ES2957657T3

ES2957657T3 - Métodos para fabricar productos de papel utilizando un rodillo de moldeo

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Publication number: ES2957657T3
Application number: ES17750571T
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: 2024-01-23
Anticipated expiration: 2037-01-31
Also published as: EP3414392B1; US11136719B2; BR112018016165B1; CA3012766C; WO2017139123A1; MX2018009606A; RU2735599C2; CN108779606A; BR112018016165A2; US20210395948A1; MX2022010494A; RU2018132053A3; EP3414392A1; US20190017224A1; EP3414392A4; JP6989511B2; KR20180107247A; CL2018002066A1; CA3012766A1; US11732416B2

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, mover una red deshidratada sobre una superficie de transferencia y aplicar vacío en una zona de moldeo definida entre la superficie de transferencia y un rodillo de moldeo. El rodillo de moldeo incluye una superficie estampada permeable en el exterior del rodillo de moldeo. El método también incluye transferir la red deshidratada desde la superficie de transferencia a la superficie estampada permeable en la zona de moldeo. El vacío se aplica durante la transferencia de la banda deshidratada, y las fibras para fabricación de papel de la banda deshidratada se (i) redistribuyen sobre la superficie permeable estampada y (ii) se introducen en una pluralidad de huecos de la superficie permeable estampada, para formar una red de papel moldeado. El método incluye además secar la banda de papel moldeado en una sección de secado para formar una lámina fibrosa. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Métodos para fabricar productos de papel utilizando un rodillo de moldeo

Campo de la invención

Mi invención se refiere a métodos y aparatos para fabricar productos de papel, tales como toallas de papel y papel higiénico. En particular, mi invención se refiere a métodos que utilizan 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 para fabricación de papel, sobre una sección de formación para formar una banda de papel y luego deshidratando la banda para formar un producto de papel. Se utilizan diversos métodos y maquinaria para formar la banda de papel y deshidratar la banda. En los procesos de fabricación de papel para fabricar productos de papel tisú y toallas, por ejemplo, hay muchas maneras 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 para deshidratar 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 CWP. La máquina 100 de fabricación de papel tiene una sección de formación 110 que, en este caso, se denomina en la técnica de formación de media luna. La sección de formación 110 incluye una caja de entrada 112 que deposita una materia acuosa entre una tela de formación 114 y un fieltro de fabricación de papel 116, formando así inicialmente una banda naciente 102. La tela de formación 114 está soportada por rodillos 122, 124, 126, 128. El fieltro de fabricación de papel 116 está soportado por un rodillo de formación 120. La banda naciente 102 es transferida por el fieltro de fabricación de papel 116 a lo largo de un tramo de fieltro 118 que se extiende hasta un rodillo de prensa 132 donde la banda naciente 102 se deposita sobre una sección de secador Yankee 140 en una línea de agarre 130. La banda naciente 102 se prensa en húmedo en la línea de agarre 130 simultáneamente con la transferencia a la sección de secadora Yankee 140. Como resultado, la consistencia de la banda 102 aumenta desde aproximadamente un veinte por ciento de sólidos justo antes de la línea de agarre 130 hasta entre aproximadamente treinta por ciento de sólidos y aproximadamente cincuenta por ciento de sólidos justo después de la línea de agarre 130. La sección de secador Yankee 140 comprende, por ejemplo, un tambor lleno de vapor 142 ("tambor Yankee") y campanas de secador de aire caliente 144, 146 para secar aún más la banda 102. La banda 102 puede retirarse del tambor Yankee 142 mediante una rasqueta 152 donde luego se enrolla en un carrete (no mostrado) para formar un rodillo principal 190.

Una máquina de fabricación de papel CWP, tal como la máquina de fabricación de papel 100, tiene normalmente bajos costes de secado y puede producir rápidamente el rodillo principal 190 a velocidades desde aproximadamente tres mil pies por minuto hasta más de cinco mil pies por minuto. La fabricación de papel utilizando 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 la línea de agarre 130, el producto de papel resultante normalmente tiene un volumen bajo con un correspondiente alto coste de fibra. Si bien esto puede dar como resultado que los productos de papel en rollo, tales como toallas de papel o papel higiénico, tengan un alto número de láminas por rollo, los productos de papel generalmente tienen una baja absorbencia y pueden sentirse ásperos al tacto.

Como los consumidores suelen desear productos de papel que tengan un tacto suave y una alta absorbencia, se han desarrollado otras máquinas y métodos de fabricación de papel. El secado al aire (TAD) es un método que da como resultado productos de papel con un gran volumen. La figura 2 muestra un ejemplo de una máquina 200 de fabricación de papel TAD. La sección 230 de formación de esta máquina 200 de fabricación de papel se muestra con lo que se conoce en la técnica como una sección de formación de alambre gemelo y produce una lámina similar a la de formación 110 de media luna de la figura 1. Como se muestra en la figura 2, la materia prima se suministra inicialmente en la máquina de fabricación de papel 200 a través de una caja de entrada 202. La materia prima es dirigida por la caja de entrada 202 hacia un estrecho formado entre una primera tela de formación 204 y una segunda tela de formación 206, delante de un rodillo de formación 208. La primera tela de formación 204 y la segunda tela de formación 206 se mueven en bucles continuos y divergen después de pasar más allá del rodillo de formación 208. Se pueden emplear elementos de vacío, tales como cajas de vacío o elementos de lámina (no mostrados), en la zona divergente para tanto para deshidratar la lámina como para asegurar que la lámina permanezca adherida a la segunda tela de formación 206. Después de separarse de la primera tela de formación 204, la segunda tela de formación 206 y la banda 102 pasan a través de una zona de deshidratación adicional 212 en donde las cajas de succión 214 eliminan la humedad de la banda 102 y la segunda tela de formación 206, aumentando así la consistencia de la banda 102 desde, por ejemplo, aproximadamente un diez por ciento de sólidos hasta aproximadamente un veintiocho por ciento de sólidos. También se puede usar aire caliente en la zona de deshidratación 212 para mejorar la deshidratación. La banda 102 se transfiere luego a una tela 216 de secado por aire (TAD) en el punto de transferencia 218, donde una zapata 220 presiona la tela TAD 216 contra la segunda tela de formación 206. En algunas máquinas de fabricación de papel TAD, la zapata 220 es una tela de vacío que aplica un vacío para ayudar en la transferencia de la banda 102 a la tela TAD 216. Además, la llamada transferencia rápida puede usarse para transferir la banda 102 en el punto de transferencia 218, así como para estructurarla. La transferencia rápida se produce cuando la segunda tela de formación 206 se desplaza a una velocidad que es más rápida que la tela TAD 216.

La tela TAD 216 que transporta la banda de papel 102 pasa a continuación alrededor de los secadores de aire 222, 224 donde se fuerza aire caliente a través de la banda para aumentar la consistencia de la banda de papel 102, desde aproximadamente un veintiocho por ciento de sólidos hasta aproximadamente un ochenta por ciento de sólidos. La banda 102 se transfiere entonces 10 a la sección 140 del secador Yankee, donde la banda 102 se seca adicionalmente. Luego, la lámina se retira del tambor Yankee 142 mediante la rasqueta 152 y se recoge en un carrete (no mostrado) para formar un rodillo principal (no mostrado). Como resultado de la mínima compactación durante el proceso de secado, el producto de papel resultante tiene un gran volumen con el correspondiente bajo coste de fibra. Desafortunadamente, este proceso es caro de realizar, ya que se elimina mucha agua mediante 15 un costoso secado térmico. Además, las fibras de fabricación de papel en un producto de papel elaborado 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, manteniendo al mismo tiempo la resistencia de la banda de papel y teniendo bajos costes de secado en comparación con el TAD. Estos métodos generalmente implican deshidratar de forma compacta la banda húmeda y luego crepar con cinta 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 crepado de cinta y se describe, por ejemplo, en la patente norteamericana N.27,399,378, N.27,442,278, N.27,494,563, N.27,662,257, y N.27,789,995.

La figura 3 muestra un ejemplo de una máquina de fabricación de papel 300 utilizada para el crepado de cinta. De manera similar a 25 la máquina 100 de fabricación de papel CWP, mostrada en la figura 1, la máquina de fabricación de papel 300 crepadora de cinta utiliza un de formación de media luna, discutido anteriormente, como la sección de formación 110. Después de abandonar la sección de formación 110, el tramo de fieltro 118, que está soportado en un extremo del rodillo 108 se extiende hasta una sección de prensa de zapata 310. Aquí, la banda 102 se transfiere desde el fieltro de fabricación de papel 116 hasta un rodillo de apoyo 312 en un estrecho formado entre el rodillo de apoyo 312 y un rodillo 314 de prensa 30 de zapata. Una zapata 316 se utiliza para cargar la línea de contacto y deshidratar la banda 102 al mismo tiempo que la transferencia.

La banda 102 se transfiere luego a una cinta de crepado 322 en una zona de contacto de crepado 320 mediante la acción de la zona de contacto de crepado 320. La zona de contacto de crepado 320 se define entre el rodillo de apoyo 312 y la cinta de crepado 322, estando presionada la cinta de crepado 322 contra el rodillo de apoyo 312 mediante un rodillo de crepado 326. En la transferencia en la línea de contacto de crepado 320, se reposicionan y orientan las fibras celulósicas de la banda 102. La banda 102 puede tender a adherirse a la superficie más lisa del rodillo de apoyo 312 con respecto a la cinta de crepado 322. En consecuencia, puede ser deseable aplicar aceites de liberación en el rodillo de apoyo 312 para facilitar la transferencia desde el rodillo de apoyo 312 a la cinta de crepado 322. Además, el rodillo de apoyo 312 puede ser un rodillo calentado por vapor. Después de que la banda 102 se transfiere a la banda de crepado 322, se puede usar una caja de vacío 324 para aplicar vacío a la banda 102 con el fin de aumentar el calibre de la lámina tirando de la banda 102 hacia la topografía de la banda de crepado 322.

Generalmente es deseable realizar una transferencia rápida de la banda 102 desde el rodillo de apoyo 312 a la cinta de crepado 322 para facilitar la transferencia a la cinta de crepado 322 y mejorar aún más el volumen y la suavidad de la lámina. Durante una transferencia rápida, la cinta de crepado 322 se desplaza a una velocidad más lenta que la banda 102 en el rodillo de apoyo 312. Entre otras cosas, la transferencia rápida redistribuye la banda de papel 102 en la cinta de crepado 322 para impartir estructura a la banda de papel 102 con el fin de aumentar el volumen y mejorar la transferencia a la cinta de crepado 322.

Después de esta operación de crepado, la banda 102 se deposita en un tambor Yankee 142 en la sección 140 del secador Yankee en una línea de agarre 328 de baja intensidad. Al igual que con la máquina 100 de fabricación de papel CWP que se muestra en la figura 1, la banda 102 se seca luego en la sección de secadora Yankee 140 y se enrolla luego en un carrete (no mostrado). Si bien la cinta de crepado 322 imparte volumen y estructura deseables a la banda 102, la cinta de crepado 322 puede ser difícil de usar. A medida que la cinta de crepado 322 se mueve a lo largo de su recorrido, la cinta se dobla y flexiona, lo que produce fatiga de la cinta de crepado 322. Por lo tanto, la cinta de crepado 322 es susceptible de fallar por fatiga. Además, las cintas de crepado 322 son elementos diseñados a medida sin ningún otro análogo comercial. Están diseñados para impartir una estructura específica a la banda de papel y pueden ser difíciles de fabricar ya que son un elemento de bajo volumen y existe poca historia comercial previa. Además, la velocidad de la máquina de fabricación de papel 300 se reduce por la relación de crepado cuando la banda 102 se transfiere rápidamente desde el rodillo de apoyo 312 a la cinta de crepado 322. La velocidad de salida más lenta de la banda conduce a velocidades de producción más bajas en comparación con los sistemas de crepado sin cinta. Además, tales recorridos de la cinta de crepado requieren grandes cantidades de espacio en planta y, por lo tanto, aumentan el tamaño y la complejidad de la máquina de fabricación de papel 300. Además, puede ser difícil lograr una transferencia de láminas uniforme y confiable hacia la cinta de crepado 322. Por consiguiente, existe el deseo de desarrollar métodos y aparatos que sean capaces de conseguir calidades de papel comparables al crepado de telas sin las dificultades de la cinta de crepado.

El documento US 2006/0243408 A1 describe un proceso para producir bandas de tisú. El proceso puede incluir las etapas de deshidratar parcialmente una banda de tisú, someter la banda al menos a una deflexión contra una tela, tal como una tela gruesa, y luego crepar la banda. Durante el proceso, después de deshidratarse, la banda de tisú se transfiere desde una superficie de transferencia al tela mientras se somete a la banda de tisú húmeda a temperaturas y presiones suficientes para hacer que se desprendan gases de los líquidos asociados con la banda.

El documento US 6287426 B1 describe una máquina de papel para fabricar una banda de papel suave estructurada, cuya máquina que tiene una sección húmeda, una sección de prensa, una sección de secado y un revestimiento portador de banda que corre alrededor de un dispositivo de succión cerca de una cinta impermeable lisa en la sección de prensa para la creación de un punto de transferencia. Entre la sección de prensa y la sección de secado están dispuestos medios de estructuración para estructurar la banda.

Compendio de la invención

En particular, se proporciona un método para fabricar una lámina fibrosa, cuyo método tiene las características definidas en la reivindicación 1. Otras realizaciones preferidas se definen en las reivindicaciones subordinadas.

Según un aspecto, mi invención se refiere a un método para fabricar una lámina fibrosa. El método incluye formar una banda naciente a partir de una solución acuosa de fibras de fabricación de papel, deshidratar la banda naciente desde una consistencia de aproximadamente diez por ciento de sólidos hasta aproximadamente setenta por ciento de sólidos, mover la banda deshidratada sobre una superficie de transferencia y aplicar vacío en una zona de moldeo definida entre la superficie de transferencia y un rodillo de moldeo. El rodillo de moldeo incluye (i) un interior, (ii) un exterior y (iii) una superficie estampada permeable en el exterior del rodillo de moldeo. La superficie estampada permeable tiene una pluralidad de rebajos y es permeable al aire. El vacío se aplica en el interior del rodillo de moldeo para hacer que el aire fluya a través de la superficie estampada permeable hacia el interior del rodillo de moldeo. El método también incluye transferir la banda deshidratada desde la superficie de transferencia hasta la superficie estampada permeable del rodillo de moldeo en la zona de moldeo. El vacío se aplica durante la transferencia de la banda deshidratada desde la superficie de transferencia hasta la superficie estampada permeable del rodillo de moldeo, y las fibras de fabricación de papel de la banda deshidratada son (i) redistribuidas sobre la superficie estampada permeable y (ii) arrastradas hacia el interior de una pluralidad de rebajos de la superficie estampada permeable, con el fin de formar una banda de papel moldeada. El método incluye además 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 lámina fibrosa.

Según otro aspecto, mi invención se refiere a un método para fabricar una lámina fibrosa. El método incluye formar una banda naciente a partir de una solución acuosa de fibras de fabricación de papel, deshidratar la banda naciente desde una consistencia de aproximadamente diez por ciento de sólidos hasta aproximadamente setenta por ciento de sólidos, mover la banda deshidratada sobre una superficie de transferencia y aplicar vacío en una primera zona de moldeo definida entre la superficie de transferencia y un primer rodillo de moldeo. El primer rodillo de moldeo incluye (i) un interior, (ii) un exterior y (iii) una superficie estampada permeable en el exterior del rodillo de moldeo. La superficie estampada permeable del primer rodillo de moldeo tiene una pluralidad de rebajos y es permeable al aire. El vacío se aplica en el interior del rodillo de moldeo para hacer que el aire fluya a través de la superficie estampada permeable al interior del primer rodillo de moldeo. El método también incluye transferir la banda deshidratada desde la superficie de transferencia hasta la superficie estampada permeable del primer rodillo de moldeo en la primera zona de moldeo. El vacío aplicado en la primera zona de moldeo se aplica durante la transferencia de la banda deshidratada desde la superficie de transferencia hasta la superficie estampada permeable del primer rodillo de moldeo, y las fibras de fabricación de papel en un primer lado de la banda deshidratada se (i) redistribuyen en la superficie estampada permeable del primer rodillo de moldeo y (ii) arrastran hacia el interior de la pluralidad de rebajos de la superficie estampada permeable del primer rodillo de moldeo, para formar una banda de papel que tiene un primer lado moldeado. El método incluye además transferir la banda de papel desde la primera superficie estampada permeable del primer rodillo de moldeo hasta una segunda zona de moldeo definida entre el primer rodillo de moldeo y un segundo rodillo de moldeo. El segundo rodillo de moldeo incluye (i) un exterior y (ii) una superficie estampada en el exterior del segundo rodillo de moldeo. La superficie estampada del segundo rodillo de moldeo tiene una pluralidad de rebajos y es permeable al aire. La banda de papel se transfiere a la superficie estampada del segundo rodillo de moldeo y las fibras de fabricación de papel en un segundo lado de la banda de papel se redistribuyen (i) sobre la superficie estampada permeable del segundo rodillo de moldeo y (ii) en la pluralidad de rebajos de la superficie estampada del segundo rodillo de moldeo, para formar una banda de papel moldeada. 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 lámina fibrosa.

Estos y otros aspectos de mi invención resultarán 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 prensado en húmedo.

La figura 2 es un diagrama esquemático de una máquina de fabricación de papel con secado por aire.

La figura 3 es un diagrama esquemático de una máquina de fabricación de papel utilizada con crepado con cinta.

La figura 4 es un diagrama esquemático de la configuración de una máquina de fabricación de papel de una primera disposición.

La figura 5 es un diagrama esquemático de la configuración de una máquina de fabricación de papel de la segunda disposición.

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

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

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

Las figuras 9A y 9B son diagramas esquemáticos de una parte de la configuración de una máquina de fabricación de papel de una sexta disposición.

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

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

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

La figura 13 es una vista en sección transversal del rodillo de moldeo mostrado en la figura 12 tomada a lo largo del 15 plano 13-13 de la figura 12.

La figura 14 es una vista en sección transversal del rodillo de moldeo mostrado en la figura 13 tomada a lo largo de la línea 14-14.

Las figuras 15 A, 15B, 15C, 15D y 15E son disposiciones de una carcasa permeable que muestra el detalle 15 de la figura 14.

La figura 16 es un ejemplo de una capa de moldeo de una disposición.

La figura 17 es un ejemplo de una capa de moldeo de una disposición.

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

Las disposiciones mostradas en las figuras 6A y 6B (tercera disposición), las figuras 7A y 7B (cuarta disposición),la figura 8 (quinta disposición) y las figuras 11A y 11B (octava disposición) son ejemplos de realizaciones de la presente invención. Las disposiciones adicionales son útiles para comprender la presente invención.

Descripción detallada de las disposiciones

Mi 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 describiré en detalle disposiciones de mi invención con referencia a las figuras adjuntas. A lo largo de la memoria y los dibujos adjuntos, se utilizarán los mismos números de referencia para referirse a componentes o características iguales o similares.

El término "producto de papel", tal como se utiliza en la presente memoria, abarca cualquier producto que incorpore fibras para fabricación de papel. Esto incluiría, por ejemplo, productos comercializados como toallas de papel, papel higiénico, pañuelos faciales, etc. Las fibras para fabricación de papel incluyen pulpas vírgenes o fibras celulósicas recicladas (secundarias), o mezclas de fibras que comprenden al menos cincuenta y uno por ciento de fibras celulósicas. Tales fibras celulósicas pueden incluir tanto fibras de madera como de no madera. Las fibras de madera incluyen, por ejemplo, las obtenidas de árboles de lámina caduca y coníferas, incluidas fibras de madera blanda, tales como fibras kraft de madera blanda del norte y del sur, y fibras de madera dura, tales como eucalipto, arce, abedul, álamo temblón o similares. Ejemplos de fibras adecuadas para fabricar los productos de mi invención incluyen fibras no leñosas, tales como fibras de algodón o derivados del algodón, abacá, kenaf, sabai, lino, esparto, paja, cáñamo de yute, bagazo, fibras de algodoncillo y fibras de láminas de piña. Fibras adicionales para la fabricación de papel podrían incluir sustancias no celulósicas tales como carbonita cálcica, cargas inorgánicas 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 el suministro.

"Suministros" y terminología similar se refiere a composiciones acuosas que incluyen fibras para fabricación de papel y, opcionalmente, resinas resistentes en húmedo, desligantes y similares, para fabricar productos de papel. Se puede utilizar una variedad de suministros en las disposiciones. En algunas disposiciones, los suministros se utilizan según las especificaciones descritas en la patente norteamericana N.° 8,080,130.

Como se usa en la presente memoria, la mezcla (o materia prima) inicial de fibra y líquido que se seca hasta obtener un producto terminado en un proceso de fabricación de papel se denominará "banda", "banda de papel", "lámina celulósica" y/o "lámina fibrosa". El producto terminado también puede denominarse lámina celulósica y/o lámina fibrosa. Además, se pueden usar diversos modificadores para describir la banda en un punto particular de la máquina o proceso de fabricación de papel. Por ejemplo, la banda también puede denominarse "banda naciente", "banda naciente húmeda", "banda moldeada" y "banda seca".

Al describir mi invención en la presente memoria, los términos "dirección de la máquina" (MD) y "dirección transversal a la máquina" (CD) se utilizarán según su significado bien comprendido en la técnica. Es decir, la MD de una tela u otra estructura se refiere a la dirección en la que se mueve la estructura en una máquina de fabricación de papel en un proceso de fabricación de papel, mientras que CD se refiere a una dirección que cruza la MD de la estructura. De manera similar, cuando se hace referencia a productos de papel, la MD del producto de papel se refiere a la dirección del producto en la que se movió el producto en la máquina de fabricación de papel en el proceso de fabricación de papel, y la CD del producto se refiere a la dirección que cruza la MD del producto.

Al describir mi invención en la presente memoria, se utilizarán ejemplos específicos de condiciones operativas para la máquina de papel y la línea de conversión. Por ejemplo, se utilizarán diversas velocidades y presiones al describir la producción de papel en la máquina de papel. Los expertos en la técnica reconocerán que mi invención no se limita a los ejemplos específicos de condiciones operativas que incluyen velocidades y presiones que se describen en la presente memoria.

I. Primera disposición de una máquina de fabricación de papel

La figura 4 muestra una máquina 400 de fabricación de papel utilizada para crear una banda de papel según una primera disposición. La sección de formación 110 de la máquina de fabricación de papel 400 mostrada en la figura 4 es una sección de formación de media luna similar a la sección de formación 110 analizada anteriormente y mostrada en las figuras 1 y 3. Un ejemplo de una alternativa a la sección de formación de media luna 110 incluye una sección de formación de alambre gemelo 230, mostrada en la figura 2. En tal configuración, aguas abajo de la sección de formación de alambre gemelo, el resto de los componentes de dicha máquina de fabricación de papel pueden configurarse y disponerse de una manera similar a la de la máquina de fabricación de papel 400. Un ejemplo de una máquina de fabricación de papel con una sección de formación de alambre doble se puede ver, por ejemplo, la publicación de patente de los EE.UU. N.° 2010/0186913.

Ejemplos adicionales de secciones de formación alternativas que se pueden usar en una máquina de fabricación de papel incluyen una de formación de alambre gemelo con envoltura en C, una de formación de alambre gemelo con envoltura en S o una de formación de rodillo de succión. Los expertos en la técnica reconocerán cómo estas, o incluso otras secciones de formación alternativas, pueden integrarse en una máquina de fabricación de papel.

La banda naciente 102 se transfiere luego a lo largo de un tramo de fieltro 118 a una sección de deshidratación 410. Sin embargo, en algunas aplicaciones, no se requiere una sección de deshidratación separada de la sección de formación 110, como se discutirá a continuación, por ejemplo, en la segunda disposición. La sección de deshidratación 410 aumenta el contenido de sólidos de la banda naciente 102 para formar una banda naciente húmeda 102. La consistencia preferible de la banda naciente húmeda 102 puede variar dependiendo de la aplicación deseada. En esta disposición, la banda naciente 102 se deshidrata para formar una banda naciente 102 húmeda 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, e incluso más preferiblemente entre aproximadamente cuarenta por ciento de sólidos hasta aproximadamente cincuenta y cinco por ciento de sólidos. La banda naciente 102 se deshidrata al mismo tiempo que se transfiere desde el fieltro de fabricación de papel 116 a un rodillo de apoyo 312. La sección de deshidratación 410 mostrada usa un rodillo de presión de zapata 314 para deshidratar la banda naciente 102 contra el rodillo de apoyo 312, tal como se describió anteriormente con referencia a figura 3 y en, por ejemplo, la patente norteamericana N.26,248,210.

Los expertos en la técnica reconocerán que la banda naciente 102 se puede deshidratar usando cualquier método adecuado conocido en la técnica que incluye, por ejemplo, una prensa de rodillo o una prensa de desplazamiento como se describe en mis patentes norteamericanas anteriores Números 6,161,303 y 6,416,631. Como se analiza más adelante, la banda naciente 102 también se puede deshidratar usando cajas de succión y/o secado térmico. También como se analizó anteriormente con referencia a la figura 3, la superficie del rodillo de apoyo 312 se puede calentar para ayudar a transferir la banda naciente 102 al rodillo de moldeo 420. El rodillo de apoyo 312 se puede calentar usando cualquier medio adecuado que incluye, por ejemplo, un rodillo calentado por vapor o un rodillo calentado por inducción, tal como el rodillo calentado por inducción producido por Comaintel de Grand-Mere, Québec, Canadá. La superficie del rodillo de apoyo 312 se calienta preferiblemente a temperaturas entre aproximadamente 100°C y aproximadamente 104°C (de doscientos doce grados Fahrenheit hasta aproximadamente doscientos veinte grados Fahrenheit).

Después de deshidratarse, la banda naciente húmeda 102 se transfiere desde la superficie del rodillo de apoyo 312 hasta un rodillo de moldeo 420 en una zona de moldeo. En esta disposición, la zona de moldeo es un línea de agarre de moldeo 430 formado entre el rodillo de apoyo 312 y el rodillo de moldeo 420. En la línea de agarre de moldeo 430, las fibras de fabricación de papel se redistribuyen mediante una superficie estampada 422 del rodillo de moldeo 420 dando como resultado una banda de papel 102 que tiene orientaciones de fibra variables y estampadas y pesos base variables y estampados. En particular, la superficie estampada 422 incluye preferiblemente una pluralidad de rebajos (o "cavidades") y, en algunos casos, proyecciones que producen protuberancias y rebajos correspondientes en la banda moldeada 102. El rodillo de moldeo 420 gira en una dirección del rodillo de moldeo que está en sentido antihorario 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 lámina tales como volumen y absorbencia sobre los productos de papel producidos por CWP mostrados en la figura 1 sin las ineficiencias y el coste del proceso TAD mostrado en la figura 2. Además, el uso del rodillo de moldeo 420 reduce en gran medida la complejidad de la máquina de fabricación de papel 400 y del proceso en comparación con procesos que usan cintas para moldear la banda 102, tal como la cinta de crepado 322 mostrada en la figura 3. Las cintas son difíciles de fabricar y están limitadas en los materiales que pueden utilizarse para hacer una cinta con una superficie estampada. Las cintas requieren el uso de múltiples rodillos y muchas partes móviles diferentes, lo que hace que los recorridos de las cintas sean complejos, difíciles de operar e introducen una mayor cantidad de puntos de fallo. Los recorridos de la cinta también requieren una gran cantidad de volumen, incluido el espacio dentro de la máquina de papel y la fábrica. Como resultado, tales recorridos de cinta pueden aumentar los costes de un bien de capital que ya es costoso. Por otra parte, el rodillo de moldeo 420 es relativamente menos complejo y requiere un volumen y espacio mínimos. Las máquinas CWP existentes (véase la figura 1) se pueden convertir 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 apoyo 312. Debido a que la superficie estampada 422 está sobre, o es parte, del rodillo de moldeo 420, no deben diseñarse para resistir el curvado y la flexión que se requieren para las cintas.

En la primera disposición, la banda naciente húmeda 102 puede transferirse desde el rodillo de apoyo 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 apoyo 312. A este respecto, la banda 102 se riza por el diferencial de velocidad y el grado de crepado a menudo se denomina relación de crepado. La relación de crepado en esta disposición se puede calcular según la Ecuación (I) como:

Relación de crepado (%) = (S<1>/S<2>-<1>) x 100% Ecuación (1)

donde Si es la velocidad del rodillo de apoyo 312 y S<2>es la velocidad del rodillo de moldeo 420. Preferiblemente, la banda 102 se riza en una proporción de aproximadamente cinco por ciento hasta aproximadamente sesenta por ciento. Pero se pueden emplear altos grados de crepé, acercándose o incluso superando el cien por cien. La relación de crepado es a menudo proporcional al grado de volumen de la lámina, pero inversamente proporcional al rendimiento de la máquina de papel y, por tanto, al rendimiento de la máquina de fabricación de papel 400. En esta disposición, la velocidad de la banda de papel 102 en el rodillo de apoyo 312 puede ser preferiblemente de cerca de mil pies por minuto hasta aproximadamente seis mil quinientos pies por minuto (1 pie por minuto = 0,3 m/min). Más preferiblemente, la velocidad de la banda de papel 102 en el rodillo de apoyo 312 es tan rápida como lo permite el proceso, lo que típicamente está limitado por la sección de secado 440. Para productos de mayor volumen donde se pueden acomodar velocidades de máquina de papel más lentas, se requiere una relación de crepado más alta.

La línea de agarre de moldeo 430 también puede cargarse para efectuar la transferencia de la lámina y controlar las propiedades de la lámina. Cuando se utiliza la transferencia rápida u otros métodos, tales como la transferencia al vacío analizada en la tercera disposición a continuación, es posible tener poca o ninguna compresión en la línea de agarre de moldeo 430. Cuando la línea de agarre de moldeo 430 está cargada, el rodillo de apoyo 312 aplica preferiblemente una carga al rodillo de moldeo 420 desde aproximadamente 1.757,91 N/m (veinte libras por pulgada lineal ("PLI")) hasta aproximadamente 13.348,55 N/m (trescientas PLI), más preferiblemente desde aproximadamente 1.772,88 N/m (cuarenta PLI) hasta aproximadamente 6.705,3 N/m (ciento cincuenta PLI). Pero, para láminas de menor volumen y alta resistencia, los expertos en la técnica apreciarán que, en una máquina comercial, la presión máxima puede ser lo más alta posible, limitada únicamente por la maquinaria particular empleada. Por lo tanto, se pueden usar presiones superiores a 6.705,3 N/m (ciento cincuenta PLI), 1.7712,88 N/m (quinientas PLI) o más, si es práctico y, cuando se usa una transferencia rápida, siempre que la diferencia de velocidad entre el rodillo de apoyo 312 y el rodillo de moldeo 420 pueda mantenerse y se cumplan los requisitos de propiedades de la lámina.

Después de moldearse, la banda moldeada 102 se transfiere a una sección de secado 440 donde la banda 102 se seca adicionalmente hasta una consistencia de aproximadamente noventa y cinco por ciento de sólidos. La sección de secado 440 puede comprender principalmente una sección de secador Yankee 140. Como se analizó anteriormente, la sección de secador Yankee 140 incluye, por ejemplo, un tambor lleno de vapor 142 ("tambor Yankee") que se usa para secar la banda 102. Además, se dirige contra la banda 102 aire caliente desde la campana extrema húmeda 144 y la campana extrema seca 146 para secar aún más la banda 102 a medida que se transporta en el tambor Yankee 142. La banda 102 se transfiere desde el rodillo de moldeo 420 al tambor Yankee 142 en una línea de transferencia 450. Aunque la máquina de fabricación de papel 400 de esta disposición se muestra con una transferencia directa desde el rodillo de moldeo 420 hasta la sección de secado 440, se pueden colocar otros procesos intermedios entre el rodillo de moldeo 420 y la sección de secado 440 sin desviarse del alcance de mi invención.

En esta disposición, el punto de transferencia 450 es también un punto de presión. Aquí, se genera una carga entre el tambor Yankee 142 y el rodillo de moldeo 420 que tiene preferiblemente una carga lineal de aproximadamente I . 771,29 N/m (cincuenta PLI) hasta aproximadamente 15.582,85 N/m (trescientas cincuenta PLI). La banda 102 se transferirá entonces desde la superficie del rodillo de moldeo 420 hasta la superficie del tambor Yankee. Con consistencias desde aproximadamente un veinticinco por ciento hasta aproximadamente un setenta por ciento, a veces es difícil adherir la banda 102 a la superficie del tambor Yankee 142 con suficiente firmeza como para retirar completamente la banda 102 del rodillo de moldeo 420. Para aumentar mejorar la adhesión entre la banda 102 y la superficie del tambor Yankee 142, así como para mejorar el crepado en la rasqueta 152, se puede aplicar un adhesivo a la superficie del tambor Yankee 142. El adhesivo puede permitir el funcionamiento a alta velocidad del sistema y secado con aire por impacto de alta velocidad del chorro, y también permite el despegado posterior de la banda 102 del tambor Yankee 142. Un ejemplo de dicho adhesivo es una composición adhesiva de poli(alcohol vinílico)/poliamida, siendo un ejemplo de tasa de aplicación de este adhesivo a un ritmo de menos de cuarenta miligramos por metro cuadrado de lámina. Los expertos en la técnica, sin embargo, reconocerán la amplia variedad de adhesivos alternativos, y además, cantidades de adhesivos, que pueden usarse para facilitar la transferencia de la banda 102 al tambor Yankee 142.

La banda 102 se retira del tambor Yankee 142 con la ayuda de una rasqueta 152.Después de ser retirado de la sección 140 del secador Yankee, es recogido por un carrete (no mostrado) para formar un rodillo principal 190. Los expertos en la técnica también reconocerán que se pueden realizar otras operaciones en la máquina 400 de fabricación de papel, especialmente, aguas abajo del tambor Yankee 142 y antes del carrete (no mostrado). Estas operaciones pueden incluir, por ejemplo, calandrado y embutición.

Con el uso, la superficie estampada 422 del rodillo de moldeo 420 puede requerir limpieza. Las fibras de fabricación de papel y otras sustancias pueden quedar retenidas en la superficie estampada 422 y, en particular, en las cavidades. En cualquier momento durante la operación, sólo una parte de la superficie estampada 422 está en contacto y moldea la banda de papel 102. En la disposición de rodillos mostrada 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 no (en adelante superficie libre). Luego se puede colocar una sección de limpieza 460 opuesta 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 fabricadas por Kadant de Westford, MA. Se usa 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 30 que se opone a la dirección de rotación del rodillo de moldeo 420. El ángulo bajo el cual fluye el medio de limpieza está preferiblemente entre una línea tangente a la superficie estampada 422 en el punto en que el medio de limpieza golpea la superficie estampada 422 y perpendicular a la superficie estampada 422 en el mismo punto. Como resultado, el medio de limpieza cincela y elimina luego cualquier partícula 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 la materia en partículas.

El recinto 464 puede estar bajo vacío para ayudar a recoger el medio de limpieza y la materia particulada.

II. Segunda disposición de una máquina de fabricación de papel

La figura 5 muestra una segunda disposición. Se ha descubierto que cuanto menor es la consistencia de la banda naciente húmeda 102 cuando se moldea en el rodillo de moldeo 420, mayor efecto tiene el moldeo sobre las propiedades deseables de la lámina tales como volumen y absorbencia.

Por lo tanto, en general, es ventajoso deshidratar mínimamente la banda naciente 102 para aumentar el volumen y la absorbencia de la lámina y, en algunos casos, la deshidratación que se produce durante la formación puede ser suficiente para el moldeo. Cuando la banda 102 está mínimamente deshidratada, la banda naciente húmeda 102 tiene preferiblemente una consistencia entre aproximadamente un diez por ciento de sólidos y aproximadamente un treinta y cinco por ciento de sólidos, más preferiblemente entre aproximadamente un quince por ciento de sólidos y aproximadamente un treinta por ciento de sólidos.

Con una consistencia tan baja, se producirá una mayor deshidratación/secado después del moldeo. Preferiblemente, se usará un proceso de secado no compacto para preservar la mayor cantidad posible de la estructura impartida a la banda 102 durante el moldeo. Un proceso de secado no compactativo adecuado es el uso de TAD. Entre las diversas disposiciones, la banda naciente húmeda 102 puede así moldearse en una gama de consistencias que se extiende 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 de fabricación de papel 500 de la segunda disposición que utiliza una sección de secado TAD 540. Aunque se puede usar cualquier sección de formación adecuada 510 para formar y deshidratar la banda 102, en esta disposición, la sección de formación de alambre gemelo 510 es similar a lo discutido anteriormente con respecto a la figura 2. La banda 102 se transfiere luego desde la segunda tela de formación 206 hasta una tela de transferencia 512 en el punto de contacto de transferencia 514, donde una zapata 516 presiona la tela de transferencia 512 contra la segunda tela de formación 206. La zapata 516 puede ser una zapata de vacío que aplica un vacío para ayudar en la transferencia de la banda 102 al tela de transferencia 512. La banda húmeda 102 luego encuentra una zona de moldeo. En esta disposición, la zona de moldeo es un línea de agarre de moldeo 530 formado por el rodillo 532, la tela de transferencia 512 y el rodillo de moldeo 520. En esta disposición, el rodillo de moldeo 520 y la línea de agarre de moldeo 530 se construyen y operan de manera similar al rodillo de moldeo 420 y el línea de agarre de moldeo 430 discutido anteriormente con referencia a la figura 4. Por ejemplo, la banda 102 puede transferirse rápidamente desde la tela de transferencia 512 al rodillo de moldeo 520 como se discutió anteriormente y el rodillo 532 puede cargarse en el rodillo de moldeo 520 para controlar la transferencia de láminas y las propiedades de lámina. Cuando se utiliza un diferencial de velocidad, la relación de crepado se calcula usando la Ecuación (2), que es similar a la Ecuación (I), de la siguiente manera:

Relación de crepado (%) = (S<3>/S<4>-<1>) x 100% Ecuación (2)

donde S<3>es la velocidad de la tela de transferencia 512 y S<4>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, que tiene preferiblemente una pluralidad de rebajos (o "cavidades") y, en algunos casos, proyecciones que producen protuberancias y rebajos correspondientes en la banda moldeada 102.

Alternativamente, la banda naciente 102 se puede deshidratar mínimamente con una zona de deshidratación al vacío 212 separada en donde las cajas de succión 214 eliminan la humedad de la banda 102 para lograr consistencias deseables desde aproximadamente un diez por ciento de sólidos y aproximadamente un treinta y cinco por ciento de sólidos antes de que la lámina alcance la línea de moldeo 530. También se puede utilizar aire caliente en la zona de deshidratación 212 para mejorar la deshidratación.

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

Relación de crepado (%) = (S<4>/S<5>-<1>) x 100% Ecuación (3)

donde S<4>es la velocidad del rodillo de moldeo 520 y S<5>es la velocidad de la tela TAD 216. Cuando se usa transferencia rápida tanto en el línea de agarre de moldeo 530 como en el punto de contacto de transferencia 550, la relación de crepado total (calculada sumando las relaciones de crepado en cada línea de contacto) está preferiblemente entre aproximadamente un cinco por ciento y aproximadamente un sesenta por ciento. Pero al igual que con la línea de agarre de moldeo 430 (véase la figura 4), se pueden emplear altos grados de crepé, acercándose o incluso superando el cien por cien.

La tela TAD 216 que transporta la banda de papel 102 pasa a continuación alrededor de los secadores de aire 222, 224 donde se fuerza aire caliente a través de la banda para aumentar la consistencia de la banda de papel 102, hasta aproximadamente un ochenta por ciento de sólidos. La banda 102 se transfiere luego a la sección 140 del secador Yankee, donde la banda 102 se seca aún más y, después de ser retirada de la sección 140 del secador Yankee mediante la rasqueta 152, se recoge en un carrete (no mostrado) para formar un rodillo principal (no se muestra).

El moldeo en húmedo de la banda naciente húmeda 102 en el rodillo de moldeo 520 con consistencias de entre aproximadamente diez por ciento de sólidos y aproximadamente treinta y cinco por ciento de sólidos produce un producto de primera calidad con los costes asociados de TAD discutidos anteriormente, pero aún conserva las otras ventajas de usar un rodillo de moldeo 520, incluido un mayor volumen y un menor coste de fibra.

Además, esta configuración proporciona un medio para controlar la denominada lateralidad de la lámina. La lateralidad puede ocurrir cuando un lado de la banda de papel 102 tiene (o se percibe que tiene) 15 propiedades diferentes en un lado de la banda de papel 102 y no en el otro. Con una banda de papel 102 hecha usando una máquina de papel CWP (véase la figura 1), por ejemplo, el lado Yankee de la banda de papel 102 puede percibirse como más suave que el lado de aire porque, cuando se tira de la banda de papel 102 en el tambor Yankee 142 por la rasqueta 152, la rasqueta 152 cresa la lámina más en el lado Yankee de la lámina que en el lado de aire de la lámina. En otro ejemplo, cuando la banda de papel 102 se moldea en un lado, el lado que hace contacto con la superficie de moldeo puede tener una rugosidad aumentada (por ejemplo, huecos más profundos y protuberancias más altas) en comparación con el lado no moldeado. Además, el lado de una banda de papel moldeada 102 que hace contacto con el tambor Yankee 142 puede alisarse aún más cuando se aplica el tambor Yankee 142.

Hc 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 la línea de moldeo 530 moldea predominantemente un primer lado 104 de la banda de papel 102, y la transferencia en el contacto de transferencia 550 moldea predominantemente un segundo lado 106 de la banda de papel 102. Controlar individualmente los parámetros de contacto tanto en el contacto de moldeo 530 como en el contacto de transferencia 550 puede contrarrestar la lateralidad. Por ejemplo, la superficie estampada 522 del rodillo de moldeo 520 puede diseñarse con cavidades y proyecciones que imparten rebajos y protuberancias que son más profundas y más altas, respectivamente, en el primer lado 104 de la banda de papel 102 (antes de que la banda de papel 102 se aplique al tambor Yankee 142) que los impartidos por la tela TAD 216 al segundo lado 106 de la banda de papel 102. Luego, cuando el primer lado 104 de la banda de papel 102 se aplica al tambor Yankee 142, el tambor Yankee 142 suavizará el primer lado 104 de la banda de papel 102 reduciendo la altura de las protuberancias de modo que, cuando la rasqueta 152 despegue la banda de papel 102 del tambor Yankee 142, tanto el primer como el segundo lado 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 medidas comúnmente están 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 TAD 216. La lateralidad también se puede contrarrestar controlando otros parámetros de línea de contacto que incluyen la relación de crepado y/o la carga de cada línea de línea de contacto 530, 550.

III. Tercera disposición de una máquina de fabricación de papel

Las figuras 6A y 6B muestran una tercera disposición. Como se muestra en la figura 6A, la máquina de fabricación de papel 600 de la tercera disposición puede tener la misma sección de formación 110, sección de deshidratación 410 y sección de secado 440 que la máquina de fabricación de papel 400 de la primera disposición mostrada en la figura 4. O, como se muestra en la figura 6B, la máquina de fabricación de papel 602 de la tercera disposición puede tener la misma sección de formación 510 y 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 rebajos ("cavidades"). Para mejorar la transferencia de láminas y el moldeado de láminas, 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 apoyo 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 opuesta al rodillo de apoyo 312 en la figura 6A o al rodillo 532 en la figura 6B en una zona de moldeo. En las disposiciones mostradas en las figuras 6A y 6B, la zona de moldeo es la línea de agarre de moldeo 620. La superficie estampada 612 es permeable de manera que se puede usar una caja de vacío 614 para establecer un vacío en la línea de agarre de moldeo 620 aspirando un fluido a través de la línea de contacto superficie estampada permeable 612. El vacío en la línea de agarre de moldeo 620 atrae a la banda de papel 102 sobre la superficie estampada permeable 612 del rodillo de moldeo 610 y, en particular, hacia el interior de la pluralidad de cavidades en la superficie estampada permeable 612. El vacío moldea así la banda de papel 102 y reorienta las fibras de fabricación de papel en la banda de papel 102 para que tengan orientaciones de fibra variables y estampadas. En otros procesos de moldeo en húmedo, tales como el crepado de tela (mostrado en la figura 3), se aplica un vacío después de la transferencia a la cinta de crepado 322 mediante la caja de vacío 324. Sin embargo, en esta disposición, se aplica un vacío a medida que se transfiere 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 la fibra en las cavidades de la superficie estampada permeable 612. La mayor penetración de la fibra da como resultado una amplitud de moldeo de lámina mejorada y un mayor impacto del moldeo en húmedo sobre las propiedades de la banda resultante, tales como un volumen mejorado.

El uso de una transferencia de vacío permite que la línea de agarre de moldeo 620 utilice una carga de línea de agarre reducida o nula. Por lo tanto, la transferencia al vacío puede ser un proceso menos compacto o incluso no compacto. La compactación se puede reducir o evitar entre las proyecciones de la superficie estampada 612 y las fibras de fabricación de papel ubicadas en los huecos 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 como crepado de tela (que se muestra en la figura 3) o CWP (que se muestra en la figura 1). Reducir la carga en, o no cargar, la línea de agarre de moldeo 620 también puede reducir la cantidad de desgaste entre el rodillo de apoyo 312 o la tela de transferencia 512 y el rodillo de moldeo 610, en comparación con el desgaste entre el rodillo de apoyo 312 y la cinta de crepado 322 mostrada. en la figura 3. Reducir el desgaste es especialmente importante para las líneas de agarre que emplean transferencia rápida porque el aumento de las proporciones de crepado (%) y/o el aumento de las cargas de los rodillos de crepado tienden a aumentar el desgaste y, por lo tanto, pueden conducir a tiempos de ejecución reducidos.

Otra ventaja de usar vacío en el punto de transferencia es la flexibilidad en el uso de agentes de liberación en el rodillo de apoyo 312 o la tela de transferencia 512. En particular, los agentes de liberación se pueden reducir o incluso eliminar. Como se analizó anteriormente, la banda de papel 102 tiende a adherirse a la más lisa de las dos superficies durante una transferencia. Por lo tanto, se usan preferiblemente agentes de liberación en el crepado de telas para ayudar en la transferencia de la banda de papel 102 desde el rodillo de apoyo 312 a la cinta de crepado 322 (véase la figura 3). Los agentes de liberación requieren una formulación cuidadosa para poder funcionar. También pueden acumularse en el rodillo de apoyo 312 o pueden retenerse en la banda de papel 102. El uso de agentes de liberación añade complejidad al proceso de fabricación de papel, reduce la operatividad de la máquina papelera cuando no son efectivos y puede ser perjudicial para las propiedades 102 la banda de papel . En esta disposición, todos estos problemas pueden evitarse utilizando vacío en el punto de transferencia desde el rodillo de apoyo 312 o la tela de transferencia 512 hasta el rodillo de moldeo 610.

Como se analiza en la segunda disposición, es preferible para algunas aplicaciones crepar en húmedo la banda naciente húmeda 102 cuando está muy húmeda (por ejemplo, con consistencias desde aproximadamente un diez por ciento de sólidos hasta aproximadamente un treinta y cinco por ciento de sólidos). La banda de papel que tiene este contenido sólido bajo pueden ser difícil de transferir. Hc descubierto que estas bandas muy húmedas pueden transferirse eficazmente utilizando vacío en el punto de transferencia. Y, por lo tanto, otra ventaja más del rodillo de moldeo 610 es la capacidad de crepar en húmedo bandas nacientes muy húmedas 102 usando la caja de vacío 614.

El nivel de vacío en la línea de agarre de moldeo 620 es lo suficientemente grande como para extraer la banda de papel 102 del rodillo de apoyo 312 o de la tela de transferencia 512. Preferiblemente, el vacío es de aproximadamente 0 mbar (cero pulgadas de mercurio) hasta aproximadamente 846 mbar (veinticinco pulgadas de mercurio), y más preferiblemente desde aproximadamente 337 mbar (diez pulgadas de mercurio) hasta aproximadamente 846 mbar (veinticinco pulgadas de mercurio).

Asimismo, la longitud MD de la zona de vacío del rodillo de moldeo 610 es lo suficientemente grande como para extraer la banda de papel 102 desde el rodillo de apoyo 312 o la tela de transferencia 512 y dentro de la superficie de moldeo 612. Tales longitudes 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. Preferiblemente, la banda 102 se somete a vacío durante un período de tiempo suficiente para atraer las fibras de fabricación de papel hacia las cavidades. Como resultado, la longitud MD de la zona de vacío aumenta preferiblemente a medida que aumenta la velocidad de rotación del rodillo de moldeo 610. El límite superior de la longitud MD de la caja de vacío 614 está impulsado por el deseo de reducir el consumo de energía y maximizar el área dentro del rodillo de moldeo 610 para otros componentes tales como una sección de limpieza 640. Preferiblemente, la longitud MD de la zona de vacío es desde aproximadamente 0,63 cm (un cuarto de pulgada) hasta aproximadamente 12,70 cm (cinco pulgadas), más preferiblemente desde aproximadamente 0,63 cm (un cuarto de pulgada) hasta aproximadamente 5,08 cm (dos pulgadas).

Los expertos en la técnica reconocerán que la zona de vacío no se limita a una única zona de vacío, sino que se puede usar una caja de vacío 614 de múltiples zonas. Por ejemplo, puede ser preferible usar una caja de vacío de dos etapas 614 en donde la primera etapa ejerce un alto nivel de vacío para extraer la banda de papel 102 del rodillo de apoyo 312 o la tela de transferencia 512, y la segunda etapa ejerce un nivel de vacío más bajo para moldear la banda de papel 102 empujándola contra la superficie permeable estampada 612 y las cavidades en la misma. En dicha caja de vacío de dos etapas, la longitud MD y el nivel de vacío de la primera etapa son preferiblemente lo suficientemente grandes para efectuar la transferencia de la banda de papel 102. La longitud MD de la primera etapa es preferiblemente de cerca de 0,63 cm (un cuarto de pulgada) hasta aproximadamente 12,70 cm (cinco pulgadas), más preferiblemente desde aproximadamente 1,27 cm (media pulgada) hasta aproximadamente 5,08 cm (dos pulgadas). Asimismo, el vacío es preferiblemente de cerca de 0 mbar (cero pulgadas de mercurio) hasta aproximadamente 846 mbar (veinticinco pulgadas de mercurio), y más preferiblemente de cerca de 337 mbar (diez pulgadas de mercurio) hasta aproximadamente 677 mbar (veinte pulgadas de mercurio). La longitud 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 se puede reducir dando como resultado una banda de papel 102 que tenga mayor volumen. La longitud MD de la segunda etapa es preferiblemente de cerca de 0,63 cm (un cuarto de pulgada) hasta aproximadamente 12,70 cm (cinco pulgadas), más preferiblemente de cerca de 1,27 cm (media pulgada) hasta aproximadamente 5,08 cm (dos pulgadas). Asimismo, el vacío es preferiblemente de cerca de 337 mbar (diez pulgadas de mercurio) hasta aproximadamente 846 mbar (veinticinco pulgadas de mercurio), y más preferiblemente de cerca de 506 mbar (quince pulgadas de mercurio) hasta aproximadamente 846 mbar (veinticinco pulgadas de mercurio).

Al generar vacío en la línea de agarre de moldeo 620, la banda naciente húmeda 102 puede deshidratarse ventajosamente. El vacío extrae agua de la banda naciente 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 en la técnica reconocerán que el grado de deshidratación es función de varias consideraciones, incluido el tiempo de permanencia de la banda naciente húmeda 102 en la zona de vacío, la fuerza del vacío, la carga de contacto de crepé, la temperatura de la banda, y la consistencia inicial de la banda naciente húmeda 102.

Los expertos en la técnica reconocerán, sin embargo, que la línea de agarre de moldeo 620 no se limita a este diseño. En lugar de ello, por ejemplo, se pueden incorporar características de la línea de agarre de moldeo 430 de la primera disposición o de la línea de agarre de moldeo 530 de la segunda disposición con el rodillo de moldeo 610 de la tercera disposición. Por ejemplo, puede ser deseable aumentar aún más 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, que crepa aún más la banda 102, y el vacío la moldea al mismo tiempo.

El rodillo de moldeo 610 de la tercera disposición también puede tener una caja de soplado 616 en el línea de agarre de transferencia 630 donde la banda 102 se transfiere desde la superficie permeable estampada 612 del rodillo de moldeo 610 a la superficie del tambor Yankee 142 o tela TAD 216. Aunque la caja de soplado 616 proporciona varios beneficios en el línea de agarre de transferencia 630, la banda se puede transferir a la sección de secado 440, 540 sin ella, como se analizó anteriormente con referencia al punto de transferencia 450 (véase la figura 4) o al punto 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 la línea de transferencia 550 usando la caja de soplado 616, la zapata de vacío 552 o ambas.

Se puede ejercer 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 la línea de agarre de transferencia 630 empujando la banda lejos de la superficie estampada permeable 612 del rodillo de moldeo 610 y hacia la superficie del tambor Yankee 142 (o tela TAD 216). La presión en la caja de soplado 616 se fija a un nivel consistente con una buena transferencia de la lámina a la sección de secado 440, 540 y depende del tamaño de la caja y de la construcción del rodillo. Debería haber suficiente caída de presión a través de la lámina para hacer que se libere de la superficie estampada 612. La longitud MD de la caja de soplado 616 es preferible y aproximadamente desde 0,63 cm (un cuarto de pulgada) hasta aproximadamente 12,70 cm (cinco pulgadas), más preferiblemente de cerca de la 1,27 cm (mitad de una pulgada) hasta aproximadamente 5,08 cm (dos pulgadas).

Al usar una caja de soplado 616, la presión de contacto entre el rodillo de moldeo 610 y el tambor Yankee 15142 o la tela TAD 216 puede reducirse o incluso eliminarse, dando como resultado así una menor compactación de la banda 102 en los puntos de contacto y, por tanto, un mayor volumen. Además, la presión del aire de la caja de soplado 616 impulsa a las fibras en la superficie estampada permeable 612 a transferirse con el resto de la banda 102 al tambor Yankee 142 o tela TAD 216, reduciendo así el arranque de fibras. La extracción de fibras puede causar pequeños agujeros (agujeros de alfiler) en la banda 102.

Otra ventaja de la caja de soplado 616 es que ayuda a mantener y limpiar la superficie estampada 612. La presión de aire positiva a través del rodillo puede ayudar a prevenir la acumulación de fibras y otras 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 opuesta a la superficie libre del rodillo de moldeo 610 (por ejemplo, la sección de limpieza 460 como se muestra en la figura 4). Se puede utilizar cualquier método y dispositivo de limpieza adecuado conocido en la técnica, incluido el chorro de aguja comentado anteriormente. Como alternativa a, o en combinación con, una sección de limpieza 460 construida opuesta a la superficie libre, se puede construir 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 hacia fuera una solución de limpieza o un medio de limpieza. Un dispositivo de limpieza de este tipo puede incluir una caja de soplado (no mostrada) o una cuchilla de aire (no mostrada) que fuerza el aire presurizado (como medio de limpieza) a través de la superficie estampada permeable 612. Otro dispositivo de limpieza adecuado pueden ser unas duchas 642, 644 ubicadas en el rodillo de moldeo 610. Las duchas 642, 644 pueden rociar agua y/o una solución de limpieza hacia fuera a través de la superficie estampada permeable 612. Preferiblemente, las cajas de vacío 646, 648 están colocadas opuestas a cada ducha 642, 644 en el exterior para recoger el agua y/o la solución limpiadora. Asimismo, un receptáculo 649, que puede ser una caja de vacío, encierra las duchas 642, 644 para recoger cualquier agua y/o solución de limpieza que quede en el interior del rodillo de moldeo 610.

IV. Cuarta disposición de una máquina de fabricación de papel.

Las figuras 7A y 7B muestran una cuarta disposición. Como se analizó anteriormente, el moldeo se puede mejorar aumentando la movilidad de las fibras de fabricación de papel en la zona de moldeo, que es una línea de agarre de moldeo 710 en esta disposición. Hc descubierto que una manera de aumentar la movilidad de las fibras de fabricación de papel es calentar la banda naciente 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 incluye características para calentar la banda naciente 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 situada opuesta al rodillo de apoyo 312 o al rodillo 532 y se utiliza para transferir la banda naciente húmeda 102 desde el rodillo de apoyo 312 o 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 menor que aproximadamente 5,08 cm (dos pulgadas) y preferiblemente genera un vacío de entre aproximadamente 68 mbar (dos pulgadas de mercurio) y aproximadamente 846 mbar (veinticinco pulgadas de mercurio).

En esta disposición, la banda naciente 102 se calienta en el rodillo de moldeo 610 usando una ducha de vapor 730. Se puede usar cualquier ducha de vapor 730 adecuada con mi invención, incluido, por ejemplo, un inyector Lazy Steam fabricado por Wells Enterprises de Seattle Washington. La ducha de vapor 730 está situada próxima a la línea de agarre 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 naciente húmeda 102 en la superficie estampada 612 del rodillo de moldeo 610 y la segunda zona de vacío 724 de la caja de vacío 720 usa un vacío para aspirar el vapor a través de la banda 102, calentando así la banda 102 y las fibras de fabricación de papel que contiene. La segunda zona de vacío 724 es preferiblemente de cerca de 5,08 cm (dos pulgadas) hasta aproximadamente 71 cm (veintiocho pulgadas) y preferiblemente genera un vacío de entre aproximadamente 169 mbar (cinco pulgadas de mercurio) y aproximadamente 846 mbar (veinticinco pulgadas de mercurio). Sin embargo, la ducha de vapor 730 puede usarse adecuadamente sin una zona de vacío. La temperatura del vapor es preferiblemente de cerca de 100°C hasta aproximadamente 104°C (de doscientos doce grados Fahrenheit hasta aproximadamente doscientos veinte grados Fahrenheit). La ducha de vapor puede emitir cualquier fluido calentado adecuado, incluido, por ejemplo, aire caliente u otro gas.

Calentar la banda naciente húmeda 102 en la línea de agarre de moldeo 710 no se limita a un fluido calentado emitido desde una ducha de vapor 730. En lugar de eso, se pueden usar otras técnicas para calentar la banda naciente húmeda 102 incluyendo, por ejemplo, aire caliente, un rodillo de apoyo 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 apoyo 312 usando cualquier medio adecuado que incluye, por ejemplo, vapor o calentamiento por inducción. Usando aire, por ejemplo, la banda naciente húmeda 102 puede calentarse y secarse mientras se moldea en los rodillos de moldeo 420, 520 de las disposiciones primera y segunda.

V. Quinta disposición de una máquina de fabricación de papel

La figura 8 muestra una quinta disposición. La máquina de fabricación de papel 800 de la quinta disposición es similar a la máquina de fabricación de papel 600 (véase la figura 6A) de la tercera disposición, pero incluye una rasqueta 810 en la zona de moldeo 820. La rasqueta 810 se usa para pelar la banda del rodillo de apoyo 312 y para facilitar la transferencia de la banda 102 al rodillo de moldeo 610. Cuando la lámina se retira del rodillo de apoyo 312, mediante la rasqueta 810, introduce crepado a la banda, lo que se sabe que aumenta el calibre y el volumen de la lámina. Por lo tanto, la implementación de esta disposición proporciona la capacidad de agregar volumen adicional al proceso general. Además, la transferencia de láminas mediante la rasqueta 810 elimina la necesidad de contacto entre el rodillo de apoyo 312 y el rodillo de moldeo 610 porque la caja de vacío 614 en el rodillo de moldeo 610 efectuará la transferencia de láminas a la superficie estampada 612 sin contacto con el rodillo. Al eliminar la necesidad de contacto entre rodillos para efectuar la transferencia de láminas, se reduce el desgaste de los rodillos, especialmente cuando hay diferencias de velocidad entre los rodillos. La rasqueta 810 puede oscilar para crepar aún más la banda 102 en la zona de moldeo 820. Se puede usar cualquier rasqueta 810 adecuada con mi invención, incluyendo, por ejemplo, la rasqueta descrita en la patente norteamericana N.° 6,113,470.

VI. Sexta disposición de una máquina de fabricación de papel

Las figuras 9A y 9B muestran una sexta disposición. Las máquinas de fabricación de papel 900, 902 de la sexta disposición son similares a las máquinas de fabricación de papel 600, 602 de la tercera disposición (figuras 6A y 6B, respectivamente). En lugar de que el rodillo de moldeo tenga una superficie estampada exterior (por ejemplo, la superficie estampada permeable 612 del rodillo de moldeo 610 en las figuras 6A y 6B), se usa una tela de moldeo 910 y la tela de moldeo 910 está estampada para impartir estructura a la banda naciente húmeda 102 como la superficie estampada permeable 612 analizada en las disposiciones tercera, cuarta y quinta. La tela de moldeo 910 está soportada en un extremo por un rodillo de moldeo 920 y un rodillo de apoyo 930 en el otro extremo. El rodillo de moldeo 920 tiene una carcasa permeable 922 (como se explicará más adelante). La carcasa permeable 922 permite utilizar una caja de vacío 614 y una caja de soplado 616, como se analizó anteriormente en 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 puede estar ubicada en el tramo de tela entre el rodillo de moldeo 920 y el rodillo de apoyo 930. Se puede usar cualquier dispositivo de limpieza adecuado. De manera similar a la tercera disposición, se puede colocar una ducha 942 encerrada en un receptáculo 945 en el interior del recorrido de tela para dirigir hacia fuera el agua y/o una solución de limpieza a través de la tela de moldeo 910. Se puede ubicar una caja de vacío 944 opuesta a la ducha 942 para recoger el agua y/o la solución limpiadora. De manera similar a las disposiciones primera y segunda, también se puede usar un chorro de aguja en un recinto 948 para dirigir agua y/o una solución de limpieza en ángulo desde una boquilla 946. El recinto 948 puede estar bajo vacío para recoger la solución emitida por la boquilla pulverizadora 946.

VII. Séptima disposición de una máquina de fabricación de papel

Las figuras 10A y 10B muestran una séptima disposición. La máquina de fabricación de papel 1000 mostrada en la figura 10A es similar a la máquina de fabricación de papel 400 de la primera disposición. Asimismo, la máquina de fabricación de papel 1002 mostrada en la figura 10B es similar a la máquina de fabricación de papel 500 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 estructurar un lado (un primer lado 104) de la banda de papel 102 usando una superficie estampada 1012, y el segundo rodillo de moldeo 1020 se usa para estructurar el otro lado (un segundo lado 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 una sola capa, ya que cada lado de la lámina puede controlarse independientemente mediante los dos rodillos de moldeo 1010, 1020. Además, moldear individualmente cada lado de la banda de papel 102 también puede ayudar a reducir los lados. En la máquina de fabricación de papel 1002 mostrada en la figura 10B, tener dos rodillos de moldeo 1010, 1020 también permite que la banda húmeda 102 se transfiera directamente al primer rodillo de moldeo 1010 desde la segunda tela de formación 206 y se omita la tela de transferencia 512 de la figura 5.

Como se analizó anteriormente en la segunda disposición, he 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 espesor de la banda de papel 102. Las propiedades de la lámina de cada lado del papel la banda 102 puede ser así controlada individualmente por el rodillo de moldeo 1010, 1020 correspondiente. Por ejemplo, las superficies estampadas 1012, 1022 de cada rodillo de moldeo 1010, 1020 pueden tener una construcción y/o un estampado diferente para impartir una estructura diferente a cada lado de la banda de papel 102. Aunque existen ventajas al construir cada rodillo de moldeo 1010, 1020 de manera diferente, la construcción no está tan limitada, 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 lado 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 cavidades más profundas y proyecciones más altas que la superficie estampada 1022 del segundo rodillo de moldeo 1020. De esta manera, el primer lado 104 de la banda de papel 102 tendrá rebajos y protuberancias. que son más profundas y más altas que el segundo lado 106 de la banda de papel 102 antes de que la banda de papel 102 se aplique al tambor Yankee 142. Luego, cuando el primer lado 104 de la banda de papel 102 se aplica al tambor Yankee 142, el tambor Yankee 142 alisará el primer lado 104 de la banda de papel 102 reduciendo la altura de las protuberancias de manera que, cuando la lámina de papel 102 se despegue del tambor Yankee 142 mediante la rasqueta 152, tanto el primero como el segundo lado 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 medidas comúnmente 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 apoyo 312 o la segunda tela de formación 206 a una primera zona de moldeo, que es una primera línea de agarre de moldeo 1030 en esta disposición. Las mismas consideraciones que se aplican a las características de los puntos de línea de agarre de moldeo 430, 530 (véanse las figuras 4 y 5) en las disposiciones primera y segunda se aplican al primer línea de agarre de moldeo 1030 de esta disposición.

Después de que el primer lado 104 de la banda de papel 102 es moldeado por el primer rodillo de moldeo 1010, la banda de papel 102 se transfiere entonces desde el 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 moldeo 1040 en esta disposición.

La banda de papel 102 puede transferirse en ambas líneas de agarre de moldeo 1030, 1040 mediante, por ejemplo, transferencia rápida. De manera similar a las ecuaciones (1) y (2), la relación de crepado en esta disposición para cada línea de agarre de moldeo 15 1030, 1040 se puede calcular según las ecuaciones (4) y (5) como:

Primera relación de crepado (%) = (S<1>/S<6>> -1) x 100% Ecuación (4)

Segunda relación de crepado (%) = (S<6>/S<7>-1) x 100% Ecuación (5)

donde S<1>es la velocidad del rodillo de apoyo 312 o de la segunda tela de formación 206, S6 es la velocidad del primer rodillo de moldeo 1010 y S<7>es la velocidad del segundo rodillo de moldeo 1020. Preferiblemente, la banda 102 se crepa en cada una de las dos ranuras de moldeo 1030, 1040 en una proporción desde aproximadamente un cinco por ciento hasta aproximadamente un sesenta por ciento. Pero se pueden emplear altos grados de crepé, acercándose o incluso superando el cien por cien. Existe una oportunidad única con dos líneas de moldeado que se pueden utilizar para modificar aún más las propiedades de la lámina. Dado que cada relación de crepado afecta principalmente al lado de la lámina que se está moldeando, las dos relaciones de crepado se pueden variar entre ellas para controlar o variar los lados de la lámina. Se pueden usar sistemas de control para monitorear las propiedades de la lámina y usar estas mediciones de propiedades para controlar las proporciones de crepé individuales, así como las diferencias entre las dos proporciones de crepé.

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

VIII. Octava disposición de una máquina de fabricación de papel.

Las figuras IIA y I IB muestran una octava disposición. Las máquinas de fabricación de papel 1100, 1102 de la octava disposición son similares a las máquinas de fabricación de papel 1000, 1002 de la séptima disposición, pero los dos rodillos de moldeo 1110, 1120 de la octava 10 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 naciente húmeda 102 se transfiere desde el rodillo de apoyo 312 o la segunda tela de formación 206 en una primera zona de moldeo, que es una primera zona de contacto de moldeo 1130 en esta disposición, usando cualquier combinación de transferencia de vacío usando la caja de vacío 1114 del primer rodillo de moldeo 1110, transferencia rápida (véase la Ecuación (4)) o una rasqueta 810 (véase la figura 8). El primer línea de agarre de moldeo 1130 puede funcionar de manera similar al línea de agarre de moldeo 620 de la tercera disposición.

Después de que el primer lado 104 de la banda de papel 102 se moldea 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 una segunda línea de agarre de moldeo 1140 en esta disposición, usando cualquier combinación de transferencia de vacío usando la caja de vacío 1124 del segundo rodillo de moldeo 1120, diferencial de presión usando la caja de soplado 1116 del primer rodillo de moldeo 1110, transferencia rápida (véase la Ecuación (5)). Luego se moldea el segundo lado 106 de la banda de papel 102 sobre la superficie estampada permeable 1122 del segundo rodillo de moldeo 1120. Los tipos de transferencias utilizadas individualmente o en combinación se pueden variar para controlar las propiedades de la lámina y el lado de la lámina. 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 se transfiere desde el segundo rodillo de moldeo 1120 hasta la sección de secado 440, 540 en la línea de transferencia 1150. Como se muestra en la figura 11 A, la sección de secado 440 incluye una sección de secador Yankee 140. Como se muestra en la figura 11B, se utiliza la sección de secado TAD 540. Las mismas consideraciones que se aplican a las características de la línea de agarre de transferencia 630 en la tercera disposición se aplican a la línea 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 las láminas fibrosas

Diversas propiedades de la lámina fibrosa resultante (también denominadas en la presente 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 procesa la banda de papel 102. Por ejemplo, el contenido de humedad y el peso base de la banda de papel 102 se pueden medir mediante un escáner de propiedades de la banda colocado después del tambor Yankee 142 y antes del rodillo principal 190. Se puede usar cualquier escáner de propiedades de la 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 base con radiación gamma. Otras propiedades, por ejemplo, la resistencia a la tracción (tanto en húmedo como en seco), el calibre y la rugosidad, se miden más adecuadamente fuera de línea. Dichas mediciones fuera de línea se pueden realizar tomando una muestra de la banda de papel 102 a medida que se produce en la máquina de papel y midiendo la propiedad en paralelo con la producción o tomando una muestra del rodillo principal 190 y midiendo la propiedad después de que el rodillo principal 190 haya sido retirado de la máquina de papel.

Como se analizó anteriormente en las disposiciones primera a octava, se pueden ajustar diversos parámetros del proceso para tener un impacto en la lámina fibrosa resultante. Estos parámetros del proceso incluyen, por ejemplo: la consistencia de la banda naciente húmeda 102 en los puntos de línea de agarre de moldeo 430, 530, 620, 710, 1030, 1040, 1130, 1140 o la zona de moldeo 820; proporciones de crepado; la carga en los puntos de línea de agarre de moldeo 430, 530, 620, 710, 1030, 1040, 1130, 1140; el vacío generado por las cajas de vacío 614, 720, 1114, 1124; y la presión del aire generada por las cajas de soplado 616, 1116, 1126. Normalmente, un valor medido para cada propiedad del papel de la lámina fibrosa resultante se encuentra dentro de un rango deseado para esa propiedad del papel. El rango deseado variará dependiendo del producto final de la banda de papel 102. Si un valor medido para una propiedad del papel cae fuera del rango deseado, un operador puede ajustar los diversos parámetros del proceso de esta invención de modo que, en una medición posterior de la propiedad del papel, el valor medido esté dentro del rango 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 de papel está en funcionamiento. Como resultado, los procesos de fabricación de papel de mi invención, en particular los descritos en las disposiciones tres a seis y ocho, pueden usarse ventajosamente para fabricar productos de láminas fibrosas consistentes mediante ajustes en tiempo real o casi en tiempo real del proceso de fabricación de papel.

X. Construcción del rodillo de moldeo permeable

10 Ahora describiré la construcción del rodillo de moldeo permeable 610, 920, 1110, 1120 usado con las máquinas de fabricación de papel de las disposiciones tercera a sexta y octava. Por simplicidad, los números de referencia usados para describir el rodillo de moldeo 610 (figuras 6A y 6B) de la tercera disposición anterior se usarán para describir a continuación las características correspondientes. La figura 12 es una vista en perspectiva del rodillo de moldeo 610, y la figura 13 es una vista en sección 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 de fabricación de papel 600. El rodillo de moldeo 610 también tiene una dirección longitudinal L (véase la figura 13) que corresponde a la dirección CD de la máquina de fabricación de papel 600. El rodillo de moldeo 610 puede ser accionado en un extremo, el extremo impulsado 1210. Se puede usar cualquier método adecuado conocido en la técnica para impulsar el extremo impulsado 1210 del rodillo de moldeo 610. El otro extremo del rodillo de moldeo 610, el extremo giratorio 1220, está soportado por un árbol 1230 y gira alrededor de él. El extremo impulsado 1210 incluye una placa terminal impulsada 1212 y un árbol 1214, que puede ser impulsado. El extremo giratorio 1220 incluye una placa terminal giratoria 1222. En esta disposición, la placa terminal impulsada 1212 y la placa terminal giratoria 1222 están construidas de acero, que es un material estructural relativamente económico. Sin embargo, los expertos en la técnica reconocerán que las placas terminales 1212, 1222 pueden construirse a partir de cualquier material estructural adecuado. La placa giratoria 1222 está unida al árbol 1230 mediante un cojinete 1224. Una carcasa permeable 1310 está unida a la circunferencia de cada una de la placa terminal impulsada 1212 y la placa terminal giratoria 1222 formando un vacío 1320 entre ellas. La superficie estampada permeable 612 se forma en el exterior de la carcasa permeable 1310. Los detalles de la carcasa permeable 1310 se analizarán más adelante.

La caja de vacío 614 y la caja de soplado 616 están ubicadas en el vacío 1320 y están soportadas por el árbol 1230 y una conexión giratoria 1352 con la placa terminal impulsada 1212 a través de la estructura de soporte 1354. La estructura de soporte 1354 permite que tanto el vacío como el aire presurizado sean transportados a la caja de vacío 614 y la caja de soplado 616, respectivamente, a través del árbol 1230. Tanto la caja de vacío 614 como la caja de soplado 616 son estacionarias, y la carcasa permeable 1310 gira alrededor de las cajas estacionarias 614, 616. Aunque la figura 13 muestra que estas cajas están opuestas a entre ellas en el rodillo, se reconoce que pueden disponerse en cualquier ángulo alrededor de la circunferencia del rodillo según sea necesario para llevar a cabo sus funciones. El vacío se extrae en la caja de vacío 614 mediante el uso de una línea de vacío 1332 que forma parte de la estructura de soporte de caja 1354. Por lo tanto, una bomba de vacío 1334 puede aplicar vacío a la caja de vacío 614 a través de la línea de vacío 1332. De manera similar, se usa una bomba o un soplador 1344 para forzar aire a través de la línea de agarre 1342 para crear una presión positiva en la caja de soplado 616.

La figura 14 muestra una sección transversal de la carcasa permeable 1310 y la caja de vacío 614, tomada a lo largo de la línea 14-14 en 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 que tienen una distancia D en la dirección C circunferencial (MD) del rodillo de moldeo 610. La distancia D de la parte abierta forma las zonas de vacío analizadas anteriormente. 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 de la operación del rodillo. Los expertos en la técnica reconocerán que se puede utilizar cualquier material estructural adecuado para la caja de vacío pero, preferiblemente, uno que sea resistente a la corrosión por la humedad que el vacío pueda extraer de la banda. En esta disposición, la caja de vacío 614 se representa con una única cavidad 1410 que se extiende en la dirección longitudinal (CD) L del rodillo de moldeo 610. Para generar un vacío uniforme a lo largo de la dirección longitudinal (CD) L, puede ser deseable subdividir la caja de vacío 614 en múltiples cavidades 1410. Los expertos en la técnica reconocerán que se puede utilizar cualquier número de cavidades. Asimismo, puede ser deseable subdividir la caja de vacío 614 en múltiples cavidades en la dirección C circunferencial (MD) para formar, por ejemplo, la caja de vacío de dos etapas analizada anteriormente.

Se forma un sello entre cada extremo 1420, 1430 de la caja de vacío 614 y una superficie interior de la carcasa permeable 1310. En esta disposición, se coloca un tubo 1422 en 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 sellado 1424 contra la superficie interior de la carcasa permeable 1310. Asimismo, se colocan dos tubos 1432 dentro de cavidades formadas en el segundo extremo superior 1430 y se usan para presionar un bloque de sellado 1434 contra la superficie interior de la carcasa permeable 1310. Además, se puede colocar una ducha de rodillo interior 1440 aguas arriba de la caja de vacío para aplicar un material lubricante, tal como agua, a la superficie inferior de la carcasa permeable 1310, reduciendo así las fuerzas de fricción y desgaste entre los bloques de sellado 1424, 1434 y la carcasa permeable 1310. De manera similar, cada extremo en la dirección CD de la caja de vacío 614 y la caja de soplado 616 están sellados. Como se puede ver en la figura 13, se coloca un tubo 1362 en una cavidad formada en los extremos de la caja de vacío 614 y la caja de soplado 616 y se infla para presionar un bloque de sellado 1364 contra la superficie interior de la carcasa permeable 1310. Cualquier material de desgaste adecuado, como polipropileno o un polímero impregnado con politetrafluoroetileno, puede usarse como los bloques de sellado 1364, 1424 y 1434. Para los tubos 1362, 1422, 1432 se puede utilizar cualquier material inflable adecuado, como por ejemplo caucho.

Las figuras 15A a 15E son disposiciones de la carcasa permeable 1310 que muestran detalles en la figura 14. Las figuras 15 A, 15B y 15C muestran una construcción de dos capas de la carcasa permeable 1310. La capa más interior es la capa estructural 1510, y la capa externa es una capa de moldeo 1520.

La capa estructural 1510 proporciona soporte a la carcasa permeable 1310. En estas disposiciones, la capa estructural 1510 está hecha de acero inoxidable, pero se puede utilizar cualquier material estructural adecuado. El espesor de la carcasa está diseñado para resistir las fuerzas ejercidas durante la producción de papel, incluidas, por ejemplo, las fuerzas ejercidas cuando la línea de agarre de moldeo 620 en la tercera disposición es un línea de agarre de presión. El espesor de la capa estructural 1510 está diseñado para soportar las cargas sobre el rodillo para evitar fatiga y otros fallos. Por ejemplo, el espesor dependerá de la longitud del rodillo, el diámetro del rodillo, los materiales utilizados, la densidad de los canales 1512 y las cargas aplicadas. El análisis de elementos finitos se puede utilizar para determinar 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 carcasa permeable 1310 con el interior del rodillo de moldeo 610. Cuando se extrae un vacío o se ejerce una presión desde cualquiera de las cajas 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 tiene un estampado para redistribuir y orientar las fibras de la banda 102 como se analizó 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 analizó anteriormente, mi 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 en volumen y absorbencia, la capa de moldeo 1520 tiene un estampado preferiblemente en una escala fina adecuada para orientar las fibras de la banda 102. La densidad de cada una de las cavidades y proyecciones de la capa de moldeo 1520 es preferiblemente mayor que aproximadamente cincuenta por 6,45 cm2 (una pulgada cuadrada) y más preferiblemente mayor que aproximadamente doscientos por 6,45 cm2 (una 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 contrae alrededor de la capa estructural 1510. La tela se monta en el aparato como la capa de moldeo 1520 tal que sus nudillos M D 1600, 1602, 1604, 1606, 1608, 1610 y así sucesivamente 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 multicapa que tiene cavidades de crepado 1620, 1622, 1624, etc., entre los nudillos MD de la tela. También se proporciona una pluralidad de nudillos CD 1630, 1632, 1634, etc., que preferiblemente pueden estar ligeramente rebajados con respecto a los nudillos MD 1600, 1602, 1604, 1606, 1608, 1610 de la tela crepada. Los nudillos CD 1630, 1632, 1634 pueden estar rebajados con respecto a los nudillos MD 1600, 1602, 1604, 1606, 1608, 1610 a una distancia de aproximadamente 0,1 mm hasta 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 apoyo 312 o la tela de transferencia 512, como se analizó anteriormente. Sin pretender limitarse a ninguna teoría, se cree que la estructura ilustrada, con "cavidades" empotrados relativamente grandes, y longitud y altura de nudillos limitadas en el CD, redistribuye la fibra tras el crepado de alto impacto para producir una lámina, que es especialmente adecuada para recicla suministros 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 mostrada 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 ha sido modelada mediante moleteado, perforación con láser, grabado, mecanizado, estampado y similares. La capa de plástico o metal puede tener un estampado adecuado antes o después de aplicarse a la capa estructural 1510 del rodillo de moldeo 610.

Volviendo a la figura 15 A, el espaciado y el diámetro de la pluralidad de canales 1512 están diseñados preferiblemente para proporcionar un vacío o presión de aire relativamente uniforme en la superficie del rodillo 5 de la capa de moldeo 1520. Para ayudar a aplicar una presión uniforme, las ranuras 1514 que se extienden o irradian desde la pluralidad de canales 1512 se pueden cortar en la superficie exterior de la capa estructural 1510. Aunque, se pueden usar otros diseños de canales 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 101512 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 la pluralidad de canales 1512 se crea mediante perforación con láser.

La pluralidad de canales 1512 tiene preferiblemente una construcción consistente con las necesidades estructurales de la carcasa permeable 1310 y la capacidad de aplicar uniformemente vacío o presión a la superficie de moldeo para efectuar la transferencia y el moldeo de la lámina. En las disposiciones mostradas en las figuras 15 A, 15B y 15C, la pluralidad de canales 1512 tiene preferiblemente un diámetro medio de aproximadamente 0,051 cm (dos centésimas de pulgada) hasta aproximadamente 1,27 cm (media pulgada), más preferiblemente de cerca de 0,16 cm (sesenta y dos milésimas de pulgada) hasta aproximadamente 0,63 cm (un cuarto de pulgada). Al calcular el diámetro medio, se puede excluir el diámetro de las ranuras 1514 y el chaflán 1516. Cada canal 1512 está preferiblemente espaciado desde aproximadamente 0,162 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 aproximadamente cincuenta canales por 6,45 cm2 (una pulgada cuadrada) y aproximadamente quinientos canales por 6,45 cm2 (una pulgada cuadrada). Los canales más espaciados y las densidades de canal más altas pueden lograr una distribución del aire mejor y más uniforme.

Puede ser difícil, sin embargo, lograr una densidad suficiente de la pluralidad de canales 1512 para aplicar una presión de aire uniforme a la capa de moldeo 1520 y todavía hacer que la capa estructural proporcione suficiente soporte estructural con la disposición mostrada en la figura 15 A. Para aliviar esta preocupación, se puede usar una capa de distribución de aire 1530 como capa intermedia, como se muestra en la figura 15D. La capa de distribución de aire 1530 está formada preferiblemente por un material permeable que permite que el aire empujado o aspirado a través de la pluralidad de canales 1512 se extienda debajo de la capa de moldeo 1520, creando así una atracción o presión generalmente uniforme. Puede usarse cualquier material adecuado incluyendo, por ejemplo, metales sinterizados porosos, polímeros sinterizados y espumas poliméricas. Preferiblemente, el espesor de la capa de distribución de aire 1530 es desde aproximadamente 0,25 cm (un décimo de pulgada) 5 hasta aproximadamente 2,54 cm (una pulgada), más preferiblemente de cerca de 0,32 cm (un octavo de pulgada) hasta 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 aumentar los diámetros. En la disposición mostrada en la figura 15D, la pluralidad de canales 1512 tiene preferiblemente un diámetro de aproximadamente 0,051 cm (dos centésimas de pulgada) hasta aproximadamente 1,27 cm (cinco décimas de pulgada), más preferiblemente de cerca de 0,13 cm (cinco centésimas de pulgada) hasta aproximadamente 0,63 cm (un cuarto de pulgada). Cada canal 1512 está preferiblemente espaciado desde aproximadamente 0,13 cm (cinco centésimas de pulgada) hasta aproximadamente 2,54 cm (una pulgada) del siguiente canal más cercano 1512, más preferiblemente desde aproximadamente 0,25 cm (una décima de pulgada) hasta aproximadamente 1,27 cm (cinco décimas de pulgada). Además, la capa estructural 1510 tiene preferiblemente una densidad de entre aproximadamente cincuenta canales 1512 por 6,45 cm2 (una pulgada cuadrada) y aproximadamente trescientos canales 1512 por 6,45 cm2 (una pulgada cuadrada).

Como se muestra en la figura 15E, puede que no sea necesaria una capa de moldeo separada 1520. En cambio, la superficie exterior 1518 de la capa estructural 1510 puede texturizarse o modelarse para formar la superficie permeable modelada 612. En la disposición mostrada en la figura 15E, la superficie exterior 1518 está modelada mediante moleteado, pero cualquier método adecuado conocido en la técnica, incluyendo, por ejemplo, perforación láser, grabado, estampado o mecanizado, se puede usar para texturizar o modelar la superficie exterior 1518. Aunque 15E muestra un estampado en la parte superior de una carcasa perforada, también es posible aplicar un estampado mediante moleteado, perforación láser, grabado, estampado o mecanizado de la superficie exterior de la capa de distribución de aire 1530 o la capa de moldeo 1520, como se analizó anteriormente.

La figura 17 muestra una vista superior de una superficie exterior moleteada 1518, y la sección mostrada en la figura 15E se toma a lo largo de la línea 15E-15E mostrada en la figura 17. Si bien se puede usar cualquier estampado adecuado, la superficie moleteada tiene una pluralidad de proyecciones 1710, que, en esta disposición, tienen forma de pirámide. Las proyecciones 1710 en forma de pirámide de esta disposición tienen un árbol mayor que se extiende en la dirección MD del rodillo de moldeo 610 y un árbol menor que se extiende en la dirección CD del rodillo de moldeo 610. El árbol mayor es más largo que el árbol menor, dando una forma de diamante a la base 1712 de las proyecciones 1710 en forma de pirámide . Las proyecciones en forma de pirámide 1710 tienen cuatro lados 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 unen cuatro vértices de cuatro proyecciones en forma de pirámide diferentes 1710 forma un hueco o cavidad 1720. Las proyecciones en forma de pirámide 1710 y los cavidades 1720 de la superficie exterior moleteada 1518 redistribuyen las fibras de fabricación de papel para moldear y formar rebajos y protuberancias inversas en la banda de papel 102.

Las proyecciones 1710 en forma de pirámide están separadas por ranuras 1730. Las ranuras 1730 de la superficie exterior moleteada 1518 son similares a las ranuras 1514 descritas anteriormente con referencia a la figura 15A. Las ranuras 1730 se extienden hacia fuera desde un canal 1512 para distribuir el aire que se empuja o aspira por los canales 1512 a través de la superficie exterior moleteada 1518 y ayudan a distribuir uniformemente el aire a través de la superficie exterior moleteada 1518.

XI. Construcción del rodillo de moldeo no permeable

Ahora describiré la construcción del rodillo de moldeo no permeable 420, 520, 1010, 1020 usado con las máquinas de fabricación de papel de las disposiciones primera, segunda y séptima. Por simplicidad, los números de referencia usados para describir el rodillo de moldeo 420 de la primera disposición anterior se usarán para describir a continuación las características correspondientes. La figura 18 es una vista en perspectiva del rodillo de moldeo no permeable 420. Al igual que con el rodillo de moldeo permeable 610, descrito anteriormente, el rodillo de moldeo no permeable 420 tiene una dirección radial y una forma cilíndrica con una dirección circunferencial que corresponde a la dirección MD de la máquina de fabricación de papel 400. El rodillo de moldeo 420 también tiene una dirección longitudinal que corresponde a la dirección CD de la máquina de fabricación de papel 400.

El rodillo de moldeo no permeable 420 tiene un primer extremo 1810 y un segundo extremo 1820. Uno o ambos del primer o segundo extremo 1810, 1820 pueden ser accionados por cualquier medio adecuado conocido en la técnica. En esta disposición, ambos extremos tienen árboles 1814, 1824 que están, respectivamente, conectados a placas extremas 1812, 1822. Las placas extremas 1812, 1822 soportan cada extremo de una carcasa (no mostrada) sobre la cual se forma la superficie estampada 422. El rodillo puede estar hecho de cualquier material estructural adecuado conocido en la técnica, incluido, por ejemplo, acero. La carcasa forma el soporte estructural para la superficie estampada 422 y puede construirse como un cilindro de acero inoxidable, similar a la carcasa permeable 1310 analizada anteriormente, pero sin los canales 1512. Sin embargo, el rodillo de moldeo 420 no se limita a esta construcción. Puede usarse cualquier construcción de rodillo adecuada conocida en la técnica para construir el rodillo de moldeo no permeable 420.

La superficie estampada 422 puede formarse de manera similar a la capa de moldeo 1520 discutida anteriormente. Por ejemplo, la superficie estampada 422 puede estar formada por una tela tejida (tal como la tela analizada anteriormente con referencia a la figura 14) que se encoge alrededor de la carcasa del rodillo de moldeo no permeable. En otro ejemplo, la superficie exterior de la carcasa puede tener textura o estampado. Se puede utilizar cualquier método adecuado conocido en la técnica, incluido, por ejemplo, moleteado (tal como el moleteado discutido anteriormente con referencia a la figura 17), grabado, estampado o mecanizado, para texturizar o modelar la superficie exterior. La superficie estampada 422 también puede formarse mediante perforación o grabado con láser y, en tal caso, está formada preferiblemente a partir de un plástico elastómero, pero se puede utilizar cualquier material adecuado.

Aunque esta invención se ha descrito en ciertas disposiciones de ejemplo específicas, resultarán evidentes muchas modificaciones y variaciones adicionales para los expertos en la técnica a la luz de esta descripción. Por lo tanto, debe entenderse que esta invención se puede poner en práctica de forma diferente a la descrita específicamente. Por lo tanto, las disposiciones de ejemplo de la invención deben considerarse en todos los aspectos ilustrativas y no restrictivas, y el alcance de la invención debe estar determinado únicamente por las reivindicaciones.

Aplicabilidad industrial

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

Claims

REIVINDICACIONES

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

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

(b) deshidratar la banda naciente (102) para formar una banda deshidratada (102) que tiene una consistencia desde aproximadamente un diez por ciento de sólidos hasta aproximadamente un setenta por ciento de sólidos;

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

(d) aplicar un vacío en una zona de moldeo definida entre la superficie de transferencia (312) y un rodillo de moldeo (610), teniendo el rodillo de moldeo (610) (i) una superficie interior y (ii) una superficie interior estampada exterior permeable (612), teniendo la superficie estampada exterior permeable (612) del rodillo de moldeo (610) una pluralidad de rebajos y siendo permeable al aire, y aplicándose el vacío en el interior del rodillo de moldeo (610) para provocar que el aire fluya a través de la superficie estampada exterior permeable (612) del rodillo de moldeo (610) hacia el interior del rodillo de moldeo (610);

(e) transferir la banda deshidratada (102) desde la superficie de transferencia (312) hasta la superficie estampada exterior permeable (612) del rodillo de moldeo (610) en la zona de moldeo, aplicándose el vacío durante la transferencia de la banda deshidratada (102) desde la superficie de transferencia (312) hasta la superficie estampada exterior permeable (612) del rodillo de moldeo (610), y (i) redistribuyéndose las fibras de fabricación de papel de la banda deshidratada (102) sobre la superficie estampada exterior permeable (612) del rodillo de moldeo (610) y (ii) arrastrándose hacia la pluralidad de rebajos de la superficie estampada exterior permeable (612) del rodillo de moldeo (610), para formar una banda de papel moldeada;

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

(g) secar la banda de papel moldeada en la sección de secado para formar una lámina fibrosa.

2. El método de la reivindicación 1, en el que la banda deshidratada tiene una consistencia desde aproximadamente un veinte por ciento de sólidos hasta aproximadamente un setenta por ciento de sólidos y/o desde aproximadamente un treinta por ciento de sólidos hasta aproximadamente un sesenta por ciento de sólidos y/o desde aproximadamente un diez por ciento de sólidos hasta aproximadamente un treinta y cinco por ciento de sólidos, en particular, en el que tiene lugar, durante la formación de la banda naciente, la deshidratación de la banda naciente para formar una banda deshidratada que tiene una consistencia desde aproximadamente un diez por ciento de sólidos hasta aproximadamente un treinta y cinco por ciento de sólidos.

3. El método de la reivindicación 1, en el que la etapa de deshidratación comprende deshidratar la banda naciente usando al menos uno de una prensa de zapata, una prensa de rodillo, deshidratación al vacío, una prensa de desplazamiento y secado térmico y/o la banda naciente se deshidrata adicionalmente mediante el vacío aplicado en la zona de moldeo.

4. El método de la reivindicación 1, en el que el vacío es de aproximadamente 0,127 metros de mercurio a 0,635 metros de mercurio (cinco pulgadas de mercurio hasta aproximadamente veinticinco pulgadas de mercurio) y/o el vacío se aplica a lo largo de una distancia de la superficie estampada exterior permeable (612) del rodillo de moldeo (610) de aproximadamente 0,00635 metros hasta aproximadamente 0,127 metros (un cuarto de pulgada hasta aproximadamente cinco pulgadas) en una dirección de rotación del rodillo de moldeo (610) y/o se aplica el vacío sobre una distancia de la superficie estampada exterior permeable (612) del rodillo de moldeo (610) desde aproximadamente 0,0127 metros hasta aproximadamente 0,0508 metros (desde media pulgada hasta aproximadamente dos pulgadas) en una dirección de rotación del rodillo de moldeo (610) y/o el vacío aplicado en la zona de moldeo se aplica aguas abajo de la zona de moldeo en una dirección de rotación del rodillo de moldeo (610).

5. El método de la reivindicación 1, en el que el vacío aplicado en la zona de moldeo se aplica en una primera zona de vacío y en una segunda zona de vacío, estando situada la primera zona de vacío en la zona de moldeo para transferir la banda deshidratada (102) desde la superficie de transferencia (312) hasta el rodillo de moldeo (610) y la segunda zona de vacío está colocada aguas abajo de la primera zona de vacío en una dirección de rotación del rodillo de moldeo (610), en particular, en el que el vacío aplicado en la primera zona de vacío es mayor que el vacío aplicado en la segunda zona de vacío y/o la segunda zona de vacío es más larga en la dirección de rotación del rodillo de moldeo (610) que la primera zona de vacío y/o que comprende, además:

exponer la banda deshidratada (102) sobre el rodillo de moldeo (610) a un fluido calentado en una posición opuesta a la segunda zona de vacío; y

aspirar el fluido calentado hacia la banda deshidratada (102) usando el vacío aplicado en la segunda zona de vacío.

6. El método de la reivindicación 1, que comprende además calentar la banda deshidratada (102) sobre la superficie estampada exterior permeable (612) del rodillo de moldeo (610), en particular, exponer la banda deshidratada (102) a un fluido para calentar la banda deshidratada (102), en particular, en el que el fluido es al menos uno de aire calentado, vapor saturado y vapor sobrecalentado, y/o aspirar el fluido hacia la banda deshidratada (102) usando el vacío para calentar la banda deshidratada (102) en el rodillo de moldeo (610).

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

8. El método de la reivindicación 1, en el que la superficie de transferencia (312) se mueve a una velocidad superficial de transferencia y el rodillo de moldeo (610) gira a una velocidad de rodillo de moldeo, siendo la velocidad de rodillo de moldeo menor que la velocidad superficial de transferencia, en particular, en el que la relación de crepado entre la superficie de transferencia (312) y el rodillo de moldeo (610) es desde aproximadamente un cinco por ciento hasta aproximadamente sesenta por ciento.

9. El método de la reivindicación 1, que comprende además usar una rasqueta (152) para transferir la banda deshidratada (102) desde la superficie de transferencia (312) hasta la superficie estampada exterior permeable (612) del rodillo de moldeo (610), y/o la sección de secado comprende un secador Yankee y la etapa de secado incluye secar la banda de papel moldeada usando el secador Yankee.

10. El método de la reivindicación 1, que comprende además aplicar presión de aire positiva en el interior del rodillo de moldeo (610) para hacer que el aire fluya en una dirección radial a través de la superficie estampada exterior permeable (612) del rodillo de moldeo (610) lejos del interior del rodillo de moldeo (610), aplicándose la presión de aire positiva para transferir la banda de papel moldeada lejos de la superficie estampada exterior permeable (612) del rodillo de moldeo (610), en particular, en el que la presión de aire positiva se aplica durante la transferencia de la banda moldeada a la sección de secado.

11. El método de la reivindicación 1, en el que la sección de secado comprende un secador de aire pasante y la etapa de secado incluye secar la banda de papel moldeada usando el secador de aire pasante, en particular, la sección de secado comprende además una tela secada por aire pasante, transfiriéndose la banda de papel moldeada a la sección de secado mediante la transferencia de la banda de papel moldeada a la tela que se seca con aire pasante, en particular, el rodillo de moldeo (610) gira a una velocidad de rodillo de moldeo y la tela que se seca con aire pasante se desplaza a la velocidad de la tela, siendo la velocidad de la tela menor que la velocidad del rodillo de moldeo.

12. El método de la reivindicación 1, en el que la zona de moldeo es una línea de agarre de moldeo (620) definida entre la superficie de transferencia (312) y el rodillo de moldeo (610), en particular, que comprende aplicar una carga entre la superficie de transferencia (312) y el rodillo de moldeo (610) en la línea de agarre de moldeo (620).

13. El método de la reivindicación 1, que comprende además limpiar la superficie estampada exterior permeable (612) del rodillo de moldeo (610) en una superficie libre del rodillo de moldeo (610), en particular, en el que la limpieza incluye dirigir un medio de limpieza hacia la superficie estampada exterior permeable (612) del rodillo de moldeo (610) desde una posición que es externa al rodillo de moldeo (610) y en una dirección que es capaz de eliminar materia particulada de la superficie estampada (612), en particular, en el que el fluido incluye al menos uno de agua y una solución de limpieza y/o la limpieza incluye dirigir un medio de limpieza a través de la superficie estampada exterior permeable (612) del rodillo de moldeo (610) lejos del interior del rodillo de moldeo (610) en una dirección radial del rodillo de moldeo (610), en particular, en el que el medio de limpieza incluye al menos uno de aire, agua y una solución de limpieza.

14. El método de la reivindicación 1, en el que

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

y la etapa (e) comprende además, después de formar una banda de papel moldeada, que es una banda de papel que tiene un primer lado moldeado, transferir la banda de papel desde la superficie estampada exterior permeable (1012) del primer rodillo de moldeo (1010) hasta una segunda zona de moldeo definida entre el primer rodillo de moldeo (1010) y un segundo rodillo de moldeo (1020), incluyendo el segundo rodillo de moldeo (1020) una superficie estampada exterior (1022), teniendo la superficie estampada exterior (1022) del segundo rodillo de moldeo (1020) una pluralidad de rebajos, transfiriéndose la banda de papel a la superficie estampada exterior (1022) del segundo rodillo de moldeo (1020) y redistribuyéndose las fibras de fabricación de papel en un segundo lado de la banda de papel (i) en la superficie estampada exterior (1022) del segundo rodillo de moldeo (1020) y (ii) en la pluralidad de rebajos de la superficie estampada exterior (1022) del segundo rodillo de moldeo (1020), para formar una banda de papel moldeada que tiene lados moldeados primero y segundo.

15. El método de la reivindicación 14, en el que la superficie estampada exterior permeable (1012) del primer rodillo de moldeo (1010) tiene un estampado y la superficie estampada exterior (1022) del segundo rodillo de moldeo (1020) tiene un estampado que es diferente al estampado de la superficie estampada exterior permeable (1012) del primer rodillo de moldeo (1010), en particular,

en el que la sección de secado comprende un secador Yankee y la etapa de secado incluye secar la banda de papel moldeada usando el secador Yankee de manera que las propiedades de la lámina fibrosa sean sustancialmente las mismas en el primer lado que en el segundo lado.

16. El método de la reivindicación 14, en el que la primera zona de moldeo es una primera línea de agarre de moldeo (1030) definida entre la superficie de transferencia (312) y el primer rodillo de moldeo (1010) y/o la segunda zona de moldeo es una segunda zona de contacto de moldeo (1040) definida entre el primer rodillo de moldeo (1010) y el segundo rodillo de moldeo (1020) y/o que comprende además aplicar presión de aire positiva en el interior del primer rodillo de moldeo (1010) para provocar que el aire fluya a través de la superficie estampada exterior permeable (1012) del primer rodillo de moldeo (1010) lejos del interior del primer rodillo de moldeo (1010) en una dirección radial del primer rodillo de moldeo (1010), aplicándose la presión de aire positiva durante la transferencia de la banda de papel desde la superficie estampada permeable (1012) del primer rodillo de moldeo (1010) hasta la superficie estampada exterior (1022) del segundo rodillo de moldeo (1020).

17. El método de la reivindicación 14, en el que el segundo rodillo de moldeo (1020) incluye además una superficie estampada interior y exterior (1022) del segundo rodillo de moldeo (1020) y es una superficie estampada exterior permeable (1022), siendo permeable al aire la superficie estampada exterior permeable (1022) del segundo rodillo de moldeo (1020).

18. El método de la reivindicación 17, que comprende además aplicar un vacío en la segunda zona de moldeo durante la transferencia de la banda de papel desde la superficie estampada exterior permeable (1012) del primer rodillo de moldeo (1010) hasta la superficie estampada exterior permeable (1022) del segundo rodillo de moldeo (1020), aplicándose el vacío en el interior del segundo rodillo de moldeo (1020) para hacer que el aire fluya a través de la superficie estampada exterior permeable (1022) del segundo rodillo de moldeo (1020) hacia el interior del segundo rodillo de moldeo (1020) y siendo arrastrada la fibra de fabricación de papel en el segundo lado de la banda de papel hacia la pluralidad de rebajos de la superficie estampada exterior permeable (1022) del segundo rodillo de moldeo (1020).

19. El método de la reivindicación 18, que comprende además aplicar presión de aire positiva en el interior del primer rodillo de moldeo (1010) para hacer que el aire fluya a través de la superficie estampada exterior permeable (1012) del primer rodillo de moldeo (1010) lejos del interior del primer rodillo de moldeo (1010) en una dirección radial del primer rodillo de moldeo (1010), aplicándose la presión de aire positiva durante la transferencia de la banda de papel desde la superficie estampada exterior permeable (1012) del primer rodillo de moldeo (1010) hasta la superficie estampada exterior permeable (1022) del segundo rodillo de moldeo (1020), y/o el vacío aplicado en una de la primera zona de moldeo y la segunda zona de moldeo es mayor que el vacío aplicado en la otra de la primera zona de moldeo y segunda zona de moldeo, en particular, en el que la sección de secado comprende un secador Yankee y la etapa de secado incluye secar la banda de papel moldeada usando el secador Yankee de manera que las propiedades de la lámina fibrosa sean sustancialmente las mismas en el primer lado que en el segundo lado.

20. El método de la reivindicación 17, que comprende además aplicar presión de aire positiva sobre un interior del segundo rodillo de moldeo (1020) para provocar que el aire fluya a través de la superficie estampada exterior permeable (1022) del segundo rodillo de moldeo (1020) lejos del interior del segundo rodillo de moldeo (1020) en una dirección radial, aplicándose la presión de aire positiva para transferir la banda de papel moldeada lejos de la superficie estampada exterior permeable (1022) del segundo rodillo de moldeo (1020), en particular, en el que se aplica una presión de aire positiva durante la transferencia de la banda moldeada a la sección de secado.

21. El método de la reivindicación 14, en el que el primer rodillo de moldeo (1010) gira a una primera velocidad de rodillo de moldeo, y el segundo rodillo de moldeo (1020) gira a una segunda velocidad de rodillo de moldeo, siendo la velocidad de segundo rodillo de moldeo menor que la primera velocidad de rodillo de moldeo.

22. El método de la reivindicación 21, en el que la relación de crepado entre el primer rodillo de moldeo (1010) y el segundo rodillo de moldeo (1020) es desde aproximadamente un cinco por ciento hasta aproximadamente un sesenta por ciento y/o en el que la superficie de transferencia (312) se mueve a una velocidad superficial de transferencia, siendo la velocidad del primer rodillo de moldeo menor que la velocidad superficial de transferencia, en particular, en el que la relación de crepado entre la superficie de transferencia (312) y el primer rodillo de moldeo (1010) es desde aproximadamente un cinco por ciento hasta aproximadamente un sesenta por ciento y/o en el que la relación de crepado entre la superficie de transferencia (312) y el primer rodillo de moldeo (1010) difiere de la relación de crepado entre el primer rodillo de moldeo (1010) y el segundo rodillo de moldeo (1020), en particular, en el que la sección de secado comprende un secador Yankee y la etapa de secado incluye secar la banda de papel moldeada usando el secador Yankee de manera que las propiedades de la lámina fibrosa sean sustancialmente las mismas en el primer lado que en el segundo lado.

23. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1,8, 11, 12 o 19, que comprende, además:

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

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

ajustar:

el vacío aplicado en la zona de moldeo, o

al menos una de la velocidad superficial de transferencia y la velocidad del rodillo de moldeo, o

al menos una de la velocidad del rodillo de moldeo y la velocidad de la tela, o

la carga entre la superficie de transferencia y el rodillo de moldeo en la línea de agarre de moldeo, o al menos uno del vacío aplicado en la primera zona de moldeo y el vacío aplicado en la segunda zona de moldeo, o

al menos una de entre la primera velocidad de rodillo de moldeo y la segunda velocidad de rodillo de moldeo, de tal modo que un valor medido de la propiedad, medido durante una medición posterior, esté dentro del rango deseado.