ITVE950009A1 - Procedimento per la produzione di carta cedevole ed impianto per effettuare il procedimento - Google Patents

Procedimento per la produzione di carta cedevole ed impianto per effettuare il procedimento Download PDF

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Giorgio Trani
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Giorgio Trani
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    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F11/00—Processes for making continuous lengths of paper, or of cardboard, or of wet web for fibre board production, on paper-making machines

Abstract

Procedimento per la produzione di carta cedevole caratterizzato dal fatto di comprendere le seguenti fasi: - alimentazione di un impasto a base di fibre vegetali ad un organo spappolatore,- miscelazione dell'impasto con acqua all'interno dello spappolatore,- raffinazione per sfregamento delle fibre fino ad una pasta che presenti un grado di raffinazione di almeno 10° SR,- trasferimento della pasta raffinata in una cassa d'afflusso,- erogazione della pasta raffinata dalla cassa d'afflusso su di una tela di formazione del nastro di carta e conseguente riduzione della percentuale di acua mediante gravità e vuoto,- pressatura di detto nastro e conseguente ulteriore riduzione del suo contenuto d'acqua,- impregnazione del nastro con addittivi in soluzione allo scopo di aumentare le caratteristiche di cedevolezza e di migliorare la tecnologia di produzione,- preformatura del nastro impregnato per sua deformazione secondo un definito profilo che favorisca la cedevolezza del nastro,- essiccazione del nastro di carta preformato, - costipazione effettuata tra coppie di rulli, dei quali uno realizzato in materiale duro, interessato da nervature superficiali ed alimentato a velocità maggiore, e l'altro realizzato in materiale tenero, a superficie liscia ed alimentato a velocità minore,- essiccazione finale.

Description

D E S C R I Z I O N E
dell'invenzione avente per titolo:
"Procedimento per la produzione di carta cedevole ed impianto per effettuare il procedimento"
La presente invenzione concerne un procedimento per la produzione di carta cedevole ed un impianto per effettuare il procedimento .
Scopo dell'invenzione è di realizzare un procedimento che consenta di produrre carta che presenti un elevato grado di resistenza, ed al tempo stesso una cedevolezza sia in senso longitudinale che in senso trasversale praticamente dello stesso ordine di grandezza.
Altro scopo dell'invenzione è di realizzare un procedimento che consenta di produrre carta con un impianto in continuo.
Tali scopi ed altri che risulteranno dalla descrizione che segue sono raggiunti secondo l'invenzione con un procedimento per la produzione di carta cedevole caratterizzato dal fatto di comprendere le seguenti fasi:
- alimentazione di un impasto a base di fibre vegetali ad un organo spappolatore,
- miscelazione dell'impasto con acqua all'interno di detto spappolatore,
- raffinazione per sfregamento delle fibre fino ad ottenere una pasta che presenti un grado di raffinazione di almeno 30°SR, - trasferimento della pasta raffinata in una cassa d'afflusso, - erogazione della pasta raffinata dalla cassa d'afflusso su di una tela di formazione del nastro di carta e conseguente riduzione della percentuale di acqua mediante gravità e vuoto, - pressatura di detto nastro e conseguente ulteriore riduzione del suo contenuto d'acqua,
- impregnazione del nastro con additivi in soluzione allo scopo di aumentare le caratteristiche di cedevolezza e di migliorare la tecnologia di produzione,
- preformatura del nastro impregnato per sua deformazione secondo un definito profilo che favorisca la cedevolezza del nastro, - essiccazione del nastro di carta preformato,
- costipazione effettuata tra coppie di rulli, dei quali uno realizzato in materiale duro, interessato da nervature superficiali ed alimentato a velocità maggiore, e l'altro realizzato in materiale tenero, a superficie liscia ed alimentato a velocità minore,
- essiccazione finale.
Per effettuare il procedimento è previsto un impianto caratterizzato dal fatto di comprendere:
- uno spappolatore dell'impasto a base di fibre,
- una unità di raffinazione,
- una cassa di afflusso,
- una stazione di formazione del foglio di carta,
- una stazione di pressatura,
- una stazione di impregnazione,
- una stazione di preformatura,
- una stazione di essiccazione,
- una stazione di costipazione,
- una stazione di essiccazione finale.
La presente invenzione viene qui di seguito ulteriormente chiarita in una sua preferita forma di pratica realizzazione, riportata a scopo puramente esemplificativo e non limitativo, con riferimento alle allegate tavole di disegno, in cui:
la figura 1 mostra in vista schematica un impianto per effettuare il procedimento secondo 1'invenzione,
le figure 2, 3, 4 e 5 mostrano in vista schematica differenti rulli impiegati nella fase di preformatura,
la figura 6 mostra in vista schematica i rulli per effettuare la fase di costipazione.
Come si vede dalle figure l'impianto per la produzione di carta cedevole comprende, nelle sue linee essenziali, uno spappolatore 1 ad alta densità, sostanzialmente costituito da una vasca cilindrica 2 avente fondo troncoconico rovesciato ed alloggiante all'interno una girante conica 3 interessata sulla sua superficie da un rilievo elicoidale.
Lo spappolatore 1 è collegato con una tina di stoccaggio 4, munita di agitatore 5 ed a sua volta collegata ad una stazione di raffinazione 6 formata da unità di raffinazione 7 alternate con tine di stoccaggio 8. L'uscita dell'ultima unità di raffinazione 7 è collegata ad un'altra unità di raffinazione 7', a sua volta collegata ad una tina di stoccaggio 9, comunicante con una cassa d'afflusso 10, che alimenta una stazione 11 di formazione del foglio di carta. Questa stazione comprende una tela 12 tesa tra rulli di rinvio 13 ed atta a sottoporre l'impasto di acqua e materie prime fibrose a progressiva estrazione di acqua mediante gravità e mediante vuoto.
L'estremità a valle della stazione di formazione 11 del nastro di carta fa capo ad una stazione di pressatura 14, a valle della quale è prevista una stazione di impregnazione 23 ed una successiva stazione di preformatura 15.
A valle della stazione di preformatura 15 è prevista una stazione di asciugatura 16 a rulli caldi ed una successiva stazione di costipazione 17, comprendente coppie di rulli controrotanti, di differente natura e consistenza superficiale, alimentati con differenti velocità ed in grado di costipare il nastro sia in senso longitudinale che in senso trasversale.
L'uscita della stazione di costipazione 17 è collegata con una ulteriore stazione di asciugatura 18 e con una successiva stazione 19 di avvolgimento della carta.
Tra le stazioni di asciugatura 18 e di avvolgimento 19 possono essere inserite un'altra stazione di impregnazione, un'altra stazione di asciugatura ed una stazione di calibrazione, atte a sottoporre il nastro di carta ad ulteriori trattamenti per migliorarne le caratteristiche di stampabilità, ove richieste.
L'impianto secondo l'invenzione comprende anche una serie di controlli e di automatismi, che assicurano la corretta effettuazione del ciclo operativo e che verranno richiamati di volta in volta nel corso della seguente descrizione di funzionamento .
Il funzionamento dell'impianto secondo l'invenzione viene ora descritto con riferimento ai passaggi del nastro di carta in formazione attraverso le successive stazioni.
Le balle di materia prima fibrosa vengono alimentate allo spappolatore 1 ad alta densità, unitamente alla prefissata quantità di acqua, per una loro mescolazione. Qui avviene lo spappolamento dell'impasto, la sua mescolazione con acqua e la sua additivazione con particolari sostanze, aventi la funzione di aumentare il carico di rottura delle fibre, di omogeneizzare l'impasto di acqua e fibre e di conferire particolari caratteristiche alla carta ottenuta.
In particolare la materia prima fibrosa è costituita da fibre vegetali che possono essere costituite da cellulosa a fibre lunghe, cellulosa a fibre corte od altre fibre ricavate da vegetali diversi dal legno (linters di cotone, canapa, lino, sparto, kenaf) . Le differenti materie prime possono essere lavorate sulla stessa linea o preferibilmente su linee differenti.
La rotazione della girante 3 comporta il progressivo spappolamento della materia prima fibrosa, che peraltro conserva la lunghezza delle fibre originarie, e ne provoca l'intima mescolazione con l'acqua e con gli additivi introdotti nello spappolatore. In particolare tra gli additivi possono essere impiegati amidi, che sono in grado di legare le fibre tra loro e di aumentarne il carico di rottura, oppure la carbossimet ilcellulosa (CMC), che ha anche la funzione di disperdere le fibre e di evitare quindi la loro coagulazione, oppure resine sintetiche e/o lattici, i quali hanno la funzione di legare tra loro le fibre dell'impasto, costituendo una sorta di legame elastico.
Dallo spappolatore 1 esce 'un impasto di fibra, acqua ed additivi, con contenuto secco pari al 15% circa, e quest'impasto viene inviato nella successiva stazione di raffinazione 6, per essere sottoposto all'azione di unità raffinatrici a dischi di lava, che lavorano le fibre sostanzialmente senza tagliarle, ma idratandole e conferendo particolari caratteristiche all'impasto. A seguito di questo trattamento le fibre vengono modificate in modo tale che risulti favorito il loro imbrigliamento e si formi una struttura continua ed omogenea, essenziale per le caratteristiche che il prodotto finale dovrà presentare.
Il grado di raffinazione dell'impasto può essere determinato in base a parametri obiettivi, misurati in °SR (Shopper Reagler) e secondo la presente invenzione l'impasto che esce dal trattamento di raffinazione deve presentare da 30°SR a 60°SR. Un limite superiore alla raffinazione è comunque dato dalla fragilità della carta ottenuta, caratteristica questa che contrasta con le caratteristiche di elasticità, di impregnabilità, di preformabilità e di costipabilità richieste secondo la presente invenzione.
All'uscita dell'ultimo stadio di raffinazione l'impasto, che come si è detto presenta da 30°SR a 60°SR, viene immesso nell'unità di raffinazione 7' la cui funzione è di idratare le fibre, rigonfiandole ed arricciandole. L'impasto viene quindi inviato nella tina di stoccaggio 9 e di qui nella cassa di afflusso 10, dalla quale, con un contenuto secco pari a circa 0,5-1%, viene versato sulla sottostante tela 12 della stazione 11 di formazione del nastro di carta.
Sul tratto iniziale di questa tela l'impasto tende ad eliminare progressivamente acqua dapprima per gravità e successivamente per aspirazione, fino a presentare, in corrispondenza dell'estremità di uscita della tela, un contenuto secco pari a circa il 18%.
Il nastro di carta 20 che esce dalla stazione 11 viene fatto passare nella stazione di pressatura 14 tra rulli di pressatura 21 e feltri 22, perdendo acqua fino a portarsi ad un contenuto secco di circa il 35%.
Il nastro di carta passa poi alla stazione di impregnazione 23, dove viene trattato con una soluzione di vari additivi aventi la funzione di migliorare le caratteristiche di cedevolezza della carta e/o di migliorare la tecnologia di produzione. Questa impregnazione è preferibilmente ottenuta con un dispositivo spruzzatore, ma può altresì essere ottenuta con altri sistemi, ad esempio per passaggio del nastro di carta in formazione attraverso vasche contenenti la soluzione impregnante. In ogni caso la quantità di impregnante è controllabile, con notevoli vantaggi sia in termini di costo della sostanza utilizzata, sia in termini di esatta determinazione di tale sostanza.
Il nastro così impregnato viene sottoposto ad un trattamento di preformatura nella stazione 15, nella quale sono previste una o più unità preformanti. Queste possono essere tutte identiche oppure differenti tra loro. In particolare ciascuna unità preformante può comprendere:
- un rullo superiore 24 con profilo sagomato ed un rullo inferiore liscio 25 con feltro liscio tradizionale 26 (fig. 2); - un rullo superiore 27 liscio ed un rullo inferiore 28 liscio, tra i quali è interposto un feltro 29, avente struttura esterna marcante in modo da deformare opportunamente il nastro di carta in formazione interposto tra detto feltro ed il rullo superiore 27 (cfr. fig. 3);
- un rullo superiore 30 con profilo sagomato ed un rullo inferiore 31 liscio (fig. 4);
- un rullo superiore 32 liscio, un rullo inferiore 33 liscio, un feltro tradizionale 34 ed una tela 35 a struttura marcante, interposta tra il feltro 34 ed il rullo superiore 32 (fig. 5).
L'impiego di più unità di preformatura, che possono essere eguali o differenti tra loro, consente di ottenere sul nastro di carta profili praticamente di qualsiasi disegno, in particolare di disegni non ottenibili con una singola unità di preformatura.
Il nastro di carta così preformato viene essiccato nella stazione 16 fino ad avere un contenuto secco pari a circa 60-70% mediante passaggio attraverso rulli caldi od a tunnel ad aria calda, prima di essere sottoposto al trattamento di costipazione.
E' anche possibile che tra la stazione di preformatura 15 e la stazione di asciugatura 16 sia interposta una stazione di essiccazione e/o fusione, preferibilmente a raggi infrarossi.
Nella stazione 17 la costipazione, che avviene sia in senso longitudinale che in senso trasversale, viene effettuata facendo passare il nastro di carta tra una coppia di rulli (cfr. figura 6) , dei quali quello inferiore 36 è in gomma ed è alimentato ad una certa velocità mentre quello superiore 37 è in metallo, è interessato da una pluralità di nervature superficiali 38, ad esempio circonferenziali, e ruota a velocità maggiore. Grazie all'effetto di pressione ed alla configurazione del rullo metallico 37, cooperante con la superficie gommata dell'altro rullo 36, il nastro in carta è sottoposto ad ondulazione in senso trasversale ed al tempo stesso, grazie alla differente velocità dei due rulli, ad un'azione di frenatura da parte del rullo in gomma e ad un conseguente costipamento in senso longitudinale.
Al termine di questa fase di costipazione la carta viene sottoposta ad ulteriore essiccazione fino a raggiungere un contenuto secco di circa il 90-96%.
Il nastro di carta così ottenuto, in particolare grazie ai trattamenti di raffinazione, impregnazione, preformatura e costipazione, presenta un elevato grado di resistenza meccanica e di cedevolezza sia in senso longitudinale sia in senso trasversale, valutabile nell'ordine di almeno il 20% in senso trasversale e di almeno il 20% in senso longitudinale.
E' evidente che gli altri trattamenti effettuati sul nastro di carta già sottoposto a costipazione, allo scopo di conferire ad esso particolari caratteristiche superficiali, di collatura, superficie e stampabilità, riducono in genere le caratteristiche di cedevolezza del nastro.
La presente invenzione è stata illustrata e descritta in una sua preferita forma di pratica 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 (25)

  1. R IV EN D ICA Z IO N I 1. Procedimento per la produzione di carta cedevole caratterizzato dal fatto di comprendere le seguenti fasi: - alimentazione di un impasto a base di fibre vegetali ad un organo spappolatore, - miscelazione dell'impasto con acqua all'interno dello spappolatore , - raffinazione per sfregamento delle fibre fino ad ottenere una pasta che presenti un grado di raffinazione di almeno 30°SR, - trasferimento della pasta raffinata in una cassa d'afflusso, - erogazione della pasta raffinata dalla cassa d'afflusso su di una tela di formazione del nastro di carta e conseguente riduzione della percentuale di acqua mediante gravità e vuoto, - pressatura di detto nastro e conseguente ulteriore riduzione del suo contenuto d'acqua, - impregnazione del nastro con additivi in soluzione allo scopo di aumentare le caratteristiche di cedevolezza e di migliorare la tecnologia di produzione, - preformatura del nastro impregnato per sua deformazione secondo un definito profilo che favorisca la cedevolezza del nastro, - essiccazione del nastro di carta preformato, - costipazione effettuata tra coppie di rulli, dei quali uno realizzato in materiale duro, interessato da nervature superficiali ed alimentato a velocità maggiore, e l'altro realizzato in materiale tenero, a superficie liscia ed alimentato a velocità minore, - essiccazione finale.
  2. 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che si alimenta l'impasto a base di fibre vegetali ad un organo spappolatore ad alta densità.
  3. 3. Procedimento secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che si effettua la raffinazione per sfregamento delle fibre in una unità multistadio.
  4. 4. Procedimento secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che le fibre in uscita dallo stadio di raffinazione vengono stoccate prima di essere trasferite nella cassa di afflusso.
  5. 5. Procedimento secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che si impregna il nastro pressato con additivi in soluzione allo scopo di migliorare il successivo trattamento di preformatura .
  6. 6. Procedimento secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che si utilizzano come fibre vegetali cellulosa a fibra lunga.
  7. 7. Procedimento secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che si utilizza come fibre vegetali cellulosa a fibra corta.
  8. 8. Procedimento secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che si utilizza come fibra vegetale fibra ricavata da vegetali diversi dal legno.
  9. 9. Impianto per effettuare il procedimento secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 8 caratterizzato dal fatto di comprendere: - uno spappolatore (1) dell'impasto a base di fibre, - una unità di raffinazione (6), - una cassa di afflusso (10), - una stazione (11) di formazione del foglio di carta, - una stazione di pressatura (14), - una stazione di impregnazione (23), - una stazione di preformatura (15), - una stazione di essiccazione (16), - una stazione di costipazione (17) , - una stazione di essiccazione finale (18) .
  10. 10. Impianto secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che l'organo spappolatore è ad altà densità ed è costituito da una vasca cilindrica (1) avente fondo troncoconico rovesciato ed alloggiente all'interno una girante conica (3) interessata sulla sua superficie da un rilievo elicoidale.
  11. 11. Impianto secondo la rivendicazione 9 caratterizzato dal fatto che la stazione di raffinazione (6) è formata da unità (7) di raffinazione alternate con tine (8) di stoccaggio.
  12. 12. Impianto secondo la rivendicazione 9 caratterizzato dal fatto che la stazione (11) di formazione del foglio di carta comprende una tela (12) tesa tra rulli di rinvio (13) ed atta a sottoporre l'impasto di acqua e materie prime fibrose a progressiva estrazione di acqua mediante gravità e/o mediante vuoto.
  13. 13. Impianto secondo la rivendicazione 9 caratterizzato dal fatto che la stazione di pressatura (14) comprende rulli (21) di pressatura e feltri (22).
  14. 14. Impianto secondo la rivendicazione 9 caratterizzato dal fatto che la stazione di impregnazione (23) è costituita da almeno una vasca contenente la soluzione impregnante.
  15. 15. Impianto secondo la rivendicazione 9 caratterizzato dal fatto che la stazione di impregnazione (23) comprende elementi spruzzatori della soluzione impregnante sul nastro di carta (20).
  16. 16. Impianto secondo la rivendicazione 9 caratterizzato dal fatto che la stazione di preformatura (15) comprende almeno una unità preformante.
  17. 17. Impianto secondo la rivendicazione 16 caratterizzato dal fatto che l'unità preformante comprende un rullo superiore (24) con profilo sagomato ed un rullo inferiore (25) liscio con feltro liscio (26) tradizionale.
  18. 18. Impianto secondo la rivendicazione 16 caratterizzato dal fatto che l'unità preformante comprende un rullo superiore (27) liscio ed un rullo inferiore (28) liscio, tra i quali è interposto un feltro (29), avente struttura esterna marcante.
  19. 19. Impianto secondo la rivendicazione 16 caratterizzato dal fatto che l'unità preformante comprende un rullo superiore (30) con profilo sagomato ed un rullo inferiore (31) liscio.
  20. 20. Impianto secondo la rivendicazione 16 caratterizzato dal fatto che l'unità preformante comprende un rullo superiore (32) liscio, un rullo inferiore (33) liscio, un feltro tradizionale (34) ed una tela (35) a struttura marcante interposta tra il feltro (34) ed il rullo inferiore (33).
  21. 21. Impianto secondo la rivendicazione 9 caratterizzato dal fatto che la stazione di essiccazione (16) comprende un riscaldatore a raggi infrarossi.
  22. 22. Impianto secondo la rivendicazione 9 caratterizzato dal fatto che la stazione di essiccazione (16) comprende una pluralità di rulli caldi.
  23. 23. Impianto secondo la rivendicazione 9 caratterizzato dal fatto che la stazione di essiccazione (16) comprende un tunnel ad aria calda.
  24. 24. Impianto secondo la rivendicazione 9 caratterizzato dal fatto che la stazione di costipazione (17) comprende una coppia di rulli (36,37) dei quali quello inferiore (36) è in gomma ed è alimentato ad una certa velocità mentre quello superiore (37) è in metallo, è interessato da una pluralità di nervatura superficiali (38) e ruota a velocità maggiore.
  25. 25. Procedimento per la produzione di carta cedevole secondo le rivendicazioni da 1 a 8 ed impianto per effettuare il procedimento secondo le rivendicazioni da 9 a 24 e sostanzialmente come illustrati e descritti.
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