ES2892309T3 - Procedimientos de fabricación de productos de papel con un cilindro con patrón - Google Patents

Procedimientos de fabricación de productos de papel con un cilindro con patrón Download PDF

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Frank D Harper
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Abstract

Un procedimiento para fabricar una hoja fibrosa, comprendiendo el procedimiento: (a) formar una banda naciente (102) a partir de una solución acuosa de fibras papeleras; (b) mover la tela naciente (102) sobre una superficie de transferencia (116); (c) poner una superficie con patrón (422) de un cilindro con patrón (420) en contacto con la tela naciente (102) que tiene una consistencia de aproximadamente veinte por ciento de sólidos a aproximadamente setenta por ciento de sólidos, estando la superficie con patrón (422) (i) formada en el exterior del cilindro con patrón (420) y (ii) teniendo al menos uno de una pluralidad de rebajes (424) y una pluralidad de protuberancias (425); (d) transportar la red naciente (102) entre la superficie de transferencia (116) y la superficie con patrón (422) sobre una longitud de arco de la superficie con patrón (422), formando la longitud del arco al menos una porción de una zona de moldeo (430); (e) transferir la banda naciente (102) desde la superficie de transferencia (116) a la superficie con patrón (422) del cilindro con patrón (420) en la zona de moldeo (430), de manera que las fibras papeleras de la banda naciente (102) sean (i) redistribuidas en la superficie con patrón (422) y (ii) conformadas por al menos uno de la pluralidad de rebajes (424) y la pluralidad de protuberancias (425) de la superficie con patrón (422) en la zona de moldeo (430) para formar una banda de papel moldeada (102); (f) transferir la banda de papel moldeada (102) a una superficie de recogida (442, 216); y (g) secar la banda de papel moldeada (102) en una sección de secado (450, 530, 620) para formar una hoja fibrosa.

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimientos de fabricación de productos de papel con un cilindro con patrón
Referencia cruzada a solicitudes relacionadas
Esta solicitud se basa en la solicitud de patente no provisional de Estados Unidos n.° 16/023.451, presentada el 29 de junio de 2018, que se basa en la solicitud de patente provisional de Estados Unidos n.° 62/542.378, presentada el 8 de agosto de 2017.
Campo de la invención
Nuestra invención se refiere a procedimientos para fabricar productos de papel tales como toallas de papel y papel higiénico. En particular, nuestra invención se refiere a procedimientos que utilizan un cilindro con patrón para moldear una banda de papel durante la formación del producto de papel.
Antecedentes de la invención
En términos generales, los productos de papel se forman depositando una pasta papelera que comprende una suspensión acuosa de fibras de fabricación de papel sobre una sección de formación para formar una banda de papel y, a continuación, deshidratando la banda para formar un producto de papel. Se utilizan varios procedimientos y maquinaria para formar la banda de papel y deshidratar la banda. En los procedimientos de fabricación de papel para fabricar productos de papel tisú y toallas, por ejemplo, hay muchas formas de eliminar el agua en los procedimientos, cada una con una variabilidad sustancial. Como resultado, los productos de papel también tienen una gran variabilidad en las propiedades.
Uno de estos procedimientos de deshidratación de una banda de papel se conoce en la técnica como prensado en húmedo convencional (CWP). La figura 1 muestra un ejemplo de una máquina 100 para fabricar papel CWP. La máquina para fabricar papel 100 tiene una sección de formación 110 que, en este caso, se denomina en la técnica formadora de media luna. La sección de formación 110 incluye una caja de entrada 112 que deposita una pasta papelera acuosa entre una tela de formación 114 y un fieltro de fabricación de papel 116, formando así inicialmente una banda naciente 102. La tela de formación 114 está soportada por rodillos 122, 124, 126, 128. El fieltro de fabricación de papel 116 está soportado por un rodillo formador 120. La banda naciente 102 es transferida por el fieltro de fabricación de papel 116 a lo largo de un recorrido de fieltro 118 que se extiende a un rodillo de prensa 132 donde la banda naciente 102 se deposita sobre una sección de secado Yankee 140 en una línea de contacto de prensa 130. La banda 102 naciente se prensa en húmedo en la línea de contacto de prensa 130 al mismo tiempo que la transferencia a la sección del secador Yankee 140. Como resultado, la consistencia de la banda 102 aumenta de aproximadamente un veinte por ciento de sólidos justo antes de la línea de contacto 130 entre aproximadamente un treinta por ciento de sólidos y aproximadamente un cincuenta por ciento de sólidos justo después de la línea de contacto de presión 130. La sección de secado Yankee 140 comprende, por ejemplo, un tambor lleno de vapor 142 ("tambor Yankee") y campanas de secado de aire caliente 144, 146 para secar más la banda 102. La banda 102 puede retirarse del tambor Yankee 142 mediante una cuchilla rascadora 152 donde a continuación se enrolla en un carrete (no mostrado) para formar un rodillo principal 190.
Una máquina para fabricar papel CWP, tal como la máquina para fabricar papel 100, normalmente tiene bajo coste de secado y puede producir rápidamente el rodillo principal 190 a velocidades de aproximadamente tres mil pies por minuto hasta más de cinco mil pies por minuto. La fabricación de papel con CWP es un procedimiento maduro que proporciona una máquina de fabricación de papel con alta capacidad de funcionamiento y tiempo de actividad. Como resultado de la compactación usada para deshidratar la banda 102 en la línea de contacto de la prensa 130, el producto de papel resultante tiene típicamente un volumen bajo con un coste de fibra alto correspondiente. Aunque esto puede dar como resultado que los productos de papel enrollados, tales como toallas de papel o papel higiénico, tengan una gran cantidad de hojas por rodillo, los productos de papel generalmente tienen una baja absorbencia y pueden notarse ásperos al tacto.
Dado que los consumidores a menudo desean productos de papel que sean suaves y tengan una alta absorbancia, se han desarrollado otras máquinas y procedimientos de fabricación de papel. El secado al aire (TAD) es un procedimiento que puede dar como resultado que los productos de papel tengan estas características. La figura 2 muestra un ejemplo de una máquina de fabricación de papel TAD 200. La sección de formación 230 de esta máquina de fabricación de papel 200 se muestra con lo que se conoce en la técnica como una sección de formación de doble hilo y produce una hoja similar a la producida por el formador de media luna (sección de formación 110 de la Figura 1). Como se muestra en la Figura 2, la pasta papelera se suministra inicialmente en la máquina de fabricación de papel 200 a través de una caja de entrada 202. La pasta papelera es dirigida por la caja de entrada 202 en una línea de contacto formada entre una primera tela de formación 204 y una segunda tela de formación 206, antes del rodillo de formación. 208. La primera tela de formación 204 y la segunda tela de formación 206 se mueven en bucles continuos y divergen después de pasar más allá del rodillo de formación 208. Se pueden emplear elementos de vacío tales como cajas de vacío o elementos de lámina (no mostrados) en la zona divergente para deshidratar ambos la hoja y para asegurar que la hoja permanezca adherida a la segunda tela de formación 206. Después de separarse de la primera tela de formación 204, la segunda tela de formación 206 y la banda 102 pasan a través de una zona de deshidratación adicional 212 en donde las cajas de succión 214 eliminan la humedad de la banda 102 y la segunda tela de formación 206, aumentando así la consistencia de la banda 102 de, por ejemplo, aproximadamente un diez por ciento de sólidos a aproximadamente un veintiocho por ciento de sólidos. También se puede usar aire caliente en la zona de deshidratación 212 para mejorar la deshidratación. La banda 102 se transfiere a continuación a una tela 216 de secado por aire (TAD) en la línea de contacto de transferencia 218, donde una zapata 220, por ejemplo, presiona la tela TAD 216 contra la segunda tela de formación 206. En algunas máquinas de fabricación de papel TAD, la zapata 220 es una zapata de vacío que aplica vacío para ayudar en la transferencia de la banda 102 a la tela TAD 216. Además, se puede usar la denominada transferencia rápida para transferir la banda 102 en la línea de contacto de transferencia 218, así como para estructurar la banda 102. La transferencia rápida se produce cuando la segunda tela de formación 206 se desplaza a una velocidad que es más rápida que la tela TAD 216.
La tela 216 que lleva la banda de papel 102 pasa a continuación alrededor de los secadores de aire caliente 222, 224 donde se fuerza aire caliente a través de la banda para aumentar la consistencia de la banda de papel 102, desde aproximadamente el veintiocho por ciento de sólidos hasta aproximadamente el ochenta por ciento de sólidos. A continuación, la banda 102 se transfiere a la sección del secador Yankee 140, donde la banda 102 se seca más. A continuación, la hoja se quita del tambor Yankee 142 mediante la cuchilla rascadora 152 y se recoge con un carrete (no mostrado) para formar un rodillo principal (no mostrado). Como resultado de la compactación mínima durante el procedimiento de secado, el producto de papel resultante tiene un volumen elevado con el correspondiente bajo coste de fibra. Desafortunadamente, este procedimiento es costoso de operar porque se elimina mucha agua mediante un costoso secado térmico. Además, las fibras de fabricación de papel en un producto de papel fabricado por TAD normalmente no están fuertemente unidas, lo que da como resultado un producto de papel que puede ser débil.
Se han desarrollado otros procedimientos para aumentar el volumen y la suavidad del producto de papel en comparación con CWP, mientras que aún conserva la resistencia en la banda de papel y tiene bajo coste de secado en comparación con TAD. Estos procedimientos generalmente implican la deshidratación compacta de la banda y, a continuación, el plegado con cinta de la banda para redistribuir las fibras de la banda con el fin de lograr las propiedades deseadas. Este procedimiento se denomina en esta memoria crepado de cintas y se describe, por ejemplo, en la patente de EE. UU. n.27.399.378, n.27.442.278, n.27.494.563, n.27.662.257, y n.27.789.995.
La figura 3 muestra un ejemplo de una máquina de fabricación de papel 300 utilizada para el crepado de cintas o telas. Similar a la máquina de fabricación de papel CWP 100, que se muestra en la Figura 1, esta máquina de fabricación de papel 300 utiliza un formador de media luna, tratado anteriormente, como la sección de formación 110. Después de dejar la sección de formación 110, el recorrido de fieltro 118, que se apoya en un extremo por rodillo 108, se extiende a una sección de prensa de zapata 310. Aquí, la banda 102 se transfiere desde el fieltro para fabricar papel 116 a un rodillo de respaldo 312 en una línea de contacto formada entre el rodillo de respaldo 312 y un rodillo de prensa de zapata 314. Se usa una zapata 316 para cargar la línea de contacto y deshidratar la banda 102 al mismo tiempo que la transferencia.
A continuación, la banda 102 se transfiere a una cinta o tejido de crepado 322 en una línea de contacto de crepado 320 mediante la acción de la línea de contacto de crepado 320. La línea de contacto de crepado 320 se define entre el rodillo de respaldo 312 y la tela o cinta de crepado 322, con la tela o cinta de crepado 322 que se presiona contra el rodillo de respaldo 312 mediante un rodillo de crepado 326. En la transferencia en la línea de contacto de crepado 320, las fibras celulósicas de la banda 102 se reposicionan y orientan. La banda 102 puede tender a adherirse a la superficie más lisa del rodillo de respaldo 312 con respecto a la cinta o tela de crepado 322. En consecuencia, puede ser deseable aplicar aceites de liberación en el rodillo de respaldo 312 para facilitar la transferencia del rodillo de respaldo 312 a la cinta de crepado 322. Además, el rodillo de respaldo 312 puede ser un rodillo calentado con vapor. Después de que la banda 102 se transfiera a la cinta o tela de crepado 322, se puede usar una caja de vacío 324 para aplicar vacío a la banda 102 con el fin de aumentar el calibre de la hoja tirando de la banda 102 hacia la topografía de la banda o tela de crepado 322.
Generalmente es deseable realizar una transferencia rápida de la banda 102 desde el rodillo de respaldo 312 a la cinta o tejido de crepado 322 para facilitar la transferencia de la banda 102 a la banda o tejido de crepado 322 y mejorar aún más el volumen y la suavidad de la hoja. Durante una transferencia rápida, la cinta o tela de crepado 322 se desplaza a una velocidad más lenta que la banda 102 en el rodillo de respaldo 312. Entre otras cosas, la transferencia rápida redistribuye la banda de papel 102 en la banda o tela de crepado 322 para impartir estructura a la banda de papel 102 con el fin de aumentar el volumen y mejorar la transferencia a la cinta o tela de crepado 322.
Después de esta operación de crepado, la banda 102 se deposita en un tambor Yankee 142 en la sección de secado Yankee 140 en una línea de contacto de prensa de baja intensidad 328. Al igual que con la máquina de fabricación de papel CWP 100 que se muestra en la Figura 1, la banda 102 se seca a continuación en la sección de secado 140 y se enrolla a continuación en un carrete (no mostrado). Mientras que la cinta de crepado 322 imparte un volumen y una estructura deseables a la banda 102, la cinta de crepado 322 puede ser difícil de usar. A medida que la cinta o tela de crepado 322 se mueve a lo largo de su recorrido, la cinta se dobla y flexiona, dando como resultado la fatiga de la cinta o tela 322. Por tanto, la cinta o tela de crepado 322 es susceptible de fallar por fatiga. Además, las cintas y telas de crepado 322 son elementos de diseño personalizado sin ningún otro análogo comercial. Están diseñados para impartir una estructura específica a la banda de papel y pueden ser difíciles de fabricar, ya que son un elemento de bajo volumen y existe poca historia comercial previa.
Además, los patrones y tipos de estructuras que pueden impartirse a la banda 102 mediante una tela tejida 322 están limitados debido a las limitaciones que resultan del diseño y la construcción de la cinta. Además, la velocidad de la máquina de fabricación de papel 300 se reduce por la relación de crepado cuando la banda 102 se transfiere rápidamente desde el rodillo de respaldo 312 a la cinta o tela de crepado 322. La velocidad de salida más lenta de la banda conduce a velocidades de producción más bajas en comparación con sistemas que no son de cinta crepada. Además, tales recorridos de la cinta de crepado requieren grandes cantidades de espacio en el suelo y, por tanto, aumentan el tamaño y la complejidad de la máquina de fabricación de papel 300. Además, la transferencia de hojas uniforme y fiable a la cinta o tela de crepado 322 puede ser difícil de conseguir. En consecuencia, existe por tanto el deseo de desarrollar procedimientos y aparatos que sean capaces de conseguir las calidades del papel comparables a las proporcionadas por el crepado de telas, pero sin las dificultades de la cinta de crepado.
La técnica anterior se puede encontrar en el documento EP1541755 A1 que describe un procedimiento para producir bandas de papel tisú. El procedimiento incluye la etapa de deshidratar parcialmente una banda de tisú y, a continuación, de someter la banda a múltiples deflexiones contra los tejidos antes de secar la banda de tisú.
El documento WO2005/106116A1 describe un procedimiento para la producción de una banda de papel tisú, que comprende las etapas de: depositar una capa de una suspensión acuosa de fibras de fabricación de papel sobre al menos una tela de formación; reducir el contenido de agua de dicha capa hasta que el porcentaje en peso de fibra en dicha capa se lleve a un primer valor; gofrar en húmedo dicha capa en una línea de contacto entre un par de rodillos de gofrado; y secar dicha capa para formar una banda de papel tisú.
Compendio de la invención
La presente invención sugiere un procedimiento para fabricar una hoja fibrosa según la reivindicación 1. Las reivindicaciones dependientes se refieren a características y realizaciones ventajosas de la invención.
Según un aspecto, nuestra invención se refiere a un procedimiento para fabricar una hoja fibrosa. El procedimiento incluye formar una banda naciente a partir de una solución acuosa de fibras de fabricación de papel y mover la banda naciente sobre una superficie de transferencia. El procedimiento también incluye poner en contacto una superficie permeable modelada de un cilindro con patrón con la banda naciente que tiene una consistencia de aproximadamente veinte por ciento de sólidos a aproximadamente setenta por ciento de sólidos. El cilindro con patrón incluye un interior y un exterior. La superficie con patrón permeable (i) está formada en el exterior del cilindro con patrón, (ii) tiene al menos uno de una pluralidad de rebajes y una pluralidad de protuberancias, y (iii) es permeable al aire. El procedimiento incluye además transportar la tela naciente entre la superficie de transferencia y la superficie con patrón permeable sobre una longitud de arco de la superficie con patrón permeable. La longitud del arco forma al menos una parte de una zona de moldeo. El procedimiento incluye además aplicar vacío sobre al menos una parte de la longitud del arco. El vacío se aplica en el interior del cilindro con patrón para hacer que el aire fluya a través de la superficie con patrón permeable hacia el interior del cilindro con patrón. El procedimiento incluye también transferir la banda naciente desde la superficie de transferencia a la superficie con patrón permeable del cilindro con patrón en la zona de moldeo. El vacío se aplica durante la transferencia de la banda naciente desde la superficie de transferencia a la superficie con patrón permeable del cilindro con patrón, de modo que las fibras de fabricación de papel de la banda naciente (i) se redistribuyen en la superficie con patrón permeable y (ii) se dibujan en una pluralidad de rebajes de la superficie con patrón permeable en la zona de moldeo para formar una banda de papel moldeado. El procedimiento incluye además transferir la banda de papel moldeada a una superficie de recogida y secar la banda de papel moldeado en una sección de secado para formar una hoja fibrosa.
Según otro aspecto, nuestra invención se refiere a un procedimiento para fabricar una hoja fibrosa. El procedimiento incluye formar una banda naciente a partir de una solución acuosa de fibras de fabricación de papel y mover la banda naciente sobre una superficie de transferencia. El procedimiento incluye también poner en contacto una superficie con patrón de un cilindro con patrón con la banda naciente que tiene una consistencia de aproximadamente veinte por ciento de sólidos a aproximadamente setenta por ciento de sólidos. La superficie con patrón (i) está formada en el exterior del cilindro con patrón y (ii) tiene al menos uno de una pluralidad de rebajes y una pluralidad de protuberancias. El procedimiento incluye además transportar la banda naciente entre la superficie de transferencia y la superficie con patrón sobre una longitud de arco de la superficie con patrón, formando la longitud del arco al menos una parte de una zona de moldeo. El procedimiento incluye además transferir la banda naciente desde la superficie de transferencia a la superficie con patrón del cilindro con patrón en la zona de moldeo, de modo que las fibras de fabricación de papel de la banda naciente (i) se redistribuyan en la superficie con patrón y (ii) se formen por al menos uno de la pluralidad de rebajes y la pluralidad de protuberancias de la superficie con patrón en la zona de moldeo para formar una banda de papel moldeada. El procedimiento incluye además transferir la banda de papel moldeada a una superficie de recogida y secar la banda de papel moldeado en una sección de secado para formar una hoja fibrosa.
Según otro aspecto, nuestra invención se refiere a un procedimiento para fabricar una hoja fibrosa. El procedimiento incluye formar una banda naciente a partir de una solución acuosa de fibras papeleras. El procedimiento incluye también deshidratar la banda naciente moviendo la banda naciente sobre una superficie exterior de un tambor lleno de vapor para formar una banda deshidratada que tiene una consistencia de aproximadamente un treinta por ciento de sólidos a aproximadamente un sesenta por ciento de sólidos. El procedimiento incluye además la aplicación de vacío en una zona de moldeo. La zona de moldeo es una línea de contacto definida entre la superficie exterior del tambor lleno de vapor y una superficie con patrón permeable de un cilindro con patrón. El cilindro con patrón incluye un interior y un exterior. La superficie con patrón permeable (i) está formada en el exterior del cilindro con patrón, (ii) tiene al menos uno de una pluralidad de rebajes y una pluralidad de protuberancias, y (iii) es permeable al aire. El procedimiento incluye además transferir la banda deshidratada desde la superficie exterior del tambor lleno de vapor a la superficie con patrón permeable del cilindro con patrón en la zona de moldeo. El vacío se aplica durante la transferencia de la banda naciente desde la superficie de transferencia a la superficie con patrón permeable del cilindro con patrón, de modo que las fibras de fabricación de papel de la banda naciente (i) se redistribuyan en la superficie con patrón permeable y (ii) se forman en al menos uno de la pluralidad de rebajes y la pluralidad de protuberancias de la superficie con patrón permeable en la zona de moldeo para formar una banda de papel moldeado. Además, el procedimiento incluye transferir la banda de papel moldeada a una superficie de recogida y secar la banda de papel moldeado en una sección de secado para formar una hoja fibrosa.
Según otro aspecto más, nuestra invención se refiere a un procedimiento para fabricar una hoja fibrosa. El procedimiento incluye formar una banda naciente a partir de una solución acuosa de fibras papeleras. El procedimiento incluye también deshidratar la banda naciente moviendo la banda naciente sobre una superficie exterior de un tambor lleno de vapor para formar una banda deshidratada que tiene una consistencia de aproximadamente un treinta por ciento de sólidos a aproximadamente un sesenta por ciento de sólidos. El procedimiento incluye además transferir la banda deshidratada desde la superficie exterior del tambor lleno de vapor a una superficie con patrón de un cilindro con patrón en una zona de moldeo. La zona de moldeo es una línea de contacto definida entre la superficie exterior del tambor lleno de vapor y la superficie con patrón del cilindro con patrón. La superficie con patrón (i) está formada en el exterior del cilindro con patrón y (ii) tiene al menos uno de una pluralidad de rebajes y una pluralidad de protuberancias. Por lo que las fibras de fabricación de papel de la banda naciente (i) se redistribuyen sobre la superficie con patrón y (ii) se moldean por al menos una de la pluralidad de rebajes y la pluralidad de protuberancias de la superficie con patrón en la zona de moldeo para formar una banda de papel moldeada. Además, el procedimiento incluye transferir la banda de papel moldeada a una superficie de recogida y secar la banda de papel moldeado en una sección de secado para formar una hoja fibrosa.
Estos y otros aspectos de nuestra invención resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es un diagrama esquemático de una máquina de fabricación de papel de prensa húmeda convencional.
La figura 2 es un diagrama esquemático de una máquina de fabricación de papel de secado por aire.
La figura 3 es un diagrama esquemático de una máquina de fabricación de papel utilizada con crepado de cinta.
La figura 4A es un diagrama esquemático de una configuración de máquina de fabricación de papel de una primera realización preferida de nuestra invención. La figura 4B es una vista de detalle que muestra el detalle 4B de la carcasa del cilindro con patrón que se muestra en la figura 4A. La figura 4C es una vista de detalle que muestra el detalle 4B de una configuración alternativa de la carcasa del cilindro con patrón mostrado en la figura 4A. La figura 4D es una vista de detalle que muestra el detalle 4B de otra configuración alternativa de la carcasa del cilindro con patrón mostrado en la figura 4A.
La figura 5 es un diagrama esquemático de la configuración de una máquina de fabricación de papel de una segunda realización preferida de nuestra invención.
La figura 6 es un diagrama esquemático de una configuración de máquina de fabricación de papel de una tercera realización preferida de nuestra invención.
Descripción detallada de las realizaciones preferidas
Nuestra invención se refiere a los procedimientos y aparatos de fabricación de papel que utilizan un cilindro con patrón para producir un producto de papel. Describiremos las realizaciones de nuestra invención en detalle a continuación con referencia a las figuras adjuntas. A lo largo de la especificación y los dibujos adjuntos, se usarán los mismos números de referencia para referirse a componentes o características iguales o similares.
El término "producto de papel", como se usa en esta memoria, abarca cualquier producto que incorpore fibras de fabricación de papel. Esto incluiría, por ejemplo, productos comercializados como toallas de papel, papel higiénico, pañuelos faciales, etc. Las fibras para fabricar papel incluyen pulpas vírgenes o fibras celulósicas recicladas (secundarias) o mezclas de fibras que comprenden al menos cincuenta y uno por ciento de fibras celulósicas. Tales fibras celulósicas pueden incluir fibras tanto de madera como no de madera. Las fibras de madera incluyen, por ejemplo, las obtenidas de árboles de hoja caduca y coníferos, incluidas fibras de madera blanda, tales como fibras Kraft de madera blanda del norte y sur, y fibras de madera dura, tales como eucalipto, arce, abedul, álamo temblón o similares. Ejemplos de fibras adecuadas para fabricar los productos de nuestra invención incluyen fibras que no son de madera, tales como fibras de algodón o derivados del algodón, abacá, kenaf, hierba sabai, lino, esparto, paja, cáñamo de yute, bagazo, fibras de algodoncillo y fibras de hojas de piña. Las fibras de fabricación de papel adicionales podrían incluir sustancias no celulósicas tales como carbonita de calcio, cargas inorgánicas de dióxido de titanio y similares, así como fibras artificiales típicas como poliéster, polipropileno y similares, que se pueden agregar intencionalmente a la pasta papelera o se pueden incorporar cuando se utiliza papel reciclado en la pasta papelera.
"Pasta papelera" y terminología similar se refiere a composiciones acuosas que incluyen fibras de fabricación de papel y, opcionalmente, resinas resistentes en húmedo, desunidoras y similares, para fabricar productos de papel. Se puede utilizar una variedad de pastas papeleras en realizaciones de nuestra invención. En algunas realizaciones, las pastas papeleras se utilizan según las especificaciones descritas en la patente de EE. UU. n.° 8.080.130.
Como se usa en esta memoria, la fibra inicial y la mezcla líquida (o pasta papelera) que se seca para obtener un producto terminado en un procedimiento de fabricación de papel se denominará una "banda", "banda de papel", una "hoja celulósica" y/o un "hoja fibrosa". El producto terminado también puede denominarse hoja celulósica y/o hoja fibrosa. Además, se pueden utilizar de diversas formas otros modificadores para describir la banda en un punto particular de la máquina o procedimiento de fabricación de papel. Por ejemplo, la banda también puede denominarse "banda naciente", "banda naciente húmeda", "banda moldeada", "banda deshidratada" y "banda seca".
Al describir nuestra invención en la presente memoria, los términos "dirección de la máquina" (MD) y "dirección transversal de la máquina" (CD) se utilizarán según su significado bien entendido en la técnica. Es decir, la MD de una tela u otra estructura se refiere a la dirección en la que se mueve la estructura en una máquina de fabricación de papel en un procedimiento de fabricación de papel, mientras que la CD se refiere a una dirección que cruza la MD de la estructura. De manera similar, cuando se hace referencia a productos de papel, la MD del producto de papel se refiere a la dirección del producto en la que el producto se movió en la máquina de fabricación de papel en el procedimiento de fabricación de papel, y la CD del producto se refiere a la dirección que cruza la MD del producto.
Al describir nuestra invención en la presente memoria, se utilizarán ejemplos específicos de condiciones operativas para la máquina de papel y la línea de conversión. Por ejemplo, se utilizarán varias velocidades y presiones al describir la producción de papel en la máquina de papel. Los expertos en la técnica reconocerán que nuestra invención no se limita a los ejemplos específicos de condiciones operativas que incluyen velocidades y presiones que se describen en la presente memoria.
Primera realización de una máquina de fabricación de papel
La figura 4A muestra una máquina de fabricación de papel 400 utilizada para crear una banda de papel según una primera realización preferida de nuestra invención. La sección de formación 110 de la máquina de fabricación de papel 400 mostrada en la Figura 4A es un formador de media luna similar a la sección de formación 110 discutida anteriormente y mostrada en las Figuras 1 y 3. Sin embargo, se pueden usar otras secciones de formación adecuadas. Un ejemplo de una sección de formación alternativa de este tipo es una sección de formación de dos hilos 230, que se muestra en la Figura 2. En tal configuración, aguas abajo de la sección de formación de dos hilos, el resto de los componentes de tal máquina de fabricación de papel se pueden configurar y disponer de manera similar a la de la máquina de fabricación de papel 400. Otro ejemplo de una máquina de fabricación de papel con una sección de formación de dos hilos se puede ver en la publicación de solicitud de patente de EE. UU. n.° 2010/0186913.
Otros ejemplos más de secciones de formación alternativas que se pueden usar en una máquina de fabricación de papel incluyen un formador de dos hilos de envoltura en C, un formador de hilo doble de envoltura en S o un formador de rodillo de pecho de succión. Los expertos en la técnica reconocerán cómo estas, o incluso otras secciones de formación alternativas, pueden integrarse en una máquina de fabricación de papel y utilizarse con las características de nuestra invención que se describen a continuación.
A medida que la red naciente 102 abandona la sección de formación 110, se transfiere a lo largo de un recorrido de fieltro 118 y posteriormente se transfiere a una superficie con patrón 422 de un cilindro con patrón 420. La banda naciente 102 se puede crespar y moldear cilíndricamente en el cilindro con patrón 420 para formar una banda moldeada 102, como se discutirá adicionalmente más abajo. La banda naciente 102 se puede crepar y moldear cilíndricamente cuando está húmeda y las fibras son móviles, por ejemplo en consistencias de aproximadamente un veinte por ciento de sólidos a aproximadamente un setenta por ciento de sólidos. En algunas realizaciones, la banda naciente 102 se puede crepar y moldear cilíndricamente sin que se produzca una deshidratación significativa después de la sección de formación 110 y antes del cilindro con patrón 420, en cuyo caso, la banda naciente 102 es preferiblemente crepada y moldeada cilíndricamente con una consistencia de aproximadamente veinte por ciento de sólidos a aproximadamente treinta y cinco por ciento de sólidos. Sin embargo, la consistencia preferible de la banda naciente 102 puede variar dependiendo de la aplicación deseada.
En algunas realizaciones, sin embargo, se puede usar una sección de deshidratación 410, separada de la sección de formación 110, para deshidratar la banda naciente 102 aguas arriba del cilindro con patrón 420. La sección de deshidratación 410 aumenta el contenido de sólidos de la banda naciente 102 para formar una banda naciente húmeda 102. La consistencia preferible de la banda naciente húmeda 102 puede variar dependiendo de la aplicación deseada. En esta realización, la banda naciente 102 se deshidrata para formar una banda naciente húmeda 102 que tiene una consistencia preferiblemente entre aproximadamente un treinta por ciento de sólidos y aproximadamente un sesenta por ciento de sólidos, y más preferiblemente entre aproximadamente un cuarenta por ciento de sólidos y aproximadamente un cincuenta y cinco por ciento de sólidos.
En esta realización, la banda naciente 102 se deshidrata a medida que se mueve sobre el fieltro de fabricación de papel 116. La sección de deshidratación 410 mostrada en la Figura 4A usa un rodillo de prensa de zapata 412 para deshidratar la banda naciente 102. La zapata 414 del rodillo de prensa de zapata 412 presiona la banda naciente 102 y el fieltro de fabricación de papel 116 contra un rodillo de respaldo 416 para eliminar el agua de la banda naciente 102. Los rodillos de prensa adecuados 412 incluyen, por ejemplo, una prensa ViscoNip® fabricada por Valmet de Espoo, Finlandia, o la prensa descrita en el documento de patente de EE. UU. n.° 6.248.210.
Los expertos en la técnica reconocerán que la banda naciente 102 puede deshidratarse usando cualquier procedimiento adecuado conocido en la técnica, incluyendo, por ejemplo, una prensa de rodillos o una prensa de desplazamiento como se describe en los documentos de patente de EE. UU. n.° 6.161.303 y n.° 6.416.631, por ejemplo.
Independientemente de si la banda naciente 102 se deshidrata o no en la sección de deshidratación 410, la banda naciente 102 se mueve mediante una superficie de transferencia a una zona de moldeo 430. En esta realización, la superficie de transferencia es el fieltro 116 para la fabricación de papel. La superficie con patrón 422 del cilindro con patrón 420 se pone en contacto con la banda naciente 102 en la zona de moldeo 430, a medida que la banda naciente 102 se mueve sobre el fieltro de fabricación de papel 116. La superficie con patrón 422 puede incluir una pluralidad de huecos (o celdas) 424 que están formadas en una carcasa 426 del cilindro con patrón 420. La figura 4B es una vista de detalle que muestra el detalle 4B de la carcasa 426 del cilindro con patrón 420 con una pluralidad de rebajes 424. La superficie con patrón 422 también puede incluir una pluralidad de protuberancias 425, como se muestra en la Figura 4C. La superficie con patrón 422 también puede incluir tanto celdas 424 como protuberancias 425, como se muestra en la Figura 4D. Las celdas 424 pueden formarse usando cualquier procedimiento adecuado, incluyendo, por ejemplo, grabado con láser, y pueden tener cualquier patrón adecuado. De manera similar, las protuberancias 425 pueden resultar del grabado con láser o formarse de manera similar a la forma en que se forman los elementos de gofrado macho en un rodillo de gofrado. Con la superficie con patrón 422 que se forma usando estos procedimientos, existen pocos límites en los tipos de patrones que se pueden usar o impartir a la banda 102. Además, la carcasa 426 puede diseñarse como un manguito que permite diferentes carcasas 426, teniendo, por ejemplo, diferentes patrones que se utilizarán en el cilindro con patrón 420.
Aunque las celdas 424 y las protuberancias 425 pueden tener cualquier profundidad o altura adecuada, respectivamente, son preferiblemente de aproximadamente diez milésimas de pulgada (milésimas de pulgada) a aproximadamente cincuenta milésimas de pulgada. Las celdas 424 y las protuberancias 425 no necesitan ser uniformes ni en patrón ni en profundidad y altura. Por ejemplo, la superficie con patrón 422 puede impartir tanto un patrón de fondo como un patrón de firma a la banda 102.
Como se muestra en la Figura 4A, el cilindro con patrón 420 está posicionado con respecto al fieltro de fabricación de papel 116 de manera que el fieltro de fabricación de papel 116 presione la banda naciente 102 en la superficie con patrón 422 del cilindro con patrón 420, y en particular las celdas 424. En esta realización, la banda naciente 102 se presiona y se transporta entre el fieltro de fabricación de papel 116 y la superficie con patrón 422 permeable sobre una longitud de arco de la superficie con patrón permeable 422, en contraposición a ser presionada y moldeada en una línea de contacto, por ejemplo. Al presionar la banda naciente 102 en la superficie con patrón permeable 422, se redistribuyen y reorientan las fibras de fabricación de papel en la banda de papel 102 para que tengan orientaciones de fibra con patrones y variables, formando una banda moldeada 102. La longitud de arco sobre la que se transporta la banda naciente 102 entre el fieltro de fabricación de papel 116 y la superficie con patrón 422 forman así al menos una porción de la zona de moldeo 430. Las cargas de prensa adecuadas pueden ser de aproximadamente 55 a aproximadamente 221 kPa (aproximadamente ocho libras por pulgada cuadrada manométrica (psig) a aproximadamente treinta y dos psig).
Para ayudar aún más a moldear la banda naciente 102, también se puede aplicar un vacío en la zona de moldeo 430. Como se puede ver en las Figuras 4B y 4C, la carcasa 426 del cilindro con patrón 420 incluye una pluralidad de canales 428 que permiten que la superficie con patrón 422, y en particular las celdas 424, se comuniquen con el interior del cilindro con patrón 420. (Aunque la Figura 4D muestra un ejemplo de una carcasa no permeable 426 que se puede usar sin el vacío u otras características discutidas a continuación, la carcasa permeable 426 también se puede usar con la combinación de celdas 424 y protuberancias 425.) Como resultado, en algunas realizaciones, la superficie con patrón 422 es permeable y también se denomina en esta memoria como una superficie con patrón permeable 422. La densidad y geometría de los canales 428 en la carcasa 426 del cilindro con patrón 420 están diseñadas preferiblemente de modo que la carcasa 426 mantenga una rigidez estructural adecuada para soportar las condiciones operativas del cilindro con patrón 420, tales como cargas aplicadas a la carcasa 426, y todavía proporcionan un vacío o presión de aire relativamente uniforme en la superficie con patrón 422, como se discutirá más adelante.
Como se muestra en la Figura 4A, la carcasa 426 puede girar alrededor de una caja de vacío 432 estacionaria que está colocada en el interior del cilindro con patrón 420. Puede usarse cualquier construcción adecuada para la caja de vacío 432, incluida la caja de vacío mostrada y descrita para su uso en el rodillo de moldeo de la Solicitud Internacional publicada n.2 WO 2017/139123, n.2 WO 2017/139124, y n.2 WO 2017/139125.
La caja de vacío 432 se extiende por debajo de al menos una parte de la longitud del arco sobre la cual se transporta la banda naciente 102 entre el fieltro de fabricación de papel 116 y la superficie perfilada permeable 422. En esta realización, la caja de vacío 432 comienza en o justo antes del lugar donde la superficie perfilada permeable 422 entra inicialmente en contacto con la banda naciente 102 y se extiende más allá del punto en el que el fieltro para la fabricación de papel 116 se separa de la banda de papel 102.
Se establece un vacío en la caja de vacío 432 y se utiliza para extraer un fluido, tal como aire, a través de los canales 428 de la carcasa 426, creando un vacío en la zona de moldeo 430. El vacío en la zona de moldeo 430, a su vez, dibuja la banda de papel 102 sobre la superficie con patrón permeable 422 del cilindro con patrón 420 y, en particular, en la pluralidad de celdas 424. El vacío moldea así la banda de papel 102 y reorienta las fibras de fabricación de papel en la banda de papel 102 para que tengan una variación y orientaciones de fibras con patrón.
La banda de papel 102 se transfiere también desde la tela de fabricación de papel 116 a la superficie con patrón permeable 422 del cilindro con patrón 420 en la zona de moldeo 430. Una primera línea de contacto de transferencia 434 se forma entre un rodillo de soporte 436, que soporta la tela de fabricación de papel 116, y el cilindro con patrón 420. Cuando la tela de fabricación de papel 116 y la superficie con patrón permeable 422 salen de la primera línea de contacto de transferencia 434, divergen, y la banda de papel 102 permanece en la superficie con patrón permeable 422 del cilindro con patrón 420. Como se ha discutido anteriormente cuando se aplica un vacío, la caja de vacío 432 preferiblemente se extiende y aspira un vacío más allá de la primera línea de contacto de transferencia 434 para ayudar a sujetar la banda de papel 102 sobre la superficie con patrón permeable 422, en lugar de seguir el fieltro de fabricación de papel 116. La primera línea de contacto de transferencia 434 también se puede cargar a una presión más alta que las cargas impartidas por la tela de fabricación de papel 116 aguas arriba de la primera línea de contacto de transferencia 434 para ayudar a transferir la banda 102.
El vacío generado por la caja de vacío 432 se establece preferiblemente para lograr una profundidad deseada de penetración de la fibra en las celdas 424 de la superficie con patrón permeable 422 y para lograr una transferencia consistente de la banda de papel 102 desde el fieltro de fabricación de papel 116 a la superficie con patrón permeable 422. Preferiblemente, el vacío es de aproximadamente 17 a aproximadamente 85 kPa (aproximadamente cinco pulgadas de mercurio a aproximadamente veinticinco pulgadas de mercurio).
Para ayudar aún más al moldeo y la transferencia, la banda naciente 102 se puede transferir desde la tela de fabricación de papel 116 al cilindro con patrón 420 mediante una transferencia rápida. Durante una transferencia rápida, el cilindro con patrón 420 se desplaza a una velocidad más lenta que la tela de fabricación de papel 116 y, por lo tanto, la banda de papel 102. A este respecto, la banda 102 se crepa por la diferencia de velocidad y al grado de crepado se menciona con frecuencia como la relación de crepado. La relación de crepado (expresada en términos de porcentaje) en esta realización se puede calcular según la Ecuación (1) como:
Relación de crepado (%) = (S1/S2 - 1) x 100% Ecuación (1)
donde S1 es la velocidad de la tela de fabricación de papel 116 y S2 es la velocidad del cilindro con patrón 420. La relación de crepado es a menudo proporcional al grado de volumen de la hoja, pero inversamente proporcional al rendimiento de la máquina de fabricación de papel 400 y, por lo tanto, al rendimiento de la máquina de fabricación de papel 400. En esta realización, la velocidad de la banda de papel 102 sobre el fieltro para la fabricación de papel 116 puede ser preferiblemente de aproximadamente mil pies por minuto a aproximadamente seis mil quinientos pies por minuto. Más preferiblemente, la velocidad de la banda de papel 102 sobre el fieltro de fabricación de papel 116 es tan rápida como lo permite el procedimiento, lo cual está típicamente limitado por la sección de secado 450. Para productos a granel más altos donde se pueden acomodar velocidades de máquina de fabricación de papel más lentas, se utilizó una relación de crepado más alta.
Después de ser moldeada en la zona de moldeo 430, la banda de papel moldeado 102 se transporta a una segunda línea de contacto de transferencia 440, donde la banda de papel moldeado 102 se transfiere desde la superficie con patrón permeable 422 del cilindro con patrón 420 a una superficie de recogida. En esta realización, la superficie de recogida es una tela de recogida 442, aunque se pueden usar otras superficies de recogida adecuadas que incluyen una cinta o un rodillo, por ejemplo. La segunda línea de contacto de transferencia 440 puede formarse entre el cilindro con patrón 420 y un rodillo de soporte 444, que soporta la tela de recogida 442. El cilindro con patrón 420 puede tener también una caja de soplado 446 en la segunda línea de contacto de transferencia 440 donde se transfiere la banda 102 desde la superficie con patrón permeable 422 hasta la tela de recogida 442. Puede usarse cualquier construcción adecuada para la caja de soplado 446, incluida la caja de soplado mostrada y descrita para su uso en el rodillo de moldeo de la Solicitud Internacional publicada comúnmente asignada n.° WO 2017/139123, n.° WO 2017/139124, y n.° WO 2017/139125.
Se puede ejercer presión de aire positiva desde la caja de soplado 446 a través de los canales 428 y la superficie con patrón permeable 422 del cilindro con patrón 420. La presión de aire positiva facilita la transferencia de la banda moldeada 102 en la segunda línea de contacto de transferencia 440 empujando la banda 102 lejos del superficie con patrón permeable 422 y hacia la tela de recogida 442. La presión en la caja de soplado 446 se establece en un nivel suficiente para lograr una transferencia constante de la banda moldeada 102 a la tela de recogida 442 y lo suficientemente baja para evitar la inducción de defectos en la banda 102 debido a la salida de aire de la caja de soplado 446. Debería haber suficiente caída de presión a través de la banda 102 para hacer que se libere de la superficie con patrón permeable 422. La caja de soplado 446 preferiblemente puede extenderse y soplar aire más allá de la segunda línea de contacto de transferencia 440 para ayudar a retener la banda moldeada 102 sobre la tela de recogida 442, en lugar de seguir la superficie con patrón permeable 422 del cilindro con patrón 420.
En la realización mostrada en la Figura 4A, el rodillo de soporte de tejido de recogida 444 es un rodillo de recogida de vacío. El rodillo de recogida de vacío 444 incluye una caja de vacío 448 para aplicar vacío en la segunda línea de contacto de transferencia 440. El vacío aplicado por el rodillo de recogida de vacío 444 ayuda además a transferir la banda moldeada 102 desde la superficie con patrón permeable 422 a la tela de recogida 442. Al igual que con la caja de soplado 446, la caja de vacío 448 del rodillo de recogida de vacío 444 puede extenderse preferiblemente y generar un vacío más allá de la segunda línea de contacto de transferencia 440 para ayudar a sujetar la banda moldeada 102 en la tela de recogida 442, en lugar de seguir la superficie con patrón permeable 422 del cilindro con patrón 420.
También se puede usar una diferencia de velocidad entre el cilindro con patrón 420 y la tela de recogida 442 para ayudar a transferir la banda moldeada 102 desde el cilindro con patrón 420 a la tela de recogida 442. Cuando se usa una diferencia de velocidad, la relación de crepado (expresada en términos de porcentaje) se calcula utilizando la Ecuación (2), que es similar a la Ecuación (1), del siguiente modo:
Relación de crepado (%) = (S2/S3 - 1) x 100% Ecuación (2)
donde S2 es la velocidad del cilindro con patrón 420 y S3 es la velocidad de la tela de recogida 442. Preferiblemente, la banda 102 se crepa en una relación de aproximadamente el veinte por ciento a aproximadamente doscientos por cien, y más preferiblemente de aproximadamente el sesenta por ciento a aproximadamente ciento quince por cien. Cuando se usa transferencia rápida tanto en la zona de moldeo 430 como en la segunda línea de contacto de transferencia 440, la relación de crepado total puede calcularse sumando las relaciones de crepado en cada línea de contacto y controlarse para lograr las relaciones de crepado preferidas discutidas anteriormente.
Después de ser moldeada, la banda moldeada 102 es transferida por la tela de recogida 442 a una sección de secado 450 donde la banda 102 se seca adicionalmente hasta una consistencia de aproximadamente noventa y cinco por ciento de sólidos. La sección de secado 450 puede comprender principalmente una sección de secado Yankee 140. Como se discutió anteriormente, la sección de secado Yankee 140 incluye, por ejemplo, un tambor lleno de vapor 142 ("tambor Yankee") que se usa para secar la banda 102. Además, el aire caliente procedente de la campana del extremo húmedo 144 y la campana del extremo seco 146 se dirige contra la banda 102 para secar más la banda 102 a medida que la banda 102 se transporta sobre el tambor Yankee 142.
La banda 102 se deposita sobre la superficie del tambor Yankee 142 en una línea de contacto 452. Se puede aplicar un adhesivo de crepado a la superficie del tambor Yankee 142 para ayudar a que la banda 102 se adhiera al tambor Yankee 142. A medida que gira el tambor Yankee 142, la banda 102 puede retirarse del tambor Yankee 142 mediante una cuchilla rascadora 152 donde se enrolla a continuación en un carrete (no mostrado) para formar un rodillo principal. El carrete se puede hacer funcionar más lento que el tambor Yankee 142 en estado estable para impartir un crepado adicional a la banda 102.
Con el uso, la superficie con patrón permeable 422 del cilindro con patrón 420 puede requerir limpieza. Las fibras de fabricación de papel y otras sustancias pueden quedar retenidas en la superficie con patrón 422 y, en particular, las celdas 424 y los canales 428. En cualquier momento durante el funcionamiento, solo una parte de la superficie con patrón 422 está en contacto y moldeando la banda de papel 102. En la disposición de los rodillos mostrada en la Figura 4A, aproximadamente la mitad de la circunferencia del cilindro con patrón 420 está en contacto con la banda de papel 102 y la otra mitad no. La parte de la superficie con patrón 422 que no está en contacto con la banda de papel 102 se denomina en esta memoria una "superficie libre" de la superficie con patrón 422. Se puede construir una sección de limpieza 460 dentro del cilindro con patrón 420 en la sección del cilindro con patrón 420 que tiene la superficie libre. Una ventaja de la superficie con patrón permeable 422 es que se pueden colocar dispositivos de limpieza en el interior del rodillo de moldeo para limpiar la superficie con patrón 422 y, en particular, las celdas 424 y los canales 428 dirigiendo una solución de limpieza o medio limpiador hacia fuera. Un dispositivo de limpieza adecuado puede ser una ducha 462 ubicada en el cilindro con patrón 420. La ducha 462 puede rociar agua y/o una solución limpiadora (como medio de limpieza) hacia fuera a través de los canales 428 y la superficie con patrón permeable 422 para limpiarlos. Otros dispositivos de limpieza adecuados pueden incluir, por ejemplo, una caja de soplado (no mostrada) o una cuchilla de aire (no mostrada) que fuerza aire presurizado (como medio de limpieza) a través de los canales 428 y la superficie con patrón permeable 422.
Segunda realización de una máquina de fabricación de papel
La figura 5 muestra una segunda realización preferida de nuestra invención. Hemos descubierto que cuanto menor es la consistencia de la banda naciente húmeda 102 cuando se moldea sobre el rodillo de moldeo, mayor efecto tiene el moldeo sobre las propiedades deseables de la hoja, tales como volumen y absorbencia. Por tanto, en general, es ventajoso deshidratar mínimamente la banda naciente 102 para aumentar el volumen y la absorbencia de la hoja y, en algunos casos, la deshidratación que se produce durante el conformado puede ser suficiente para el moldeo. Cuando la banda 102 se deshidrata mínimamente, la banda naciente húmeda 102 tiene preferiblemente una consistencia entre aproximadamente un veinte por ciento de sólidos y aproximadamente un treinta y cinco por ciento de sólidos, más preferiblemente, entre aproximadamente un veinte por ciento de sólidos y aproximadamente un treinta por ciento de sólidos. Con una consistencia tan baja, se producirá más deshidratación/secado después del moldeo. Puede usarse un procedimiento de secado no compactante para conservar la mayor parte posible de la estructura impartida a la banda 102 durante el moldeo. Un procedimiento de secado no compactante adecuado es el uso de TAD. Entre las diversas realizaciones, la banda naciente húmeda 102 se puede moldear así en un intervalo de consistencias que se extiende desde aproximadamente un veinte por ciento de sólidos hasta aproximadamente un setenta por ciento de sólidos.
La figura 5 muestra un ejemplo de máquina de fabricación de papel 500 de la segunda realización que usa una sección de secado TAD 530, junto con el cilindro con patrón 420 descrito anteriormente con referencia a la figura 4A. Aunque se puede usar cualquier sección de formación 510 adecuada para formar y deshidratar la banda 102, en esta realización, la sección de formación 510 es una sección de formación de dos hilos, similar a la descrita anteriormente con respecto a la Figura 2. La banda 102 se transfiere entonces desde la segunda tela de formación 206 a una tela de transferencia 512 en la línea de contacto de transferencia 514, donde una zapata 516 presiona la tela de transferencia 512 contra la segunda tela de formación 206. La zapata 516 puede ser una zapata de vacío que aplica vacío para ayudar en la transferencia de la banda 102 a la tela de transferencia 512.
La banda 102 se transfiere a continuación por la tela de transferencia 512 a la zona de moldeo 430, donde la banda 102 se moldea y se transfiere desde la tela de transferencia a la superficie con patrón permeable 422 del cilindro con patrón 420, como se discutió anteriormente con referencia a la Figura 4A. Después del moldeo, la banda moldeada 102 se transfiere desde el cilindro con patrón 420 a una sección de secado 530 en la segunda línea de contacto de transferencia 440. En esta realización, la superficie de recogida es una tela de secado por aire 216. Como en la máquina de fabricación de papel 200 discutida anteriormente con referencia a la Figura 2, se puede aplicar un vacío para ayudar en la transferencia de la banda 102 desde el cilindro con patrón 420 a la tela de secado por aire 216 usando una zapata de vacío 522 en la segunda línea de contacto de transferencia 440.
La tela 216 que lleva la banda de papel 102 pasa a continuación alrededor de los secadores de aire 222, 224 donde se fuerza aire caliente a través de la banda 102 para aumentar la consistencia de la banda de papel 102, hasta aproximadamente un ochenta por ciento de sólidos. La banda 102 se transfiere a continuación a la sección del secador Yankee 140, donde la banda 102 se seca más y, después de ser retirada de la sección del secador Yankee 140 mediante la cuchilla rascadora 152, es recogida por un carrete (no mostrado) para formar un rodillo principal (no mostrado).
Alternativamente, la banda naciente 102 puede deshidratarse mínimamente con una zona de deshidratación independiente 212. En esta realización, la zona de deshidratación 212 es una zona de deshidratación al vacío en la que las cajas de succión 214 eliminan la humedad de la banda 102 para lograr consistencias deseables de aproximadamente un veinte por ciento de sólidos y aproximadamente treinta y cinco por ciento de sólidos antes de que la hoja alcance la zona de moldeo 430. También se puede usar aire caliente en la zona de deshidratación 212 para mejorar la deshidratación.
Tercera realización de una máquina de fabricación de papel
La figura 6 muestra una máquina de fabricación de papel 600 de ejemplo de una tercera realización de nuestra invención. Aquí, una línea de contacto de moldeo 610 formada entre el cilindro con patrón 420 y un tambor Yankee 142, y una banda naciente húmeda 102 es moldeada por el cilindro con patrón 420 para formar una banda moldeada 102 en la línea de contacto de moldeo 610. En esta realización, la banda naciente 102 se forma de manera similar a la máquina de fabricación de papel CWP 100 descrita anteriormente con referencia a la Figura 1 (las características adicionales de la sección de secado Yankee 140 también se describen en la primera realización con referencia a la Figura 4 y la sección de secado 450). En esta realización, sin embargo, la línea de contacto 130 y la sección del secador Yankee 140 se utilizan para deshidratar la banda 102 para formar una banda naciente húmeda 102. Preferiblemente, la banda naciente húmeda 102 tendrá una consistencia de aproximadamente un treinta por ciento de sólidos a aproximadamente un sesenta por ciento de sólidos, y más preferiblemente de aproximadamente un cuarenta por ciento de sólidos a aproximadamente un cincuenta y cinco por ciento de sólidos, a medida que entra en la línea de contacto de moldeo 610.
La banda naciente húmeda 102 se transfiere desde el tambor Yankee 142 al cilindro con patrón 420 en la línea de contacto de moldeo 610. Para ayudar más al moldeo y transferencia, la banda naciente húmeda 102 se puede transferir desde el tambor Yankee 142 al cilindro con patrón 420 mediante un transferencia urgente. Cuando se usa una diferencia de velocidad, la relación de crepado (expresada en términos de porcentaje) se calcula usando la Ecuación (3), que es similar a las Ecuaciones (1) y (2), del siguiente modo:
Relación de crepado (%) = (S4/S5 - 1) x 100% Ecuación (3)
donde S4 es la velocidad del tambor Yankee 142 y S5 es la velocidad del cilindro con patrón 420. Preferiblemente, la banda naciente húmeda 102 se crepa en una proporción de aproximadamente veinte por ciento a aproximadamente doscientos por cien, y más preferiblemente de aproximadamente sesenta por ciento a aproximadamente ciento quince por cien.
Al igual que con las realizaciones anteriores, la superficie con patrón 422 del cilindro con patrón 420 puede ser permeable para permitir que se genere vacío mediante una caja de vacío 432 en la línea de contacto de moldeo 610 para ayudar tanto en la transferencia como en el moldeo de la banda 102. Cuando se usa la superficie con patrón permeable 422, también se pueden usar otras características tales como la caja de soplado 446 y la sección de limpieza 460.
Después de ser moldeada, la banda moldeada 102 se transfiere desde el cilindro con patrón 420 a una sección de secado 620 para formar una banda seca 102. En esta realización, un procedimiento de secado no compactante, tal como la sección de secado TAD 530 mostrada y descrita anteriormente en la segunda realización con referencia a la Figura 5, se usa para evitar alterar el patrón impartido a la banda moldeada 102. La banda moldeada 102 se puede transferir a la tela de TAD 216 en la segunda línea de contacto de transferencia 440 descrita anteriormente en la segunda realización con referencia a la Figura 5. Después de secarse mediante los secadores de aire 222, 224, la banda seca 102 se retira de la tela de TAD 216 donde se enrolla a continuación en una bobina (no mostrada) para formar un rodillo principal 190.
Otras realizaciones
Se pueden usar cilindros con patrón múltiple 420 en las realizaciones discutidas anteriormente para moldear e impartir un patrón a la banda naciente 102 (naciente húmeda). Por ejemplo, un primer cilindro con patrón 420 puede impartir un primer patrón de fondo y, a continuación, un segundo, patrón de firma puede superponerse sobre el patrón de fondo mediante un segundo cilindro con patrón 420. Cuando se usan dos cilindros con patrón 420 con las realizaciones descritas anteriormente, ambos cilindros con patrón 420 pueden ubicarse aguas arriba de la sección de secado (450, 530, 620, respectivamente) y procesar la banda 102 sin un secado intermedio entre los dos cilindros con patrón 420, dando como resultado que ambos patrones se impartan a la banda 102 con consistencias similares.
Otra variación que usa dos cilindros con patrón 420 puede ser una combinación de la primera realización y la tercera realización. El primer cilindro con patrón 420 se puede ubicar y operar como se describe en la primera realización con referencia a la Figura 4. El tambor Yankee 142 y el segundo cilindro con patrón 420 se pueden operar como se describe en la tercera realización con referencia a la Figura 6. La banda moldeada 102 se puede secar a continuación para formar una banda seca 102 como se describe en la tercera realización con referencia a la Figura 6. Preferiblemente, la máquina de fabricación de papel que emplea esta variación se configurará de tal manera que tanto el primer como el segundo patrón se impartan a la misma superficie de la banda de papel 102.
Aunque esta invención se ha descrito en ciertas realizaciones ejemplares específicas, muchas modificaciones y variaciones adicionales resultarán evidentes para los expertos en la técnica a la luz de esta descripción. Por lo tanto, debe entenderse que esta invención se puede poner en práctica de otra manera que no sea la específicamente descrita. Por lo tanto, las realizaciones ejemplares de la invención deben considerarse en todos los aspectos como ilustrativas y no restrictivas, y el alcance de la invención debe determinarse mediante cualquier reivindicación respaldada por esta solicitud y sus equivalentes, en lugar de por la descripción anterior.
Aplicabilidad industrial
Esta invención se puede utilizar para producir productos de papel deseables, tales como toallas de papel y papel higiénico. Por tanto, esta invención es aplicable a la industria de productos de papel.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un procedimiento para fabricar una hoja fibrosa, comprendiendo el procedimiento:
(a) formar una banda naciente (102) a partir de una solución acuosa de fibras papeleras;
(b) mover la tela naciente (102) sobre una superficie de transferencia (116);
(c) poner una superficie con patrón (422) de un cilindro con patrón (420) en contacto con la tela naciente (102) que tiene una consistencia de aproximadamente veinte por ciento de sólidos a aproximadamente setenta por ciento de sólidos, estando la superficie con patrón (422) (i) formada en el exterior del cilindro con patrón (420) y (ii) teniendo al menos uno de una pluralidad de rebajes (424) y una pluralidad de protuberancias (425); (d) transportar la red naciente (102) entre la superficie de transferencia (116) y la superficie con patrón (422) sobre una longitud de arco de la superficie con patrón (422), formando la longitud del arco al menos una porción de una zona de moldeo (430);
(e) transferir la banda naciente (102) desde la superficie de transferencia (116) a la superficie con patrón (422) del cilindro con patrón (420) en la zona de moldeo (430), de manera que las fibras papeleras de la banda naciente (102) sean (i) redistribuidas en la superficie con patrón (422) y (ii) conformadas por al menos uno de la pluralidad de rebajes (424) y la pluralidad de protuberancias (425) de la superficie con patrón (422) en la zona de moldeo (430) para formar una banda de papel moldeada (102);
(f) transferir la banda de papel moldeada (102) a una superficie de recogida (442, 216); y
(g) secar la banda de papel moldeada (102) en una sección de secado (450, 530, 620) para formar una hoja fibrosa.
2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que, en la etapa de poner una superficie con patrón (422) de un cilindro con patrón (420) en contacto con la red naciente (102), la red naciente (102) tiene una consistencia de aproximadamente un veinte por ciento de sólidos a aproximadamente treinta y cinco por ciento de sólidos.
3. El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende además deshidratar la banda naciente (102) para formar una banda deshidratada.
4. El procedimiento de la reivindicación 3, en el que la etapa de deshidratación comprende deshidratar la banda naciente (102) usando al menos una prensa de zapata, una prensa de rodillos, deshidratación al vacío, una prensa de desplazamiento y secado térmico, y
en el que la etapa de deshidratación se produce antes de la etapa de transferir la banda naciente (102) a la superficie con patrón permeable (422) del cilindro con patrón (420).
5. El procedimiento de la reivindicación 3, en el que la banda deshidratada tiene una consistencia de aproximadamente un treinta por ciento de sólidos a aproximadamente un sesenta por ciento de sólidos.
6. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la etapa de transporte incluye presionar la banda naciente (102) en la superficie con patrón (422) del cilindro con patrón (420), y
en el que la red naciente (102) se presiona con una fuerza de aproximadamente ciento cincuenta y seis kPa (aproximadamente ocho libras por pulgada cuadrada de calibre) a aproximadamente trescientos veintidós kPa (aproximadamente treinta y dos libras por pulgada cuadrada de calibre).
7. El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende además:
(h) mover la superficie de transferencia (116) a una velocidad de superficie de transferencia; y
(i) rotar la superficie con patrón (422) del cilindro con patrón (420) a una velocidad del cilindro, siendo la velocidad de la superficie de transferencia más rápida que la velocidad del cilindro.
8. El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende además aplicar vacío en una zona de vacío, aplicándose el vacío para extraer la banda moldeada (102) desde la superficie con patrón (422) del cilindro con patrón (420) a la superficie de recogida (216 ), siendo transferida la banda moldeada (102) desde la superficie con patrón (422) del cilindro con patrón (420) a la superficie de recogida (216) en la zona de vacío, preferiblemente la superficie de recogida (216) comprende una tela o una cinta, y el vacío se aplica mediante un rodillo de succión.
9. El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende además:
(h) rotar la superficie con patrón permeable (422) del cilindro con patrón (420) a una velocidad del cilindro; y (i) mover la superficie de recogida (442, 216) a una velocidad de superficie de recogida, siendo la velocidad del cilindro más rápida que la velocidad de la superficie de recogida.
10. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la sección de secado (450, 530) comprende un secador Yankee (140) y una tela de secado por aire, y la tela de secado por aire (216) es la superficie de recogida, y
en el que la etapa de secado incluye secar la banda de papel moldeada (102) usando el secador Yankee (140).
11. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la superficie con patrón (422) es una superficie con patrón permeable (422), siendo la superficie con patrón permeable (422) permeable al aire, y
en el que el cilindro con patrón (420) incluye un interior, preferiblemente el procedimiento adicional que comprende aplicar vacío sobre al menos una parte de la longitud del arco, aplicándose el vacío en el interior del cilindro con patrón (420) para hacer que el aire fluya a través de la superficie permeable con patrón (422) hacia el interior del cilindro con patrón (420).
12. El procedimiento de la reivindicación 11, en el que el vacío es de aproximadamente diecisiete kPa (aproximadamente cinco pulgadas de mercurio) a aproximadamente ochenta y cinco kPa (aproximadamente veinticinco pulgadas de mercurio).
13. El procedimiento de la reivindicación 11, que comprende además aplicar presión de aire positiva en el interior del cilindro con patrón (420) para hacer que el aire fluya a través de la superficie con patrón permeable (422) del cilindro con patrón (420) alejándose del interior del cilindro con patrón (420) en una dirección radial, aplicándose la presión de aire positiva para transferir la banda de papel moldeado (102) lejos de la superficie con patrón permeable (422).
14. El procedimiento de la reivindicación 13, en el que la presión de aire positiva se aplica durante la transferencia de la banda moldeada (102) a la superficie de recogida (442, 216).
15. El procedimiento de la reivindicación 11, que comprende además limpiar la superficie con patrón permeable (422) del cilindro con patrón (420) en una superficie libre del cilindro con patrón (420) dirigiendo un medio de limpieza a través de la superficie con patrón permeable (422) lejos del interior del cilindro con patrón (420) en una dirección radial del rodillo de moldeo, incluyendo el medio de limpieza al menos uno de aire, agua y una solución de limpieza.
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