ES2954273T3

ES2954273T3 - Métodos de fabricación de productos de papel utilizando un rodillo de moldeo

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Publication number: ES2954273T3
Application number: ES17750572T
Authority: ES
Inventors: David A Beck
Original assignee: GPCP IP Holdings LLC
Current assignee: GPCP IP Holdings LLC
Priority date: 2016-02-08
Filing date: 2017-01-31
Publication date: 2023-11-21
Anticipated expiration: 2037-01-31
Also published as: BR112018016155B1; CN108699772A; RU2018132055A3; US20190062997A1; CN108699772B; BR112018016155A2; EP3414393A1; RU2738075C2; CA3012840A1; EP3414393A4; MX2018009607A; EP3414393B1; KR20180114109A; US11035077B2; CL2018002067A1; FI3414393T3; WO2017139124A1; JP2019510888A; RU2018132055A; JP7043410B2

Abstract

Un método para fabricar una lámina fibrosa. El método incluye formar una red naciente a partir de una solución acuosa de fibras para fabricación de papel, deshidratar la red naciente para formar una red deshidratada que tiene una consistencia de aproximadamente diez por ciento de sólidos a aproximadamente setenta por ciento de sólidos, mover la red deshidratada sobre una superficie de transferencia y transferir la red banda deshidratada desde la superficie de transferencia a un rodillo de moldeo en una zona de moldeo. El rodillo de moldeo incluye un exterior y una superficie estampada en el exterior del rodillo de moldeo. Las fibras de fabricación de papel de la banda deshidratada se redistribuyen sobre la superficie estampada para formar una banda de papel moldeada. El método también incluye transferir la banda de papel moldeado a una sección de secado y secar la banda de papel moldeado en la sección de secado para formar una lámina fibrosa. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Métodos de fabricación de productos de papel utilizando un rodillo de moldeo

Campo de la invención

La invención se refiere a métodos y aparatos para fabricar productos de papel tales como toallas de papel y papel higiénico. En particular, la invención se refiere a métodos que usan un rodillo de moldeo 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 materia prima que comprende una suspensión acuosa de fibras de fabricación de papel en una sección de conformación para formar una banda de papel, y seguidamente deshidratando la banda para formar un producto de papel. Se utilizan diversos métodos y maquinaria para formar la banda de papel y para deshidratar la banda. En los procesos de fabricación de papel para fabricar productos de papel tisú y de toalla, por ejemplo, hay muchas formas de eliminar el agua en los procesos, cada una con una variabilidad sustancial. Como resultado, los productos de papel también tienen una gran variabilidad en sus propiedades.

Uno de tales métodos 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 de fabricación de papel de CWP. La máquina 100 de fabricación de papel tiene una sección de conformación 110 que, en este caso, se denomina en la técnica conformadora de media luna. La sección de conformación 110 incluye una caja de cabecera 112 que deposita una materia prima acuosa entre una tela de conformación 114 y un fieltro 116 de fabricación de papel, formando así inicialmente una banda incipiente 102. La tela de conformación 114 está soportada por unos rodillos 122, 124, 126, 128. El fieltro 116 de fabricación de papel está soportado por un rodillo conformador 120. La banda incipiente 102 es transferida por el fieltro 116 de fabricación de papel a lo largo de un recorrido 118 del fieltro que se extiende hasta un rodillo de presión 132 en el que la banda incipiente 102 se deposita sobre una sección de secador de Yankee 140, en un paso de apriete 130. La banda incipiente 102 es prensada en húmedo en el paso de apriete 130 de forma concurrente con la transferencia a la sección de secador de Yankee 140. Como resultado, la consistencia de la banda 102 se incrementa desde aproximadamente un veinte por ciento de sólidos justo antes del paso de apriete 130 hasta entre aproximadamente el treinta por ciento de sólidos y aproximadamente el cincuenta por ciento de sólidos justo después del paso de apriete 130. La sección de secador de Yankee 140 comprende, por ejemplo, un tambor 142 ("tambor de Yankee") que se llena de vapor, y campanas secadoras de aire caliente 144, 146 para secar aún más la banda 102. La banda 102 puede retirarse del tambor de Yankee 142 mediante una cuchilla rascadora 152, de manera que seguidamente se enrolla en un carrete (no mostrado) para formar un rollo principal 190.

Una máquina de fabricación de papel de CWP, como la máquina 100 de fabricación de papel, normalmente tiene costes de secado bajos y puede producir rápidamente el rollo principal 190 a velocidades que van desde aproximadamente novecientos quince metros por minuto (tres mil pies por minuto) hasta más de mil quinientos veinticinco metros por minuto (cinco mil pies por minuto). La fabricación de papel usando CWP es un proceso maduro que proporciona una máquina de fabricación de papel con alta capacidad de funcionamiento y tiempo de actividad. Como resultado de la compactación utilizada para deshidratar la banda 102 en el paso de apriete 130, el producto de papel resultante normalmente ocupa un volumen pequeño con un coste de fibra correspondientemente elevado. Si bien esto puede resultar en productos de papel enrollado, tales como toallas de papel o papel higiénico, que tienen un alto número de hojas por rollo, los productos de papel generalmente tienen una baja absorbencia y pueden sentirse ásperos al tacto.

Como los consumidores a menudo desean productos de papel que se sientan suaves y tengan una alta absorbencia, se han desarrollado otras máquinas y métodos de fabricación de papel. El secado por aire pasante (TAD) es un método que da como resultado productos de papel con gran volumen. La Figura 2 muestra un ejemplo de una máquina 200 de fabricación de papel de TAD. La sección de conformación 230 de esta máquina 200 de fabricación de papel se muestra con lo que se conoce en la técnica como una sección de conformación de hilos gemelos y produce una hoja similar a la de la conformadora de media luna 110 de la Figura 1. Como se muestra en la Figura 2, la materia prima se suministra inicialmente en la máquina 200 de fabricación de papel a través de una caja de cabecera 202. La materia prima es dirigida por la caja de cabecera 202 hacia un paso de apriete formado entre una primera tela de conformación 204 y una segunda tela de conformación 206, delante de un rodillo de conformación 208. La primera tela de conformación 204 y la segunda tela de conformación 206 se mueven en bucles continuos y divergen después de pasar más allá del rodillo de conformación 208. Se pueden emplear elementos de vacío tales como cajas de vacío o elementos de lámina (no mostrados) en la zona divergente tanto para deshidratar la hoja como para asegurarse de que la hoja permanezca adherida a la segunda tela de conformación 206. Una vez separadas de la primera tela de conformación 204, la segunda tela de conformación 206 y la banda 102 pasan a través de una zona de deshidratación adicional 212 en la que unas cajas de succión 214 eliminan la humedad de la banda 102 y de la segunda tela de conformación 206, por lo que aumenta la consistencia de la tela 102 desde, por ejemplo, aproximadamente el diez por ciento de sólidos hasta aproximadamente el veintiocho por ciento de sólidos. También se puede usar aire caliente en la zona de deshidratación 212 para mejorar la deshidratación. La banda 102 es entonces transferida a una tela 216 de secado por aire pasante (TAD) en el paso de apriete de transferencia 218, donde una zapata 220 presiona la tela de TAD 216 contra la segunda tela conformadora 206. En algunas máquinas de fabricación de papel de TAD, la zapata 220 es una zapata de vacío que aplica un vacío para ayudar a la transferencia de la banda 102 a la tela de TAD 216. Además, puede utilizarse una denominada transferencia rápida para transferir la tela 102 en el paso de apriete de transferencia 218 así como para dotarla de cierta estructura. La transferencia rápida ocurre cuando la segunda tela de conformación 206 se desplaza a una velocidad que es más rápida que la de la tela de TAD 216.

La tela de TAD 216 que porta la banda de papel 102 pasa, a continuación, en torno a las secadoras de aire pasante 222, 224, donde se fuerza aire caliente a pasar a través de la banda para aumentar la consistencia de la banda de papel 102 desde alrededor del veintiocho por ciento de sólidos hasta alrededor del ochenta por ciento de sólidos. La banda 102 es seguidamente transferida a la sección de secador de Yankee 140, donde la banda 102 se seca adicionalmente. A continuación, la hoja es raspada hasta desprenderla del tambor de Yankee 142 por la cuchilla rascadora 152 y es recogida por un carrete (no mostrado) para formar un rollo principal (no mostrado). Como resultado de la mínima compactación durante el proceso de secado, el producto de papel resultante tiene un alto volumen con el correspondiente bajo coste de fibra. Desafortunadamente, este proceso es costoso de poner en práctica porque se elimina una gran cantidad de agua mediante el costoso secado térmico. Además, las fibras papeleras de 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 métodos para aumentar el volumen y la suavidad del producto de papel en comparación con el CWP, al mismo tiempo que se conserva la resistencia de la banda de papel y se tienen costes de secado bajos en comparación con el TAD. Estos métodos implican generalmente la deshidratación por compactación de la banda húmeda y, a continuación, el crespado en cinta de la banda para redistribuir las fibras de la banda con el fin de lograr las propiedades deseadas. Este método se denomina en la presente memoria crespado en cinta y se describe, por ejemplo, en las Patentes de los EE.UU. N2.7.399.378, N2.7.442.278, N2.7.494.563, N2.7.662.257, y N2.7.789.995.

La Figura 3 muestra un ejemplo de una máquina 300 de fabricación de papel utilizada para el crespado en cinta. Similarmente a la máquina de fabricación de papel de CWP 100 que se muestra en la Figura 1, la máquina 300 de fabricación de papel de crespado en cinta utiliza una conformadora de media luna, anteriormente expuesta, como sección de conformación 110. Después de dejar la sección de conformación 110, el recorrido de fieltro 118, que está soportado en un extremo por el rodillo 108, se extiende a una sección de prensa de zapata 310. Aquí, la banda 102 se transfiere desde el fieltro 116 de fabricación de papel a un rodillo de respaldo 312 en un paso de apriete formado entre el rodillo de respaldo 312 y un rodillo 314 de prensa de zapata. Una zapata 316 se usa para cargar el paso de apriete y deshidratar la banda 102 al mismo tiempo que se produce la transferencia.

A continuación, la banda 102 se transfiere a una cinta de crespado 322 en un paso de apriete de crespado 320 por la acción del paso de apriete de crespado 320. El paso de apriete de crespado 320 se define entre el rodillo de respaldo 312 y la cinta de crespado 322, al ser presionada la cinta de crespado 322. contra el rodillo de respaldo 312 por un rodillo de crespado 326. En la transferencia en el paso de apriete de crespado 320, las fibras celulósicas de la banda 102 son recolocadas y orientadas. La banda 102 puede tender a pegarse a la superficie, más lisa, del rodillo de respaldo 312 en relación con la cinta de crespado 322. En consecuencia, puede ser deseable aplicar aceites de liberación en el rodillo de respaldo 312 para facilitar la transferencia desde el rodillo de respaldo 312 a la cinta de crespado 322. Además, el rodillo de respaldo 312 puede ser un rodillo calentado con vapor. Una vez que la banda 102 se ha transferido a la cinta de crespado 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 cinta de crespado 322.

Generalmente es deseable realizar una transferencia rápida de la banda 102 desde el rodillo de respaldo 312 a la cinta de crespado 322 para facilitar la transferencia a la cinta de crespado 322 y mejorar adicionalmente el volumen y la suavidad de las hojas. Durante una transferencia rápida, la cinta de crespado 322 se desplaza a una velocidad más lenta que la banda 102 sobre el rodillo de respaldo 312. Entre otras cosas, la transferencia rápida redistribuye la banda de papel 102 sobre la cinta de crespado 322 para impartir una estructura a la banda de papel 102 con el fin de aumentar el volumen y mejorar la transferencia a la cinta de crespado 322.

Después de esta operación de crespado, la banda 102 se deposita en un tambor de Yankee 142 existente en la sección secadora de Yankee 140, en un paso de apriete de baja intensidad 328. Al igual que con la máquina 100 de fabricación de papel de CWP mostrada en la Figura 1, la banda 102 es entonces secada en la sección de secador de Yankee 140 y seguidamente enrollada en un carrete (no mostrado). Si bien la cinta de crespado 322 imparte un volumen y estructura deseables a la banda 102, la cinta de crespado 322 puede ser difícil de usar. A medida que la cinta de crespado 322 se desplaza a lo largo de su recorrido, la cinta se dobla y flexiona, lo que provoca la fatiga de la cinta de crespado 322. Por tanto, la cinta de crespado 322 es susceptible de fallo por fatiga. Además, las cintas de crespado 322 son elementos diseñados a medida, sin ningún otro análogo comercial. Están diseñadas para impartir una estructura pretendida a la banda de papel y pueden ser difíciles de fabricar, ya que son un elemento de pequeño volumen y existe un escaso historial comercial previo. Además, la velocidad de la máquina 300 de fabricación de papel se ve ralentizada por la relación de crespado cuando la banda 102 se transfiere rápidamente desde el rodillo de respaldo 312 a la cinta de crespado 322. La velocidad de salida más lenta de la banda lleva consigo velocidades de producción más bajas en comparación con los sistemas de crespado sin cinta. Además, tales recorridos de la cinta de crespado requieren grandes cantidades de espacio en planta y, por lo tanto, aumentan el tamaño y la complejidad de la máquina 300 de fabricación de papel. Por otra parte, la transferencia de hojas uniforme y fiable a la cinta de crespado 322 puede ser difícil de lograr. En consecuencia, existe el deseo de desarrollar métodos y aparatos que sean capaces de lograr calidades de papel comparables con el crespado en tela sin las dificultades de la cinta de crespado.

Una configuración similar, como se describe en la Figura 3, se describe en el documento WO 2015/095431 A1. Otros sistemas y métodos para producir bandas de papel tisú se describen en los documentos US 2006/243408 A1, US 6.287.426 B1 y US 2004/149405 A1.

Compendio de la invención

En particular, se proporciona un método para fabricar una hoja de fibra. El método tiene las características definidas en la reivindicación 1; en las reivindicaciones se definen realizaciones preferidas adicionales.

Según un aspecto, la invención se refiere a un método para fabricar una hoja fibrosa. El método incluye formar una banda incipiente a partir de una solución acuosa de fibras para la fabricación de papel, deshidratar la banda incipiente para formar una banda deshidratada que tiene una consistencia de desde aproximadamente un diez por ciento de sólidos hasta aproximadamente un setenta por ciento de sólidos, desplazar la banda deshidratada sobre una superficie de transferencia y transferir la banda deshidratada desde la superficie de transferencia a un rodillo de moldeo situado en una zona de moldeo. El rodillo de moldeo incluye un exterior y una superficie estampada en el exterior del rodillo de moldeo. Las fibras de fabricación de papel de la banda deshidratada son redistribuidas sobre la superficie estampada para formar una banda de papel moldeada. El método también incluye transferir la banda de papel moldeada a una sección de secado y secar la banda de papel moldeada en la sección de secado para formar una hoja fibrosa.

Según otro aspecto, la invención se refiere a un método para fabricar una hoja fibrosa. El método incluye formar una banda incipiente a partir de una solución acuosa de fibras para la fabricación de papel, deshidratar la banda incipiente para formar una banda deshidratada que tiene una consistencia de desde aproximadamente un quince por ciento de sólidos hasta aproximadamente un setenta por ciento de sólidos, desplazar la banda deshidratada sobre una superficie de transferencia y transferir la banda deshidratada desde la superficie de transferencia a un primer rodillo de moldeo situado en una primera zona de moldeo. El primer rodillo de moldeo incluye un exterior y una superficie estampada en el exterior del primer rodillo de moldeo. Las fibras de fabricación de papel de la banda deshidratada son redistribuidas sobre la superficie estampada del primer rodillo de moldeo y una primera cara de la banda deshidratada se dota de un patrón por la superficie estampada del primer rodillo de moldeo, a fin de formar una banda de papel que tiene una primera cara moldeada. El método incluye, además, transferir la banda de papel desde el primer rodillo de moldeo a un segundo rodillo de moldeo situado en una segunda zona de moldeo. El segundo rodillo de moldeo incluye un exterior y una superficie estampada formada en el exterior del segundo rodillo de moldeo. Las fibras de fabricación de papel de la banda de papel son redistribuidas sobre la superficie estampada del segundo rodillo de moldeo y una segunda cara de la hoja de papel se dota de un patrón por la superficie estampada del segundo rodillo de moldeo, a fin de formar una banda de papel moldeada que tiene una primera y una segunda caras moldeadas. Además, el método incluye transferir la banda de papel moldeada a una sección de secado y secar la banda de papel moldeada en la sección de secado para formar una hoja fibrosa.

Estos y otros aspectos de la invención se harán evidentes a partir de la siguiente descripción.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es un diagrama esquemático de una máquina convencional de fabricación de papel de prensado en húmedo.

La Figura 2 es un diagrama esquemático de una máquina de fabricación de papel de secado por aire pasante.

La Figura 3 es un diagrama esquemático de una máquina de fabricación de papel utilizada con crespado en cinta.

La Figura 4 es un diagrama esquemático de una configuración de máquina de fabricación de papel de una primera disposición preferida.

La Figura 5 es un diagrama esquemático de una configuración de máquina de fabricación de papel de una segunda disposición preferida.

Las Figuras 6A y 6B son diagramas esquemáticos de una parte de una configuración de máquina de fabricación de papel de una tercera disposición preferida.

Las Figuras 7A y 7B son diagramas esquemáticos de una parte de una configuración de máquina de fabricación de papel de una cuarta disposición preferida.

La Figura 8 es un diagrama esquemático de una parte de una configuración de máquina de fabricación de papel de una quinta disposición preferida.

Las Figuras 9A y 9B son diagramas esquemáticos de una parte de una configuración de máquina de fabricación de papel de una sexta disposición. La disposición que se muestra en las Figuras 9A y 9B es una disposición que es útil para comprender la presente invención.

Las Figuras 10A y 10B son diagramas esquemáticos de una parte de una configuración de máquina de fabricación de papel de una séptima disposición preferida.

Las Figuras 11A y 11B son diagramas esquemáticos de una parte de una configuración de máquina de fabricación de papel de una octava disposición preferida.

La Figura 12 es una vista en perspectiva de un rodillo de moldeo de una disposición preferida.

La Figura 13 es una vista en corte transversal del rodillo de moldeo mostrado en la Figura 12, tomado a lo largo del plano 13-13 de la Figura 12.

La Figura 14 es una vista en corte transversal del rodillo de moldeo mostrado en la Figura 13, tomado a lo largo de la línea 14-14.

Las Figuras 15A, 15B, 15C, 15D y 15E son disposiciones de una cubierta permeable que muestran el detalle 15 de la Figura 14.

La Figura 16 es un ejemplo de una capa de moldeo de una disposición preferida.

La Figura 17 es un ejemplo de una capa de moldeo de una disposición preferida.

La Figura 18 es una vista en perspectiva de un rodillo de moldeo de una disposición preferida.

Descripción detallada de las disposiciones preferidas

La invención se refiere a procesos y aparatos de fabricación de papel que utilizan un rodillo de moldeo para producir un producto de papel. A continuación, se describirán las disposiciones en detalle con referencia a las figuras adjuntas. A lo largo de toda la memoria y los dibujos adjuntos, se utilizarán los mismos números de referencia para referirse a componentes o características iguales o similares. Las disposiciones que se muestran en las Figuras 4 a 8 y 10 a 18 son realizaciones de la presente invención. Mientras que la disposición que se muestra en la Figura 9 es útil para comprender la presente invención.

La expresión "producto de papel", como se usa en esta memoria, abarca cualquier producto que incorpore fibras para la fabricación de papel. Esto incluirá, por ejemplo, productos comercializados como toallas de papel, papel higiénico, pañuelos faciales, etc. Las fibras para la fabricación de papel incluyen pulpas vírgenes o fibras celulósicas recicladas (secundarias), o bien mezclas de fibras que comprenden al menos el cincuenta y uno por ciento de fibras celulósicas. Tales fibras celulósicas pueden incluir tanto fibras de madera como fibras que no son de madera. Las fibras de madera incluyen, por ejemplo, las obtenidas de árboles caducifolios y coníferos, incluidas fibras de maderas blandas, como fibras kraft de madera blanda del norte y del sur, y fibras de madera dura, como eucalipto, arce, abedul, álamo temblón o similares. Ejemplos de fibras adecuadas para fabricar los productos de esta invención incluyen fibras que no son de madera, 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. Fibras de fabricación de papel adicionales pueden incluir sustancias no celulósicas como carbonito de calcio, rellenos inorgánicos de dióxido de titanio y similares, así como fibras artificiales típicas como poliéster, polipropileno y similares, que pueden agregarse intencionalmente a la materia prima o pueden incorporarse cuando se utiliza papel reciclado en la materia prima.

“Materias primas” y terminología similar se refieren a composiciones acuosas que incluyen fibras para la fabricación de papel y, opcionalmente, resinas resistentes a la humedad, agentes desligantes y similares para la fabricación de productos de papel. Se puede utilizar una variedad de materias primas en las disposiciones. En algunas disposiciones, las materias primas se utilizan de acuerdo con las especificaciones descritas en la Patente de los EE.UU. N°.

8.080.130 (cuya descripción se incorpora aquí como referencia en su totalidad). Tal como se usa en la presente memoria, la mezcla inicial de fibra y líquido (o materia prima) que se seca hasta obtener un producto terminado en un proceso de fabricación de papel se denominará "banda", "banda de papel", "hoja celulósica" y/u "hoja fibrosa". El producto acabado también puede denominarse hoja celulósica y/u hoja fibrosa. Además, se pueden usar diversamente otros modificadores para describir la banda en un lugar particular de la máquina o proceso de fabricación de papel. Por ejemplo, la banda también puede recibir el nombre de "banda incipiente", "banda incipiente húmeda", "banda moldeada" y "banda desecada".

A la hora de describir la invención en la presente memoria, las expresiones "dirección de la máquina" (MD) y "dirección transversal a 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 desplaza la estructura en una máquina de fabricación de papel de un proceso de fabricación de papel, mientras que la CD se refiere a una dirección transversal a 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 según la cual el producto se desplazó en la máquina de fabricación de papel del proceso de fabricación de papel, y la CD del producto se refiere a la dirección transversal a la MD del producto.

Cuando se describa la invención en esta memoria, se utilizarán ejemplos específicos de condiciones operativas para la máquina de papel y la línea de conversión. Por ejemplo, se usarán diversas velocidades y presiones al describir la producción de papel en la máquina de papel. Los expertos de la técnica constatarán que la invención no está limitada por los ejemplos específicos de condiciones operativas que incluyan velocidades y presiones que se describen en este documento.

I. Primera disposición de máquina de fabricación de papel

La Figura 4 muestra una máquina 400 de fabricación de papel que se utiliza para crear una banda de papel según una primera disposición preferida. La sección de conformación 110 de la máquina 400 de fabricación de papel que se muestra en la Figura 4 es una conformadora de media luna similar a la sección de conformación 110 anteriormente expuesta y que se muestra en las Figuras 1 y 3. Un ejemplo de alternativa a la sección de conformación de media luna 110 incluye una sección de conformación de alambre doble, 230, que se muestra en la Figura 2. En tal configuración, aguas abajo de la sección de conformación de alambre doble, el resto de los componentes de dicha máquina de fabricación de papel pueden configurarse y disponerse de manera similar a la de la máquina 400 de fabricación de papel. Un ejemplo de máquina de fabricación de papel con una sección de conformación de alambre doble se puede ver, por ejemplo, en la Solicitud de Patente de los EE.UU de N°. de publicación 2010/0186913 (cuya descripción se incorpora aquí como referencia en su totalidad). Aún otros ejemplos de secciones de conformación alternativas que se pueden usar en una máquina de fabricación de papel incluyen una conformadora de alambre doble con envoltura en C, una conformadora de alambre doble con envoltura en S o una conformadora de rodillos de pecho por succión. Los expertos de la técnica reconocerán cómo estas, o incluso otras secciones de conformación alternativas, pueden integrarse en una máquina de fabricación de papel.

La banda incipiente 102 se transfiere seguidamente a lo largo de un recorrido de fieltro 118 hasta una sección de deshidratación 410. En algunas aplicaciones, sin embargo, no se requiere una sección de deshidratación independiente de la sección de conformación 110, como se expondrá, por ejemplo, en la segunda disposición que sigue. La sección de deshidratación 410 aumenta el contenido de sólidos de la banda incipiente 102 para formar una banda incipiente húmeda 102. La consistencia preferible de la banda incipiente húmeda 102 puede variar dependiendo de la aplicación deseada. En esta disposición, la banda incipiente 102 es deshidratada para formar una banda incipiente húmeda 102 que tiene una consistencia preferiblemente entre aproximadamente el veinte por ciento de sólidos y aproximadamente el setenta por ciento de sólidos, más preferiblemente entre aproximadamente el treinta por ciento de sólidos y aproximadamente el sesenta por ciento de sólidos, y aún más preferiblemente entre aproximadamente el cuarenta por ciento de sólidos y aproximadamente cincuenta y cinco por ciento de sólidos. La banda incipiente 102 es deshidratada al mismo tiempo que se transfiere del fieltro 116 de fabricación de papel a un rodillo de respaldo 312. La sección de deshidratación 410 que se muestra utiliza un rodillo de prensa de zapata 314 para deshidratar la banda incipiente 102 contra el rodillo de respaldo 312, tal como se ha descrito anteriormente con referencia a Figura 3 y en, por ejemplo, la Patente de los EE.UU. N°. 6.248.210.

Los expertos de la técnica constatarán que la banda incipiente 102 se puede deshidratar usando cualquier método adecuado conocido en la técnica, incluyendo, por ejemplo, una prensa de rodillos o una prensa de desplazamiento como se describe en las Patentes de los EE.UU. anteriores del presente solicitante Nos. 6.161.303 y 6.416.631. Como se explica más adelante, la banda incipiente 102 también se puede deshidratar usando cajas de succión y/o secado térmico. También como se ha expuesto anteriormente con referencia a la Figura 3, la superficie del rodillo de respaldo 312 puede calentarse para ayudar a transferir la banda incipiente 102 al rodillo de moldeo 420. El rodillo de respaldo 312 puede calentarse usando cualesquiera medios adecuados, incluyendo, por ejemplo, un rodillo calentado por vapor o un rodillo calentado por inducción, tal como el rodillo calentado por inducción producido por Commaintel, de Grand-Mére, Québec, Canadá. La superficie del rodillo de respaldo 312 se calienta preferiblemente a temperaturas entre aproximadamente 100°C y 104°C (entre aproximadamente doscientos doce grados Fahrenheit y doscientos veinte grados Fahrenheit).

Después de ser deshidratada, la banda incipiente húmeda 102 se transfiere desde la superficie del rodillo de respaldo 312 a un rodillo de moldeo 420 en una zona de moldeo. En esta disposición, la zona de moldeo es un paso de apriete de moldeo 430 formado entre el rodillo de respaldo 312 y el rodillo de moldeo 420. En el paso de apriete de moldeo 430, las fibras de fabricación de papel son redistribuidas mediante una superficie estampada 422 del rodillo de moldeo 420, lo que da como resultado una banda de papel 102 que tiene orientaciones de fibra variables y estampadas y pesos de base variables y estampados. En particular, la superficie estampada 422 incluye, preferiblemente, una pluralidad de rebajes (o "bolsillos") y, en algunos casos, salientes que producen prominencias y rebajes correspondientes en la banda moldeada 102. El rodillo de moldeo 420 rota en el sentido del rodillo de moldeo, que es el sentido contrario a las agujas del reloj en la Figura 4.

El uso del rodillo de moldeo 420 imparte beneficios sustanciales al proceso de fabricación de papel. El moldeo en húmedo de la banda 102 con el rodillo de moldeo 420 mejora las propiedades deseables de la hoja, como el volumen y la absorbencia, sobre los productos de papel producidos por el CWP que se muestra en la Figura 1, sin las ineficiencias y el coste del proceso de TAD que se muestra en la Figura 2. Además, el uso del rodillo de moldeo 420 reduce en gran medida la complejidad de la máquina 400 de fabricación de papel y del proceso en comparación con los procesos que utilizan cintas para moldear la banda 102, como la cinta de crespado 322 que se muestra en la Figura 3. Las cintas son difíciles de fabricar y están limitadas en cuanto a los materiales que se puede utilizar para fabricar una cinta con una superficie estampada. Las cintas requieren el uso de múltiples rodillos y muchas piezas móviles diferentes, lo que hace que los recorridos de la banda sean complejos, difíciles de hacer funcionar, e introduce un mayor número de puntos de fallo. Los recorridos de cinta también requieren una gran cantidad de volumen, incluyendo espacio en planta dentro de la máquina de papel y la fábrica. Como resultado, tales recorridos de cinta pueden aumentar los costes de una pieza ya cara en cuanto a capital de equipamiento. El rodillo de moldeo 420, por otro lado, es relativamente menos complejo y requiere un volumen y un espacio en planta mínimos. Las máquinas de CWP existentes (véase la Figura 1) se pueden reconvertir fácilmente a un proceso de fabricación de papel por moldeo en húmedo mediante la adición de un rodillo de moldeo 420 y un rodillo de respaldo 312. Debido a que la superficie estampada 422 está sobre el rodillo de moldeo 420 o forma parte del mismo, no es necesario diseñarla para soportar el doblamiento y la flexión según se requiere para las cintas.

En la primera disposición, la banda incipiente húmeda 102 puede transferirse desde el rodillo de respaldo 312 al rodillo de moldeo 420 mediante una transferencia rápida. Durante una transferencia rápida, el rodillo de moldeo 420 se desplaza a una velocidad más lenta que la banda 102 y el rodillo de respaldo 312. A este respecto, la banda 102 es crespada por la diferencia de velocidades y el grado de crespado a menudo se denomina relación de crespado. La relación de crespado en esta disposición se puede calcular según la Ecuación (1) como:

Relación de crespado (%) = (S1/S2 - 1)100% Ecuación (1)

donde S1 es la velocidad del rodillo de respaldo 312 y S2 es la velocidad del rodillo de moldeo 420. Preferiblemente, la banda 102 es crespada en una proporción de entre alrededor del cinco por ciento y alrededor del sesenta por ciento. Pero se pueden emplear altos grados de crespado, acercándose o incluso superando el cien por ciento. La relación de crespado a menudo es proporcional al grado de volumen de la hoja, pero inversamente proporcional a la capacidad de procesamiento de la máquina papelera y, por tanto, al rendimiento de producción de la máquina 400 de fabricación de papel. En esta disposición, la velocidad de la banda de papel 102 en el rodillo de respaldo 312 puede ser preferiblemente desde aproximadamente 305 metros por minuto (mil pies por minuto) hasta aproximadamente 1.982 metros por minuto (seis mil quinientos pies por minuto). Más preferiblemente, la velocidad de la banda de papel 102 en el rodillo de respaldo 312 es tan rápida como lo permite el proceso, y está normalmente limitada por la sección de secado 440. Para productos de mayor volumen en los que se pueden acomodar velocidades de máquina papelera más lentas, se utiliza una relación de crespado más alta.

El paso de apriete de moldeo 430 también se puede cargar para efectuar la transferencia de la hoja y para controlar las propiedades de la hoja 20. Cuando se utiliza transferencia rápida u otros métodos, como la transferencia por vacío que se analiza en la tercera disposición, más adelante, es posible tener poca o ninguna compresión en el paso de apriete de moldeo 430. Cuando se carga el paso de apriete de moldeo 430, el rodillo de respaldo 312 aplica preferiblemente una carga al rodillo de moldeo 420 de desde aproximadamente 3,57 kg/cm (veinte libras por pulgada lineal ("PLI")) hasta aproximadamente 53,57 kg/cm (trescientas PLI), más preferiblemente desde aproximadamente 7,14 kg/cm (cuarenta PLI) hasta aproximadamente 26,79 kg/cm (ciento cincuenta PLI). Pero, para hojas de volumen reducido y alta resistencia, los expertos de la técnica apreciarán que, en una máquina comercial, la presión máxima puede ser tan alta como sea posible, limitada únicamente por la maquinaria particular empleada. De esta forma, se pueden usar presiones superiores a 26,79 kg/cm (ciento cincuenta PLI), 89,29 kg/cm (quinientas PLI) o más, si es práctico, y, cuando se usa una transferencia rápida, siempre que la diferencia de velocidades entre el rodillo de respaldo 312 y el rodillo de moldeo 420 se pueda mantener y se cumplan los requisitos de propiedades de las hojas.

Una vez que se ha moldeado, la banda moldeada 102 se transfiere a una sección de secado 440 en la que la banda 102 se seca adicionalmente hasta una consistencia de aproximadamente el noventa y cinco por ciento de sólidos. La sección de secado 440 puede comprender principalmente una sección de secador de Yankee 140. Como se expuso anteriormente, la sección de secador de Yankee 140 incluye, por ejemplo, un tambor lleno de vapor 142 ("tambor de Yankee") que se usa para secar la banda 102. Además, el aire caliente de la campana de extremo húmedo 144 y la campana de extremo seco 146 es dirigido contra la banda 102 para secar aún más la banda 102 a medida que es transportada en el tambor de Yankee 142. La banda 102 se transfiere desde el rodillo de moldeo 420 al tambor de Yankee 142 en un paso de apriete de transferencia 450. Aunque la máquina 400 de fabricación de papel de esta disposición se muestra con una transferencia directa desde el rodillo de moldeo 420 a la sección de secado 440, se pueden emplazar otros procesos intermedios entre el rodillo de moldeo 420 y la sección de secado 440 sin desviarse del alcance de la invención.

En esta disposición, el paso de apriete de transferencia 450 es también un paso de apriete de presión. Aquí, se genera una carga entre el tambor de Yankee 142 y el rodillo de moldeo 420, que tiene preferiblemente una carga lineal de entre aproximadamente 8,93 kg/cm (cincuenta PLI) y aproximadamente 62,50 kg/cm (trescientas cincuenta PLI). La banda 102 se transferirá entonces desde la superficie del rodillo de moldeo 420 a la superficie del tambor de Yankee. Para consistencias de entre aproximadamente el veinticinco por ciento y aproximadamente el setenta por ciento, a veces es difícil adherir la banda 102 a la superficie del tambor de Yankee 142 con la suficiente firmeza como para retirar por completo la banda 102 del rodillo de moldeo 420. A fin de aumentar la adherencia entre la banda 102 y la superficie del tambor de Yankee 142, así como para mejorar el crespado en la cuchilla rascadora 152, se puede aplicar un adhesivo a la superficie del tambor de Yankee 142. El adhesivo puede permitir el funcionamiento a alta velocidad del sistema y el secado por aire de incidencia a chorro de alta velocidad, y también permite el desprendimiento subsiguiente de la banda 102 del tambor de Yankee 142. Un ejemplo de tal adhesivo es una composición adhesiva de poli(alcohol vinílico)/poliamida, con una tasa ejemplar de aplicación de este adhesivo que es a razón de menos de aproximadamente cuarenta miligramos por metro cuadrado de hoja. Los expertos de la técnica, sin embargo, constatarán la amplia variedad de adhesivos alternativos y, además, las cantidades de adhesivos que se pueden usar para facilitar la transferencia de la banda 102 al tambor de Yankee 142.

La banda 102 se retira del tambor de Yankee 142 con la ayuda de una cuchilla rascadora 152. Después de retirarse de la sección secadora de Yankee 140, es recogida en un carrete (no mostrado) para formar un rollo principal 190. Los expertos de la técnica también constatarán que se pueden realizar otras operaciones en la máquina 400 de fabricación de papel, especialmente aguas abajo del tambor de Yankee 142 y antes del carrete (no mostrado). Estas operaciones pueden incluir, por ejemplo, calandrado y dibujo.

Con el uso, la superficie estampada 422 del rodillo de moldeo 420 puede requerir limpieza. Fibras de fabricación de papel y otras sustancias pueden quedar retenidas en la superficie estampada 422 y, en particular, en los bolsillos. En cualquier momento dado durante el funcionamiento, solo una parte de la superficie estampada 422 está en contacto con la banda de papel 102 y moldeándola. En la disposición de rodillos que se muestra en la Figura 4, aproximadamente la mitad de la circunferencia del rodillo de moldeo 420 está en contacto con la banda de papel 102, y la otra mitad (en adelante superficie libre) no lo está. Entonces se puede colocar una sección de limpieza 460 opuestamente a la superficie libre del rodillo de moldeo 420 para limpiar la superficie estampada 422. Se puede usar cualquier método y dispositivo de limpieza adecuado conocido en la técnica. La sección de limpieza 460 representada en la Figura 4 es un chorro de aguja tal como las boquillas de pulverización JN Spray Nozzles fabricadas por Kadant, de Westford, MA. Se utiliza una boquilla 462 para dirigir un medio de limpieza, tal como una corriente de agua a alta presión y/o una solución de limpieza, hacia la superficie estampada 422 en una dirección que se opone a la dirección de rotación del rodillo de moldeo 420. El ángulo en que fluye el medio de limpieza se encuentra, preferiblemente, entre una línea tangente a la superficie estampada 422 en el punto en que el medio de limpieza incide en la superficie estampada 422, y una perpendicular a la superficie estampada 422 en el mismo punto. Como resultado, el medio de limpieza arranca y elimina cualquier material en partículas que se haya acumulado en la superficie estampada 422. La boquilla 462 y la corriente están ubicadas en un recinto 464 para recoger el medio de limpieza y el material en partículas. El recinto 464 puede estar bajo vacío para ayudar a recoger el medio de limpieza y la materia en partículas.

II. Segunda disposición de máquina de fabricación de papel

La Figura 5 muestra una segunda disposición preferida. Se ha encontrado que cuanto más baja es la consistencia de la banda incipiente húmeda 102 cuando se moldea en el rodillo de moldeo 420, mayor es el efecto que tiene el moldeo sobre propiedades deseables de la hoja tales como el volumen y la absorbencia. Así, en general, es ventajoso deshidratar mínimamente la banda incipiente 102 para aumentar el volumen y la absorbencia de la hoja, y, en algunos casos, la deshidratación que se produce durante la conformación puede ser suficiente para el moldeo. Cuando la banda 102 está mínimamente deshidratada, la banda incipiente húmeda 102 tiene preferiblemente una consistencia entre aproximadamente el diez por ciento de sólidos y aproximadamente el treinta y cinco por ciento de sólidos, más preferiblemente entre aproximadamente el quince por ciento de sólidos y aproximadamente el treinta por ciento de sólidos.

Con una consistencia tan baja, se producirá más deshidratación/secado después del moldeo. Preferiblemente, se usará un proceso de secado no compactador con el fin de preservar la mayor parte posible de la estructura impartida a la banda 102 durante el moldeo. Un proceso de secado no compactador adecuado es el uso de TAD. Entre las diversas disposiciones, la banda incipiente húmeda 102 puede así moldearse en una gama de consistencias que se extienden desde aproximadamente el diez por ciento de sólidos hasta aproximadamente el setenta por ciento de sólidos.

En la Figura 5 se muestra un ejemplo de máquina 500 de fabricación de papel de la segunda disposición que usa una sección de secado TAD 540. Aunque se puede usar cualquier sección de conformación 510 adecuada para formar y deshidratar la banda 102, en esta disposición, la sección de conformación de alambre doble 510 es similar a la expuesta anteriormente con respecto a la Figura 2. La banda 102 es entonces transferida desde la segunda tela de formación 206 a una tela de transferencia 512 en un paso de apriete de transferencia 514, en el que una zapata 516 presiona la tela de transferencia 512 contra la segunda tela de conformación 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 húmeda 102 encuentra entonces una zona de moldeo. En esta disposición, la zona de moldeo es un paso de apriete de moldeo 530 formado por un rodillo 532, la tela de transferencia 512 y el rodillo de moldeo 520. En esta disposición, el rodillo de moldeo 520 y el paso de apriete de moldeo 530 están construidos y funcionan de manera similar al rodillo de moldeo 420 y el paso de apriete de moldeo 430 anteriormente expuestos con referencia a la Figura 4. Por ejemplo, la banda 102 puede ser transferida de manera rápida desde la tela de transferencia 512 al rodillo de moldeo 520 como se explicó anteriormente, y el rodillo 532 puede cargarse sobre el rodillo de moldeo 520 para controlar la transferencia de hojas y las propiedades de las hojas. Cuando se usa un diferencial de velocidad, la relación de crespado se calcula usando la Ecuación (2), que es similar a la Ecuación (1), de la siguiente manera:

Relación de crespado (%) = (S3/S4 - 1)-100% Ecuación (2)

donde S3 es la velocidad de la tela de transferencia 512 y S4 es la velocidad del rodillo de moldeo 520. Asimismo, el rodillo de moldeo 520 tiene una superficie estampada permeable 522 que es similar a la superficie estampada 422 del rodillo de moldeo 420 y que tiene preferiblemente una pluralidad de rebajes (o "bolsillos") y, en algunos casos, salientes que producen prominencias y rebajes correspondientes en la banda moldeada 102.

Alternativamente, la banda incipiente 102 se puede deshidratar mínimamente con una zona de deshidratación por vacío 212 independiente en la que unas cajas de succión 214 eliminan la humedad de la banda 102 para lograr consistencias deseables de aproximadamente un diez por ciento de sólidos y aproximadamente un treinta y cinco por ciento de sólidos antes de que la hoja llegue al paso de apriete de moldeo 530. También se puede usar aire caliente en la zona de deshidratación 212 para mejorar la deshidratación.

Después del moldeo, la banda 102 se transfiere del rodillo de moldeo 520 a una sección de secado 540 en un paso de apriete 550 de transferencia. Como en la máquina 200 de fabricación de papel anteriormente expuesta con referencia a Figura 2, puede aplicarse un vacío para ayudar a la transferencia de la banda 102 desde el rodillo de moldeo 520 hasta la tela de secado por aire pasante 216 usando una zapata de vacío 552 en el paso de apriete de transferencia 550. Esta transferencia puede ocurrir con o sin una diferencia de velocidades entre el rodillo de moldeo 520 y la tela de TAD 216. Cuando se utiliza un diferencial de velocidad, la relación de crespado se calcula usando la Ecuación (3), que es similar a la Ecuación (1), de la siguiente manera:

Relación de crespado (%) = (S4/S5 - 1)100% Ecuación (3)

donde S4 es la velocidad del rodillo de moldeo 520 y S5 es la velocidad de la tela de TAD 216. Cuando se usa transferencia rápida tanto en el paso de apriete de moldeo 530 como en el paso de apriete de transferencia 550, la relación de crespado total (calculada sumando las relaciones de crespado en cada paso de apriete) se encuentra preferiblemente entre aproximadamente el cinco por ciento y aproximadamente el sesenta por ciento. Pero al igual que con el paso de apriete de moldeo 430 (véase la Figura 4), se pueden emplear altos grados de crespado, que se acercan al cien por ciento o incluso lo superan.

La tela de TAD 216 que porta la banda de papel 102 pasa seguidamente en torno a los secadores de aire pasante 222, 224, en los que se fuerza aire caliente a pasar a través de la banda para aumentar la consistencia de la banda de papel 102 hasta alrededor del ochenta por ciento de sólidos. A continuación, la banda 102 es transferida a la sección de secador de Yankee 140, donde la banda 102 es secada adicionalmente, y, después de retirarla de la sección de secador de Yankee 140 mediante la cuchilla rascadora 152, se recoge en un carrete (no mostrado) para formar un rollo principal (que no se muestra).

El moldeo en húmedo de la banda incipiente húmeda 102 en el rodillo de moldeo 520 con consistencias entre aproximadamente el diez por ciento de sólidos y aproximadamente el treinta y cinco por ciento de sólidos produce un producto de alta calidad con los costes asociados de TAD anteriormente expuestos, pero sigue conservando las otras ventajas de usar un rodillo de moldeo 520, incluidos el mayor volumen y el coste reducido de la fibra.

Además, esta configuración proporciona unos medios para controlar la llamada lateralidad de la hoja. La lateralidad puede producirse cuando una cara de la banda de papel 102 tiene (o se percibe que tiene) propiedades diferentes en esa cara de la banda de papel 102 y no en la otra. Con una banda de papel 102 hecha usando una máquina papelera de CWP (véase la Figura 1), por ejemplo, la cara de Yankee de la banda de papel 102 puede percibirse como más suave que la cara del aire porque, a medida que se tira de la banda de papel 102 para sacarla del tambor de Yankee 142 por la cuchilla rascadora 152, la cuchilla rascadora 152 arruga la hoja más en la cara de Yankee de la hoja que en la cara de aire de la hoja. En otro ejemplo, cuando la banda de papel 102 se moldea por una cara, la cara que está en contacto con la superficie de moldeo puede tener una mayor rugosidad (por ejemplo, rebajes más profundos y prominencias más elevadas) en comparación con la cara no moldeada. Además, la cara de una banda de papel moldeado 102 que entra en contacto con el tambor de Yankee 142 se puede alisar aún más cuando se aplica el tambor de Yankee 142.

El presente inventor ha descubierto que la estructura moldeada impartida a la banda de papel 102 puede no continuar a través de todo el espesor de la banda de papel 102. La transferencia de la banda húmeda 102 en el paso de apriete de moldeo 530 moldea así predominantemente una primera cara 104 de la banda de papel 102, y la transferencia en el paso de apriete de transferencia 550 moldea predominantemente una segunda cara 106 de la banda de papel 102. El control individual de los parámetros de paso de apriete tanto en el paso de apriete de moldeo 530 como en el paso de apriete de transferencia 550 puede contrarrestar la lateralidad. Por ejemplo, la superficie estampada 522 del rodillo de moldeo 520 puede diseñarse con bolsillos y salientes que imparten rebajes y prominencias que son más profundos y más altas, respectivamente, en la primera cara 104 de la banda de papel 102 (antes de que la banda de papel 102 sea aplicada al tambor de Yankee 142) que los que son impartidos por la tela de TAD 216 a la segunda cara 106 de la banda de papel 102. Luego, cuando la primera cara 104 de la banda de papel 102 se aplica al tambor de Yankee 142, el tambor de Yankee 142 alisará la primera cara 104 de la banda de papel 102 reduciendo la altura de las prominencias de tal manera que, cuando la banda de papel 102 es desprendida del tambor de Yankee 142 por la cuchilla rascadora 152, tanto la primera como la segunda caras, 104, 106, de la banda de papel 102 tienen sustancialmente las mismas propiedades. Por ejemplo, un usuario puede percibir que ambas caras tienen la misma rugosidad y suavidad, o que las propiedades del papel comúnmente medidas se encuentran dentro de las tolerancias de control normales para el producto de papel. Contrarrestar la lateralidad no se limita a ajustar la estructura estampada del rodillo de moldeo 520 y la tela de TAD 216. La lateralidad también se puede contrarrestar controlando otros parámetros de los pasos de apriete, incluidas la relación de crespado y/o la carga de cada paso de apriete 530, 550.

III. Tercera disposición de máquina de fabricación de papel

Las Figuras 6A y 6B muestran una tercera disposición preferida. Como se muestra en la Figura 6A, la máquina 600 de fabricación de papel de la tercera disposición puede tener las mismas sección de conformación 110, sección de deshidratación 410 y sección de secado 440 que la máquina 400 de fabricación de papel de la primera disposición que se muestra en la Figura 4. O, como se muestra en la Figura 6B, la máquina 602 de fabricación de papel de la tercera disposición puede tener la misma sección de conformación 510 y la misma sección de secado 540 de la segunda disposición mostrada en la Figura 5. Las descripciones de esas secciones se omiten aquí. Al igual que con los rodillos de moldeo 420, 520 de las disposiciones primera y segunda (véanse las Figuras 4 y 5, respectivamente), el rodillo de moldeo 610 de la tercera disposición tiene una superficie estampada 612 que tiene, preferiblemente, una pluralidad de rebajes ("bolsillos"). Para mejorar la transferencia de las hojas y el moldeo de las hojas, el rodillo de moldeo 610 de la tercera disposición utiliza un diferencial de presión para ayudar a la transferencia de la banda 102 desde el rodillo de respaldo 312 o la tela de transferencia 512 al rodillo de moldeo 610. En esta disposición, el rodillo de moldeo 610 tiene una sección de vacío ("caja de vacío") 614 ubicada opuestamente al rodillo de respaldo 312 en la Figura 6A o al rodillo 532 en la Figura 6B, en una zona de moldeo. En las disposiciones que se muestran en las Figuras 6A y 6B, la zona de moldeo es el paso de apriete de moldeo 620. La superficie estampada 612 es permeable, de modo que se puede usar una caja de vacío 614 para establecer un vacío en el paso de apriete de moldeo 620 al extraer un fluido a través de la superficie estampada permeable 612. El vacío en el paso de apriete de moldeo 620 arrastra la banda de papel 102 sobre la superficie estampada permeable 612 del rodillo de moldeo 610 y, en particular, al interior de la pluralidad de bolsillos de la superficie estampada permeable 612. El vacío moldea así la banda de papel 102 y reorienta las fibras de fabricación de papel de la banda de papel 102 para tener orientaciones de fibras variables y estampadas.

En otros procesos de moldeo en húmedo, como el crespado en tela (que se muestra en la Figura 3), se aplica vacío después de la transferencia a la cinta de crespado 322 mediante la caja de vacío 324. En esta disposición, sin embargo, se aplica vacío conforme se está transfiriendo la banda de papel 102. Al aplicar el vacío durante la transferencia, tanto la movilidad de las fibras durante la transferencia como la tracción del vacío aumentan la profundidad de penetración de las fibras en los bolsillos de la superficie estampada permeable 612. El aumento de la penetración de las fibras da como resultado una amplitud mejorada del moldeo de las hojas y un mayor impacto del moldeo en húmedo en las propiedades de la banda resultante, como un volumen mejorado.

El uso de transferencia por vacío permite que el paso de apriete de moldeo 620 utilice una carga de paso de apriete reducida o nula. La transferencia por vacío puede ser, por lo tanto, un proceso menos compactador o incluso no compactador. Puede reducirse o evitarse la compactación entre los salientes de la superficie estampada 612 y las fibras de fabricación de papel situadas en los rebajes correspondientes formados en la banda 102. Como resultado, la banda de papel 102 puede tener un volumen mayor que una hecha a partir de un proceso de compactación, tal como el crespado en tela (mostrado en la Figura 3) o el CWP (mostrado en la Figura 1). Reducir la carga en, o no cargar, el paso de apriete de moldeo 620 también puede reducir la cantidad de desgaste entre el rodillo de respaldo 312 o la tela de transferencia 512 y el rodillo de moldeo 610, en comparación con el desgaste entre el rodillo de respaldo 312 y la cinta de crespado 322 que se muestran en la Figura 3. La reducción del desgaste es especialmente importante para los pasos de apriete que emplean transferencia rápida, porque el aumento de las relaciones de crespado (%) y/o el aumento de las cargas en los rodillos de crespado tienden a aumentar el desgaste y, por lo tanto, pueden reducir los tiempos de duración.

Otra ventaja de usar vacío en el paso de apriete es la flexibilidad en el uso de agentes de liberación en el rodillo de respaldo 312 o en la tela de transferencia 512. En particular, los agentes de liberación pueden reducirse o incluso eliminarse. Como se ha explicado anteriormente, la banda de papel 102 tiende a adherirse a la más suave de las dos superficies durante una transferencia. Por lo tanto, se usan preferiblemente agentes de liberación en el crespado en tela para ayudar a la transferencia de la banda de papel 102 desde el rodillo de respaldo 312 a la cinta de crespado 322 (véase la Figura 3). Los agentes de liberación requieren una formulación cuidadosa para que funcionen. También pueden acumularse en el rodillo de respaldo 312 o quedar retenidos en la banda de papel 102. El uso de agentes de liberación añade complejidad al proceso de fabricación de papel, reduce la capacidad de funcionamiento de la máquina papelera cuando no son eficaces y puede ser perjudicial para las propiedades de la banda de papel 102. En esta disposición, todos estos problemas pueden evitarse utilizando vacío en el paso de apriete desde el rodillo de respaldo 312 o la tela de transferencia 512 al rodillo de moldeo 610.

Como se expuso en la segunda disposición, es preferible para algunas aplicaciones crespar en húmedo la banda incipiente húmeda 102 cuando está muy húmeda (por ejemplo, con consistencias desde aproximadamente el diez por ciento de sólidos hasta aproximadamente el treinta y cinco por ciento de sólidos). Las bandas que tienen estos bajos contenidos de sólidos pueden ser difíciles de transferir. El presente inventor ha encontrado que estas bandas muy húmedas pueden transferirse de manera eficaz usando vacío en el paso de apriete. Y, por lo tanto, otra ventaja más del rodillo de moldeo 610 es la capacidad de crespar en húmedo bandas incipientes 102 muy húmedas utilizando la caja de vacío 614.

El grado de vacío en el paso de apriete de moldeo 620 es lo suficientemente grande como para extraer la banda de papel 102 del rodillo de respaldo 312 o de la tela de transferencia 512. Preferiblemente, el vacío es de entre aproximadamente cero centímetros de mercurio y aproximadamente 63,5 cm de mercurio (veinticinco pulgadas de mercurio), y, más preferiblemente, entre aproximadamente 25,4 cm de mercurio (diez pulgadas de mercurio) y aproximadamente 63,5 cm de mercurio (veinticinco pulgadas de mercurio).

Del mismo modo, la longitud según MD de la zona de vacío del rodillo de moldeo 610 es lo suficientemente grande como para extraer la banda de papel 102 del rodillo de respaldo 312 o la tela de transferencia 512 y llevarla a la superficie de moldeo 612. Dichas longitudes según MD pueden ser tan pequeñas como aproximadamente 5,08 cm (dos pulgadas) o menos. Las longitudes preferibles pueden depender de la velocidad de rotación del rodillo de moldeo 610. La banda 102 se somete preferiblemente a vacío durante una cantidad de tiempo suficiente para arrastrar las fibras de fabricación de papel a los bolsillos. Como resultado, la longitud según MD de la zona de vacío se incrementa preferentemente a medida que aumenta la velocidad de rotación del rodillo de moldeo 610. El límite superior de la longitud según MD de la caja de vacío 614 viene determinado por el deseo de reducir el consumo de energía y maximizar el área dentro del rodillo de moldeo 610 para otros componentes, como una sección de limpieza 640. Preferiblemente, la longitud según MD de la zona de vacío es entre aproximadamente 0,63 cm (un cuarto de pulgada) y aproximadamente 12,7 cm (cinco pulgadas), más preferiblemente entre aproximadamente 0,63 cm (un cuarto de pulgada) y aproximadamente 5,08 cm (dos pulgadas).

Los expertos de la técnica constatarán que la zona de vacío no se limita a una única zona de vacío, sino que se puede utilizar una caja de vacío 614 de múltiples zonas. Por ejemplo, puede ser preferible utilizar una caja de vacío 614 de dos etapas en la que la primera etapa ejerza un alto grado de vacío para extraer la banda de papel 102 del rodillo de respaldo 312 o la tela de transferencia 512, y la segunda etapa ejerza un grado de vacío más bajo para moldear la banda de papel 102 al arrastrarla contra la superficie estampada permeable 612 y los bolsillos de la misma. En una caja de vacío de dos etapas de este tipo, la longitud según MD y el grado de vacío de la primera etapa son, preferiblemente, lo suficientemente grandes como para efectuar la transferencia de la banda de papel 102. La longitud según MD de la primera etapa es, preferiblemente, entre aproximadamente 0,63 cm (un cuarto de pulgada) y aproximadamente 12,7 cm (cinco pulgadas), más preferiblemente entre aproximadamente 1,27 cm (media pulgada) y aproximadamente 5,08 cm (dos pulgadas). Asimismo, el vacío es, preferiblemente, entre aproximadamente cero centímetros de mercurio y aproximadamente 63,5 cm de mercurio (veinticinco pulgadas de mercurio), y, más preferiblemente, entre aproximadamente 25,4 cm de mercurio (diez pulgadas de mercurio) y aproximadamente 50,8 cm de mercurio (veinte pulgadas de mercurio). La longitud según MD de la segunda etapa es preferiblemente mayor que la de la primera. Debido a que se aplica vacío a la banda de papel 102 a lo largo de una distancia más larga, el vacío puede reducirse, lo que da como resultado una banda de papel 102 que tiene mayor volumen. La longitud según MD de la segunda etapa es preferiblemente entre aproximadamente 0,63 cm (un cuarto de pulgada) y aproximadamente 12,7 cm (cinco pulgadas), más preferiblemente entre aproximadamente 1,27 cm (media pulgada) y aproximadamente 5,08 cm (dos pulgadas). Asimismo, el vacío es preferentemente entre unos 25,4 cm de mercurio (diez pulgadas de mercurio) y unos 63,5 cm de mercurio (veinticinco pulgadas de mercurio), y, más preferentemente, entre unos 38,1 cm de mercurio (quince pulgadas de mercurio) a unos 63,5 cm de mercurio (veinticinco pulgadas de mercurio).

Aplicando un vacío en el paso de apriete de moldeo 620, la banda incipiente húmeda 102 se puede deshidratar ventajosamente. El vacío extrae agua de la banda incipiente húmeda 102 a medida que la banda 102 se desplaza sobre la superficie estampada permeable 612 a través de la zona de vacío (caja de vacío 614). Los expertos de la técnica constatarán que el grado de deshidratación es una función de diversas consideraciones, incluido el tiempo de permanencia de la banda incipiente húmeda 102 en la zona de vacío, la fuerza del vacío, la carga del paso de apriete de crespado, la temperatura de la banda, y la consistencia inicial de la banda incipiente húmeda 102.

Los expertos de la técnica constataran, sin embargo, que el paso de apriete de moldeo 620 no está limitado por este diseño. En su lugar, por ejemplo, características del paso de apriete de moldeo 430 de la primera disposición o del paso de apriete de moldeo 530 de la segunda disposición pueden incorporarse al rodillo de moldeo 610 de la tercera disposición. Por ejemplo, puede ser deseable aumentar adicionalmente el volumen de la banda de papel 102 combinando el rodillo de moldeo 610 que tiene la caja de vacío 614 con una transferencia rápida, lo que crespa adicionalmente la banda 102, al mismo tiempo que el vacío la moldea.

El rodillo de moldeo 610 de la tercera disposición puede también tener una caja de soplado 616 en el paso de apriete de transferencia 630 en el que la banda 102 es transferida de la superficie estampada permeable 612 del rodillo de moldeo 610 a la superficie del tambor de Yankee 142 o a la tela de TAD 216. Aunque La caja de soplado 616 proporciona diversos beneficios en el paso de apriete de transferencia 630, la banda se puede transferir a la sección de secado 440, 540 sin ella, como se expuso anteriormente con referencia al paso de apriete de transferencia 450 (véase la Figura 4) o al paso de apriete de transferencia 550 (véase la Figura 5). Cuando la sección de secado es una sección de secado TAD (véase la Figura 6B), la banda 102 puede transferirse en el paso de apriete de transferencia 550 utilizando la caja de soplado 616, la zapata de vacío 552 o ambas.

Se puede ejercer una presión de aire positiva desde la caja de soplado 616 a través de la superficie estampada permeable 612 del rodillo de moldeo 610. La presión de aire positiva facilita la transferencia de la banda moldeada 102 en el paso de apriete de transferencia 630 al empujar la banda alejándola de la superficie estampada permeable 612 del rodillo de moldeo 610 y hacia la superficie del tambor de Yankee 142 (o la tela de TAD 216). La presión en la caja de soplado 616 se ajusta en una magnitud consistente con una buena transferencia de la hoja a la sección de secado 440, 540 y depende del tamaño de la caja y de la construcción del rodillo. Debe haber una caída de presión suficiente a lo largo de la hoja para hacer que esta se suelte de la superficie estampada 612. La longitud según MD de la caja de soplado 616 es, preferiblemente, entre aproximadamente 0,63 cm (un cuarto de pulgada) y aproximadamente 12,7 cm (cinco pulgadas), más preferiblemente entre aproximadamente 1,27 cm (media pulgada) y aproximadamente 5,08 cm (dos pulgadas).

Mediante el uso de una caja de soplado 616, la presión de contacto entre el rodillo de moldeo 610 y el tambor de Yankee 142 o la tela de TAD 216 puede reducirse o incluso eliminarse, dando como resultado una menor compactación de la banda 102 en los pasos de apriete y, por lo tanto, un mayor volumen. Además, la presión de aire procedente de la caja de soplado 616 impulsa las fibras en la superficie estampada permeable 612 para transferirlas con el resto de la banda 102 al tambor de Yankee 142 o a la tela de TAD 216, reduciendo así el arranque de fibras. El arranque de fibras puede causar pequeños orificios (agujeros de alfiler) en la banda 102.

Otra ventaja de la caja de soplado 616 es que ayuda al mantenimiento y la limpieza de la superficie estampada 612. La presión de aire positiva a través del rodillo puede ayudar a evitar la acumulación de fibras y otra materia en partículas en el rodillo.

Al igual que con los rodillos de moldeo 420, 520 de las disposiciones primera y segunda, se puede construir una sección de limpieza 640 opuestamente a la superficie libre del rodillo de moldeo 610 (por ejemplo, la sección de limpieza 460 según se muestra en la Figura 4). Se puede utilizar cualquier método y dispositivo de limpieza adecuados conocidos en la técnica, incluido el chorro de aguja anteriormente expuesto. Como alternativa a, o en combinación con, una sección de limpieza 460 construida opuestamente a la superficie libre, puede construirse una sección de limpieza dentro del rodillo de moldeo 610, en la sección del rodillo de moldeo 610 que tiene la superficie libre. Una ventaja de la superficie estampada permeable 612 es que se pueden colocar dispositivos de limpieza en el interior del rodillo de moldeo para limpiar dirigiendo una solución de limpieza o un medio de limpieza hacia fuera. Dicho dispositivo de limpieza puede incluir una caja de soplado (que no se muestra) o una cuchilla de aire (no mostrada) que fuerza aire a presión (como medio de limpieza) a través de la superficie estampada permeable 612. Otro dispositivo de limpieza adecuado puede consistir en duchas 642, 644 situadas dentro del rodillo de moldeo 610. Las duchas 642, 644 pueden rociar agua y/o una solución de limpieza hacia el exterior a través de la superficie estampada permeable 612. Preferiblemente, las cajas de vacío 646, 648 se colocan opuestamente a cada ducha 642, 644 en el exterior, a fin de recoger el agua y/o la solución de limpieza. Asimismo, un receptáculo 649, que puede ser una caja de vacío, encierra las duchas 642, 644 para recoger toda el agua y/o solución de limpieza que quede en el interior del rodillo de moldeo 610.

IV. Cuarta disposición de máquina de fabricación de papel

Las Figuras 7A y 7B muestran una cuarta disposición. Como se expuso anteriormente, el moldeo puede mejorarse aumentando la movilidad de las fibras de fabricación de papel en la zona de moldeo, que es un paso de apriete de moldeo 710 en esta disposición. El presente inventor ha descubierto que una forma de aumentar la movilidad de las fibras de fabricación de papel es calentar la banda incipiente húmeda 102. Las máquinas de fabricación de papel 700, 702 de la cuarta disposición son similares a las máquinas de fabricación de papel 600, 602 (véanse las Figuras 6A y 6B, respectivamente) de la tercera disposición, pero incluyen características para calentar la banda incipiente húmeda 102.

En esta disposición, la caja de vacío 720 es una caja de vacío de doble zona, que tiene una primera zona de vacío 722 y una segunda zona de vacío 724. La primera zona de vacío 722 está colocada opuestamente al rodillo de respaldo 312 o al rodillo 532 y se usa para transferir la banda incipiente húmeda 102 desde el rodillo de respaldo 312 o la tela de transferencia 512 al rodillo de moldeo 610. La primera zona de vacío 722 es, preferiblemente, más corta y usa un vacío mayor que la segunda zona de vacío 724. La primera zona de vacío 722 es, preferiblemente, de menos de aproximadamente 5,08 cm (dos pulgadas) y preferiblemente aspira un vacío de entre aproximadamente 5,08 cm de mercurio (dos pulgadas de mercurio) y aproximadamente 63,5 cm de mercurio (veinticinco pulgadas de mercurio).

En esta disposición, la banda incipiente 102 se calienta en el rodillo de moldeo 610 usando una ducha de vapor 730. Cualquier ducha de vapor adecuada 730 puede usarse con la invención, incluyendo, por ejemplo, un inyector Lazy Steam fabricado por Wells Enterprises, de Seattle, Washington. La ducha de vapor 730 se coloca próxima al paso de apriete de moldeo 710 y opuesta a la segunda zona de vacío 724 de la caja de vacío 720. La ducha de vapor 730 genera vapor (por ejemplo, vapor saturado o sobrecalentado). La ducha de vapor 730 dirige el vapor hacia la banda incipiente húmeda 102 situada en la superficie estampada 612 del rodillo de moldeo 610, y la segunda zona de vacío 724 de la caja de vacío 720 utiliza un vacío para extraer el vapor a través de la banda 102, calentando así la banda 102 y las fibras de fabricación de papel contenidas en ella. La segunda zona de vacío 724 es, preferiblemente, de entre aproximadamente 5,08 cm (dos pulgadas) y aproximadamente 71,12 cm (veintiocho pulgadas), y preferiblemente genera un vacío de entre aproximadamente 12,7 cm de mercurio (cinco pulgadas de mercurio) y aproximadamente 63,5 cm de mercurio (veinticinco pulgadas de mercurio). La ducha de vapor 730 puede usarse adecuadamente, sin embargo, sin una zona de vacío. La temperatura del vapor es, preferiblemente, de entre aproximadamente 100°C (doscientos doce grados Fahrenheit) y aproximadamente 104,4°C (doscientos veinte grados Fahrenheit). Puede emitirse por la ducha de vapor cualquier fluido calentado adecuado, incluyendo, por ejemplo, aire calentado u otro gas.

El calentamiento de la tela incipiente húmeda 102 en el paso de apriete de moldeo 710 no se limita a un fluido calentado emitido desde una ducha de vapor 730. En su lugar, se pueden usar otras técnicas para calentar la banda incipiente húmeda 102, que incluyen, por ejemplo, aire caliente, un rodillo de respaldo calentado 312, o calentar el propio rodillo de moldeo 420, 520, 610. El rodillo de moldeo 420, 520, 610 y, en particular, el rodillo de moldeo 420, 520 de las disposiciones primera y segunda, pueden calentarse como el rodillo de respaldo 312, usando cualquier medio adecuado, incluyendo, por ejemplo, vapor o calentamiento por inducción. Mediante el uso de aire, por ejemplo, la banda incipiente húmeda 102 puede calentarse y secarse mientras se moldea sobre los rodillos de moldeo 420, 520 de las disposiciones primera y segunda.

V. Quinta disposición de máquina de fabricación de papel

La Figura 8 muestra una quinta disposición. La máquina 800 de fabricación de papel de la quinta disposición es similar a la máquina 600 de fabricación de papel (véase la Figura 6A) de la tercera disposición, pero incluye una cuchilla rascadora 810 en la zona de moldeo 820. La cuchilla rascadora 810 se usa para desprender la banda del rodillo de respaldo 312 y para facilitar la transferencia de la banda 102 al rodillo de moldeo 610. Cuando la hoja es retirada del rodillo de respaldo 312 por la cuchilla rascadora 810, esta introduce un crespado en la banda, lo que se sabe que aumenta el calibre y el volumen de la hoja. Por lo tanto, la implementación de esta disposición brinda la capacidad de agregar volumen adicional al proceso general. Además, la transferencia de hojas por la cuchilla rascadora 810 elimina la necesidad de contacto entre el rodillo de respaldo 312 y el rodillo de moldeo 610 porque la caja de vacío 614 dispuesta en el rodillo de moldeo 610 efectuará la transferencia de hojas a la superficie estampada 612 sin contacto entre rodillos. Al eliminar la necesidad de contacto entre rodillos para efectuar la transferencia de hojas, se reduce el desgaste de los rodillos, especialmente cuando hay diferencias de velocidad entre los rodillos. La cuchilla rascadora 810 puede oscilar para crespar aún más la banda 102 en la zona de moldeo 820. Se puede usar cualquier cuchilla rascadora 810 adecuada con la invención, incluyendo, por ejemplo, la cuchilla rascadora descrita en la Patente de los EE.UU. N°. 6.113.470.

VI. Sexta disposición de máquina de fabricación de papel

Las Figuras 9A y 9B muestran una sexta disposición. Las máquinas 900, 902 de fabricación de papel de la sexta disposición son similares a las máquinas 600, 602 de fabricación de papel de la tercera disposición (Figuras 6A y 6B, respectivamente). En lugar de que el rodillo de moldeo tenga una superficie exterior estampada (p. ej., la superficie estampada permeable 612 del rodillo de moldeo 610 de las Figuras 6A y 6B), se utiliza una tela de moldeo 910 y la tela de moldeo 910 está estampada para impartir una estructura a la banda incipiente húmeda 102, tal como la superficie estampada permeable 612 expuesta para las disposiciones tercera, cuarta y quinta. La tela de moldeo 910 está soportada en uno de sus extremos por un rodillo de moldeo 920, y por un rodillo de soporte 930 en el otro extremo. El rodillo de moldeo 920 tiene una cubierta permeable 922 (como se explicará más adelante). La cubierta permeable 922 permite el uso de una caja de vacío 614 y una caja de soplado 616, como se explicó anteriormente para la tercera disposición.

Al igual que con las disposiciones anteriores, esta disposición incluye una sección de limpieza 940.

Debido al espacio adicional proporcionado por la tela de moldeo 910, la sección de limpieza 940 se puede emplazar en el recorrido de tela entre el rodillo de moldeo 920 y el rodillo de soporte 930. Se puede usar cualquier dispositivo de limpieza adecuado. De manera similar a la tercera disposición, una ducha 942 encerrada en un receptáculo 945 puede colocarse en el interior del recorrido de tela para dirigir el agua y/o una solución de limpieza hacia fuera a través de la tela de moldeo 910. Puede situarse una caja de vacío 944 opuestamente a la ducha 942 para recoger el agua y/o la solución de limpieza. De manera similar a las disposiciones primera y segunda, también se puede usar un chorro de aguja dentro de un recinto 948 para dirigir agua y/o una solución de limpieza en ángulo desde una boquilla 946. El recinto 948 puede estar sometido a vacío para recoger la solución emitida por la boquilla de rociado 946.

VII. Séptima disposición de máquina de fabricación de papel

Las Figuras 10A y 10B muestran una séptima disposición. La máquina 1000 de fabricación de papel que se muestra en la Figura 10A es similar a la máquina 400 de fabricación de papel de la primera disposición. Asimismo, la máquina 1002 de fabricación de papel que se muestra en la Figura 10B es similar a la máquina 500 de fabricación de papel de la segunda disposición. En estas máquinas de fabricación de papel 1000, 1002, se utilizan dos rodillos de moldeo 1010, 1020 en lugar de uno. El primer rodillo de moldeo 1010 se usa para dar una estructura a una cara (una primera cara 104) de la banda de papel 102 usando una superficie estampada 1012, y el segundo rodillo de moldeo 1020 se usa para proporcionar una estructura a la otra cara (una segunda cara 106) usando una superficie estampada 1022. Moldear ambas superficies de la banda 102 puede tener varias ventajas; por ejemplo, puede ser posible lograr los beneficios de un producto de papel de dos capas con tan solo una única capa, ya que cada cara de la hoja puede ser controlada independientemente por los dos rodillos de moldeo 1010, 1020. Además, moldear individualmente cada cara de la banda de papel 102 puede también ayudar a reducir la lateralidad. En la máquina 1002 de fabricación de papel que se muestra en la Figura 10B, el hecho de tener dos rodillos de moldeo 1010, 1020 también permite que la banda húmeda 102 sea transferida directamente al primer rodillo de moldeo 1010 desde la segunda tela de conformación 206 y se omita la tela de transferencia 512 de la Figura 5.

Como se explicó anteriormente para la segunda disposición, el presente inventor ha encontrado que la estructura moldeada impartida a la banda de papel 102 por cada rodillo de moldeo 1010, 1020 puede no continuar a través de todo el grosor de la banda de papel 102. Las propiedades de hoja de cada cara de la banda de papel 102 pueden así ser controladas individualmente por el rodillo de moldeo correspondiente 1010, 1020. Por ejemplo, las superficies estampadas 1012, 1022 de cada rodillo de moldeo 1010, 1020 pueden tener una construcción y/o patrón diferente para impartir una estructura diferente a cada cara de la banda de papel 102. Aunque hay ventajas en construir cada rodillo de moldeo 1010, 1020 de manera diferente, la construcción no está limitada en este sentido, y los rodillos de moldeo 1010, 1020, en particular, las superficies estampadas 1012, 1022, pueden construirse de la misma manera.

La lateralidad se puede contrarrestar controlando individualmente la estructura de cada cara de la banda de papel moldeada 102 con los dos rodillos de moldeo diferentes 1010, 1020 de esta disposición.

Por ejemplo, la superficie estampada 1012 del primer rodillo de moldeo 1010 puede tener bolsillos más profundos y salientes más elevados que la superficie estampada 1022 del segundo rodillo de moldeo 1020. De esta forma, la primera cara 104 de la banda de papel 102 tendrá rebajes y prominencias que son más profundos y más altos que los de la segunda cara 106 de la banda de papel 102 antes de que la banda de papel 102 se aplique al tambor de Yankee 142. Seguidamente, cuando la primera cara 104 de la banda de papel 102 se aplique al tambor de Yankee 142, el tambor de Yankee 142 alisará la primera cara 104 de la banda de papel 102 reduciendo la altura de las prominencias, de tal manera que, cuando la cuchilla rascadora 152 despegue la banda de papel 102 del tambor de Yankee 142, tanto la primera como la segunda caras, 104, 106, de la banda de papel 102 tendrán sustancialmente las mismas propiedades. Por ejemplo, un usuario puede percibir que ambas caras tienen la misma rugosidad y suavidad, o que las propiedades del papel comúnmente medidas están dentro de las tolerancias de control normales para el producto de papel.

En esta disposición, la banda de papel 102 se transfiere desde el rodillo de respaldo 312 o la segunda tela de conformación 206 en una primera zona de moldeo, que es un primer paso de apriete de moldeo 1030 en esta disposición. Las mismas consideraciones que se aplican a las características de los pasos de apriete de moldeo 430, 530 (véanse las Figuras 4 y 5) de las disposiciones primera y segunda se aplican al primer paso de apriete de moldeo 1030 de esta disposición.

Una vez que el primer rodillo de moldeo 1010 moldea la primera cara 104 de la banda de papel 102, la banda de papel 102 es entonces transferida del primer rodillo de moldeo 1010 al segundo rodillo de moldeo 1020 en una segunda zona de moldeo, que es una segunda zona de paso de apriete de moldeo 1040 en esta disposición. La banda de papel 102 puede transferirse en ambos pasos de apriete de moldeo 1030, 1040, por ejemplo, mediante transferencia rápida. Similarmente a las Ecuaciones (1) y (2), la relación de crespado en esta disposición para cada paso de apriete 1030, 1040 se puede calcular de acuerdo con las Ecuaciones (4) y (5), como:

Relación de crespado uno (%) = (S1/S6 - 1)100% Ecuación (4)

Relación de crespado dos (%) = (S6/S7 - 1)-100% Ecuación (5)

donde S1 es la velocidad del rodillo de respaldo 312 o de la segunda tela de conformación 206, S6 es la velocidad del primer rodillo de moldeo 1010 y S7 es la velocidad del segundo rodillo de moldeo 1020. Preferiblemente, la banda 102 es crespada en cada uno de los dos pasos de apriete de moldeo 1030, 1040 en una proporción de entre aproximadamente el cinco por ciento y aproximadamente el sesenta por ciento. Pero se pueden emplear altos grados de crespado, que se acerquen o incluso superen el cien por ciento. Existe una oportunidad única con dos pasos de apriete de moldeo que se pueden usar para modificar aún más las propiedades de la lámina. Dado que cada relación de crespado afecta principalmente a la cara de la hoja que se está moldeando, las dos relaciones de crespado pueden variar entre sí para controlar o variar la lateralidad de la hoja. Se pueden usar sistemas de control para supervisar las propiedades de la hoja y usar estas mediciones de propiedades para controlar las relaciones de crespado individuales, así como las diferencias entre las dos relaciones de crespado.

La banda de papel 102 se transfiere desde el segundo rodillo de moldeo 1020 a la sección de secado 440, 540 en el paso de apriete de transferencia 1050. Como se muestra en la Figura 10A, la sección de secado 440 incluye una sección secadora de Yankee 140, y las mismas consideraciones que se aplican al paso de apriete de transferencia 450 de la primera disposición se aplican (véase la Figura 4) al paso de apriete de transferencia 1050 de esta disposición. Como se muestra en la Figura 10B, se usa una sección de secado TAD 540, y las mismas consideraciones que se aplican al paso de apriete de transferencia 550 (véase la Figura 5) de la segunda disposición se aplican al paso de apriete de transferencia 1050 de esta disposición.

VIII. Octava disposición de máquina de fabricación de papel

Las Figuras 11A y 11B muestran una octava disposición. Las máquinas 1100, 1102 de fabricación de papel de la octava disposición son similares a las máquinas 1000, 1002 de fabricación de papel de la séptima disposición, pero los dos rodillos de moldeo 1110, 1120 de la octava disposición están construidos de manera similar al rodillo de moldeo 610 de la tercera disposición (véanse las Figuras 6A y 6B), en lugar de los rodillos de moldeo 420, 520 de las disposiciones primera y segunda. El primer rodillo de moldeo 1110 tiene una superficie estampada permeable 1112 y una caja de vacío 1114. La banda incipiente húmeda 102 se transfiere desde el rodillo de respaldo 312 o la segunda tela de conformación 206 en una primera zona de moldeo, que es un primer paso de apriete de moldeo 1130 en esta disposición, usando cualquier combinación de transferencia por vacío que utilice la caja de vacío 1114 del primer rodillo de moldeo 1110, transferencia rápida (véase la Ecuación (4)) o una cuchilla rascadora 810 (véase la Figura 8). El primer paso de apriete de moldeo 1130 puede hacerse funcionar de manera similar al paso de apriete de moldeo 620 de la tercera disposición.

Una vez que la primera cara 104 de la banda de papel 102 se ha moldeado en el primer rodillo de moldeo 1110, la banda de papel se transfiere desde el primer rodillo de moldeo 1110 al segundo rodillo de moldeo 1120 en una segunda zona de moldeo, que es un segundo paso de apriete de moldeo 1140 en esta disposición, usando cualquier combinación de transferencia por vacío que utilice la caja de vacío 1124 del segundo rodillo de moldeo 1120, un diferencial de presión usando la caja de soplado 1116 del primer rodillo de moldeo 1110, o transferencia rápida (ver Ecuación (5)). La segunda cara 106 de la banda de papel 102 es entonces moldeada sobre la superficie estampada permeable 1122 del segundo rodillo de moldeo 1120. Los tipos de transferencia usados individualmente o en combinación pueden variarse para controlar las propiedades de las hojas y la lateralidad de las hojas. Las consideraciones y parámetros que se aplican a la caja de soplado 616 y a la caja de vacío 614 en la tercera disposición también se aplican a la caja de soplado 1116 del primer rodillo de moldeo 1110 y a la caja de vacío 1124 del segundo rodillo de moldeo 1120.

La banda de papel 102 es transferida desde el segundo rodillo de moldeo 1120 a la sección de secado 440, 540 en el paso de apriete de transferencia 1150. Como se muestra en la Figura 11A, la sección de secado 440 incluye una sección de secador de Yankee 140. Como se muestra en la Figura 11B, se utiliza una sección de secado TAD 540. Las mismas consideraciones que se aplican a las características del paso de apriete de transferencia 630 de la tercera disposición se aplican al paso de apriete de transferencia 1150 de esta disposición, incluido el uso de una caja de soplado 1126 (similar a la caja de soplado 616) en el segundo rodillo de moldeo 1120.

IX. Ajuste de los parámetros del proceso para controlar las propiedades de la hoja fibrosa

Diversas propiedades de la hoja fibrosa resultante (también denominadas en esta memoria propiedades del papel o propiedades de la banda) pueden medirse mediante técnicas conocidas en la técnica. Algunas propiedades pueden medirse en tiempo real, mientras se está procesando la banda de papel 102. Por ejemplo, el contenido de humedad y el peso de base de la banda de papel 102 pueden medirse mediante un escáner de propiedades de la banda colocado después del tambor de Yankee 142 y antes del rollo principal 190. Puede usarse cualquier escáner de propiedades de banda adecuado conocido en la técnica, tal como un escáner MXProLine fabricado por Honeywell, de Morristown, NJ, que se utiliza para medir el contenido de humedad con radiación beta y el peso de base con radiación gamma. Otras propiedades, por ejemplo, la resistencia a la tracción (tanto en mojado como en seco), el calibre y la rugosidad, se miden de manera más adecuada fuera de línea. Dichas mediciones fuera de línea se pueden realizar tomando una muestra de la banda de papel 102 a medida que esta se produce en la máquina papelera, y midiendo la propiedad en paralelo con la producción, o tomando una muestra del rollo principal 190 y midiendo la propiedad después de que el rollo principal 190 haya sido retirado de la máquina papelera.

Como se expuso anteriormente para las disposiciones primera a octava, diversos parámetros del proceso pueden ser ajustados para tener un impacto en la hoja fibrosa resultante. Estos parámetros del proceso incluyen, por ejemplo: la consistencia de la banda incipiente húmeda 102 en los pasos de apriete de moldeo 430, 530, 620, 710, 1030, 1040, 1130, 1140 o en la zona de moldeo 820; las relaciones de crespado; la carga en los pasos de apriete de moldeo 430, 530, 620, 710, 1030, 1040, 1130, 1140; el vacío extraído por las cajas de vacío 614, 720, 1114, 1124; y la presión de aire generada por las cajas de soplado 616, 1116, 1126. Normalmente, un valor medido para cada propiedad del papel de la hoja fibrosa resultante se encuentra dentro de un intervalo deseado para esa propiedad del papel. El intervalo deseado variará dependiendo del producto final de la banda de papel 102. Si un valor medido para una propiedad del papel cae fuera del intervalo deseado, un operario puede ajustar los diversos parámetros del proceso de esta invención para que, en una medición subsiguiente de la propiedad del papel, el valor medido está dentro del intervalo deseado.

El vacío generado por las cajas de vacío 614, 720, 1114, 1124 y la presión de aire generada por las cajas de soplado 616, 1116, 1126 son parámetros de proceso que pueden ajustarse rápida y fácilmente mientras la máquina papelera está en funcionamiento. Como resultado, los procesos de fabricación de papel de esta invención, en particular los descritos en las disposiciones tercera a sexta y octava, pueden usarse ventajosamente para hacer productos laminares fibrosos consistentes mediante ajuste en tiempo real o casi real del proceso de fabricación de papel.

X. Construcción del rodillo de moldeo permeable

A continuación, se describirá la construcción del rodillo de moldeo permeable 610, 920, 1110, 1120 utilizado con las máquinas de fabricación de papel de las disposiciones tercera a sexta y octava. Por simplicidad, los números de referencia utilizados para describir el rodillo de moldeo 610 (Figuras 6A y 6B) de la tercera disposición anterior se utilizarán para describir las características correspondientes en lo que sigue. La Figura 12 es una vista en perspectiva del rodillo de moldeo 610, y la Figura 13 es una vista en corte transversal del rodillo de moldeo 610 mostrado en la Figura 12, tomada a lo largo del plano 13-13. El rodillo de moldeo 610 tiene una dirección radial y una forma cilíndrica con una dirección circunferencial C (véase la Figura 14) que corresponde a la dirección MD de la máquina 600 de fabricación de papel. El rodillo de moldeo 610 también tiene una dirección longitudinal L (véase la Figura 13) que corresponde a la dirección CD de la máquina 600 de fabricación de papel. El rodillo de moldeo 610 se puede accionar por uno de sus extremos, el extremo accionado 1210. Se puede utilizar cualquier método adecuado conocido en la técnica para accionar el extremo accionado 1210 del rodillo de moldeo 610. El otro extremo del rodillo de moldeo 610, el extremo rotatorio 1220, está soportado y rota alrededor de un eje 1230. El extremo accionado 1210 incluye una placa de extremo accionada 1212 y un eje 1214, que puede ser accionado. El extremo rotatorio 1220 incluye una placa de extremo rotatoria 1222. En esta disposición, la placa de extremo accionada 1212 y la placa de extremo rotatoria 1222 están construidas de acero, que es un material estructural relativamente económico. No obstante, los expertos de la técnica constatarán que las placas de extremo 1212, 1222 pueden construirse de cualquier material estructural adecuado. La placa rotatoria 1222 está unida al eje 1230 mediante un cojinete 1224. Una cubierta permeable 1310 está unida a la circunferencia de cada una de la placa de extremo accionada 1212 y la placa de extremo rotatoria 1222 formando un vacío 1320 entre ellas. La superficie estampada permeable 612 se forma en el exterior de la cubierta permeable 1310. Los detalles de la cubierta permeable 1310 se expondrán más adelante.

La caja de vacío 614 y la caja de soplado 616 están situadas en el vacío 1320 y están soportadas por el eje 1230 y una unión rotatoria 1352 a la placa de extremo accionada 1212, a través de la estructura de soporte 1354. La estructura de soporte 1354 permite que tanto el vacío como el aire a presión sean transportados a la caja de vacío 614 y a la caja de soplado 616, respectivamente, a través del eje 1230. Tanto la caja de vacío 614 como la caja de soplado 616 son estacionarias, y la cubierta permeable 1310 rota alrededor de las cajas estacionarias 614, 616. Aunque la Figura 13 muestra que estas cajas se encuentran opuestas entre sí en el rodillo, se reconoce que pueden disponerse en cualquier ángulo en torno a la circunferencia del rodillo según sea necesario para llevar a cabo sus funciones. El vacío se crea en la caja de vacío 614 mediante el uso de una conducción de vacío 1332 que forma parte de la estructura de soporte de la caja 1354. Por lo tanto, una bomba de vacío 1334 puede aplicar un vacío a la caja de vacío 614 a través de la conducción de vacío 1332. De manera similar, se utiliza una bomba o soplante 1344 para forzar el aire a través de la conducción a presión 1342 con el fin de crear una presión positiva en la caja de soplado 616.

La Figura 14 muestra un corte transversal de la cubierta permeable 1310 y la caja de vacío 614, tomado a lo largo de la línea 14-14 de la Figura 13. La caja de soplado 616 está construida sustancialmente de la misma manera que la caja de vacío 614. Como se muestra en la Figura 14, la caja de vacío 614 tiene sustancialmente forma de U y tiene un primer extremo superior 1420 y un segundo extremo superior 1430. Una parte abierta se extiende entre los dos extremos superiores 1420, 1430, la cual tiene una distancia D en la dirección circunferencial (MD) C del rodillo de moldeo 610. La distancia D de la parte abierta forma las zonas de vacío anteriormente expuestas. En esta disposición, la caja de vacío 614 está construida de acero inoxidable, con paredes que son lo suficientemente gruesas para acomodar el vacío generado en la cavidad 1410 y para soportar los rigores del funcionamiento de los rodillos. Los expertos de la técnica constatarán que se puede usar cualquier material estructural adecuado para la caja de vacío, pero, preferiblemente, uno que sea resistente a la corrosión por la humedad que puede extraerse de la banda por el vacío. En esta disposición, la caja de vacío 614 se ha representado con una sola cavidad 1410 que se extiende en la dirección longitudinal (CD) L del rodillo de moldeo 610. Para generar un vacío uniforme en la dirección longitudinal (CD) L, puede ser deseable subdividir la caja de vacío 614 en múltiples cavidades 1410. Los expertos de la técnica constatarán que se puede utilizar cualquier número de cavidades. Asimismo, puede ser deseable subdividir la caja de vacío 614 en múltiples cavidades en la dirección circunferencial (MD) C para formar, por ejemplo, la caja de vacío de dos etapas anteriormente explicada.

Se forma una obturación entre cada extremo 1420, 1430 de la caja de vacío 614 y una superficie interna de la cubierta permeable 1310. En esta disposición, se coloca un tubo 1422 dentro de una cavidad formada en el primer extremo superior 1420 de la caja de vacío 614. Se aplica presión para inflar el tubo 1422 y para presionar un bloque de obturación 1424 contra la superficie interna de la cubierta permeable 1310. Asimismo, se colocan dos tubos 1432 dentro de las cavidades formadas en el segundo extremo superior 1430 y se usan para presionar un bloque de obturación 1434 contra la superficie interna de la cubierta permeable 1310. Además, una ducha interna 1440 del rodillo puede colocarse aguas arriba de la caja de vacío para aplicar un material lubricante, como agua, a la superficie inferior de la cubierta permeable 1310, reduciendo así las fuerzas de rozamiento y el desgaste entre los bloques de obturación 1424, 1434 y la cubierta permeable 1310. De manera similar, cada extremo según la dirección CD de la caja de vacío 614 y de la caja de soplado 616 están obturados. Como puede observarse en la Figura 13, se coloca un tubo 1362 en una cavidad formada en los extremos de la caja de vacío 614 y de la caja de soplado 616, y se infla para presionar un bloque de obturación 1364 contra la superficie interna de la cubierta permeable 1310. Se puede utilizar cualquier material adecuado frente al desgaste para los bloques de obturación 1364, 1424 y 1434, como polipropileno o un polímero impregnado de politetrafluoroetileno. Para los tubos 1362, 1422, 1432 se puede usar cualquier material inflable adecuado, como caucho.

Las Figuras 15A a 15E son disposiciones de la cubierta permeable 1310 que muestran el detalle 15 de la Figura 14. Las figuras 15A, 15B y 15C muestran una construcción de dos capas de la cubierta permeable 1310. La capa más interna es la capa estructural 1510, y la capa externa es una capa de moldeo 1520.

La capa estructural 1510 proporciona soporte a la cubierta permeable 1310. En esta disposición, la capa estructural 1510 está hecha de acero inoxidable, pero puede usarse cualquier material estructural adecuado. El grosor de la cubierta está concebido para soportar las fuerzas ejercidas durante la producción de papel, incluidas, por ejemplo, las fuerzas ejercidas cuando el paso de apriete de moldeo 620 de la tercera disposición es un paso de apriete de presión. El grosor de la capa estructural 1510 está diseñado para soportar las cargas sobre el rodillo para evitar la fatiga y otros fallos. Por ejemplo, el grosor dependerá de la longitud del rodillo, el diámetro del rodillo, los materiales utilizados, la densidad de los canales 1512 y las cargas aplicadas. Se puede utilizar el análisis de elementos finitos para determinar los parámetros prácticos de diseño de rodillos y la corona del rodillo, si es necesario. La capa estructural 1510 tiene una pluralidad de canales 1512. La pluralidad de canales 1512 conecta la capa exterior de la cubierta permeable 1310 con el interior del rodillo de moldeo 610. Cuando se aplica vacío o se ejerce presión desde una de la caja de vacío 614 o la caja de soplado 616, respectivamente, el aire es aspirado o empujado a través de la pluralidad de canales 1512.

La capa de moldeo 1520 se estampa para redistribuir y orientar las fibras de la banda 102 como se explicó anteriormente. En la tercera disposición, por ejemplo, la capa de moldeo 1520 es la superficie estampada permeable 612 del rodillo de moldeo 610. Como se explicó anteriormente, la invención es particularmente adecuada para producir productos de papel absorbente, tales como productos de papel tisú y toallas. Por lo tanto, para mejorar los beneficios de volumen y absorbencia, la capa de moldeo 1520 se estampa preferiblemente a una escala fina adecuada para orientar las fibras de la banda 102. La densidad de cada uno de los bolsillos y salientes de la capa de moldeo 1520 es, preferiblemente, mayor que aproximadamente 7,75 por cm2 (cincuenta por pulgada cuadrada) y, más preferentemente, mayor que aproximadamente 31 por cm2 (doscientos por pulgada cuadrada).

La Figura 16 es un ejemplo de una tela tejida de plástico preferida que se puede usar como capa de moldeo 1520. En esta disposición, la tela tejida se encoge alrededor de la capa estructural 1510. La tela se monta en el aparato como capa de moldeo 1520, de modo que sus nudillos según MD 1600, 1602, 1604, 1606, 1608, 1610, etc. se extiendan a lo largo de la dirección de la máquina de fabricación de papel (por ejemplo, 600 en la Figura 6A). La tela puede ser una tela de múltiples capas que tenga bolsillos de crespado 1620, 1622, 1624, etc. entre los nudillos según MD del tejido. También se proporciona una pluralidad de nudillos según CD 1630, 1632, 1634, etc., que pueden estar, de preferencia, ligeramente rebajados con respecto a los nudillos según MD 1600, 1602, 1604, 1606, 1608, 1610 de la tela crespada. Los nudillos según CD 1630, 1632, 1634 pueden estar rebajados con respecto a los nudillos según MD 1600, 1602, 1604, 1606, 1608, 1610 una distancia de entre aproximadamente 0,1 mm y aproximadamente 0,3 mm. Esta geometría crea una distribución única de fibra cuando la banda 102 se moldea en húmedo a partir del rodillo de respaldo 312 o la tela de transferencia 512, como se expuso anteriormente. Sin pretender adscribirse a una teoría, se cree que la estructura ilustrada, con "bolsillos" rebajados relativamente grandes y una longitud y altura limitadas de los nudillos según CD, redistribuye la fibra en un crespado de alto impacto para producir una hoja, que es especialmente adecuado para reciclar materia prima y proporciona un calibre sorprendente. En la sexta disposición, la capa de moldeo 1520 no está unida a la capa estructural 1510 y es la tela de moldeo 910 que se muestra en las Figuras 9A y 9B.

Sin embargo, la capa de moldeo 1520 no se limita a estructuras tejidas. Por ejemplo, la capa de moldeo 1520 puede ser una capa de plástico o metal que haya sido estampada mediante moleteado, perforación con láser, ataque químico superficial, mecanizado, repujado y procedimientos similares. La capa de plástico o metal puede modelarse adecuadamente antes o después de aplicarla a la capa estructural 1510 del rodillo de moldeo 610.

Volviendo a la Figura 15A, la separación y el diámetro de la pluralidad de canales 1512 están concebidos preferiblemente para proporcionar un vacío o una presión de aire relativamente uniformes en la superficie de rodillo de la capa de moldeo 1520. Para ayudar a aplicar una presión uniforme, pueden recortarse unas acanaladuras 1514, que se extienden o irradian desde la pluralidad de canales 1512, en la superficie exterior de la capa estructural 1510. No obstante, se pueden usar otros diseños de canal adecuados para ayudar a distribuir la succión o la presión del aire debajo de la capa de moldeo 1520. Por ejemplo, el borde superior de cada canal 1512 puede tener un chaflán 1516, como se muestra en la Figura 15B. Además, la geometría del canal 1512 no se limita a cilindros circulares rectos. En su lugar, se pueden usar otras geometrías adecuadas que incluyen, por ejemplo, un cilindro trapezoidal recto, como se muestra en la Figura 15C, que se puede formar cuando se crea la pluralidad de canales 1512 mediante perforación con láser.

La pluralidad de canales 1512 tiene, preferiblemente, una construcción acorde con las necesidades estructurales de la cubierta permeable 1310 y con la capacidad de aplicar uniformemente vacío o presión a la superficie de moldeo para efectuar la transferencia y el moldeo de las hojas. En las disposiciones que se muestran en las Figuras 15A, 15B y 15C, la pluralidad de canales 1512 tienen preferiblemente un diámetro medio de entre aproximadamente 0,51 mm (dos centésimas de pulgada (1 pulgada corresponde a 25,4 mm)) y aproximadamente 1,27 cm (media pulgada), más preferiblemente entre aproximadamente 0,157 cm (sesenta y dos milésimas de pulgada) y aproximadamente 0,63 cm (un cuarto de pulgada). Al calcular el diámetro medio, se puede excluir el diámetro de las acanaladuras 1514 y del chaflán 1516. Cada canal 1512 está preferiblemente separado desde aproximadamente 0,16 cm (sesenta y cuatro milésimas de pulgada) hasta aproximadamente 0,95 cm (trescientas setenta y cinco milésimas de pulgada) del siguiente canal más cercano 1512, más preferiblemente desde aproximadamente 0,32 cm (ciento veinticinco milésimas de pulgada) hasta aproximadamente 0,63 cm (un cuarto de pulgada). Además, la capa estructural 1510 tiene preferiblemente una densidad de entre unos 7,75 canales por cm2 (cincuenta canales por pulgada cuadrada) y unos 77,5 canales por cm2 (quinientos canales por pulgada cuadrada). Canales separados más cerca unos de otros y densidades de canal más altas pueden lograr una distribución de aire mejor y más uniforme.

Sin embargo, puede ser difícil lograr una densidad suficiente de la pluralidad de canales 1512 para aplicar una presión de aire uniforme a la capa de moldeo 1520 y, con todo, hacer que la capa estructural proporcione suficiente soporte estructural con la disposición que se muestra en la Figura 15A. Para aliviar esta preocupación, se puede usar una capa de distribución de aire 1530 como capa intermedia, tal como se muestra en la Figura 15D. La capa de distribución de aire 1530 está preferiblemente formada por un material permeable que permite que el aire empujado o aspirado a través de la pluralidad de canales 1512 se extienda por debajo de la capa de moldeo 1520, creando así una aspiración o presión generalmente uniforme. Se puede utilizar cualquier material adecuado, incluidos, por ejemplo, metales sinterizados porosos, polímeros sinterizados y espumas poliméricas. Preferiblemente, el espesor de la capa de distribución de aire 1530 es de aproximadamente 0,25 cm (un décimo de pulgada) a aproximadamente 2,54 cm (una pulgada), más preferiblemente de aproximadamente 0,32 cm (un octavo de pulgada) a aproximadamente 1,27 cm (media pulgada). Cuando se usa la capa de distribución de aire 1530, la densidad de la pluralidad de canales 1512 puede extenderse y aumentarse los diámetros. En la disposición mostrada en la Figura 15D, la pluralidad de canales 1512 tienen, preferiblemente, un diámetro de entre aproximadamente 0,51 mm (dos centésimas de pulgada) y aproximadamente 1,27 cm (cinco décimas de pulgada), más preferiblemente entre aproximadamente 0,13 cm (cinco centésimas de pulgada) y aproximadamente 0,63 cm (un cuarto de pulgada). Cada canal 1512 está preferiblemente separado de alrededor 0,13 cm (de cinco centésimas de pulgada) a alrededor de 2,54 cm (una pulgada) del siguiente canal más cercano 1512, más preferiblemente de alrededor de 0,25 cm (una décima de pulgada) a alrededor de 1,27 cm (cinco décimas de pulgada). Además, la capa estructural 1510 tiene preferiblemente una densidad de entre unos 7,75 canales 1512 por cm2 (cincuenta canales por pulgada cuadrada) y unos 46,51 canales 1512 por cm2 (trescientos canales por pulgada cuadrada).

Como se muestra en la Figura 15E, puede que no sea necesaria una capa de moldeo independiente 1520. En su lugar, la superficie exterior 1518 de la capa estructural 1510 puede estar texturizada o estampada para formar la superficie estampada permeable 612. En la disposición que se muestra en la Figura 15E, la superficie exterior 1518 se ha estampado mediante moleteado, pero cualquier método adecuado conocido en la técnica, incluyendo, por ejemplo, la perforación con láser, el ataque químico superficial, el repujado o el mecanizado, se puede usar para texturizar o estampar la superficie exterior 1518. Aunque 15E muestra un estampado en la parte superior de una cubierta perforada, también es posible aplicar un estampado mediante moleteado, perforación con láser, ataque químico superficial, repujado o mecanizado a la superficie exterior de la capa de distribución de aire 1530 o de la capa de moldeo 1520, como se explicó anteriormente.

La Figura 17 muestra una vista en planta superior de una superficie exterior moleteada 1518, y el corte que se muestra en la Figura 15E se ha tomado a lo largo de la línea 15E-15E que se muestra en la Figura 17. Si bien se puede usar cualquier patrón adecuado, la superficie moleteada tiene una pluralidad de salientes 1710 que, en esta disposición, tienen forma de pirámide. Los salientes en forma de pirámide 1710 de esta disposición tienen un eje mayor que se extiende en la dirección MD del rodillo de moldeo 610 y un eje menor que se extiende en la dirección CD del rodillo de moldeo 610. El eje mayor es más largo que el eje menor, dando a la base 1712 de los salientes 1710 en forma de pirámide una forma de diamante. Los salientes en forma de pirámide 1710 tienen cuatro caras laterales 1714 que forman un ángulo y se extienden hacia abajo desde el pináculo 1716 hasta la base 1712. Por lo tanto, el área donde se juntan los cuatro vértices de cuatro salientes en forma de pirámide diferentes 1710 forma un rebaje o bolsillo 1720. Los salientes en forma de pirámide 1710 y los bolsillos 1720 de la superficie exterior moleteada 1518 redistribuyen las fibras de fabricación de papel para moldear y formar rebajes y prominencias inversos en la banda de papel 102.

Los salientes en forma de pirámide 1710 están separados por acanaladuras 1730. Las acanaladuras 1730 de la superficie exterior moleteada 1518 son similares a las acanaladuras 1514 descritas anteriormente con referencia a la Figura 15A. Las acanaladuras 1730 se irradian hacia fuera desde un canal 1512 para distribuir el aire que es empujado o aspirado a través de los canales 1512 a lo largo y ancho de la superficie exterior moleteada 1518, y ayudan a distribuir uniformemente el aire a lo largo de la superficie exterior moleteada 1518.

XI. Construcción del rodillo de moldeo impermeable

Se describirá a continuación la construcción del rodillo de moldeo impermeable 420, 520, 1010, 1020 utilizado con las máquinas de fabricación de papel de las disposiciones primera, segunda y séptima. Para simplificar, los números de referencia utilizados para describir el rodillo de moldeo 420 de la primera disposición anterior se utilizarán para describir las características correspondientes en lo que sigue. La Figura 18 es una vista en perspectiva del rodillo de moldeo impermeable 420. Al igual que con el rodillo de moldeo permeable 610 anteriormente descrito, el rodillo de moldeo impermeable 420 tiene una dirección radial y una forma cilíndrica con una dirección circunferencial que corresponde a la dirección MD de la máquina 400 de fabricación de papel. El rodillo de moldeo 420 también tiene una dirección longitudinal que corresponde a la dirección CD de la máquina 400 de fabricación de papel.

El rodillo de moldeo impermeable 420 tiene un primer extremo 1810 y un segundo extremo 1820. Cualquiera de los extremos primero o segundo, 1810, 1820, o ambos, pueden ser accionados por cualquier medio adecuado conocido en la técnica. En esta disposición, ambos extremos tienen ejes 1814, 1824 que están, respectivamente, conectados a placas de extremo 1812, 1822. Las placas de extremo 1812, 1822 soportan cada extremo de una cubierta (no mostrada) sobre la que se forma la superficie estampada 422. El rodillo puede estar hecho de cualquier material estructural adecuado conocido en la técnica, incluido, por ejemplo, el acero. La cubierta constituye el soporte estructural para la superficie estampada 422 y puede haberse construido como un cilindro de acero inoxidable, similar a la cubierta permeable 1310 anteriormente expuesta, pero sin los canales 1512. Sin embargo, el rodillo de moldeo 420 no está limitado por esta construcción. Se puede usar cualquier construcción de rodillo adecuada conocida en la técnica para construir el rodillo de moldeo impermeable 420.

La superficie estampada 422 puede haberse formado de manera similar a la capa de moldeo 1520 expuesta anteriormente. Por ejemplo, la superficie estampada 422 puede estar formada por una tela tejida (como la tela comentada anteriormente con referencia a la Figura 14) que se encoge alrededor de la cubierta del rodillo de moldeo impermeable. En otro ejemplo, la superficie exterior de la cubierta puede estar texturizada o estampada. Cualquier método adecuado conocido en la técnica, incluyendo, por ejemplo, el moleteado (tal como el moleteado expuesto anteriormente con referencia a la Figura 17), el ataque químico superficial, el repujado o el mecanizado, puede usarse para texturizar o estampar la superficie exterior. La superficie estampada 422 también se puede formar mediante perforación con láser o ataque químico superficial y, en tal caso, se forma preferiblemente a partir de un plástico elastomérico, aunque se puede usar cualquier material adecuado.

Aunque esta invención se ha descrito en ciertas disposiciones ejemplares específicas, muchas modificaciones y variaciones adicionales serán evidentes para los expertos de la técnica a la luz de esta descripción. Por lo tanto, debe entenderse que esta invención se puede poner en práctica de forma diferente a como se ha descrito específicamente. Así pues, la disposición proporcionada a modo de ejemplo de la invención debe considerarse a todos los respectos como ilustrativa y no restrictiva, y el alcance de la invención debe determinarse únicamente por las reivindicaciones adjuntas.

Aplicabilidad industrial

La invención se puede utilizar para producir productos de papel deseables, tales como toallas de papel y papel higiénico. Por lo tanto, la invención es aplicable a la industria de los productos de papel.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para fabricar una hoja fibrosa, comprendiendo el método:

(a) formar una banda incipiente (102) a partir de una solución acuosa de fibras para la fabricación de papel;

(b) deshidratar la banda incipiente (102) para formar una banda deshidratada (102) que tiene una consistencia de entre aproximadamente el diez por ciento de sólidos y aproximadamente el setenta por ciento de sólidos;

(c) desplazar la banda deshidratada (102) sobre una superficie de transferencia (312);

(d) transferir la banda deshidratada (102) desde la superficie de transferencia (312) a un rodillo de moldeo (420) en una zona de moldeo, teniendo el rodillo de moldeo (420) una superficie exterior estampada (422), de manera que la superficie exterior estampada (422) del rodillo de moldeo (420) comprende una pluralidad de rebajes, siendo las fibras de fabricación de papel de la banda deshidratada (102) redistribuidas sobre la pluralidad de rebajes de la superficie exterior estampada (422) del rodillo de moldeo (420) para formar una banda de papel moldeada (102);

(e) transferir la banda de papel moldeada (102) a una sección de secado; y

(f) secar la banda de papel moldeada (102) en la sección de secado para formar una hoja fibrosa.

2. El método de la reivindicación 1, en el que la etapa de deshidratar comprende deshidratar la banda incipiente (102) usando al menos una prensa de zapata, una prensa de rodillos, deshidratación por vacío, una prensa de desplazamiento y secado térmico, y/o se usa una cuchilla rascadora para transferir la banda deshidratada (102) desde la superficie de transferencia (312) a la superficie estampada (422) del rodillo de moldeo (420).

3. El método de la reivindicación 1, en el que la banda deshidratada (102) tiene una consistencia de entre aproximadamente el veinte por ciento de sólidos y aproximadamente el setenta por ciento de sólidos, y/o en el cual la banda deshidratada (102) tiene una consistencia de entre aproximadamente el treinta por ciento de sólidos y aproximadamente el sesenta por ciento de sólidos, y/o la banda deshidratada (102) tiene una consistencia de entre aproximadamente el diez por ciento de sólidos y aproximadamente el treinta y cinco por ciento de sólidos, en particular en el que la deshidratación de la banda incipiente (102) para formar la banda deshidratada (102) que tiene una consistencia de entre aproximadamente el diez por ciento de sólidos y aproximadamente el treinta y cinco por ciento de sólidos, se produce durante la formación de la banda incipiente (102).

4. El método de la reivindicación 1, en el que la superficie de transferencia (312) se desplaza a una velocidad de la superficie de transferencia y el rodillo de moldeo (420) rota a una velocidad del rodillo de moldeo, siendo la velocidad del rodillo de moldeo menor que la velocidad de la superficie de transferencia.

5. El método de la reivindicación 4, en el que la relación de crespado entre la superficie de transferencia (312) y el rodillo de moldeo (420) es de entre aproximadamente el cinco por ciento y aproximadamente el sesenta por ciento.

6. El método de la reivindicación 4, en el que las fibras de fabricación de papel de la banda deshidratada (102) son empujadas al interior de la pluralidad de rebajes de la superficie estampada (422) del rodillo de moldeo (420).

7. El método de la reivindicación 1, en el que la sección de secado comprende una secadora de Yankee y la etapa de secado incluye el secado de la banda de papel moldeada utilizando la secadora de Yankee, y/o la sección de secado comprende una secadora de aire pasante, y la etapa de secado incluye secar la banda de papel moldeada utilizando la secadora de aire pasante, en particular la sección de secado comprende, además, una tela de secado por aire pasante, siendo transferida la banda de papel moldeada a la sección de secado transfiriendo la banda de papel moldeada a la tela de secado por aire pasante.

8. El método de la reivindicación 7, en el que el rodillo de moldeo (420) rota a una velocidad del rodillo de moldeo y la tela de secado por aire pasante se desplaza a una velocidad de la tela, siendo la velocidad de la tela menor que la velocidad del rodillo de moldeo.

9. El método de la reivindicación 1, en el que la zona de moldeo es un paso de apriete de moldeo (430) definido entre la superficie de transferencia (312) y el rodillo de moldeo (420), y que comprende, en particular, aplicar una carga entre la superficie de transferencia (312) y el rodillo de moldeo (420), en el paso de apriete de moldeo (430).

10. El método de las reivindicaciones 4, 8 o 9, que comprende, además:

medir una propiedad de la hoja fibrosa para obtener un valor medido para la propiedad medida;

determinar que el valor medido está fuera de un intervalo deseado de la propiedad medida; y

ajustar la carga o ajustar al menos una de la velocidad del rodillo de moldeo y la velocidad de la tela o la velocidad de la superficie de transferencia, de modo que un valor medido de la propiedad, medido durante una medición subsiguiente, esté dentro del intervalo deseado.

11. El método de la reivindicación 1, que comprende, además, limpiar la superficie estampada (422) del rodillo de moldeo (420) en una superficie libre del rodillo de moldeo (420), en particular, en el que la limpieza incluye dirigir un medio de limpieza hacia la superficie estampada (422) en una dirección que sea capaz de eliminar materia en partículas de la superficie estampada (422), a modo de ejemplo en el que el fluido incluye al menos uno de agua y una solución de limpieza.

12. El método de la reivindicación 1, que comprende, además, aplicar la banda deshidratada (102) a una superficie calentada para calentar la banda deshidratada (102), de manera que, en particular, la superficie calentada es la superficie de transferencia (312) y la superficie de transferencia (312) es una superficie de un rodillo.

13. El método de la reivindicación 1, en el que deshidratar la banda incipiente (102) forma una banda deshidratada (102) que tiene una consistencia de entre aproximadamente el quince por ciento de sólidos y aproximadamente el setenta por ciento de sólidos;

el rodillo de moldeo (420) es un primer rodillo de moldeo (1010) y la zona de moldeo es una primera zona de moldeo;

y la etapa (d) comprende, además,

estampar, una vez que las fibras de fabricación de papel de la banda deshidratada (102) se han redistribuido sobre la superficie estampada (1012) del primer rodillo de moldeo (1010), una primera cara (104) de la banda deshidratada (102) por medio de la superficie estampada (1012) del primer rodillo de moldeo (1010), para formar una banda de papel (102) que tiene una primera carda moldeada; y

transferir la banda de papel (102) del primer rodillo de moldeo (1010) a un segundo rodillo de moldeo (1020) en una segunda zona de moldeo, incluyendo el segundo rodillo de moldeo (1020) una superficie exterior estampada (1022), de manera que las fibras de fabricación de papel de la banda de papel (102) se redistribuyen sobre la superficie estampada (1022) del segundo rodillo de moldeo (1020), y una segunda cara (106) de la banda de papel (102) es estampada por la superficie estampada (1022) del segundo rodillo de moldeo (1020) para formar una banda de papel moldeada (102) que tiene una primera y una segunda caras moldeadas.

14. El método de la reivindicación 13, en el que la superficie estampada (1012, 1022) de cada uno de los rodillos de moldeo primero y segundo (1010, 1020) tiene una pluralidad de rebajes y/o la primera zona de moldeo es un primer paso de apriete de moldeo (1030) definido entre la superficie de transferencia (312) y el primer rodillo de moldeo (1010), y/o la segunda zona de moldeo es un segundo paso de apriete de moldeo (1040) definido entre el primer rodillo de moldeo (1010) y el segundo rodillo de moldeo (1020).

15. El método de la reivindicación 13, en el que la superficie estampada permeable (1012) del primer rodillo de moldeo (1010) tiene un patrón y la superficie estampada (1022) del segundo rodillo de moldeo (1020) tiene un patrón que es diferente del patrón de la superficie estampada permeable (1012) del primer rodillo de moldeo (1010), en particular, la sección de secado comprende un secador de Yankee y la etapa de secado incluye secar la banda de papel moldeada usando el secador de Yankee de manera que las propiedades de la hoja fibrosa sean sustancialmente las mismas en la primera cara que en la segunda cara.

16. El método de la reivindicación 13, en el que el primer rodillo de moldeo (1010) rota a una primera velocidad de rodillo de moldeo y el segundo rodillo de moldeo (1020) rota a una segunda velocidad de rodillo de moldeo, siendo la velocidad del segundo rodillo de moldeo menor que la velocidad del primer rodillo de moldeo.

17. El método de la reivindicación 16, en el que la relación de crespado entre el primer rodillo de moldeo (1010) y el segundo rodillo de moldeo (1020) es de entre aproximadamente el cinco por ciento y aproximadamente el sesenta por ciento.

18. El método de la reivindicación 16, en el que la superficie de transferencia (312) se desplaza a una velocidad de la superficie de transferencia, siendo la velocidad del primer rodillo de moldeo menor que la velocidad de la superficie de transferencia, en particular, la relación de crespado entre la superficie de transferencia (312) y el primer rodillo de moldeo (1010) es de entre aproximadamente el cinco por ciento y aproximadamente el sesenta por ciento, y/o la relación de crespado entre la superficie de transferencia (312) y el primer rodillo de moldeo (1010) difiere de la relación de crespado entre el primer rodillo de moldeo (1010) y el segundo rodillo de moldeo (1020).

19. El método de la reivindicación 18, en el que la sección de secado comprende un secador de Yankee y la etapa de secado incluye secar la banda de papel moldeada utilizando el secador de Yankee de manera que las propiedades de la hoja fibrosa sean sustancialmente las mismas en la primera cara que en la segunda cara.

20. El método de la reivindicación 16, que comprende, además:

medir una propiedad de la hoja fibrosa para obtener un valor medido para la propiedad medida; determinar que el valor medido está fuera de un intervalo deseado de la propiedad medida; y

ajustar al menos una de la velocidad del primer rodillo de moldeo y la velocidad del segundo rodillo de moldeo de modo que un valor medido de la propiedad, medido durante una medición subsiguiente, esté dentro del intervalo deseado.