con un contenido de humedad existente que puede ser tan bajo como un 4-5 por ciento en peso ("% en peso"). En el aparato de acondicionamiento de medio, el contenido de humedad del material 10 de medio se eleva a aproximadamente un 6-9 % en peso. Un contenido de humedad en este intervalo proporciona al material 10 de medio un mayor grado de elasticidad o flexibilidad, de modo que a medida que el material 10 es conducido a través del laberinto de corrugación 305 (explicado más pormenorizadamente a continuación), es más capaz de estirarse y resistir las fuerzas de tracción experimentadas en él para evitar fracturas. De manera adicional, un contenido de humedad elevado en el intervalo del 7-8 o 7-9 % en peso reduce el coeficiente de fricción entre el material 10 de medio y los rodillos de corrugación 310, 311 de modo que el material 10 se desliza más fácilmente contra los dientes opuestos de estos rollos 310, 311 a medida que es conducido a través del laberinto de corrugación 305. Esto ayuda a reducir, tal como a minimizar o prevenir, la fractura debido a la sobrecarga de tracción del medio a medida que es conducido a través del laberinto de corrugación 305 donde se forma en una banda corrugada.

Una banda de material 10 de medio se alimenta al aparato de acondicionamiento 100 de medio desde una fuente de dicho material tal como un rollo como se conoce en la técnica. Al entrar al aparato de acondicionamiento 100 de medio, el material 10 puede introducirse opcionalmente primero a través de un mecanismo de pretensado 110 y luego pasar por un rodillo 120 de aplicación de humedad donde se añade humedad al material 10 de medio para ajustar su contenido de humedad en el intervalo deseado antes de salir del aparato de acondicionamiento 100 de medio. Aun así, en otros ejemplos, el material 10 se puede introducir directamente más allá del rodillo 120 de aplicación de humedad.

El mecanismo de pretensado 110 ajusta la tensión del material 10 de medio a medida que este entra en contacto con el rodillo 120 de aplicación de humedad de modo que el material 10 de medio se presiona contra ese rodillo 120 con una cantidad apropiada de fuerza para garantizar una penetración adecuada de la humedad suministrada por el rodillo 120 en el material 10 de medio. A velocidades de banda mayores, a veces se requiere o es deseable añadir un rodillo de presión adicional (no mostrado) para presionar ligeramente la banda contra el rodillo de aplicación de humedad. La cantidad de humedad en la superficie del rodillo 120 se controla con mucha precisión para lograr el aumento deseado en el contenido de humedad del material de medio que pasa (p. ej., del 4-5% en peso a aproximadamente el 6-9 % en peso). Al regular la cantidad precisa de humedad en la superficie del rodillo 120 y la tensión del material 10 de medio a medida que se transporta contra ese rodillo, se puede impartir una cantidad apropiada de humedad adicional al material de medio que pasa para ajustar su contenido de humedad en el intervalo apropiado. Se puede proporcionar una estructura de ajuste para regular la cantidad de humedad en la dirección transversal a la máquina (dirección longitudinal del rodillo 120) para compensar las variaciones de humedad entre bandas creadas durante la fabricación del material 10 de medio, llevando así la variación de humedad entre bandas a un valor medio más bajo.

En la realización ilustrada, el mecanismo de pretensado 110 incluye un rodillo de succión 112 que está flanqueado a cada lado por rodillos locos 113 y 114 cooperantes de manera que el material 10 de medio sigue un recorrido sustancialmente en forma de U alrededor del rodillo de succión 112. Se prefiere que el recorrido en forma de U alrededor del rodillo de succión 112 sea tal que el material de medio esté en contacto con ese rodillo 112 alrededor de al menos el 50 por ciento de su circunferencia, lo que daría como resultado una verdadera forma de "U". Como alternativa y como se ilustra en la figura 2, el material de medio puede entrar en contacto con el rodillo de succión 112 alrededor de más del 50, por ejemplo, al menos el 55, por ciento de su circunferencia dando como resultado que las porciones de aproximación y emergencia del recorrido de la banda en relación (y tangentes) al rodillo de succión 112 definen planos convergentes como se ve en la figura. Los rodillos de succión son bien conocidos en la técnica y pueden operar atrayendo la banda que pasa contra su superficie circunferencial a través de un vacío o presión negativa producida, p. ej., mediante una bomba de vacío (no mostrada). La superficie circunferencial del rodillo de succión 112 está provista de una pluralidad de pequeñas aberturas u orificios para que tal presión negativa atraiga el material 10 de medio contra su superficie circunferencial. La fuerza con la que se atrae una banda que pasa contra la superficie de un rodillo de succión es proporcional al área superficial de contacto, razón por la cual los rodillos locos 113 y 114 están posicionados para garantizar el contacto sobre al menos el 50 por ciento del área superficial del rodillo de succión.

Durante el funcionamiento, el rodillo de succión 112 gira en la misma dirección que la banda de material 10 de medio que se desplaza sobre su superficie, pero a una velocidad lineal superficial más lenta que la velocidad lineal a la que se desplaza la banda 10. De manera adicional, la velocidad lineal superficial del rodillo de succión 112 es ligeramente más lenta que la del rodillo de succión 212 aguas abajo, que se describe a continuación. La diferencia relativa en las velocidades lineales superficiales de estos dos rodillos de succión 112 y 212 provoca un alargamiento del material 10 de medio entre los dos rodillos locos 113 y 114, tensando de ese modo la porción aguas abajo del material 10 de medio al acercarse al rodillo 120 de aplicación de humedad. Al ajustar la velocidad radial del rodillo de succión 112, la tensión aguas abajo en el material 10 de medio se puede ajustar para seleccionar una tensión apropiada para producir el contenido de humedad deseado, así como la penetración de humedad, en el material de medio al entrar en contacto con el rodillo 120 de aplicación de humedad. Una o un juego de celdas de carga (no mostradas) proporcionadas aguas abajo del rodillo de succión 112 se puede usar para proporcionar un control de retroalimentación como entenderán los expertos en la materia para disminuir la velocidad radial del rodillo de succión 112 para lograr una tensión constante. Se reconoce que un proceso iterativo de prueba y error puede ser deseable para descubrir valores óptimos para la velocidad lineal superficial del rodillo 120 de aplicación de humedad, la tensión en la banda 10, el espesor de la capa de humedad en la superficie circunferencial del rodillo 120 (descrita a continuación), así como otros factores para lograr un contenido de agua en la banda 10 dentro del intervalo deseado del 6-9 % en peso. Por ejemplo, estas y otras variables se pueden ajustar teniendo en cuenta el contenido de humedad inicial en la banda 10 de material de medio, que puede variar de un lote a otro, en función de las condiciones climáticas ambientales, las condiciones de producción, etc.

Se aplica humedad a la superficie circunferencial del rodillo 120 de aplicación de humedad usando un primer dispositivo de dosificación 130 de película fina. Este dispositivo 130 se ilustra esquemáticamente en la figura 2 y es útil para recubrir una película fina o capa 84 (figura 2c) de líquido dosificada con mucha precisión sobre la superficie del rodillo 120 desde un depósito. La película fina de líquido puede incluir cualquiera o todos de agua, adhesivos, aditivos y/u otros líquidos, que puede tener diversos sólidos o gases en su interior. Por motivos de claridad, el siguiente ejemplo se describirá con referencia a que el líquido es agua, aunque debe entenderse que también se pueden usar diversos otros líquidos. El primer dispositivo de dosificación 130 de película fina puede ser como se describe en las patentes estadounidenses N.os 6.068.701 y 6.602.546.

Opcionalmente, y como se divulga en la patente .546 mencionada anteriormente, el dispositivo de dosificación 130 puede incluir un miembro de bastidor y una pluralidad de conjuntos de varilla de dosificación adaptados para aplicar espesores de película fina variables que pueden ser útiles, p. ej., cuando es deseable poder para cambiar rápidamente el espesor de la película de agua en la superficie del rodillo 120. Véase la figura 3 de la patente .546 anterior, y particularmente el "conjunto de isobaras 50" y la descripción asociada. Si bien el método de dosificación de fluidos puede ser similar, una diferencia en el ejemplo mostrado es que ahora se aplica el líquido a una banda plana continua, y no de manera discontinua solo a las puntas de onda.

Como se ve mejor en la figura 2a, el dispositivo de dosificación 130 incluye preferentemente un conjunto 131 de varilla de dosificación adaptado para producir una película fina de agua dosificada con precisión sobre la superficie del rodillo 120. El conjunto 131 de varilla de dosificación incluye un miembro de canal 72, un soporte 74, una vejiga tubular 76 estanca a la presión y una varilla de dosificación 78. El miembro de canal 72 está asegurado al lado de un miembro de bastidor 64 y forma un canal que se extiende longitudinalmente. El soporte 74 tiene un saliente en un lado interno y una acanaladura en un lado externo. El saliente está dimensionado y conformado para extenderse dentro del canal de modo que el soporte 74 se pueda mover hacia y lejos del miembro de bastidor 64 dentro del miembro de canal 72. La acanaladura está dimensionada y conformada para recibir la varilla de dosificación 78 de modo que la varilla de dosificación 78 esté montada y soportada por el soporte 74.

La vejiga 76 está posicionada entre el soporte 74 y el miembro de canal 72 dentro del canal del miembro 72. Se aplica presión de fluido, preferentemente presión de aire, a la vejiga 76 del conjunto de varilla de dosificación. La presión de fluido dentro de la vejiga 76 produce una fuerza que empuja al soporte 74 y a la varilla de dosificación 78 asociada hacia la superficie circunferencial externa del rodillo 120 de aplicación de humedad. La fuerza producida por la vejiga 76 es uniforme a lo largo de toda la longitud de la varilla de dosificación 78.

La varilla de dosificación 78 está soportada de manera que la varilla de dosificación 78 no se desvíe hacia arriba o hacia abajo con respecto al rodillo 120 como resultado de la presión hidráulica; es decir, la varilla de dosificación 78 se empuja hacia el rodillo 120 de manera que el eje 79 de la varilla de dosificación y el eje 121 del aplicador del rodillo 120 de aplicación de humedad permanezcan sustancialmente paralelos y en el mismo plano durante el funcionamiento. Por lo tanto, la varilla de dosificación 78 está posicionada para producir un espesor o recubrimiento uniforme de agua sobre la superficie circunferencial externa del rodillo 120 de aplicación de humedad a lo largo de toda su longitud.

Como se muestra mejor en las figuras 2b y 2c, la varilla de dosificación 78 incluye preferentemente una varilla cilíndrica 80 y un alambre 82 enrollado en espiral sobre la misma. La varilla 80 se extiende a lo largo del rodillo 120 de aplicación de humedad y tiene un diámetro uniforme tal como, por ejemplo, aproximadamente 19,9 mm (5/8 de pulgada). El alambre 82 tiene un diámetro relativamente pequeño tal como, por ejemplo, de aproximadamente 1,5 mm (0,06 pulgadas). El alambre 82 está enrollado firmemente en espiral alrededor de la varilla 80 en contacto contiguo a lo largo de la longitud de la varilla 80 para proporcionar una superficie externa, mejor ilustrada en la figura 2c, que forma pequeñas cavidades cóncavas 84 entre los enrollamientos adyacentes del alambre 82. Cuando se usa un alambre 82 enrollado en espiral para proporcionar las cavidades 84, esas cavidades adoptan la forma de una acanaladura continua que se extiende helicoidalmente alrededor de la varilla 80. Utilizando varillas con diferentes áreas abiertas de acanaladura, el aparato de acondicionamiento 100 de medio puede proporcionar diversos espesores de fluido, como entre 5 micrómetros y 50 micrómetros (esencialmente un intervalo de 10 a 1). Por tanto, el aparato de acondicionamiento 100 de medio puede recubrir la banda de papel con una película continua ajustable de líquido, tal como agua u otro líquido.

Como se muestra mejor en la figura 2a, la varilla de dosificación 78 está montada y soportada por la acanaladura externa del soporte 74 para girar en ella alrededor de su eje central 79. La varilla de dosificación 78 está operativamente acoplada a y gira mediante un motor 75, ilustrado esquemáticamente en la figura 2. Durante el funcionamiento, la varilla de dosificación 78 gira a una velocidad relativamente alta en la misma dirección angular que la rotación del rodillo 120 de aplicación de humedad (en sentido antihorario en la figura 2c).

Como se muestra mejor en la figura 2d, la varilla de dosificación 78 puede ser alternativamente una varilla maciza que ha sido mecanizada para proporcionar una superficie externa acanalada en lugar de tener un alambre enrollado sobre ella. La superficie externa mecanizada preferentemente tiene cavidades o acanaladuras 86 que se extienden hacia dentro que funcionan de manera similar a las cavidades cóncavas 84 formadas por el alambre 82. Las acanaladuras 86 ilustradas están espaciadas axialmente a lo largo de la longitud de la varilla de dosificación 78 para proporcionar secciones planas estrechas entre las acanaladuras 86. Esta realización de la varilla de dosificación 78 tiende a eliminar una mayor cantidad de material de película y se usa normalmente en aplicaciones donde se desean o requieren recubrimientos muy finos de adhesivo (como en la unidad de corrugado 300 de una cara y en la máquina de encolado 400 descritas a continuación). Se pueden encontrar detalles adicionales con respecto al dispositivo de dosificación de película fina preferido mediante referencia a las patentes estadounidenses anteriormente mencionadas.

Volviendo a las figuras 2 y 2a, durante el funcionamiento, el rodillo 120 de aplicación de humedad gira de manera que en el punto donde hace contacto con la banda de material 10 de medio, su superficie se desplaza en una dirección opuesta con relación a la dirección de desplazamiento de esa banda 10. Esto, junto con la tensión en la banda, ayuda a impulsar la humedad desde el rodillo 120 hacia la banda 10 de material de medio que pasa para proporcionar una penetración de humedad sustancialmente uniforme. El agua se alimenta desde un depósito (no mostrado) a un estanque 145 a través de una barra pulverizadora 132 ubicada encima de la varilla de dosificación 78 (que se ve más claramente en la figura 2a). El estanque 145 se crea preferentemente cargando la varilla de dosificación 78 uniformemente contra la superficie circunferencial del rodillo 120 usando un soporte 74 de varilla flexible que empuja la varilla de dosificación 78 contra el rodillo 120, y llenando la cavidad definida resultante con agua de la barra pulverizadora 132. La varilla de dosificación 78 actúa como un dique para impedir que el agua del estanque 145 se escape de forma incontrolable alrededor de la superficie del rodillo 120 de aplicación de humedad. También se proporcionan diques terminales (no mostrados) que impiden que el agua se escape alrededor de los bordes de la varilla de dosificación 78 y del rodillo 120. Las acanaladuras 84/86 en la varilla 78 miden volumétricamente la cantidad de agua depositada sobre la superficie circunferencial del rodillo 120 a medida que esa superficie gira más allá de la varilla de dosificación 78 restringiendo la cantidad de agua del estanque 145 que puede pasar a través de las acanaladuras. Este efecto da como resultado una película muy fina de humedad sobre la superficie del rodillo 120 con una variación de rodillo transversal insignificante.

Mediante la regulación apropiada de 1) la tensión de la banda de material de medio que pasa por el rodillo 120 de aplicación de humedad, 2) la velocidad de rotación de ese rodillo 120, y 3) el espesor de la película de humedad proporcionada en la superficie de ese rodillo 120 usando el dispositivo de dosificación 130, pueden añadirse cantidades muy precisas de humedad al material 10 de medio para elevar o ajustar su contenido de humedad dentro del intervalo deseado, más preferentemente aproximadamente el 7-9 % en peso o el 7-8 % en peso. Puede montarse un sensor de humedad (p. ej., 250, 255) aguas abajo del rodillo 120 de aplicación de humedad y usarse en un circuito de control de retroalimentación (p. ej., con el sistema de control 260) como se conoce en la técnica para mantener un punto de ajuste de humedad aguas abajo. De manera alternativa, tal sensor también podría montarse aguas arriba en un circuito de control de alimentación anticipada para que el sistema pueda anticipar cambios en la humedad del material 10 de medio entrante. En respuesta a las señales de estos sensores, un sistema de control puede ajustar la velocidad del rodillo 120 de aplicación de humedad o la tensión de la banda para ajustar la cantidad de humedad transferida desde el rodillo 120 a la banda de material 10 de medio que pasa.

Opcionalmente, el aparato de acondicionamiento 100 de medio se puede proporcionar sin (es decir, excluyendo) el mecanismo de pretensado 110, particularmente si la tensión de la banda aguas arriba (suministrada por la fuente de material de medio) también es adecuada para el funcionamiento del rodillo 120 de aplicación de humedad para impartir la humedad adecuada a la banda 10. Se cree que este será el caso en muchas, si no en la mayoría de las aplicaciones prácticas, por lo que el mecanismo de pretensado 110 debe considerarse un componente opcional y puede omitirse.

En la realización ilustrada en la figura 2, se aplica humedad a la banda 10 solo desde un lado, concretamente, el lado adyacente al rodillo 120 de aplicación de humedad. Sin embargo, se cree que puede ser ventajoso aplicar humedad simultánea o sucesivamente desde ambos lados de la banda 10 para garantizar una penetración de humedad más uniforme. La aplicación de humedad desde ambos lados también debería garantizar el mismo contenido de humedad en ambas superficies externas de la banda 10 de modo que un lado no esté sustancialmente más o menos húmedo que el otro. Las diferencias en el contenido de humedad relativa en las dos superficies externas de la banda 10 pueden provocar alabeos u ondulaciones debido a que los dos lados tendrán una flexibilidad diferente. La figura 3 muestra una estructura alternativa para un aparato de acondicionamiento de medio, en donde se usan dos rodillos 120 y 122 de aplicación de humedad para aplicar humedad desde lados opuestos de la banda 10. En la realización ilustrada, los dos rodillos 120 y 122 de aplicación de humedad se muestran directamente uno frente al otro, para aplicar humedad a la banda 10 en la misma ubicación a lo largo del recorrido de la banda. Sin embargo, los dos rodillos 120 y 122 de aplicación de humedad podrían estar ubicados con menos preferencia en posiciones sucesivas a lo largo del recorrido de la banda. En este último caso, se prefiere que el recorrido de banda para la banda 10, a medida que atraviesa los dos rodillos 120 y 122 de aplicación de humedad, sea algo serpenteante, es decir, que la banda 10 siga una trayectoria algo serpenteante o en forma de "S" a medida que atraviesa los rodillos 120 y 122. De esta manera, la banda 10 es atraída un poco contra ambos rodillos, adyacentes a cada una de sus superficies externas, para garantizar la penetración de humedad desde cada lado.

El aparato de acondicionamiento 100 de medio puede incluir diversas otras características deseables. En un ejemplo, el rollo aplicador 120 puede incluir una superficie de caucho o similar que puede tener una rugosidad superficial dentro del intervalo de aproximadamente 0,4 micrómetros a aproximadamente 0,8 micrómetros para facilitar la adhesión o retención del líquido sobre el mismo. En otro ejemplo, debido a que toda la superficie de cara de la banda 10 de papel está recubierta con agua, el aparato de acondicionamiento 100 de medio puede incluir un tamaño de varilla relativamente menor en comparación con una varilla usada en un aplicador de pegamento iso-bar descrito en la patente .546 anterior.

En otros ejemplos, puede ser deseable utilizar líquido calentado en el aparato de acondicionamiento 100 de medio dentro del intervalo de aproximadamente 25 a aproximadamente 95 grados Celsius, o incluso dentro del intervalo de aproximadamente 55 a aproximadamente 95 grados Celsius. El líquido calentado puede proporcionar una eficiencia del sistema relativamente mayor (es decir, una mayor eficiencia energética) porque se puede transferir más calor desde un calentador aguas abajo a la banda 10 de papel. De manera adicional o alternativa, el líquido calentado puede reducir la tensión superficial del líquido de modo que la película de agua se deposita mejor en el rollo aplicador 120.

En otros ejemplos más, puede ser deseable impulsar rotativamente uno cualquiera o más de los rodillos locos ubicados aguas abajo del rodillo aplicador 120 de líquido del aparato de acondicionamiento 100 de medio. Por ejemplo, en la figura 2, se puede impulsar un segundo rodillo loco u otro rodillo que dirija la banda 10 de papel fuera del aparato de acondicionamiento 100 de medio. Puede ser beneficioso impulsar un rodillo que tenga más envoltura de papel. La impulsión de uno de los rodillos locos aguas abajo puede reducir el arrastre a través del sistema y, de este modo, reducir la tensión dentro de la banda de papel. Por tanto, se pueden utilizar papeles de peso relativamente más ligero con el aparato de acondicionamiento 100 de medio, tales como papeles que tienen una densidad por debajo de aproximadamente 100 gramos por metro cuadrado.

Al salir del aparato de acondicionamiento 100 de medio, la banda acondicionada (p. ej., el contenido de humedad se ajusta preferentemente a aproximadamente el 6-9% en peso) de material 10 de medio avanza a lo largo de una trayectoria de banda hacia y a través de una disposición de calentamiento 200 de banda como se ilustra esquemáticamente en la figura 4. La disposición de calentamiento 200 de banda se puede disponer físicamente de diversas formas con relación al aparato de acondicionamiento 100 de medio, tal como tener una parte de la disposición de calentamiento 200 de banda dispuesta verticalmente sobre una parte del aparato de acondicionamiento 100 de medio, aunque se contemplan otras configuraciones. De manera adicional o alternativa, se contempla que cualquiera o ambos del aparato de acondicionamiento 100 de medio y/o la disposición de calentamiento 200 pueden incluirse en una parte de la unidad de corrugado 300 de una cara y/o de la unidad de corrugado 500 de doble cara, o pueden permanecer separados e independientes.

La banda 10 de papel puede avanzar alrededor de otro rodillo loco 206 y se dirige alrededor de al menos una, y posiblemente múltiples, fuente(s) 202 de calor antes de ser corrugada o laminada. Por ejemplo, la fuente 202 de calor puede incluir un tambor 204 de vapor de agua o similar, que tiene una superficie calentada sobre la que se desplaza la banda de material 10 de medio. En el ejemplo mostrado, el(los) rodillo(s) loco(s) 206 puede(n) disponerse de manera que la película fina de agua se aplique al lado de la banda 10 de papel que estará hacia abajo (es decir, en contacto directo) con la superficie calentada de la fuente 202 de calor (es decir, el lado o cara del papel 10 que entrará directamente en contacto con el tambor 204 de vapor de agua). En un ejemplo, el aparato de acondicionamiento de medio puede suministrar suficiente agua en la interfaz de calor para mantener la liberación de vapor de agua a través del papel de manera sustancialmente continua para proteger de ese modo el papel de un secado excesivo.

Uno o más rodillos locos 208 pueden guiar o dirigir la banda 10 lejos de la fuente 202 de calor. Puede ser beneficioso que algunos o todos los rodillos locos 206, 208 o cualquier otro rodillo loco sean rodillos impulsados. De manera adicional o alternativa, el(los) rodillo(s) loco(s) 206, 208 pueden moverse, tal como, acercarse o alejarse entre sí, para ajustar el ángulo de envoltura de la banda 10 de papel alrededor de la superficie curva del tambor 204 de vapor de agua para ajustar el tiempo de contacto de calentamiento (es decir, el tiempo de permanencia) de la banda 10 de papel contra el tambor 204 de vapor de agua de manera que la banda 10 de papel se caliente más o menos, según se desee. De manera adicional o alternativa, la temperatura de la fuente 202 de calor se puede ajustar para ajustar si la banda 10 de papel se calienta más o menos, según se desee. Aunque se ilustra como un solo tambor 204 de vapor de agua, se pueden usar diversos números de fuente(s) de calor, y/o también se pueden usar diversos otros tipos de fuente(s) 202 de calor, tales como placas calientes fijas o similares (es decir, similares a los de la figura 7).

Tal y como se describe en el presente documento, el uso del aparato de acondicionamiento 100 de medio en ubicaciones aguas arriba de donde el papel se corruga o se aplica a otra hoja, y especialmente con la posterior aplicación de calor al papel, puede proporcionar resultados sorprendentes e inesperados relacionados con la capacidad de controlar la humedad y la temperatura del material de papel dentro de la maquinaria corrugadora. Por lo tanto, controlando la humedad y la temperatura del material de papel dentro de la maquinaria corrugadora, se puede controlar la estabilidad dimensional del cartón de cubierta corrugado. Debido a que sustancialmente toda la banda de papel se recubre con agua de forma continua y antes de ser calentada, puede ser dimensionalmente estable de manera que permanezca relativamente plana no solo durante el proceso de ensamblaje, sino también una vez que emerge como cartón de cubierta corrugado acabado. Por tanto, el cartón de cubierta corrugado acabado no se alabeará después del proceso de ensamblaje, ya que se seca con el tiempo (es decir, lo que se conoce como alabeo posterior). En efecto, el cartón de cubierta corrugado plano producido por la máquina de corrugación permanecerá plano después del secado con el tiempo.

El aparato de acondicionamiento 100 de medio aplica agua de forma continua a un lado (cara) de la banda de papel. Específicamente, el agua se aplica al lado del papel que estará hacia abajo hacia la fuente 202 de calor (es decir, el lado o la cara del papel que entrará directamente en contacto con el tambor 204 de vapor de agua). Cuando la banda 10 de papel entra en contacto con la superficie calentada, el agua aplicada al papel se convierte en vapor de agua rápidamente para proteger y calentar el papel, o permanece con el papel y se absorbe en el mismo. De hecho, una parte del vapor de agua puede absorberse en la banda de papel, donde se condensará de nuevo en agua líquida y permanecerá dentro de la banda de papel.

Como resultado, el agua se absorberá generalmente de manera uniforme en la banda de papel y, cuando se caliente, se difundirá generalmente de manera uniforme en la banda de papel. Por lo tanto, debido al recubrimiento uniforme y a la distribución del agua, la banda de papel (o incluso el cartón de cubierta corrugado) se secará uniformemente con el tiempo. En efecto, el contenido de humedad no reequilibrará ni alabeará la banda de papel o el cartón de cubierta debido a la distribución uniforme.

Es posible que el vapor de agua creado por el método mejorado del presente documento solo requiera calentamiento a las condiciones de evaporación de 100 grados Celsius (al nivel del mar) sin prácticamente ningún aumento sobre la presión atmosférica. Es más, debido a que una parte del agua se absorbe y permanece dentro de la banda de papel, el papel no se puede calentar a una temperatura superior a 100 grados Celsius. Esto puede ser especialmente cierto en la capa de interfaz del papel y la fuente de calor. Como resultado, el agua en el papel se puede ajustar sobre una franja de humedad del 5-10 % mientras se mantiene una temperatura del papel casi constante porque el papel se mantiene dentro de la zona de evaporación de agua en estado estacionario. Asimismo, la zona de temperatura de estado estacionario puede ser beneficiosa para proporcionar una temperatura de gelatinización óptima para el adhesivo de almidón.

En una forma modificada, el sistema y el método descritos en el presente documento también se pueden usar para impartir deliberadamente una dimensión prealabeada (es decir, no plana) a un cartón de cubierta corrugado que luego alentará al cartón de cubierta a proporcionar una geometría relativamente plana a través de la acción de alabeo posterior durante el secado.

De manera adicional o alternativa, porque se sabe que si el agua líquida reside dentro de la banda de papel, el papel no se puede calentar a una temperatura superior a 100 grados Celsius (es decir, por encima del punto de ebullición), lo que puede inhibir, tal como impedir, que la banda de papel se sobrecaliente y se incendie. Por tanto, al mantener la banda de papel dentro de la fase de evaporación en estado estacionario descrita anteriormente, la mayor parte de la energía que se introduce se usa para evaporar el agua, y las temperaturas del almidón y del papel permanecerán más o menos constantes. De manera adicional o alternativa, debido a las propiedades del agua descritas anteriormente, se puede determinar indirectamente un indicador de temperatura deseado mediante el uso de un indicador de humedad. Por ejemplo, si un contenido de humedad específico de la banda de papel se mantiene dentro de un intervalo de aproximadamente el 6-10%, el intervalo de temperatura correspondiente puede determinarse indirectamente a partir de él.

Además, los dispositivos que usan vapor de agua de caldera para transferir calor y humedad tienen una eficiencia promedio del 10 %, lo que significa que por cada 10 kilogramos de vapor de agua aplicado al papel, solo 1 kilogramo de agua es absorbido por el papel. El vapor de agua de caldera que se usa en el proceso convencional debe reemplazarse con agua fresca de alimentación de la caldera que debe tratarse con productos químicos y luego recalentarse a la presión y temperatura totales de la caldera (habitualmente 14 bar de presión y 200 grados Celsius). Por el contrario, una mayoría, tal como aproximadamente el 100 por ciento, del agua aplicada al papel se convierte en vapor de agua rápidamente para proteger y calentar el papel o permanece con el papel y se absorbe. El vapor de agua creado por el método mejorado solo requiere ser calentado a las condiciones de evaporación de 100 grados Celsius (al nivel del mar) sin prácticamente ningún aumento sobre la presión atmosférica.

Es más, cuanto más profundo entra el papel en la zona de tasa de bajada, más energía se requiere para secarlo y reducir el contenido de humedad. El calor requerido para convertir un kilogramo de agua en vapor de agua es 2257 kJ/kg en condiciones normales (por ejemplo, agua hirviendo en una estufa). Convertir el agua de la superficie del papel en vapor de agua requiere aproximadamente 1,5 veces más que el calor de evaporación solo. El calor requerido para sacar un kilogramo de agua del papel a una humedad ambiental relativa del 1,5 % puede ser de cuatro a cinco veces mayor que el calor de evaporación solo porque las fibras retienen el agua. Los procesos que secan el papel hasta un 1-2% de humedad son muy ineficientes energéticamente. Por tanto, la utilización del método y del aparato descritos en el presente documento puede mejorar drásticamente la eficiencia energética en la fabricación de cartón corrugado.

En la realización ilustrada, la disposición de calentamiento 200 de banda puede incluir opcionalmente además un mecanismo de pretensado 210 de corrugación y/o un rollo 220 fijo de contacto cero. Por ejemplo, el rollo 220 de contacto cero puede ser al menos un rollo fijo que no gira cuando la banda de material de medio atraviesa su superficie circunferencial. En cambio, se bombea un caudal volumétrico de aire a una presión controlada desde el interior del rollo 220 de contacto cero radialmente hacia fuera a través de pequeñas aberturas u orificios provistos periódica y uniformemente sobre y a través de la pared circunferencial externa del rollo 220 de contacto cero. El resultado es que la banda de material 10 de medio que pasa está soportada por encima de la superficie circunferencial del rollo 220 de contacto cero mediante un colchón de aire.

De manera adicional o alternativa, el mecanismo de pretensado 210 puede proporcionarse y funciona de manera similar al mecanismo de pretensado 110 descrito anteriormente. El mecanismo de pretensado 210 de corrugación se proporciona preferentemente aguas abajo del aparato de acondicionamiento 100 de medio y aguas arriba de la unidad de corrugado 300 de una cara para que la tensión de la banda en el material 10 de medio pueda seleccionarse de forma independiente en función de requisitos de tensión de banda separados y distintos en el aparato de acondicionamiento 100 de medio y en la unidad de corrugado 300 de una cara. Aunque la fuente 202 de calor se muestra aguas abajo, el mecanismo de pretensado 210 de corrugación también puede proporcionarse aguas arriba de la fuente 202 de calor, y/o pueden proporcionarse numerosos mecanismos de pretensado tanto antes como después de la fuente 202 de calor. Incluyendo mecanismos de pretensado 110 y 210 separados, la tensión de la banda para el material 10 de medio se puede establecer de forma independiente en el aparato de acondicionamiento 100 de medio y al entrar en la unidad de corrugado 300 de una cara sin tener en cuenta los requisitos de tensión para la otra etapa del proceso.

De manera alternativa, cuando no se usa el mecanismo de pretensado 110, el mecanismo de pretensado 210 de corrugación todavía proporciona un control de tensión media independiente de la banda 10 al entrar en la unidad de corrugado 300 de una cara (y particularmente en el laberinto de corrugación 305), independientemente de la tensión en esa banda 10 aguas arriba. Téngase en cuenta que la velocidad de la banda 10 a través del aparato de corrugación 1000 está controlada principalmente por la demanda de material de medio a través del laberinto de corrugación 305 en función de la velocidad de los rodillos de corrugación 310 y 311 (descritos a continuación), que están ubicados aguas abajo. De manera similar a como se ha descrito anteriormente, el rodillo de succión 212 para el mecanismo de pretensado 210 de corrugación gira en la misma dirección en la que la banda 10 se desplaza alrededor de su superficie circunferencial externa, pero con esa superficie desplazándose a una velocidad lineal más lenta que la banda para proporcionar la tensión deseada aguas abajo. Idealmente, la velocidad lineal superficial del rodillo de succión 212 sería exactamente la misma que la velocidad de desplazamiento de la banda 10, lo que da como resultado una tensión media en esa banda de cero al entrar en el laberinto de corrugación 305. En la práctica, sin embargo, esto es difícil de lograr sin provocar el aflojamiento de la banda 10 al entrar en el laberinto de corrugación 305. Por eso, es deseable una tensión finita distinta de cero en la banda al entrar en el laberinto de corrugación 305, lo que puede requerir que la velocidad lineal superficial del rodillo de succión 212 sea modestamente más lenta que la velocidad de la banda 10. Pero como se explica en el siguiente párrafo, se pueden lograr valores de tensión media mucho más bajos usando el mecanismo de pretensado 210 de corrugación, tales como 175,13-350,25 Newton por metro lineal (1 2 libras por pulgada lineal) ("pli") o menos, en comparación con el método convencional de pretensado con rodillo tensor o rodillo compresor antes de la corrugación. También se puede seleccionar un control preciso de la tensión aguas abajo ajustando la velocidad radial (y correspondientemente la velocidad lineal superficial) del rodillo de succión 212.

Convencionalmente, la tensión en la banda 10 al entrar en la unidad de corrugado 300 de una cara, más particularmente la línea de contacto 302 de corrugación entre los rodillos de corrugación 310 y 311, se ajusta usando rodillos compresores de pretensado (rodillos tensores) que giran a una velocidad lineal circunferencial que es menor que la velocidad de la banda. La banda pasa a través de los rodillos compresores y se comprime entre ellos, impartiendo de este modo la tensión deseada aguas abajo. Sin embargo, este modo convencional de pretensado tiene numerosos inconvenientes, en particular: 1) no es posible un control de tensión muy exacto y, habitualmente, la tensión aguas abajo se mantiene en el intervalo de 2-3 pli, (de 900 g a 1350 g por 25,4 mm) y 2) los rodillos compresores necesariamente deben comprimir/aplastar el material 10 de medio entre ellos para generar suficiente fuerza normal para efectuar el enganche por fricción con la banda de material en movimiento. El rodillo de succión 212 divulgado es muy superior en el sentido de que no requiere aplastar el material 10 de medio para garantizar un enganche por fricción adecuado y el consiguiente control de tensión aguas abajo (funciona aspirando el medio hacia su superficie). También, proporciona un control de tensión aguas abajo mucho más preciso que el que es posible usando rodillos compresores. Usando el rodillo de succión 212, es posible ajustar la tensión aguas abajo por debajo de los 2-3 pli (de 900 g a 1350 g por 25,4 mm) logrados convencionalmente, por ejemplo tan bajo como nominalmente cero o casi cero ajustando la velocidad lineal superficial del mismo para acercarse a la velocidad lineal de la banda. En la práctica, esto puede resultar poco práctico por las razones explicadas anteriormente. Pero usando el rodillo de succión 212, se logra una tensión aguas abajo en la banda 10 al entrar en la línea de contacto 302 de corrugación, preferentemente menos de 2, preferentemente menos de 1 pli (450 g por 25,4 mm).

Al salir de la disposición de calentamiento 200 de banda, la banda de material 10 de medio ahora acondicionada, calentada y/o pretensada entra en la unidad de corrugado 300 de una cara a lo largo de una trayectoria hacia una línea de contacto 302 definida entre un par de rodillos de corrugación 310 y 311 cooperantes. El primer rodillo de corrugación 310 está montado adyacente y coopera con el segundo rodillo de corrugación 311. Ambos rollos 310 y 311 están articulados para rotación sobre ejes paralelos respectivos, y juntos definen un recorrido sustancialmente serpenteante o sinusoidal o un laberinto de corrugación 305 en la línea de contacto 302 entre ellos. El laberinto de corrugación 305 se produce mediante un primer juego de dientes de corrugación 316 que se extienden radialmente dispuestos circunferencialmente alrededor del primer rodillo de corrugación 310 que se recibe dentro de los valles definidos entre un segundo juego de dientes de corrugación 317 que se extienden radialmente dispuestos circunferencialmente alrededor del segundo rodillo de corrugación 311, y viceversa. Ambos juegos de dientes 316 y 317 que se extienden radialmente se proporcionan de modo que los dientes individuales abarcan toda la anchura de los respectivos rollos 310 y 311, o al menos la anchura de la banda 10 que atraviesa el laberinto de corrugación 305 entre ellos, de modo que se pueden producir corrugaciones de anchura total en esa banda 10 a medida que los dientes 316 y 317 se engranan entre sí en la línea de contacto 302 a medida que giran los rollos. Los rodillos de corrugación 310 y 311 giran en direcciones angulares opuestas, como se ilustra en la figura 7, de manera que la banda de material 10 de medio se conduce a través de la línea de contacto 302 y se ve obligada a sortear el laberinto de corrugación 305 definido entre los juegos opuestos y engranados de dientes de corrugación 316 y 317. Al salir de la línea de contacto 302 (y del laberinto de corrugación 305), como entenderán los expertos en la materia, el material 10 de medio tiene una forma corrugada; es decir, una sección transversal longitudinal sustancialmente serpenteante que tiene picos y valles de onda opuestos en lados o caras opuestos del material 10 de medio.

Después de emerger del laberinto de corrugación 305, el segundo rodillo de corrugación 311 transporta el material 10 de medio ahora corrugado a través de una línea de contacto 321 de pegamento definida entre ese rodillo de corrugación 311 y un primer rodillo aplicador 320 de pegamento. Se aplica una película fina de pegamento 325 a la superficie del rodillo aplicador 320 desde un depósito 328 de pegamento usando un segundo dispositivo de dosificación 330 de película fina. El segundo dispositivo de dosificación 330 de película fina es, o puede ser, de construcción similar al primer dispositivo de dosificación 130 de película fina descrito anteriormente, excepto que pueden ser deseables modificaciones menores ya que el presente dispositivo aplica pegamento, tal como un pegamento con alto contenido de sólidos o alto contenido de almidón que tiene un contenido de agua de solo, p. ej., un 50-75 % en peso de agua, mientras que el dispositivo anterior aplicaba una película fina de agua. Para el segundo dispositivo de dosificación 330 analizado aquí, las pequeñas cavidades cóncavas 84 de la varilla de dosificación 78 (véanse las figuras 2b-2d) proporcionan espacios con respecto a la superficie externa lisa del primer rodillo aplicador 320 de pegamento de modo que pequeñas crestas de adhesivo que se extienden circunferencialmente permanecen en la superficie del rodillo aplicador 320 a medida que esa superficie gira más allá de la varilla de dosificación 78. Aun así, si se aplica adhesivo al papel mediante el primer dispositivo de dosificación 130 de película fina, el segundo dispositivo de dosificación 330 puede reducirse, tal como eliminarse.

Debe destacarse que aunque el adhesivo sobre la superficie externa del rodillo aplicador 320 tiende a aplicarse inicialmente en forma de crestas, el adhesivo tiende a fluir lateralmente y asume una capa de recubrimiento uniforme, plana y fina por cohesión. Evidentemente, la viscosidad del adhesivo en relación con la cohesión del mismo determina hasta qué punto el recubrimiento adhesivo se vuelve completamente liso. Preferentemente, el adhesivo es un adhesivo de alto contenido en sólidos (descrito con más detalle a continuación), que tiene una viscosidad de 15-55 segundos Stein-Hall.

La posición del dispositivo de dosificación 330 se puede ajustar hacia y lejos del rodillo aplicador 320 para establecer con precisión la abertura entre ellos. Cuando el dispositivo de dosificación 330 se ajusta de modo que la varilla de dosificación 78 esté en contacto virtual con la superficie circunferencial externa del rodillo aplicador 320, esencialmente todo el adhesivo excepto el que pasa a través de las cavidades cóncavas entre vueltas adyacentes del alambre 82 o acanaladuras 86 en la varilla 78 (véanse las figuras 2c-2d) se retira de la superficie circunferencial externa del rodillo aplicador 320. Por otra parte, cuando la varilla de dosificación 78 se separa ligeramente de la superficie circunferencial externa del rodillo aplicador 320, un recubrimiento de adhesivo que tiene un mayor espesor permanece en la superficie circunferencial externa del rodillo aplicador 320. En una realización preferida, el dispositivo de dosificación 330 se posiciona con respecto al rodillo aplicador 320 para proporcionar un recubrimiento adhesivo uniforme en la superficie circunferencial externa que tiene el espesor preferido para el tamaño de onda deseado como se explica, p. ej., en la patente .546 antes mencionada. Se entenderá que la posición óptima para el dispositivo de dosificación 330 dependerá de la viscosidad, del contenido de sólidos y de la tensión superficial del adhesivo que se esté usando, así como del tamaño de las ondas (p. ej., A, B, C, E, etc.). Junto con el dispositivo de dosificación 330, es posible usar un pegamento con un contenido de sólidos muy alto, tal como al menos un 25, al menos un 30, al menos un 35, al menos un 40, al menos un 45, al menos un 50 por ciento en peso de sólidos, o más, equilibrada en agua, en comparación con otros sistemas convencionales de aplicación de películas de pegamento.

Después de que el material 10 de medio corrugado emerge de la línea de contacto 321 de pegamento, continúa alrededor del segundo rodillo de corrugación 311 sobre el que se soporta y a través de una línea de contacto 341 de cara sencilla donde una primera banda 18 de hoja de cara entra en contacto y se presiona contra las crestas de onda expuestas a las que se les ha aplicado pegamento del material 10 de medio. Un rodillo 340 de cara sencilla presiona la primera banda 18 de hoja de cara contra las crestas de onda para producir una banda 20 de cara sencilla al salir de la unidad de corrugado 300 de una cara.

También puede ser beneficioso acondicionar la primera banda 18 de hoja de cara antes de que se acople al material 10 de medio corrugado. Por ejemplo, puede disponerse un segundo aparato de acondicionamiento de medio aguas arriba de la unidad de corrugado 300 de una cara (p. ej., tal como aguas arriba del rodillo 340 de cara sencilla) para aplicar por separado y de forma independiente una película fina de líquido generalmente continua a la primera banda 18 de hoja de cara. El segundo aparato de acondicionamiento de medio puede estar separado e independiente de dicho primer aparato de acondicionamiento 100 de medio, aunque puede ser sustancialmente similar. Asimismo, la primera banda 18 de hoja de cara puede pasar posteriormente a través de una segunda disposición de calentamiento 200 similar a la experimentada por el material 10 de medio corrugado, aunque la segunda disposición de calentamiento también puede ser separada e independiente. Por tanto, para mayor claridad en la figura 5, la primera banda 18 de hoja de cara se ilustra esquemáticamente como proporcionada "DESDE 200", aunque debe entenderse que el material 10 de medio corrugado y la primera banda 18 de hoja de cara se pueden procesar a través de juegos de maquinaria independientes y separados. Es más, si la primera banda 18 de hoja de cara no se calienta, la notación "DESDE 200" podría reemplazarse por "DESDE 100". Aun así, también es concebible que tal procesamiento del material 10 de medio corrugado y de la primera banda 18 de hoja de cara se pueda realizar en una sola máquina polivalente.

Por tanto, el segundo aparato de acondicionamiento de medio puede ajustar el contenido de humedad en dicha primera hoja de cara 18 para que esté en el intervalo del 6-9 % en peso de humedad, antes de acoplarse a dicha banda de material 10 de medio, aplicando una película fina sustancialmente continua de agua a la primera hoja de cara 18 usando dicho segundo aparato de acondicionamiento de medio. De nuevo, el agua se puede aplicar al lado del papel que estará hacia abajo (es decir, directamente en contacto) con la fuente de calor del dispositivo de calentamiento 200. Asimismo, el agua se puede aplicar al lado de la primera hoja de cara 18 que se acoplará directamente a las ondas del material 10 de medio corrugado, aplicarse en el lado opuesto o incluso aplicarse en ambos lados. Se puede aplicar un líquido similar a la primera hoja de cara 18 que se aplica al material 10 de medio corrugado, aunque también se pueden usar diversos otros líquidos.

En un aparato de corrugación en frío y el método asociado, se forma (ondula) el material 10 de medio y el producto final se ensambla sin usar calor para eliminar el exceso de agua del adhesivo aplicado, que adhiere tanto la primera como la segunda banda 18 y 19 de hoja de cara al material 10 de medio corrugado. Por tanto, el adhesivo usado tanto en la unidad de corrugado 300 de una cara para adherir la primera banda 18 de hoja de cara como en la máquina de encolado 400 para adherir la segunda banda 19 de hoja de cara (analizada a continuación) debe tener un contenido de sólidos más alto y menor de agua en comparación a los adhesivos tradicionales de almidón, que tienen entre el 75 y el 90 % en peso de contenido de agua. Un adhesivo preferido para su uso en la presente invención exhibe varias características que no son comunes a los adhesivos usados en corrugadoras convencionales que usan calor de vapor de agua para eliminar el exceso de humedad.

El adhesivo incluye preferentemente más de un 25 %, un 30 %, un 40 % o incluso un 50 % de sólidos, y logra una unión fuerte sin requerir que su temperatura se eleve por encima de un umbral de punto de gelificación. Tal adhesivo con alto contenido de sólidos comienza a desarrollar su unión lo suficientemente rápido como para mantener el material 10 de medio y la banda 18 o 19 de hoja de cara juntos durante el proceso de corrugación de modo que la banda laminada resultante pueda continuar procesándose a través del aparato. El adhesivo también proporciona una unión lo suficientemente fuerte a niveles bajos de humedad de modo que no se requiera secado posterior a la aplicación para reducir el nivel de humedad del cartón combinado por debajo del umbral requerido para un desempeño estructural correcto del cartón.

La banda 20 de cara sencilla sale de la unidad de corrugado 300 de una cara y entra en la máquina de encolado 400 de la figura 6, donde se aplica un pegamento de alto contenido de sólidos similar al descrito anteriormente a las crestas de onda expuestas restantes para que la segunda banda 19 de hoja de cara pueda aplicarse y adherirse a la misma en la unidad de corrugado 500 de doble cara. En una realización preferida, la máquina de encolado se proporciona como se describe en la patente .546 antes mencionada, y aplica un pegamento similar con alto contenido de sólidos (un 40-50 % en peso de sólidos, o más) como se ha descrito anteriormente. Brevemente, la máquina de encolado 400 tiene otro dispositivo de dosificación 430 de película fina que es capaz de dosificar con exactitud y precisión una película fina del adhesivo con alto contenido de sólidos en la superficie circunferencial externa del segundo rodillo aplicador420 de pegamento. La banda 20 de cara sencilla se lleva alrededor de un rodillo conductor 422 y a través de una línea de contacto 441 de la máquina de encolado donde se aplica pegamento a las crestas de onda expuestas de la banda 20 de cara sencilla que pasa como se describe en detalle en la patente .546, antes mencionada. Aun así, si se aplica adhesivo a una o ambas bandas 10, 18 de papel mediante el otro o los otros dispositivos de dosificación de película fina, el presente dispositivo de dosificación 430 puede reducirse, tal como eliminarse.

La banda 20 de cara sencilla, que tiene pegamento aplicado a las crestas de onda expuestas, entra entonces en la unidad de corrugado 500 de doble cara a través de un par de rodillos 510 y 511 de unidad de corrugado de doble cara (p. ej., rodillos compresores de acabado), donde la segunda banda 19 de hoja de cara se aplica y se adhiere a las crestas de onda expuestas y el conjunto corrugado de doble cara resultante se presiona.

También puede ser beneficioso acondicionar la segunda banda 19 de hoja de cara antes de que se acople a la banda 20 de cara sencilla. Por ejemplo, puede disponerse un tercer aparato de acondicionamiento de medio aguas arriba de la unidad de corrugado 500 de doble cara (p. ej., tal como aguas arriba del rodillo compresor 511 de acabado) para aplicar por separado y de forma independiente una película fina de líquido generalmente continua a la segunda banda 19 de hoja de cara. El tercer aparato de acondicionamiento de medio puede estar separado e independiente de dicho primer y/o segundo aparato de acondicionamiento 100 de medio, aunque puede ser sustancialmente similar. Asimismo, la segunda banda 19 de hoja de cara puede pasar posteriormente a través de una tercera disposición de calentamiento 200 similar a la experimentada por el material 10 de medio corrugado y por la primera banda 18 de hoja de cara, aunque la tercera disposición de calentamiento también puede estar separada e independiente. Por tanto, para mayor claridad en la figura 7, la segunda banda 19 de hoja de cara se ilustra esquemáticamente como proporcionada "DESDE 200", aunque debe entenderse que el material 10 de medio corrugado y la segunda banda 19 de hoja de cara se pueden procesar a través de juegos de maquinaria independientes y separados. Es más, si la segunda banda 19 de hoja de cara no se calienta, la notación "DESDE 200" podría reemplazarse por "DESDE 100". Aun así, también es concebible que tal procesamiento del material 10 de medio corrugado, de la primera banda 18 de hoja de cara y/o de la segunda banda 19 de hoja de cara se pueda realizar en una única máquina polivalente.

Por tanto, el tercer aparato de acondicionamiento de medio puede ajustar el contenido de humedad en dicha segunda banda 19 de hoja de cara para que esté en el intervalo del 6-9 % en peso de humedad, antes de acoplarse a la banda 20 de cara sencilla, aplicando una película fina sustancialmente continua de agua a la segunda banda 19 de hoja de cara usando dicho tercer aparato de acondicionamiento de medio. De nuevo, el agua se puede aplicar al lado del papel que estará hacia abajo (es decir, directamente en contacto) con la fuente de calor del dispositivo de calentamiento 200. Asimismo, el agua se puede aplicar al lado de la segunda banda 19 de hoja de cara que se acoplará directamente a las ondas de la banda 20 de cara sencilla, aplicarse en el lado opuesto o incluso aplicarse en ambos lados. Se puede aplicar un líquido similar a la segunda banda 19 de hoja de cara que se aplica al material 10 de medio corrugado o a la primera banda 18 de hoja de cara, aunque también se pueden usar diversos otros líquidos.

Opcionalmente, la unidad de corrugado 500 de doble cara también puede incluir, aguas abajo de los rodillos compresores 510 y 511 de acabado, una serie de placas calientes 525 fijas que definen una superficie plana sobre la que se desplaza el cartón corrugado acabado 40. En esta realización, una cinta transportadora 528 está suspendida sobre las placas calientes y espaciada a una distancia suficiente de las mismas para acomodar el cartón corrugado acabado 40 a medida que se desplaza a través de la unidad de corrugado 500 de doble cara. La cinta transportadora 528 engancha por fricción la superficie que mira hacia arriba del cartón acabado 40, y lo transporta a través de la unidad de corrugado 500 de doble cara de manera que la superficie que mira hacia abajo se presiona o transporta contra las placas calientes 525 fijas.

Se entenderá que las placas calientes 525 son componentes opcionales en el aparato de corrugación en frío como se divulga en el presente documento, y pueden omitirse como innecesarias con el presente método y aparato, tal como con el uso de la película fina de líquido, de la(s) disposición(es) de calentamiento 200 de banda y/o de un adhesivo con un contenido de sólidos adecuadamente alto. Se prevé que a medida que las corrugadoras convencionales se conviertan al proceso en frío divulgado en el presente documento, otra estructura para soportar la parte inferior del cartón acabado 40 puede reemplazar las placas calientes en la unidad de corrugado 500 de doble cara. Por ejemplo, se pueden usar cintas transportadoras, mesas y/o mesas de flotación por aire. Esto puede mejorar aún más la eficiencia energética del proceso.

El cartón corrugado 40 fabricado usando el equipo descrito anteriormente y el método de corrugación en frío asociado retendrá una mayor proporción de su resistencia a la compresión inicial porque el material 10 de medio corrugado no está sustancialmente fracturado o dañado. La evitación de tal fractura/daño en la banda 10, a pesar de estar formada (ondulada) a baja temperatura, es posible gracias a una o varias de las mejoras descritas en el presente documento.

En aún más variaciones de ejemplo, puede ser beneficioso aplicar de forma continua películas de adhesivo a algunas o todas las capas de papel (es decir, el material 10 de medio corrugado, las hojas de cara primera y segunda 18, 19) para fortalecer la fibra de papel y permitir la reducción del peso base de los sustratos. En resumen, usar el aparato de acondicionamiento 100 de medio descrito en el presente documento para aplicar de forma continua una película adhesiva sobre cada papel plano en una ubicación aguas arriba de donde el papel se corruga o se aplica a otra hoja (es decir, aguas arriba de la unidad de corrugado de una cara o de la unidad de corrugado de doble cara), y especialmente con la aplicación posterior de calor al papel, puede proporcionar resultados sorprendentes e inesperados al reducir el peso base de los sustratos en un 15-35% o más, al mismo tiempo que proporciona la capacidad de controlar la humedad y la temperatura del material de papel dentro de la maquinaria corrugadora. Debe apreciarse que aunque se ha descrito previamente en el presente documento para aplicar agua, el siguiente análisis del aparato de acondicionamiento 100 de medio puede aplicar adhesivo a las diversas capas de papel.

Por tanto, el aparato de acondicionamiento 100 de medio se puede usar para aplicar películas continuas de adhesivo a algunos o todos los sustratos de cara sencilla (es decir, la cubierta y el medio), mientras se reduce, tal como se elimina, la aplicación convencional de adhesivo de almidón aguas abajo. En un ejemplo adicional, cuando un cartón corrugado está formado por tres capas (es decir, una capa inferior, una capa de medio corrugada y una capa superior), se pueden utilizar tres aparatos de acondicionamiento 100 de medio separados para proporcionar películas continuas de adhesivo a cada capa aguas arriba de la unidad de corrugado 300 de una cara y/o de la unidad de corrugado 500 de doble cara.

Se aplica almidón a base de agua, silicato de sodio u otro adhesivo similar. En un ejemplo, el adhesivo tiene un contenido de sólidos del 15 al 55 % de sólidos, en un intervalo de 1 a 5 gramos por metro cuadrado tanto en el almidón como en la cubierta. Es posible fortalecer tanto la cubierta como el medio en un 25-30 %, o incluso en un 25-50 %. El medio puede coger más fuerza porque generalmente es más ligero en peso, más abierto y/o absorbe más profundamente. Asimismo, el medio puede comenzar más débil, en peso, que la cubierta.

Se pueden usar precalentadores para gelatinizar, pero no deshidratar completamente, la película de almidón. Los precalentadores se ubican aguas abajo del aparato de acondicionamiento 100 de medio. El contenido de humedad del papel se mantiene dentro de la zona de evaporación en estado estacionario para evitar la cristalización del almidón. El recubrimiento adhesivo en el papel de medio se puede aplicar al lado que mira hacia la cubierta para que el agua del adhesivo penetre en la superficie del papel, se deshidrate lo suficiente para evitar que el adhesivo se desprenda de los rollos de corrugación y/o proporcione un calentamiento uniforme y proteja las fibras en contacto con la fuente de calor para que no se dañen con la temperatura. De manera alternativa, el recubrimiento de la cubierta puede ser en el lado opuesto a la superficie de precalentamiento para retener relativamente más fluido en la superficie.

Las aplicaciones de almidón deben permanecer lo suficientemente fluidas como para que la presión entre el rollo de presión de la unidad de corrugado de una cara y el rollo de corrugación provoque que las dos películas de almidón impregnen la cubierta y el medio, provocando que se deshidraten lo suficiente como para establecer la unión. La unión se puede lograr con poca, tal como sustancialmente sin más, pegamento aplicado en la unidad de corrugado de una cara que la que se usa actualmente con la aplicación convencional de adhesivo de almidón aguas abajo. Se puede aplicar una estructura similar a la unidad de corrugado 500 de doble cara. El consumo de almidón permanecería aproximadamente igual, pero el peso base tanto de la cubierta como del medio podría reducirse, tal como, en aproximadamente un 15-30 %.

También es posible usar el aparato de acondicionamiento 100 de medio para fortalecer simultáneamente las fibras del papel (p. ej., de modo que se pueda reducir el peso base) y aún unir el medio y la cubierta. Se han realizado pruebas satisfactorias con adhesivos de fraguado en frío (pero relativamente caros) que se aplican a la cubierta y la refuerzan a medida que la unen al medio. Sin embargo, convencionalmente se ha demostrado que es difícil aplicar un fluido (que no sea agua) al medio y no ensuciar los rollos de corrugación. Se ha descubierto que una solución es, durante un tiempo relativamente corto, hacer que un adhesivo stein-hall barato actúe como un adhesivo de fraguado en frío y fortalecer tanto la cubierta como el medio (es decir, no solo la cubierta) permitiendo que una aplicación de adhesivo vuelva a humedecer la otra en la línea de contacto de presión. Un ejemplo del tiempo relativamente corto puede ser de aproximadamente 1-2 segundos, aunque se contemplan otros tiempos.

Por ejemplo, la presión relativamente alta dentro de la línea de contacto de la unidad de corrugado de una cara puede exprimir el agua en las fibras del papel, de manera que el adhesivo requiere poco tiempo de secado adicional, si es que lo requiere, ya que la acción de exprimir ha eliminado el agua del adhesivo. Debido a que el adhesivo en el medio se puede gelatinizar pero no cristalizar (ya que permanece dentro de la zona de evaporación en estado estacionario), el recubrimiento adicional de fluido en la cubierta, bajo presión, transferirá parte de su agua al medio, rehumedeciéndolo y completando la unión entre los dos sustratos.

Asimismo, debido a que toda la banda de papel se recubre con adhesivo de forma continua y antes de ser calentada, será dimensionalmente estable de manera que permanezca relativamente plana no solo durante el proceso de ensamblaje, sino también una vez que emerge como cartón de cubierta corrugado acabado. Por tanto, el cartón de cubierta corrugado acabado no se alabeará después del proceso de ensamblaje, ya que se seca con el tiempo (es decir, lo que se conoce como alabeo posterior). En efecto, el cartón de cubierta corrugado plano producido por la máquina de corrugación permanecerá plano después del secado con el tiempo.

Además de la descripción anterior, puede ser más beneficioso reducir, tal como minimizar, la cantidad de adhesivo usado para fabricar cartón corrugado en una parte, tal como la totalidad, de los intervalos de velocidad operativa de la maquinaria de corrugación. Se ha descubierto que el uso de uno o más aparatos de acondicionamiento 100 de medio para aplicar una película de agua sobre cada papel plano en una ubicación aguas arriba de donde el papel se corruga o se aplica a otra hoja (es decir, aguas arriba de la unidad de corrugado de una cara o de la unidad de corrugado de doble cara), y especialmente con la aplicación posterior de calor al papel, puede proporcionar resultados sorprendentes e inesperados relacionados con la capacidad de reducir, tal como minimizar, la cantidad de adhesivo usado para fabricar el cartón corrugado. La reducción del adhesivo usado se puede aplicar sobre una parte, tal como la totalidad, de los intervalos de velocidad operativa del aparato de corrugación 1000.

La maquinaria de corrugación convencional debe cambiar constantemente la cantidad de adhesivo aplicado a las diversas hojas con cambios en la velocidad operativa de la maquinaria. Generalmente, un aumento en la velocidad lleva a una disminución en la cantidad de adhesivo usado. Históricamente, el control de múltiples variables ha dificultado mantener la consistencia en la aplicación del adhesivo, especialmente en un intervalo de velocidad operativa grande y cambiante de la maquinaria.

En síntesis, el aparato de acondicionamiento 100 de medio puede incluir un adhesivo que se proporciona dentro de una bandeja de adhesivo y se recoge mediante la rotación del rollo aplicador. Utilizando un conjunto de dosificación de varilla acanalada con diferentes áreas abiertas de acanaladura, el conjunto de aparato de acondicionamiento 100 de medio puede proporcionar diversos espesores de fluido, como entre 5 micrómetros y 50 micrómetros (esencialmente un intervalo de 10 a 1). Por tanto, el sistema de dosificación puede recubrir la banda de papel con una película continua ajustable de adhesivo.

En otros ejemplos, también se pueden utilizar sistemas de dosificación de adhesivo convencionales, tal como, mediante los cuales dos rodillos están separados entre sí por una distancia fija generalmente igual al espesor de adhesivo deseado en la hoja. Uno de los rodillos es un rodillo guía para mover la hoja, mientras que el otro rodillo recoge el adhesivo de una bandeja de adhesivo. Por tanto, el ajuste de la distancia fija entre los dos rodillos puede determinar el espesor del adhesivo que se aplicará a la hoja. En otro ejemplo, también se puede utilizar un sistema de cuchilla rascadora y rollo de anilox. La utilización del aparato de acondicionamiento 100 de medio para aplicar una película líquida (p. ej., agua, adhesivo y/o aditivo) sobre cada papel plano en una ubicación aguas arriba de donde el papel se corruga o se aplica a otra hoja permite la capacidad de reducir, tal como minimizar, la cantidad de adhesivo usado para formar el cartón corrugado.

La máquina de encolado, ya sea un aparato de acondicionamiento 100 de medio descrito en el presente documento o incluso el tipo convencional, puede funcionar con un peso de pegamento constante y extremadamente bajo en todo el intervalo de velocidad cuando se aplica agua a la cubierta, al medio o a ambos. En el caso del aparato de acondicionamiento 100 de medio, un ejemplo sería usar una varilla que produzca un espesor de película de 0,004" (100 micrómetros) o menos. En el caso de las máquinas convencionales, significaría usar un rollo de pegamento fijo para dosificar la abertura del rollo de 0,008" (200 micrómetros) o menos a todas las velocidades de 5-450 metros por minuto.

Los mismos parámetros operativos o similares se pueden aplicar de manera similar a la unidad de corrugado 300 de una cara (es decir, usar un rollo de pegamento fijo para dosificar la abertura del rollo de 0,008" (200 micrómetros) o menos a todas las velocidades de 5-450 metros por minuto). Por tanto, la utilización del aparato de acondicionamiento 100 de medio para mantener el contenido de humedad del medio en el intervalo correcto a todas las velocidades puede hacer posible una reducción del peso base del medio a través del cartón en prácticamente todos los grados, además de grandes ahorros de desperdicio, almidón y energía.

El uso del aparato de acondicionamiento 100 de medio también permite el control de la temperatura del sistema en un estado sustancialmente isotérmico, lo que puede proporcionar al menos los siguientes beneficios: a.) reduce tanto el almidón en un 40-50 % o más como la energía en un 30-60 % o más; b.) simplifica el funcionamiento y el control de toda la corrugadora al ampliar la ventana de proceso; c.) reduce el desperdicio controlable en un 30-50% o más mediante la entrega de cartón plano perfectamente unido a prácticamente cualquier velocidad; y d.) mejora la productividad en el lado de la conversión en un 25-40 %.

En un ejemplo, los parámetros operativos pueden comenzar con un espesor de película en el rollo de 15,24 micrómetros (0,0006 ") de espesor y luego aplicarlo con un diferencial de velocidad del 15-60 % que atenúa la película aún más. Luego lo convertimos en vapor de agua, que se condensa en vapor y sube a través del papel a muy baja presión calentándolo y protegiendo las fibras de daños. Si bien puede ser útil usar una ducha de vapor de agua para restaurar parte de la humedad del medio para el ondulado, es posible que no restaure completamente los valores originales de gota de agua y, debido a que puede ser difícil de controlar, siempre hay una hidratación excesiva o insuficiente del medio (lo que puede dañar el medio). De manera adicional, al precalentar, históricamente no se hace nada por las cubiertas excepto hacerlas menos absorbentes.

Por tanto, el uso del aparato de acondicionamiento 100 de medio descrito en el presente documento, junto con el control de la temperatura, proporciona un mayor control de la humedad en el medio. Al aplicar el agua antes de calentar, le damos al agua el tiempo suficiente para que penetre (que puede tardar hasta 0,4 segundos) y preparamos la superficie para la penetración del almidón antes de que llegue el almidón. Además, esto da rugosidad a la superficie, hincha las fibrillas y las protege del daño por secado excesivo. Cuando aplicamos niveles menores de almidón, en realidad estamos actuando más como un tratamiento superficial de resistencia en seco para fortalecer las fibras.

Las fibrillas de los dos papeles (que tienen una composición muy similar a la del almidón) quedan rodeadas por la película de almidón y se enredan entre sí. Cuando el pegamento se seca, las fibras se unen y se refuerzan al mismo tiempo. Por tanto, las fibras se sueldan juntas de forma eficaz, en lugar de la manera convencional de separarlas mediante una capa de adhesivo gruesa. Queremos recubrir las fibras y fibrillas con suficiente almidón para humedecer completamente y penetrar ambas superficies. Esto se puede facilitar drásticamente calentando la superficie lo suficiente como para generar vapor de agua después de aplicar el agua, aunque es posible que tampoco se use el calentamiento.

Por tanto, el uso de tal proceso isotérmico proporciona el resultado tan esperado de un control mayor, tal como completo, de la humedad y de la temperatura, independientemente de la aplicación del almidón. Esto permite que el aparato de corrugación 1000 consiga cualquiera o todo lo siguiente: a.) ejecutar curvas de pegamento constantes por grado y para la mayoría de los grados las mismas curvas de pegamento en la unidad de corrugado 300 de una cara y en la unidad de corrugado 500 de doble cara; b.) ejecutar una posición constante del rollo de envoltura por grado y para la mayoría de los grados la misma posición del rollo de envoltura en todos los precalentadores; c.) ejecutar una humedad constante de la cubierta y una temperatura constante de la cubierta en la unidad de corrugado 300 de una cara con independencia de la velocidad; d.) ejecutar una humedad del medio constante y una temperatura del medio constante en la unidad de corrugado 300 de una cara; e.) hacer un control rápido del alabeo con el aparato de acondicionamiento 100 de medio. Los beneficios adicionales pueden incluir cualquiera o todo lo siguiente: 1. reducir, tal como eliminar, el alabeo-especialmente el alabeo posterior; 2. reducir, tal como eliminar, el agrietamiento de las líneas de plegado; 3. reducir, tal como eliminar, la fractura de medio en todos los medios; 4. aumentar los PIN, ECT y FCT en > 10 % a todas las velocidades, lo que permite la sustitución de al menos un grado de peso base en todas las combinaciones de cartón; 5. reducir, tal como eliminar, todas las duchas de vapor de agua; 6. mayor eficiencia de transferencia de calor; 7. menor presión de caldera requerida; 8. menor consumo de almidón; 9. reduce el nivel de habilidad requerido para operar la corrugadora; 10. aumentar la eficiencia del departamento de conversión en un 25 35 %, lo que permite la eliminación de un turno de producción; 11. reducción del 15-35 % en el peso base del papel de cubierta con ECT y BCT sustancialmente equivalentes; y 12. proporciona un marco de tiempo muy reducido para el retorno de la inversión del coste del equipo.

Otros beneficios pueden incluir un aumento del aplastamiento plano del cartón corrugado fabricado. El aplastamiento plano es una medida de la tolerancia de las ondas de un cartón corrugado (ondulado) a la presión aplicada perpendicularmente a la superficie (es decir, la rigidez de onda), habitualmente en condiciones ambientales de 23 °C y 50 por ciento de humedad ambiental durante un periodo de 24 horas, aunque también se pueden usar otros materiales. Un alto valor de aplastamiento plano indica una combinación de buena formación de onda y al menos un medio de resistencia adecuada. El aplastamiento plano bajo puede indicar una serie de condiciones, incluido el medio de baja resistencia, ondas inclinadas y ondas aplastadas. En resumen, un mayor aplastamiento plano proporciona una mayor resistencia, lo que proporciona una menor deformación de la onda.

Algunos resultados sorprendentes e inesperados de una instalación experimental son los siguientes: El equipo de corrugación de ejemplo convencional tenía un promedio de uso de adhesivo de 15,3 gramos por metro cuadrado (GSM, aproximadamente 3,15 lb/1000 pie2) equivalente de onda C en una corrugadora Agnati. Utilizando el aparato de acondicionamiento 100 de medio y los métodos isotérmicos analizados en el presente documento, tal como hacer funcionar la unidad de corrugado de una cara con el aparato de acondicionamiento 100 de medio a una abertura de pegamento mínima a todas las velocidades, el uso promedio de adhesivo para el equipo de corrugación se ha reducido a 4,6 GSM (0,95 lb/1000 pie2), o incluso menos. Por tanto, usando el aparato y los métodos novedosos analizados en el presente documento, el uso promedio de adhesivo para el equipo de corrugación puede reducirse drásticamente a solo el 30 % de las máquinas convencionales.

Otros resultados experimentales sorprendentes e inesperados incluyen:

a. ) Se usó el aparato de acondicionamiento 100 de medio para fabricar con éxito cartón corrugado de doble pared con ambas unidades de corrugado de una cara a una abertura mínima (0,01 cm (0,004 ")) a todas las velocidades. Esto es menos de la mitad de la abertura de pegamento usada históricamente para funcionar a la velocidad más alta (y también se ha realizado en todo el intervalo de velocidad) y resultó en un aumento en la velocidad de 160 metros por minuto ("mpm") a 180 mpm.

b. ) Se usó un aparato de acondicionamiento 100 de medio en la unidad de corrugado 300 de una cara y un aparato de acondicionamiento 100 de medio en la unidad de corrugado 500 de doble cara que permitieron reducir las presiones de vapor de agua de la unidad de corrugado de doble cara a 1 bar (14,7 psi) en el cartón de pared simple manteniendo una unión y velocidad óptimas.

c. ) A presiones constantes (1 y 2 bares), la entrega de condensado medido de las dos primeras placas calientes con y sin el aparato de acondicionamiento 100 de medio determinó que a ambas presiones la generación de condensado aumentó hasta en un 50% cuando el aparato de acondicionamiento 100 de medio estaba en funcionamiento. Esto significa que estamos transfiriendo más calor con una mayor eficiencia para una diferencia de temperatura dada. Esto tiene amplias implicaciones para reducir el consumo de combustible de la caldera, aumentando aún más la eficiencia de fabricación general.

d. ) Se aumentaron las temperaturas de la unidad de corrugado 500 de doble cara elevando la presión del vapor de agua a su máximo de 15 bar (más de 200 psi) y se demostró que el agua del aparato de acondicionamiento 100 de medio todavía protegería la cubierta inferior sin elevar el peso del pegamento.

e. ) Determinar cuánto se pueden bajar las presiones en la unidad de corrugado 300 de una cara. Hemos ensayado con éxito 100 y 125 psi. Según los cálculos, se espera poder unir entre 5,17-6,89 bares (75-100 psi), 3,44 5,17 bares (50-75 psi), o incluso menos, cuando se usa el aparato de acondicionamiento 100 de medio tanto en el medio como en la cubierta mientras se ejecuta una abertura de pegamento mínima en la unidad de corrugado 300 de una cara.

Otros resultados sorprendentes e inesperados se analizan en el Ejemplo 1, que incluye los siguientes datos experimentales de la Tabla 1:

Tabla 1

En el ejemplo 1, las dos columnas etiquetadas "ANTES" ilustran que el consumo de adhesivo de un aparato corrugador convencional es de aproximadamente 15,3 gramos por metro cuadrado o aproximadamente 3,15 libras de adhesivo por 1000 pie2 de papel. En primer lugar, se añadió una máquina de encolado iso-bar (por ejemplo, como se ha analizado anteriormente y en la patente .546) al aparato corrugador convencional para aplicar el pegamento con más precisión. Este primer cambio dio como resultado una reducción del adhesivo usado a aproximadamente 11 gramos por metro cuadrado o aproximadamente 2,26 libras de adhesivo por 1000 pie2 de papel, o una reducción general del 28,10 % del uso de adhesivo. En segundo lugar, se añadió un aparato de acondicionamiento demedio ("MCA", por sus siglas en inglés, medium conditioning apparatus) aguas arriba de la unidad de corrugado 500 de doble cara ("DB", por sus siglas en inglés, doublebacker) para ajustar el contenido de humedad en la segunda banda 19 de hoja de cara ("DB LINER"). Este segundo cambio dio como resultado una reducción adicional del adhesivo usado a aproximadamente 8,9 gramos por metro cuadrado o aproximadamente 1,83 libras de adhesivo por 1000 pie2 de papel, o una reducción total del 41,83 % del uso de adhesivo.

En tercer lugar, se añadió un aparato de acondicionamiento de medio aguas arriba de la unidad de corrugado 300 de una cara ("SF", por sus siglas en inglés, single-facer) para ajustar el contenido de humedad en la primera banda 18 de hoja de cara ("SF LINER"). Este tercer cambio dio como resultado una reducción adicional del adhesivo usado a aproximadamente 7,9 gramos por metro cuadrado o aproximadamente 1,63 libras de adhesivo por 1000 pie2 de papel, o una reducción total del 48,37 % del uso de adhesivo. Por último, se añadió un aparato de acondicionamiento de medio aguas arriba del laberinto de corrugación 302 para ajustar el contenido de humedad en el material 10 de medio ("CORR. MEDIUM"). Este cambio final dio como resultado una reducción adicional del adhesivo usado a aproximadamente 4,7 gramos por metro cuadrado o aproximadamente 0,97 libras de adhesivo por 1000 pie2 de papel, o una reducción total del 69,28 % del uso de adhesivo. Por tanto, al aplicar el método y el aparato analizados en el presente documento a cada una de las bandas 10, 18, 19 de papel, los resultados sorprendentes e inesperados del Ejemplo 1 muestran que el uso general de adhesivo para producir el mismo cartón corrugado 40 se redujo en un 69,28 %, lo que representa ahorros drásticos de tiempo y costes.

Además de la descripción anterior, el método y el aparato también pueden proporcionar algunos o todos los siguientes aspectos adicionales. Aplicar una película extremadamente fina de agua con exactitud al papel con la capacidad de variar la tasa de aplicación en gramos por metro cuadrado (libras por 1000 pie2) en un intervalo de 200 a 1 a medida que la corrugadora avanza a través de su intervalo de velocidad. Un intervalo óptimo para el espesor de la película de agua en el rollo aplicador es entre 5,08 micrómetros (0,0002") y 50,8 micrómetros (0,002"), esencialmente un intervalo de 10 a 1.

La adición o sustitución de almidón por agua en la superficie del rollo aplicador puede aumentar la resistencia de los papeles individuales al mismo tiempo que se controla el contenido de humedad. Una diferencia de velocidad entre la velocidad lineal de la banda de papel plana y la velocidad lineal superficial del rollo aplicador (que tiene la película de agua en su superficie para su aplicación a la banda plana en movimiento) de entre 5-95 % o entre 105 % y 200 % puede proporcionar suficiente relación de barrido para distribuir uniformemente la película sobre la forma irregular del papel. Se puede proporcionar una diferencia de velocidad entre la velocidad lineal de la banda de papel plana y la velocidad lineal superficial del rollo aplicador (que tiene la película de agua en su superficie para su aplicación a la banda plana en movimiento) de entre 95-105 % si la película se dosifica primero en un segundo rollo y luego se transfiere al rollo aplicador en una línea de contacto. La aplicación del agua al lado del papel que se va a calentar puede ser beneficiosa de manera que el vapor de agua se eleve a través de todo el papel para salir asegurando un calentamiento uniforme y protegiendo las fibras en contacto con la fuente de calor para que no se dañen con la temperatura. La aplicación del agua antes de calentar el papel puede mantener el agua interna (p. ej., el agua en el interior de las fibras del papel) a un nivel relativamente alto para evitar la pérdida de resistencia y flexibilidad de la fibra.

La variación del agua aplicada en relación con la velocidad lineal de la banda puede compensar el aumento de la transferencia de calor por pie cuadrado a velocidades de línea más lentas. Mantener una temperatura casi constante a todas las velocidades independientemente del contenido de humedad puede permitir que la humedad se ajuste sustancialmente independientemente de la temperatura. El agua en el papel se puede ajustar sobre una franja de humedad del 5-10% con total libertad mientras se mantiene una temperatura del papel casi constante porque permanecemos dentro de la zona de evaporación en estado estacionario.

Se pueden usar uno o más dispositivos 250, 255 de medición de humedad y un sistema de control 260 correspondiente para calentar una o todas las bandas 10, 18, 19 separadas para proporcionar un control de humedad de circuito cerrado en cada banda individual; p.ej. cada una de las tres hojas de papel individuales que forman un cartón de cubierta corrugado de tres capas convencional. El(los) dispositivo(s) de medición de la humedad pueden medir la humedad en el papel antes y/o después de que el papel sea calentado por la disposición de calentamiento 200 de banda. De manera adicional o alternativa, se puede usar un dispositivo de medición 570 de humedad y un sistema de control 260 correspondiente para el cartón combinado 40 (p. ej., el cartón de cubierta corrugado de tres capas después de que todas las hojas se hayan combinado y adherido para producir el producto laminado) para proporcionar un control de humedad de circuito cerrado en el producto acabado 40. De manera adicional o alternativa, un dispositivo de medición 580 de alabeo y un sistema de control 260 correspondiente para el cartón combinado pueden proporcionar un control de alabeo de circuito cerrado en el producto acabado 40. Debe entenderse que los diversos sistemas de control analizados pueden ser un solo sistema de control o múltiples sistemas de control que pueden o no estar acoplados operativamente entre sí.

Los dispositivos de medición y los sistemas de control mencionados anteriormente pueden proporcionar un control de retroalimentación al sistema de aplicación de agua, tal como controlando la velocidad lineal superficial del rollo aplicador en relación con la velocidad del papel para ajustar la cantidad de agua transferida al papel con el fin de proporcionar una entrada de humedad óptima en la(s) banda(s) plana(s) en movimiento para lograr un contenido de humedad dentro del intervalo deseado a la temperatura o temperaturas predominantes. Se reconoce que un proceso iterativo de prueba y error puede ser deseable para descubrir valores óptimos, así como otros factores, para lograr un contenido de agua en la banda 10 dentro del intervalo deseado del 6-9 % en peso. Por ejemplo, estas y otras variables se pueden ajustar teniendo en cuenta el contenido de humedad inicial en la banda 10 de material de medio, que puede variar de un lote a otro, en función de las condiciones climáticas ambientales, las condiciones de producción, etc. Se contempla que estos sistemas de control y procesos de ajuste pueden ser manuales, parcialmente automatizados o totalmente automatizados, y/o pueden incluir diversos algoritmos, fórmulas matemáticas, gráficos predeterminados, etc. Asimismo, estos sistemas de control y procesos de ajuste pueden alterar el funcionamiento de algunas o todas las partes del aparato de corrugación 1000.

La adición o sustitución de un adhesivo de corrugación a base de agua de bajo contenido de sólidos (<55 %) como almidón, silicato de sodio, etc. para el agua en el aparato de acondicionamiento 100 de medio puede proporcionar alguna mejora de resistencia para impartir a los papeles individuales a medida que se protegen del sobrecalentamiento. Se puede realizar la adición o sustitución de un aditivo reforzante de fibras por el agua en el aparato de acondicionamiento 100 de medio de modo que se pueda impartir alguna mejora de resistencia a los papeles individuales a medida que se protegen del sobrecalentamiento.

Los sólidos de almidón para el medio (p. ej., 10) y la(s) cubierta(s) (p. ej., 18, 19) pueden ser diferentes. Por ejemplo, se pueden usar relativamente más sólidos de almidón en la cubierta. Se puede usar un dispositivo de limpieza/raspado llamado cuchilla rascadora en la superficie de las latas de precalentamiento para mantenerlas limpias. Se puede usar un recubrimiento de liberación, tal como carburo de tungsteno incrustado con teflón, en la superficie de la lata de precalentamiento. Se puede usar un relleno inerte, tal como arcilla de caolín, para aumentar el contenido de sólidos del adhesivo mientras se mantiene una menor viscosidad.

El almidón se puede cocinar sustancialmente al 100% (p. ej., gelatinizar) antes de la aplicación a la cubierta o al medio. El recubrimiento de la cubierta puede ser en el lado opuesto a la lata de precalentamiento para retener más fluido en la superficie. De manera alternativa, el adhesivo se puede aplicar del agua al lado del papel que se va a calentar de modo que el vapor de agua se eleve a través de todo el papel para salir asegurando un calentamiento uniforme y protegiendo las fibras en contacto con la fuente de calor para que no se dañen con la temperatura. El recubrimiento del medio puede ser en el lado opuesto a la superficie de lata de precalentamiento para retener más fluido en la superficie. De manera alternativa, el adhesivo se puede aplicar del agua al lado del papel que se va a calentar de modo que el vapor de agua se eleve a través de todo el papel para salir asegurando un calentamiento uniforme y protegiendo las fibras en contacto con la fuente de calor para que no se dañen con la temperatura.

La presión de los rollos de corrugación puede impregnar el adhesivo aplicado al medio profundamente en las fibras para mayor resistencia. Los adhesivos se unen a sí mismos más fácilmente que a otros materiales. Aplicando por separado a ambos materiales, se obtiene la ventaja de que las fibras individuales en las superficies de ambos sustratos se recubren completamente con adhesivo antes de poner los dos materiales en contacto.

Debido a que el adhesivo en el medio se puede gelatinizar pero no cristalizar (p. ej., ya que permanece dentro de la zona de evaporación en estado estable durante el calentamiento y no tiene suficiente tiempo de resonancia para deshidratarse por la acción capilar antes de la unión), el recubrimiento más fluido de la cubierta puede, bajo presión, transferir parte de su agua al medio, rehumedeciéndolo y completando la unión entre los dos sustratos. Esto puede requerir mucho menos adhesivo para hacer la unión que si el adhesivo se aplica solo al medio o a la cubierta en sí.

Añadiendo aditivos resistentes al agua al almidón aplicado al medio podemos reducir, tal como eliminar, la aplicación de cera al medio. Por ejemplo, añadiendo aditivos resistentes al agua al líquido aplicado a la cubierta y recubriendo la cubierta exterior con una barrera podemos reducir, tal como eliminar, la aplicación de cera y hacer una caja más grande, tal como completamente, resistente al agua que resistirá la inmersión directa en agua o hielo.

La(s) máquina(s) de encolado, ya sea del tipo iso-bar (p. ej., véase la patente .546 analizada en el presente documento) o del tipo convencional, puede funcionar con un peso de pegamento constante y extremadamente bajo en todo el intervalo de velocidad cuando se aplica agua a la cubierta, al medio o a ambos. La cantidad de adhesivo usado puede reducirse, tal como minimizarse, para fabricar cartón ondulado en una parte, tal como la totalidad, de los intervalos de velocidad operativa de la maquinaria de corrugación (es decir, 5-450+ metros por minuto).

El aparato de acondicionamiento 100 de medio se puede usar para controlar la temperatura (p. ej., un sistema isotérmico o similar) y la humedad en el medio independientemente de la aplicación de almidón. Las presiones de unión y/o las presiones de vapor de agua se pueden reducir mientras se mantiene una unión y velocidad óptimas.

Debido a que el aparato de acondicionamiento 100 de medio recubre la(s) banda(s) 10, 18, 19 de papel con una película sustancialmente continua de líquido, el alabeo del cartón corrugado final 40 se puede controlar independientemente de la unión, así como eliminar sustancialmente la ondulación, el agrietamiento de las líneas de plegado y/o daños en papeles sensibles y/o recubiertos. Asimismo, se puede usar un peso de pegamento prácticamente constante a sustancialmente cualquier velocidad, lo que puede proporcionar ahorros adicionales de almidón y/o una mejor calidad a sustancialmente cualquier velocidad. Asimismo, se puede aplicar menos líquido total (p. ej., tal como agua), y menos líquido evaporado puede significar un cartón más fuerte y rígido que puede equilibrarse a una humedad final relativamente antes.

Debe entenderse que los nombres dados a las fases específicas de un aparato de corrugación 1000 en el presente documento (es decir, "aparato de acondicionamiento demedio", "disposición de calentamiento de banda", "unidad de corrugado de una cara", "máquina de encolado" y "unidad de corrugado de doble cara"), así como los identificadores de orden de operación (es decir, "en primer lugar", "en segundo lugar", "en tercer lugar", "en cuarto lugar ") están pensados simplemente para conveniencia y facilidad de referencia para el lector, para que pueda seguir más fácilmente la presente descripción y los dibujos asociados. De ninguna manera se pretende que cada una de estas fases o 'máquinas' deba ser una máquina o dispositivo único, discreto o unitario, o que los elementos específicos (tales como los mecanismos de pretensado 110 y/o 210) deban proporcionarse juntos o en asociación cercana con los otros elementos descritos en el presente documento con respecto a una fase o 'máquina' en particular, o que las operaciones en particular deban ocurrir en un orden particular o usando una máquina en particular. Se contempla que diversos elementos del aparato de corrugación 1000 divulgado puedan reordenarse o ubicarse en asociación con los mismos o diferentes elementos como se describe en el presente documento. Por ejemplo, el aparato de acondicionamiento de medio y el tensor de banda de precorrugación, tal como se describen en el presente documento, pueden combinarse con o sin los mismos elementos que se describen en el presente documento, o con elementos cooperantes adicionales, en una sola 'máquina'.

La invención se ha descrito con referencia a las realizaciones de ejemplo descritas anteriormente. A otras personas se les ocurrirán modificaciones y alteraciones tras la lectura y comprensión de esta memoria descriptiva. Las realizaciones de ejemplo que incorporan uno o más aspectos de la invención pretenden incluir todas esas modificaciones y alteraciones en la medida en que entren dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para producir un producto corrugado, que comprende las etapas de:

proporcionar un par de rodillos de corrugación que cooperan para definir, en una línea de contacto entre ellos, un laberinto de corrugación entre las pluralidades respectivas y engranadas de dientes de corrugación provistos en dichos rodillos de corrugación;

proporcionar un aparato de acondicionamiento de medio aguas arriba de dichos rodillos de corrugación; proporcionar una disposición de calentamiento;

estando el método caracterizado por que la disposición de calentamiento está aguas abajo de dicho aparato de acondicionamiento de medio y aguas arriba de dicho laberinto de corrugación;

estando el método caracterizado por que comprende, además:

introducir una banda de material de medio a lo largo de un recorrido de banda a través de dicho aparato de acondicionamiento de medio para ajustar el contenido de humedad en dicha banda de material de medio para que esté en el intervalo del 6-9 % en peso de humedad aplicando una primera película fina sustancialmente continua de líquido a una superficie expuesta de la banda de material de medio usando dicho aparato de acondicionamiento de medio, en donde dicha primera película fina de líquido comprende agua y adhesivo; introducir posteriormente dicha banda de material de medio a través de dicha disposición de calentamiento para calentar dicha banda de material de medio mediante la transferencia de energía térmica desde dicha disposición de calentamiento a una temperatura menor o igual a aproximadamente 100 °Celsius, y introducir posteriormente dicha banda de material de medio a través de dicho laberinto de corrugación, quedando expuesta dicha superficie expuesta de la banda de material de medio en dicho laberinto de corrugación, en donde dicha banda de material de medio retiene un 6-9 % en peso de humedad, y está a una temperatura menor o igual a aproximadamente 100 °C, inmediatamente antes de entrar en dicho laberinto de corrugación como resultado de haber tenido su contenido de humedad ajustado en dicho aparato de acondicionamiento de medio.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además ajustar el contenido de humedad en dicha banda de material de medio para que esté en el intervalo del 7-8 % en peso de humedad antes de que dicha banda entre en dicho laberinto de corrugación.

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el contenido de humedad en dicha banda se ajusta en dicho intervalo, proporcionando una película fina de líquido dosificada con precisión sobre una superficie de un rodillo de aplicación de humedad y transportando dicha banda más allá y contra dicha superficie de modo que la humedad de dicha película fina se transfiera a dicha banda.

4. Un método para producir un producto corrugado, que comprende las etapas de:

proporcionar una unidad de corrugado de una cara que está adaptada para acoplar una banda corrugada de material de medio a una primera hoja de cara para formar una banda de cara sencilla;

proporcionar una unidad de corrugado de doble cara aguas abajo de dicha unidad de corrugado de una cara que está adaptada para acoplar dicha banda de cara sencilla a una segunda hoja de cara para formar un cartón corrugado;

estando el método caracterizado por que comprende, además:

ajustar el contenido de humedad en dicha segunda hoja de cara para que esté en el intervalo del 6-9 % en peso de humedad, aguas arriba de donde dicha segunda hoja de cara está acoplada a dicha banda de cara sencilla, aplicando una primera película fina sustancialmente continua de líquido que comprende agua y adhesivo a la segunda hoja de cara; y

acoplar dicha segunda hoja de cara a dicha banda de cara sencilla para producir dicho cartón corrugado; comprendiendo el método además la etapa de calentar dicha segunda hoja de cara, aguas abajo de donde dicha primera película fina de líquido se aplica a dicha segunda hoja de cara y aguas arriba de donde dicha segunda hoja de cara se acopla a dicha banda de cara sencilla, a una temperatura menor o igual a aproximadamente 100 °Celsius.

5. Un método de la reivindicación 4, que comprende además las etapas de:

dotar a dicha unidad de corrugado de una cara de un par de rodillos de corrugación que cooperan para definir, en una línea de contacto entre ellos, un laberinto de corrugación entre las pluralidades respectivas y engranadas de dientes de corrugación provistos en dichos rodillos de corrugación; y

ajustar el contenido de humedad en dicha banda corrugada para que esté en el intervalo del 6-9 % en peso de humedad, antes de que dicha banda entre en dicho laberinto de corrugado, aplicando a dicha banda una segunda película fina sustancialmente continua de líquido que comprende agua y adhesivo.

6. Un método de acuerdo con la reivindicación 5, que comprende además la etapa de calentar dicha banda corrugada, aguas abajo de donde dicha segunda película fina de líquido se aplica a dicha banda corrugada y aguas arriba de dicho laberinto de corrugación, a una temperatura menor o igual a aproximadamente 100 °Celsius.

7. Un método de la reivindicación 6, que comprende además las etapas de ajustar el contenido de humedad en dicha primera hoja de cara, aguas arriba de donde dicha primera hoja de cara se acopla a dicha banda corrugada, para que esté en el intervalo del 6-9 % en peso de humedad aplicando a la primera hoja de cara una tercera película fina sustancialmente continua de líquido que comprende agua y adhesivo.

8. Un método de acuerdo con la reivindicación 7, que comprende además la etapa de calentar dicha primera hoja de cara, aguas abajo de donde dicha tercera película fina de líquido se aplica a dicha primera hoja de cara y aguas arriba de donde dicha primera hoja de cara se acopla a dicha banda corrugada, a una temperatura menor o igual a aproximadamente 100 °Celsius.