ITVE20110063A1 - Metodo di compensazione dimensionale di nastri di materiale fibroso. - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

dell'invenzione avente per titolo:

"Metodo di compensazione dimensionale di nastri di materiale fibroso" La presente invenzione concerne un metodo di compensazione dimensionale di nastri di materiale fibroso.

Sono noti metodi di produzione di materiale fibroso, ed in particolare di nastri di carta. Essi prevedono nelle loro linee generali di versare un impasto di materiale fibroso ed acqua su un nastro trasportatore continuo in movimento. Qui questo impasto viene progressivamente privato del suo contenuto di acqua e sottoposto ad una serie di lavorazioni tradizionali, che portano alla fine all'ottenimento di un nastro di carta o, in termini più generali, all'ottenimento di un nastro di materiale fibroso da avvolgere poi in rotoli per le successive utilizzazioni.

Queste successive utilizzazioni possono consistere nella stampa del nastro di carta o nella sua trasformazione, attraverso idonei successivi passaggi su macchine da cartotecnica.

Tuttavia entrambe le lavorazioni pongono particolari esigenze: la stampa infatti richiede in genere dei ben precisi formati, che spesso non sono sottomultipli della larghezza del nastro continuo ottenuto dalla macchina da cartiera. Ed analogamente i prodotti di cartotecnica vengono ottenuti a partire dal nastro continuo di carta, che non sempre viene utilizzato nel formato reso disponibile dalla cartiera, ma deve essere tagliato e può comportare una serie di sprechi dovuti agli sfridi.

Inoltre, indipendentemente da questo problema, molto spesso i prodotti ottenuti da un nastro continuo di carta non garantiscono una loro stabilità dimensionale, a causa di inevitabili ritiri, cui il nastro à ̈ sottoposto sia per effetto della sua stessa natura, sia per effetto delle lavorazioni, cui viene sottoposto.

Il processo di produzione del nastro fibroso su macchina continua conferisce alle fibre un orientamento preferenziale nella direzione di fabbricazione. Tale orientamento preferenziale à ̈ la causa dell’anisotropia del materiale, ossia delle diverse proprietà fisico-meccaniche nella direzione di fabbricazione, o longitudinale, rispetto alla direzione trasversale. Ad esempio la resistenza a trazione e la rigidità risultano maggiori nella direzione longitudinale; l’allungamento, la resistenza alla lacerazione e l’igroespansività hanno valori più elevati nella direzione trasversale. Altri fattori che contribuiscono all’anisotropia del materiale cartaceo sono il tiro, cui à ̈ sottoposto il nastro fibroso lungo la macchina continua ed il restringimento trasversale che esso subisce in seccheria. Tali fattori introducono tra i legami interfibra tensioni diversamente distribuite nelle due direzioni.

La preferenzialità in senso longitudinale nella direzione di orientamento delle fibre, e la conseguente anisotropia del nastro di carta à ̈ una delle cause principali dei difetti di planarità della carta. Il problema viene evidenziato in caso di differenza tra l’umidità relativa dell’ambiente e quella di equilibrio della carta. Le fibre infatti tendono a rigonfiare maggiormente nel verso della loro larghezza. I fogli di carta possono risultare deformati e non ben distesi.

Per alcune applicazioni à ̈ inoltre richiesta una carta od un cartoncino ad alta voluminosità (rapporto spessore/grammatura). Ad esempio la voluminosità aumenta la compressibilità della carta, favorendone l’adattamento ed il contatto con una forma inchiostrante e migliorando quindi il trasferimento dell’inchiostro in un processo di stampa. La voluminosità à ̈ richiesta anche nel settore della carta tissue per conferire morbidezza e capacità di assorbimento di liquidi.

E’ noto che una distribuzione di fibre (speratura) uniforme nel foglio di carta favorisce la patinatura ed una stampa più omogenea. E’ noto che à ̈ più facile ottenere sperature omogenee a grammature elevate. Appare quindi vantaggioso un metodo che consenta di depositare un velo di fibre a grammatura più alta ed uniforme e quindi di allargare il velo abbassandone la grammatura ma mantenendo un accettabile grado di uniformità della speratura.

Una carta più isotropa e con una speratura più uniforme ha valori migliori di resistenza alla lacerazione ed allo scoppio ed à ̈ particolarmente adatta alla produzione di sacchi.

Scopo dell'invenzione à ̈ di mettere a punto un metodo che consenta di modificare la larghezza di un nastro continuo di materiale fibroso, e più in particolare di un nastro continuo di carta, e di assicurare la stabilità del nastro così modificato.

Altro scopo dell’invenzione à ̈ di mettere a punto un metodo che consenta i ottenere nastri di materiale fibroso allargato trasversalmente, stabilizzato ed eventualmente compattato longitudinalmente.

Altro scopo dell'invenzione à ̈ di mettere a punto un metodo che sia effettuabile con gli stessi impianti che consentono di ottenere nastri di materiale fibroso compattato trasversalmente.

Altro scopo dell'invenzione à ̈ di realizzare un nastro di materiale fibroso ad elevata voluminosità, intesa come rapporto spessore/grammatura.

Altro scopo dell'invenzione à ̈ di realizzare un nastro continuo di materiale fibroso di spessore inferiore a quello minimo ottenibile con le macchine da cartiera tradizionali e comunque con una speratura più omogenea, a parità di grammatura, anche a grammature basse.

Altro scopo dell’invenzione à ̈ di realizzare un nastro di materiale fibroso avente una orientazione delle fibre più omogenea e meno sbilanciata nel verso macchina e di conseguenza con proprietà (meccaniche, igroscopiche, di stabilità dimensionale, ecc.) più isotrope.

Altro scopo dell'invenzione e di realizzare un nastro di materiale fibroso con una porosità controllata.

Altro scopo dell'invenzione à ̈ di realizzare un nastro di materiale fibroso con una concentrazione controllata di additivi lungo lo spessore del nastro.

Altro scopo dell'invenzione e di realizzare un nastro di materiale fibroso, le cui caratteristiche meccaniche, ottiche e di porosità possano essere controllate e bilanciate tra loro in maniera più fine e flessibile rispetto ai metodi tradizionali.

Questi scopi ed altri che risulteranno dalla descrizione che segue sono raggiunti, secondo l’invenzione, con un metodo di compensazione dimensionale di nastri di materiale fibroso caratterizzato dal fatto che si fa aderire un velo di materiale fibroso plasmabile, avente un contenuto di secco compreso tra 3% e 80%, ad un nastro continuo di trasporto di materiale elastico, si sottopone poi detto nastro ed il velo, ad esso aderente, a stiramento trasversale ed a rimozione parziale del contenuto di liquido ed infine si rimuove detto velo da detto nastro prima che questo abbia iniziato il suo ritorno elastico.

L’invenzione comprende anche un'apparecchiatura per attuare il metodo ed a sua volta comprendente:

- un nastro continuo di trasporto di materiale elastico,

- una stazione di alimentazione di un velo di materiale fibroso plasmabile, avente un contenuto di secco compreso tra 3% e 80%, a detto nastro, - mezzi di stiramento trasversale localizzato di detto nastro posizionati a valle di detta stazione di alimentazione, con riferimento al senso di avanzamento del nastro stesso,

- mezzi di rimozione di detto velo, già stirato trasversalmente, da detto nastro prima del suo ritorno elastico nella configurazione di riposo.

La presente invenzione viene qui di seguito ulteriormente chiarita in alcune sue preferite forme di pratica realizzazione riportate a scopo puramente esemplificativo e non limitativo con riferimento alle allegate tavole di disegni, in cui:

la figura 1 mostra schematicamente una porzione di nastro elastico di trasporto, sul quale à ̈ posto un velo continuo di materiale fibroso sottoposto al metodo secondo l'invenzione,

la figura 2 mostra schematicamente in sezione ed in una prima forma di realizzazione un manicotto elastico avvolto su un rullo e sottoposto a stiramento localizzato.

la figura 3 lo mostra nella stessa vista ed in una seconda forma di realizzazione.

la figura 4 lo mostra nella stessa vista ed in una terza fase di realizzazione, la figura 5 lo mostra nella stessa vista ed in una quarta forma di realizzazione,

la figura 6 mostra in vista laterale un particolare rullo incurvato per effettuare lo stiramento trasversale del nastro elastico di trasporto,

la figura 7 mostra in sezione un nastro trasportatore elastico associato a mezzi per sottoporre il velo di materiale fibroso a stiramento trasversale ed a stiramento longitudinale,

la figura 8 mostra in sezione un rullo avvolto da un manicotto elastico sottoposto a due fasi di stiramento localizzato,

la figura 9 mostra in sezione un nastro trasportatore elastico teso tra due rulli di rinvio e sottoposto a stiramento localizzato in corrispondenza di ciascuno di questi, e

la figura 10 mostra in vista prospettica due veli continui di materiale fibroso, uno sottoposto a stiramento trasversale localizzato con il metodo secondo l’invenzione, l’altro sottoposto da parte dello stesso nastro di trasporto a compattazione trasversale.

Come si vede dalle figure, il metodo secondo l'invenzione prevede, in maniera estremamente schematica, di partire da un velo 2 di materiale fibroso avente un contenuto di secco compreso tra 3% e 80% e quindi un contenuto di umidità compreso tra 20% e 97%.

Questo velo 2 di materiale fibroso, che potrebbe anche essere accoppiato ad un film di materiale polimerico, viene deposto su un nastro di trasporto 4 realizzato in materiale elastico ed avente almeno una sua porzione sottoposta ad estensione trasversale con qualsiasi azione meccanica, consistente ad esempio in una trazione trasversale in corrispondenza dei bordi od in prossimità di questi oppure in un forzato allontanamento dal piano di scorrimento di una sua porzione trattenuta in corrispondenza dei bordi.

In fig. 1 à ̈ illustrato un nastro elastico 4 sottoposto a stiramento trasversale a seguito dell'applicazione di sollecitazioni a trazione in corrispondenza dei suoi bordi in direzione delle frecce 6, mentre in fig. 2 à ̈ illustrato un nastro elastico 4 sottoposto a stiramento trasversale a seguito della forzata introduzione temporanea del nastro stesso, che à ̈ costituito da un manicotto tubolare 4 avvolto attorno ad un rullo rigido 8, entro una coppia di cavità circonferenziali 10, ricavate in detto rullo in prossimità delle sue due estremità. Questa forzata introduzione temporanea può essere vantaggiosamente provocata per interferenza da parte di una coppia di rulli introduttori 12, che entrano parzialmente in dette cavità circonferenziali 10.

Indipendentemente dalle modalità, con le quali il nastro di trasporto 4 viene stirato, se prima che inizi questo stiramento o prima comunque che esso sia stato completato, sul nastro stesso viene deposto il velo di materiale fibroso 2 che, dato il suo elevato contenuto d'acqua, si trova in uno stato plasmabile, mano a mano che il nastro di trasporto si allarga, esso trascina nel suo allargamento anche il velo di materiale fibroso.

Al tempo stesso il velo di materiale fibroso subisce una compattazione in direzione longitudinale, dovuta al contemporaneo accorciamento longitudinale del nastro elastico, se questo ha un normale coefficiente di Poisson alla deformazione (ad esempio intorno a 0.5). Tuttavia la contemporanea compattazione longitudinale del nastro 4 può essere impedita se questo à ̈ caricato con fibre disposte in senso longitudinale e resistenti alla compressione assiale (ad esempio acciaio, kevlar, carbonio), oppure se lo stesso à ̈ realizzato con un materiale avente un coefficiente di Poisson idealmente vicino a zero.

Il nastro elastico di trasporto 4 può essere costituito da uno o più strati di elastomero, eventualmente espanso, o da tessuto singolo o multiplo di fili elastici od anche non elastici ma comunque intrecciati secondo una trama elastica, od infine da uno strato composito dei precedenti.

Esso può altresì essere permeabile ai fluidi e contenere uno strato spugnoso atto ad assorbire e/o rilasciare liquidi.

Il nastro elastico 4, infine, può costituire il nastro della cosiddetta tavola piana, che in una tradizionale macchina da carta riceve l'impasto proveniente dalla cassa di afflusso. Infatti à ̈ previsto che il velo 2 di materiale plasmabile possa provenire direttamente dalla cassa d’afflusso di una qualsiasi macchina da cartiera oppure possa essere ottenuto da un nastro di carta già formato e sottoposto previamente a bagnatura fino ad essere portato al desiderato grado di umidità. E’ inoltre previsto che esso possa essere costituito da fibre cellulosiche, nel caso si desideri ottenere un nastro di carta, oppure da fibre cellulosiche e polimeriche o soltanto da fibre polimeriche, nel caso si desideri ottenere un nastro di tessuto non tessuto.

Per migliorare l’adesione tra il velo 2 e la superficie elastica del nastro di trasporto 4, detta superficie può essere funzionalizzata in modo da presentare un'elevata affinità per la cellulosa. Ad esempio il materiale che forma il nastro di trasporto 4 di può essere realizzato a partire da una miscela di materiale elastico (gomma) e cellulosa in forma di fibre, microcristalli (cellulosa microcristallina) o nanofibre (nanocellulosa).

Alternativamente le fibre o nanofibre di cellulosa possono essere legate alla superficie elastica da opportuni leganti, quali lattici oppure promotori di adesione a base, ad esempio, di silicati e titanati. Per migliorare l'adesione tra lo strato di fibre e la gomma, quest'ultima può essere sottoposta a trattamento corona od in generale ad un trattamento al plasma.

E’ anche possibile utilizzare come materiale, che forma il nastro di trasporto 4, un tessuto elastico composto parzialmente di cotone.

Inoltre à ̈ possibile ricoprire od impregnare il nastro di trasporto 4 con un lattice gommoso a bassa temperatura di transizione vetrosa, quali ad esempio quelli utilizzati per gli adesivi pressure-sensitive, tradizionalmente usati per i post-it. E’ infine possibile ricoprire o impregnare il nastro di trasporto 4 con le formulazioni tipicamente usate per aumentare l'adesione del nastro di fibre al cilindro yankee usato nella produzione della carta tissue.

In alternativa a questi metodi tendenti a migliorare l'aderenza del velo 2 di materiale plasmabile al nastro di trasporto 4, à ̈ anche previsto che detto velo sia premuto contro detto nastro di trasporto con una superficie liscia, piana o cilindrica (rullo); ed à ̈ altresì previsto che detto nastro possa essere interessato sulla sua superficie da una pluralità di microuncini, che favoriscano l’aggrappo del velo 2 al nastro 4.

Prima però che il nastro di trasporto 4 abbia cessato di essere stirato trasversalmente o comunque prima che esso eventualmente abbia iniziato a riassumere la sua configurazione originaria, il velo 2 di materiale fibroso stirato trasversalmente viene allontanato dal nastro stesso, per non essere sottoposto ad una sua ricompattazione trasversale.

In questo modo à ̈ possibile ottenere l'assottigliamento del velo di materiale fibroso 2, a parità di voluminosità, in misura spesso superiore a quella ottenibile con tradizionali processi di cartiera.

In caso di adesione eccessiva, per staccare il velo di materiale fibroso 2 dalla superficie elastica à ̈ possibile usare una lama d'aria o di vapore acqueo od eventualmente una racla. Se il nastro elastico 4 à ̈ permeabile ai fluidi, à ̈ anche possibile insufflare l'aria attraverso questo per staccare il velo fibroso 2.

Inoltre, allo scopo di favorire un corretto stiramento trasversale del nastro elastico di trasporto 4, che data la sua funzione deve essere in continuo contatto con rulli di supporto e di movimentazione, Ã ̈ vantaggiosamente previsto che lo scorrimento del nastro elastico su questi rulli di trasporto sia favorito da idonee sostanze lubrificanti interposte tra i due od anche da una adeguata variazione dello spessore del nastro stesso e/o da una conformazione opportunamente bombata dei rulli di trasporto od anche da una realizzazione di questi con gabbie a sfere.

In fig. 3 à ̈ illustrato in sezione schematica un nastro di trasporto 4 a spessore differenziato, e più precisamente più sottile nella fascia centrale e più spesso nelle due fasce laterali. Esso à ̈ avvolto su un rullo bombato 8, in modo che nella fase di introduzione nelle cavità circonferenziali 10 non sia sottoposto a brusche deviazioni, che potrebbero comportare sollecitazioni anomale, rapida usura e disuniformità di stiramento trasversale. Inoltre i due rulli introduttori 12 presentano una sagomatura complementare e possono anche essere interessati sulla loro superficie circonferenziale, in tutto od in parte da gabbie a sfere (non rappresentate), che favoriscano lo scorrimento trasversale del nastro di trasporto 4 su di esse.

In alternativa, od anche in aggiunta al profilo differenziato del nastro di trasporto 4 l'invenzione prevede anche che il controllo del suo stiramento trasversale possa essere effettuato realizzando questo nastro in materiale a cedevolezza elastica differenziata, e cioà ̈ più cedevole nella fascia centrale, destinata a ricevere il velo 2 di materiale fibroso plasmabile e meno cedevole nelle fasce laterali, alle quali sono applicate le sollecitazioni a trazione.

E’ comunque previsto che tutte queste caratteristiche, e cioà ̈ la cedevolezza elastica differenziata del nastro di trasporto 4, la bombatura del rullo 8 e la presenza di gabbie a sfere, che nel disegno sono state illustrate come appartenenti a specifiche forme di realizzazione, in realtà siano tra loro indipendenti e possano essere adottate autonomamente o nella desiderata combinazione, a seconda delle necessità.

In fig. 4 Ã ̈ illustrato un nastro di trasporto 4 che oltre ad essere a spessore differenziato in senso trasversale, viene stirato per allontanamento dal suo piano di scorrimento grazie alla presenza di due gabbie a sfere 14, sulle quali appoggia il nastro stesso.

In fig. 5 à ̈ invece illustrato un nastro di trasporto 4, nel quale lo stiramento trasversale à ̈ provocato sullo stesso piano di scorrimento del nastro, grazie a gabbie a sfere 14' di particolare conformazione.

In fig. 6 à ̈ poi illustrato un nastro di trasporto 4, che viene stirato trasversalmente grazie all'impiego di un particolare rullo tenditore incurvato 16, denominato "banana" nel gergo tecnico e costituito da una pluralità di minori rulli 18 montati su uno stesso albero incurvato 20.

In una forma di realizzazione non illustrata nei disegni à ̈ previsto che lo stiramento trasversale del velo 2 sia ottenuto con tradizionali tempiali, nei quali peraltro i dischi inclinati con uncini sono sostituiti da dischi con bordo gommato.

In fig. 7 à ̈ illustrato un nastro di trasporto 4, che dopo esser stato sottoposto a stiramento trasversale in una delle modalità precedentemente descritte, viene anche sottoposto ad uno stiramento longitudinale. Questo stiramento longitudinale à ̈ provocato per trascinamento da parte di un rullo 22, che ruota a velocità periferica superiore alla velocità periferica del rullo 8, attorno al quale il nastro 4 à ̈ avvolto nella fase di stiramento trasversale.

È anche previsto che il nastro di trasporto 4 possa essere sottoposto a più stiramenti trasversali successivi e localizzati e che il velo di materiale fibroso 2 venga posto sul nastro di trasporto prima dell'inizio di uno stiramento, venga poi staccato da questo, quando lo stiramento à ̈ terminato, e venga poi posto nuovamente sullo stesso nastro di trasporto 4 prima dell'inizio del successivo stiramento e così via, in modo da poter essere sottoposto a più stiramenti in sequenza.

In fig. 8 à ̈ illustrato un nastro di trasporto 4, conformato a manicotto ed avvolto attorno ad un rullo 8, al quale sono associate due coppie di rulli introduttori 12, agenti sul nastro 4 in due distinte posizioni, in modo da sottoporre il velo 2 di materiale plasmabile a due successive fasi di stiramento trasversale. Come si à ̈ detto, à ̈ necessario che dopo la prima fase di stiramento il velo 2 venga allontanato dal nastro di trasporto 4, prima che esso riprenda la sua configurazione originale, e ciò viene ottenuto con una coppia di nastri trasportatori ausiliari 26, che hanno appunto la funzione di prelevare il velo 2, già parzialmente stirato trasversalmente nella prima stazione, e di portarlo nella seconda stazione, dove viene sottoposto alla seconda fase di stiramento trasversale.

In fig. 9 à ̈ illustrato lo stesso principio, applicato peraltro ad un nastro elastico di trasporto 4 teso tra due rulli 8,8’. A differenza dalla precedente forma di realizzazione, in cui le due fasi di stiro trasversale del velo 2 sono effettuate nello stesso rullo 8, qui le due fasi di stiro trasversale sono effettuate in corrispondenza dei due distinti rulli 8,8’.

Se poi il nastro di trasporto 4 à ̈ realizzato in materiale permeabile ai fluidi ed in corrispondenza del o di ciascun tratto di stiramento trasversale viene affacciato alla bocca di un aspiratore 24 (cfr. figg. 2-5), lo stiramento trasversale del velo 2 di materiale fibroso risulta più efficace sia per la più intensa rimozione dell'umidità in questo contenuta, sia per la sua migliore aderenza al nastro di trasporto 4 che si sta allargando.

Allo scopo poi di favorire l’adesione del velo fibroso al nastro elastico, l’uniformità di stiramento e la rimozione dell'acqua del velo 2 di materiale fibroso plasmabile, l'invenzione prevede anche l'impiego di elementi prementi meccanici fissi oppure in grado di ruotare, dotati di superfici con basso attrito, oppure di feltri o di altri nastri continui anche elastici. In particolare può essere previsto l'impiego di un solo feltro, che mantiene aderente il velo 2 al nastro di trasporto 4 nella fase di stiramento trasversale, oppure l'impiego di due feltri, tra i quali viene interposto il velo 2, allontanato dal nastro di trasporto 4 al termine della o di ciascuna fase di stiramento trasversale. In particolare i nastri di trasporto ausiliari 26, già descritti relativamente alle figg. 8 e 9, oltre a svolgere la funzione di allontanare il velo 2 di materiale fibroso plasmabile dal nastro di trasporto 4 tra una fase di stiramento trasversale e la successiva possono svolgere la funzione di feltri per la rimozione parziale dell’acqua dal velo 2.

In quest’ultimo caso il nastro di trasporto 4 ed il feltro 26 con esso cooperante possono essere azionati alla stessa velocità, oppure anche a velocità differenziate, in modo da provocare anche un aumento di voluminosità del velo 2 di materiale fibroso tra essi interposto.

E’ inoltre possibile che sia il nastro di trasporto 4 che il feltro od il nastro continuo 26 abbiano la superficie funzionalizzata in modo da presentare un’elevata affinità per la cellulosa. Quando infatti il velo 2 di materiale fibroso plasmabile si stacca dal nastro superiore e da quello inferiore, questi esercitano sul velo stesso, che à ̈ ancora fortemente umido e plasmabile, una trazione lungo la direzione del suo spessore (direzione Z), aumentandone lo spessore e quindi la voluminosità.

Dopo che il velo fibroso 2 à ̈ stato pressato tra i due nastri 26 o tra il nastro di trasporto 4 ed il feltro 26 con esso cooperante, aventi comunque superficie ad elevata affinità per la cellulosa e comportamento elastico, procedere alla contemporanea deformazione loro e dell’interposto velo 2. Inoltre, se i due nastri elastici vengono sottoposti a stiramento in corrispondenza dei rispettivi bordi, ed al tempo stesso tra i due viene mantenuta una distanza almeno pari a quella precedente lo stiramento, il velo 2 subirà in contemporanea uno stiramento in senso trasversale ed uno stiramento lungo l'asse Z. Ciò à ̈ dovuto alle forze di adesione tra ciascuna faccia del velo 2 e le superfici elastiche dei nastri di trasporto superiore ed inferiore, nonché allo stiramento trasversale ed al conseguente assottigliamento dello spessore dei due nastri elastici.

Lo stiramento lungo l'asse Z del velo 2 di materiale fibroso ancora umido e plasmabile à ̈ diretta a provocare un aumento di voluminosità di detto velo; anche in questo caso il distacco del velo 2 può essere facilitato da racle, da lame d'aria o da aria soffiata attraverso i nastri elastici di trasporto inferiore e superiore nel punto di distacco.

Poiché in linea generale il tratto di allargamento del nastro di trasporto 4, la cui lunghezza può essere regolata a piacere, à ̈ seguito da un suo ritorno più o meno rapido alla condizione originaria, e quindi da un tratto di restringimento trasversale del nastro in precedenza allargato, questa sequenza di due tratti, nei quali il nastro à ̈ sottoposto a sollecitazioni trasversali in direzione opposta, può essere vantaggiosamente utilizzato per ottenere su un velo 2 di materiale fibroso il suo stiramento trasversale e quindi la sua stabilizzazione, e su un differente velo 2’ di materiale fibroso la sua compattazione trasversale.

In fig. 10 à ̈ illustrato schematicamente questo principio. Si riconosce chiaramente che il nastro di trasporto 4 à ̈ sottoposto in un suo tratto ad uno stiramento trasversale con una delle varie tecniche precedentemente descritte. Nel tratto a monte del tratto stirato, sul nastro 4 viene posto il velo 2 di materiale fibroso plasmabile, che poi viene allontanato dal nastro 4 nel punto del suo massimo allargamento. Qui un secondo velo 2’ di materiale fibroso viene deposto sul nastro 4, in modo da provocare con il ritorno elastico di questo alla configurazione iniziale una compattazione trasversale del velo 2’, utile per conferire allo stesso caratteristiche di estensibilità trasversale.

A seconda poi del particolare impiego, cui il prodotto finale à ̈ destinato, à ̈ anche previsto che il velo 2 di materiale fibroso plasmabile sia trattato, immediatamente prima, durante od immediatamente dopo la fase di stiramento, con additivi atti a conferire particolari proprietà. In questo modo à ̈ possibile ottimizzare l’efficienza di additivazione, limitando la produzione di reflui. E’ inoltre possibile evitare incompatibilità tra gli additivi in soluzione o sospensione (ad esempio per incompatibilità di pH o perché formerebbero un gel od un precipitato), aggiungendo questi in stadi diversi. In questo modo à ̈ possibile ad esempio formare un gel direttamente all’interno del velo fibroso additivando separatamente due componenti gelificanti quali ad esempio alginato e ioni calcio.

Questa additivazione può consistere in una spruzzatura, in una deposizione da rulli, in un’impregnazione con formulazioni liquide rilasciate da uno strato spugnoso facente parte del nastro elastico, od in altre tecniche note all’esperto del ramo.

Il grado di secco del velo fibroso viene scelto in funzione dell’additivo da addizionare, dell’uniformità di distribuzione in superficie, della penetrazione lungo lo spessore del velo e/o dell’effetto finale da ottenere. In particolare à ̈ possibile avere un maggior controllo del grado di distribuzione in superficie (anche additivando a registro) e della penetrazione dell’additivo lungo lo spessore del velo fibroso.

Grazie al controllo della porosità ed a quello della distribuzione degli additivi lungo lo spessore del velo à ̈ possibile, ad esempio, regolare in modo fine la collatura della superficie di un nastro di carta, ottimizzandone le proprietà di penetrazione dei liquidi e di resistenza alla delaminazione od allo spolvero in funzione del tipo di stampa, cui la carta à ̈ destinata.

Gli additivi in forma di polvere sono preferibilmente dispersi in acqua e mescolati ad agenti leganti, quali polimeri cationici, nanocellulosa, poliglicoli, dispersioni acriliche, dispersioni stirene-butadiene, ecc…

Inoltre detti additivi possono anche essere attivabili mediante somministrazione di energia dall’esterno (calore, radiazioni UV o visibili, microonde, electron beam, ecc…) e fornire l’effetto desiderato solo dopo l’attivazione (anche al di fuori della macchina da carta). In particolare gli additivi possono essere incapsulati in microcapsule additivate al velo fibroso ed il cui guscio può essere rotto in un momento successivo tramite l’applicazione di pressione o calore, allo scopo di provocare il rilascio dell’additivo stesso al momento voluto.

I diversi additivi devono poter svolgere le rispettive funzione ed essere eventualmente attivati senza interferire gli uni con gli altri.

Gli additivi da addizionare possono conferire proprietà quali: controllo della porosità (la porosità superficiale à ̈ essenziale per determinare la capacità di filtrare i pigmenti di un inchiostro dal loro veicolo e quindi per la qualità di stampa) lungo lo spessore con additivi quali:

o micro cellulosa cristallina,

o nanocellulosa,

o cariche minerali generate in situ per precipitazione (ad es. CaCO3precipitato additivando una soluzione di bicarbonato di calcio ed allontanando acqua ed anidride carbonica per riscaldamento; la soluzione può contenere leganti e/o sostanze in grado di influenzare la morfologia dei cristalli di CaCO3precipitati),

o polialchilenglicoli (aumento porosità; cfr. WO 08/131793)

barriera all’ossigeno e/o al vapor d’acqua

o proteine (glutine, derivati dal siero di latte)

o copolimeri di cloruro vinilidene riportati in CA 711208,

o nanocellulosa

opacità

o cariche minerali generate in situ per precipitazione

o caolino

o mica

antigrasso

o amido

o nanocellulosa

o alginati

o carbossi metil cellulosa

o polivinilalcol

ï‚· collatura

o amido

ï‚· controllo dello spolvero

o amido

o nanocellulosa

o carbossimetilcellulosa

ï‚· idrorepellenza (anche per carte isolanti per condensatori facilmente imbevibili in oli o resine dielettriche)

o cere, anche naturali, preferibilmente in dispersione

o colofonia

 idrofilicità

o polialchilenglicoli

ï‚· adesione di inchiostri

o titanio acetil acetonato

o silani

o gomma arabica

o destrine

o allume

antiaderenza

o resine siliconiche

velocità di reticolazione di adesivi, particolarmente a base poliuretanica o stearato di zinco

o caprolattame

o N-aciluree (cfr. WO 05/118666)

o ammine terziarie

colore

o pigmenti in dispersione, particolarmente biossido di titanio per il grado di bianco

o pigmenti basati su interferenza ottica generata da nano strati di polielettroliti, ad esempio nano cellulosa e polietilene immina o coloranti anche termo, elettro o foto cromici

voluminosità

o microcapsule contenenti agenti espandenti attivabili per riscaldamento

o schiume a base di nano cellulosa

o agenti espandenti chimici

o bicarbonato di sodio e acidi deboli, eventualmente aggiunti separatamente in fasi successive

possibilità di riscaldamento per induzione

o suscettori preferibilmente biodegradabili, ad es. alcuni di quelli descritti in US 6348679, in grado di convertire energia elettromagnetica alla frequenza radio o microonde in calore.

In particolare i suscettori possono essere additivati in miscela con nanocellulosa in modo da poter ottenere un’efficace asciugatura di quest’ultima.

 rigidità e resistenza a trazione (a secco e/o a umido)

o amido

o nanocellulosa

o resine acriliche reticolabili con foto iniziatori e luce UV

o resine melamminiche reticolabili con calore

o resine poliammidiche modificate con epicloridrina

in particolare, con un controllo del grado di penetrazione dell’additivo à ̈ possibile aumentare la resistenza alla trazione in carte formate da fibre rigide tubuliformi pur mantenendo buone caratteristiche di opacità e di resistenza alla lacerazione.

ï‚· catturatori di ossigeno

o sostanze incapsulate per entrare in funzione al momento voluto quali ad esempio sali ferrosi

 conducibilità elettrica

o fibre di carbonio

ï‚· antibatterici

o carbonio sali di argento

o nano particelle di argento

o biossido di titanio

o sali di ammonio quaternari (o ioni ammonio associati a nano cellulosa o microcellulosa

o chitosano

o batteriocine

o estratti naturali vari (da TÃ ̈, noce moscata, pompelmo, ecc.)

In sostanza il metodo secondo l’invenzione si presta ad un gran numero di applicazioni ed in particolare a ricevere additivi di varia natura e proprietà, in grado di conferire al prodotto finale, ed in particolare a nastri di carta, proprietà e potenzialità in passato non esistenti.

E’ infine previsto che, sempre a seconda dell'impiego cui il prodotto à ̈ destinato, il metodo secondo l'invenzione possa essere abbinato a tradizionali metodi di trattamento del nastro finale di materiale fibroso, ed in particolare ai metodi di accoppiamento e/o di stiramento di nastri accoppiati e/o di produzione di nastri di materiale estensibile, quali quelli descritti ad esempio in EP 772522, in EP 824619, in EP 876536, in EP 946353, in US 2624245 od in US 7918966.

Da quanto detto risultano chiaramente i vantaggi che il metodo secondo l’invenzione presenta. Esso in particolare consente di realizzare un nastro di materiale fibroso:

- con orientazione delle fibre più omogenea e meno sbilanciata nel verso macchina e di conseguenza con proprietà (meccaniche, igroscopiche, di stabilità dimensionale, ecc..) più isotrope,

- con una porosità controllata,

- con una concentrazione controllata di additivi lungo nel senso dello spessore del nastro,

- con caratteristiche, meccaniche, ottiche e di porosità possano essere controllate e bilanciate tra loro in maniere più fine e flessibile rispetto ai metodi tradizionali.

Inoltre le apparecchiature secondo l’invenzione possono vantaggiosamente costituire dei moduli indipendenti, che possono essere aggiunti o tolti dalla linea di produzione secondo le esigenze.

La presente invenzione à ̈ stata illustrata e descritta in una sua preferita forma di realizzazione, ma si intende che varianti esecutive potranno ad essa in pratica apportarsi, senza peraltro uscire dall'ambito di protezione del presente brevetto per invenzione industriale.

Claims (32)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Metodo di compensazione dimensionale di nastri di materiale fibroso caratterizzato dal fatto che si fa aderire un velo (2) di materiale fibroso plasmabile, avente un contenuto di secco compreso tra 3% e 80%, ad un nastro continuo di trasporto (4) di materiale elastico, si sottopone poi detto nastro ed il velo, ad esso aderente, a stiramento trasversale ed a rimozione parziale del contenuto di liquido ed infine si rimuove detto velo da detto nastro prima che questo abbia iniziato il suo ritorno elastico.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che si sottopone detto nastro (4) con detto velo (2), ad esso adeso, a stiramento trasversale per forzato allontanamento almeno parziale di una porzione del nastro stesso, trattenuto in corrispondenza dei bordi, dal suo piano di scorrimento in condizione non sollecitata.
3. 3. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che si sottopone detto nastro (4) con detto velo (2), ad esso adeso, a stiramento trasversale per applicazione di un'azione meccanica di trazione applicata in corrispondenza dei bordi del nastro stesso complanarmente al suo piano di scorrimento.
4. 4. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che si provoca lo stiramento di detto nastro (4), avvolto attorno ad un primo rullo (8) sostanzialmente rigido, per interferenza da parte di almeno un secondo rullo (12) sostanzialmente rigido, avente asse parallelo all'asse del primo rullo ed agente nel senso di spingere detto nastro (4) entro una corrispondente cavità circonferenziale (10) ricavata in detto primo rullo (8).
5. 5. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che si fa aderire a detto nastro elastico di trasporto (4) detto velo (2) di materiale plasmabile proveniente dalla cassa d’afflusso di una macchina da cartiera.
6. 6. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che si fa aderire a detto nastro elastico di trasporto (4) detto velo (2) di materiale plasmabile ottenuto da un nastro di carta già formato e sottoposto previamente a bagnatura fino ad essere portato al desiderato grado di umidità.
7. 7. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che si migliora l'adesione di detto velo (2) di materiale plasmabile a detto nastro elastico di trasporto (4) per funzionalizzazione del nastro stesso al fine di fargli presentare un'elevata affinità per la cellulosa.
8. 8. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che si utilizza un nastro di trasporto (4) realizzato a partire da una miscela di materiale elastico e cellulosa in forma di fibre, microcristalli o nano fibre.
9. 9. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che si migliora l'adesione di detto velo (2) di materiale plasmabile a detto nastro elastico di trasporto (4) sottoponendo quest'ultimo ad un trattamento al plasma.
10. 10. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che si favorisce il distacco di detto velo di materiale fibroso (2) da detto nastro elastico di trasporto (4) con una lama di fluido insufflata tra i due.
11. 11. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che si utilizza un nastro elastico di trasporto (4) permeabile ai fluidi e si favorisce il distacco di detto velo di materiale fibroso (2) da detto nastro (4) con un getto d'aria insufflata attraverso questo.
12. 12. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che si favorisce lo stiramento trasversale di detto nastro elastico di trasporto (4) interponendo tra questo e gli organi, con i quali esso viene a contatto, mezzi di riduzione dell'attrito.
13. 13. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che si utilizza nastro elastico di trasporto (4) permeabile ai fluidi e si favorisce la rimozione dell'umidità da detto velo (2) di materiale fibroso, aderente a detto nastro (4) affacciando alla bocca di un aspiratore (24) il suo tratto sottoposto a stiramento trasversale.
14. 14. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che si favorisce la rimozione dell'umidità da detto velo (2) di materiale fibroso, facendo aderire a detto velo (2) almeno un feltro (26).
15. 15. Metodo secondo la rivendicazione 14 caratterizzato dal fatto che si fa avanzare detto feltro (26) a velocità differente rispetto alla velocità di avanzamento di detto nastro di trasporto (4).
16. 16. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che oltre a sottoporre detto nastro di trasporto (4) a stiramento trasversale, lo si sottopone anche a stiramento longitudinale.
17. 17. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto di sottoporre detto velo (2) di materiale plasmabile a stiramento lungo la direzione del suo spessore.
18. 18. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che nella fase di ritorno elastico di detto nastro di trasporto (4), in precedenza stirato trasversalmente, si fa aderire ad esso un differente velo (2’) di materiale fibroso plasmabile, da sottoporre a compattazione trasversale.
19. 19. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che si sottopone in una qualsiasi fase di trattamento di detto velo (2) di materiale plasmabile ad una sua additivazione con agenti di varia natura, eventualmente attivabili mediante somministrazione di energia dall'esterno, in grado di conferire specifiche proprietà al prodotto finale ottenuto.
20. 20. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che si fa aderire al nastro di trasporto (4) un velo di materiale fibroso plasmabile (2) accoppiato ad un film di materiale polimerico.
21. 21. Metodo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni caratterizzato dal fatto che si sottopone il nastro di trasporto (4) a più stiramenti trasversali successivi e localizzati, si rimuove da detto nastro (4) il velo (2) di materiale plasmabile prima che inizi la fase di ritorno elastico al termine di ciascun suo stiramento trasversale e lo si fa aderire nuovamente allo stesso prima del suo successivo stiramento trasversale.
22. 22. Apparecchiatura per attuare il metodo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 21 caratterizzata dal fatto di comprendere: - un nastro continuo di trasporto (4) di materiale elastico, - una stazione di alimentazione di un velo (2) di materiale fibroso plasmabile, avente un contenuto di secco compreso tra 3% e 80%, a detto nastro (4), - mezzi di stiramento trasversale localizzato di detto nastro (4) posizionati a valle di detta stazione di alimentazione, con riferimento al senso di avanzamento del nastro stesso, - mezzi di rimozione di detto velo (2), già stirato trasversalmente, da detto nastro (4) prima del suo ritorno elastico nella configurazione di riposo.
23. 23. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 22 caratterizzata dal fatto che detto nastro di trasporto (4) Ã ̈ realizzato in materiale permeabile ai fluidi e/o in grado di assorbirli e rilasciarli
24. 24. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 22 caratterizzata dal fatto che detto nastro di trasporto (4) à ̈ costituito da uno o più strati di materiale elastico, eventualmente permeabile ai fluidi e/o spugnoso.
25. 25. Apparecchiatura secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che detto nastro di trasporto (4) à ̈ realizzato con un materiale che presenta un'elevata affinità per la cellulosa.
26. 26. Apparecchiatura secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che detto nastro di trasporto (4) à ̈ realizzato con un lattice gommoso a bassa temperatura di transizione vetrosa.
27. 27. Apparecchiatura secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che detto nastro di trasporto (4) à ̈ interessato sulla sua superficie da una pluralità di microuncini facilitanti l’aggrappo di detto velo di materiale plasmabile (2).
28. 28. Apparecchiatura secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che detto nastro di trasporto (4) ha spessore differenziato nel senso della sua larghezza.
29. 29. Apparecchiatura secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che detto nastro di trasporto (4) à ̈ costituito da un manicotto elastico forato montato su un primo rullo (8) di materiale sostanzialmente rigido, interessato da almeno una cavità circonferenziale (10).
30. 30. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 29 caratterizzata dal fatto di comprendere una coppia di secondi rulli spintori (12) sostanzialmente rigidi, aventi asse parallelo all'asse di detto primo rullo (8) ed agenti nel senso di provocare l'introduzione temporanea e localizzata di detto manicotto elastico (4) entro corrispondenti cavità circonferenziali (10) ricavate in detto primo rullo (8).
31. 31. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 29 caratterizzata dal fatto che detto primo rullo (8) ha profilo convesso.
32. 32. Apparecchiatura secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto di essere provvista di nastro di trasporto (4) realizzato in materiale permeabile ai fluidi e di comprendere almeno una bocca di aspirazione (24) affacciata alla superficie di detto nastro di trasporto (4) opposta a quella, alla quale aderisce detto velo (2) di materiale fibroso plasmabile.