MX2013001623A

MX2013001623A - Una banda para la fabricacion de papel con un area de nudillos que forman un patron geometrico que se repite a escalas cada vez mas pequeñas para producir formas y superficies irregulares.

Info

Publication number: MX2013001623A
Application number: MX2013001623A
Authority: MX
Inventors: Osman Polat; Douglas Jay Barkey
Original assignee: Procter & Gamble
Priority date: 2010-08-19
Filing date: 2011-08-02
Publication date: 2013-03-08
Also published as: US20120043041A1; EP2606179A1; FR2963937A1; WO2012024077A1; US8313617B2; CA2806343A1; EP2606179B1

Abstract

La presente descripción está dirigida hacia una banda papelera que tiene un armazón con patrón que tiene una región de red continua y una pluralidad de conductos de deflexión distintos aislados entre sí por la región de red continua. La región de red continua tiene un patrón formado en ella por una pluralidad de celdas unitarias que generan una teselación. Cada celda tiene un centro y al menos dos áreas planas continuas que se extienden al menos en dos direcciones desde el centro. Al menos una de las áreas planas continuas al menos se bit urca para formar al menos una porción de área plana continua que tiene un primer ancho antes de la bifurcación y al menos dos porciones de áreas planas continuas que tienen un segundo ancho después de la bifurcación en donde al menos dos porciones de áreas planas continuas se disponen en un ángulo que varía de aproximadamente 1 grado a aproximadamente 180 grados una en relación con la otra.

Description

UNA BANDA PARA LA FABRICACION DE PAPEL CON UN ÁREA DE NUDILLOS QUE FORMAN UN PATRÓN GEOMÉTRICO QUE SE REPITE A ESCALAS CADA VEZ MÁS PEQUEÑAS PARA PRODUCIR FORMAS Y SUPERFICIES IRREGULARES CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a máquinas para la fabricación continua de papel. Más particularmente, la presente invención se refiere a bandas papeleras adecuadas para fabricar productos de papel.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los productos desechables, tales como pañuelos de papel, papel higiénico, toallas de papel, y lo similar se fabrican, típicamente, a partir de una o más tramas de papel. Si los productos deben cumplir las tareas a las que están destinados, las tramas de papel a partir de las cuales se forman deben exhibir ciertas características físicas. Entre las más importantes de estas características están la resistencia, la suavidad y la absorbencia. La resistencia es la capacidad de una trama de papel para conservar su integridad física durante el uso. La suavidad es la sensación táctil agradable que el usuario percibe cuando arruga el papel en su mano y pone en contacto varias partes de su anatomía con la trama de papel. Generalmente, la suavidad aumenta cuando la rigidez de la trama de papel disminuye. La absorbencia es la característica de la trama de papel que permite que esta capte y retenga fluidos. Típicamente, la suavidad y/o absorbencia de una trama de papel se incrementa a expensas de la resistencia de la trama de papel. Por lo tanto, se han desarrollado métodos de fabricación de papel en un intento de proveer tramas de papel suaves y absorbentes que tengan las características de resistencia deseables.

Los procesos para fabricar productos de papel incluyen, generalmente, la preparación de una pulpa acuosa de fibras celulósicas y, posteriormente, la eliminación del agua de la pulpa mientras, en forma simultánea, las fibras se reorganizan para formar una trama embrionaria. Se pueden emplear distintos tipos de maquinaria para ayudar en el proceso de desaguado. Un proceso típico de fabricación emplea la máquina papelera de malla metálica de Fourdrinier mencionada anteriormente, en donde una pulpa de papel se alimenta sobre una superficie de una malla metálica transportadora sin fin en la que se produce el desaguado inicial. En un proceso convencional de prensado en húmedo, las fibras se transfieren directamente a una banda de desaguado capilar donde tiene lugar el desaguado adicional. En un proceso de trama estructurada, la trama fibrosa se transfiere, posteriormente, a una banda papelera donde se realiza la reorganización de las fibras.

Una banda papelera preferida en un proceso estructurado tiene un miembro tejido poroso rodeado por un armazón de resina fotosensible endurecida. El armazón de resina se puede proporcionar con una pluralidad de canales aislados distintos conocidos como conductos de deflexión. Esta banda papelera se puede calificar como un miembro de deflexión porque las fibras papeleras desviadas hacia los conductos se reorganizan al aplicar una presión diferencial al fluido. El uso de la banda en el proceso de fabricación de papel ofrece la posibilidad de crear papel con ciertas características deseadas de resistencia, absorción y suavidad. Una banda papelera ilustrativa se describe en la patente de los EE. UU. núm. 4,529,480.

Los conductos de deflexión pueden proporcionar un medio para producir una orientación de las fibras en la dirección Z al permitir que las fibras se desvíen a lo largo de la periferia de los conductos de deflexión a medida que se elimina el agua de la pulpa acuosa de fibras celulósicas. La deflexión total de las fibras depende del tamaño y la forma de los conductos de deflexión con relación a la longitud de la fibra. Los conductos grandes permiten que las fibras pequeñas se acumulen en el fondo del conducto, lo que a su vez limita la deflexión de las fibras subsiguientes que se depositan en él. Inversamente, los conductos pequeños permiten que las fibras grandes se conecten a través de la abertura del conducto con mínima deflexión de la fibra. Los conductos de deflexión definidos por esquinas angulosas o radios pequeños que forman una periferia aumentan el potencial de conexión de la fibra, lo que minimiza la deflexión de la fibra. Las formas ilustrativas de los conductos y su efecto sobre la conexión de las fibras se describen en la patente de los EE. UU. núm. 5,679,222.

A medida que se forma la trama fibrosa celulósica, las fibras se orientan predominantemente en el plano X-Y de la trama y proporcionan de ese modo una rigidez estructural insignificante en la dirección Z. En un proceso de prensado en húmedo, a medida que las fibras orientadas en el plano X-Y se compactan por presión mecánica, las fibras se comprimen juntas, lo que aumenta la densidad de la trama de papel mientras reduce el grosor. En cambio, en un proceso estructurado, la orientación de las fibras en la dirección Z de la trama aumentará la rigidez estructural en la dirección Z de la trama y su correspondiente resistencia a la presión mecánica. Por consiguiente, maximizar la orientación de la fibra en la dirección Z maximiza el calibre.

Un papel producido de conformidad con un proceso de trama estructurada se puede caracterizar por tener dos regiones físicamente distintas distribuidas en sus superficies. Una región es una región de red continua que tiene una densidad relativamente alta y una resistencia intrínseca alta. La otra región es una que está compuesta por una pluralidad de domos que están totalmente rodeados por la región de red. Los domos en la otra región tienen densidades relativamente bajas y resistencia intrínseca baja en comparación con la región de red.

Los domos se producen a medida que las fibras llenan los conductos de deflexión de la banda papelera durante el proceso de fabricación de papel. Los conductos de deflexión evitan que las fibras depositadas en ellos se compacten a medida que la trama de papel se comprime durante un proceso de secado. En consecuencia, los domos son más gruesos y tienen una menor densidad y resistencia intrínseca en comparación con las regiones compactadas de la trama. Por consiguiente, el calibre de la trama de papel está limitado por la resistencia intrínseca de los domos. Un papel formado ilustrativo se describe en la patente de los EE. UU. núm. 4,637,859.

Después de la formación inicial de la trama, que posteriormente se convierte en la estructura fibrosa celulósica, la máquina papelera transporta la trama al extremo seco de la máquina. En el extremo seco de una máquina convencional, un fieltro de prensa compacta la trama en una sola región de la estructura fibrosa celulósica que tiene una unidad uniforme y un peso base antes del secado final. El secado final se puede lograr mediante un tambor calentado, tal como un tambor secador Yankee, o mediante una prensa de desaguado convencional. El secado por aire pasante puede producir mejoras significativas en los productos de consumo. En un proceso de secado por aire pasante, la trama formada se transfiere a una banda de secado por aire pasante permeable al aire. Esta "transferencia en húmedo" ocurre, típicamente, en un dispositivo de recolección, en cuyo punto la trama puede moldearse primero a la topografía de la banda de secado por aire pasante. En otras palabras, durante el proceso de secado, la trama embrionaria toma un patrón o forma particular causada por el arreglo y deflexión de las fibras celulósicas. Un proceso de secado por aire pasante puede producir un papel estructurado que tiene regiones de diferentes densidades. Este tipo de papel se ha usado en productos comercialmente exitosos, tales como toallas de papel Bounty® y papel higiénico Charmin®.

El secado de fieltro convencional tradicional no produce un papel estructurado que tiene estas ventajas. Sin embargo, sería deseable producir un papel estructurado al usar el secado convencional a velocidades equivalentes o mayores de un proceso de secado por aire pasante.

Una vez terminada la fase de secado del proceso de fabricación de papel, se completa el arreglo y deflexión de las fibras. Sin embargo, dependiendo del tipo del producto terminado, el papel puede someterse a procesos adicionales, tales como calandrado, aplicación de suavizante y conversión. Estos procesos tienden a compactar las regiones de domos del papel y reducir el grosor total. Así, producir productos de papel terminado de calibre alto que tienen dos regiones físicamente distintas requiere la formación de estructuras fibrosas celulósicas que tienen una resistencia a la presión mecánica.

Sería ventajoso proveer una trama de papel prensada en húmedo que tenga resistencia y capacidad de absorción por capilaridad incrementadas para un nivel dado de flexibilidad de hoja. Sería ventajoso, además, proveer una trama de papel con patrón no grabada que tenga una red continua de densidad relativamente alta, una pluralidad de domos de densidad relativamente baja dispersos en toda la red continua y una región de transición de grosor reducido que rodee al menos parcialmente cada uno de los domos de densidad baja.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCIÓN Una primera modalidad de la presente descripción provee una banda papelera que tiene una superficie en contacto con una trama embrionaria para transportar una trama embrionaria de fibras de papel y una superficie en contacto con una trama no embrionaria opuesta a la superficie en contacto con la trama embrionaria. La banda papelera comprende una estructura de refuerzo que tiene un armazón con patrón colocado sobre ella. El armazón con patrón tiene una región de red continua y una pluralidad de conductos de deflexión distintos. Los conductos de deflexión están aislados entre sí por la región de red continua. La región de red continua comprende, además, un patrón formado en ella, y el patrón tiene una pluralidad de celdas unitarias que generan una teselación. Cada celda de la pluralidad de celdas unitarias comprende un centro, al menos dos áreas planas continuas que se extienden en al menos dos direcciones desde el centro en donde cada conducto de deflexión está rodeado por una porción de al menos una de las áreas planas continuas. Al menos una de las áreas planas continuas se bifurca para formar al menos una porción de área plana continua que tiene un primer ancho antes de la bifurcación y al menos dos porciones de áreas planas continuas que tienen un segundo ancho después de la bifurcación. Cada una de al menos dos de las porciones de áreas planas continuas tiene un segundo ancho en comunicación continua con la porción de área plana continua que tiene el primer ancho. Cada una de al menos dos porciones de áreas planas continuas se disponen en un ángulo (T) una en relación con la otra que varía de aproximadamente 1 grado a aproximadamente 180 grados.

Otra modalidad de la presente descripción provee una banda papelera que tiene una superficie en contacto con una trama embrionaria para transportar una trama embrionaria de fibras de papel y una superficie en contacto con una trama no embrionaria opuesta a la superficie en contacto con la trama embrionaria. La banda para fabricación de papel tiene una estructura de refuerzo que tiene un armazón con patrón dispuesto sobre ella. El armazón con patrón tiene una región de red continua y una pluralidad de conductos de deflexión distintos. Los conductos de deflexión están aislados entre sí por la región de red continua. La región de red continua tiene un patrón formado en ella, y el patrón tiene una pluralidad de celdas unitarias que generan una teselación. Cada celda de la pluralidad de celdas unitarias comprende un centro y al menos dos áreas planas continuas que se extienden en al menos dos direcciones desde el centro. Cada conducto de deflexión está rodeado por una porción de al menos una de las áreas planas continuas. Al menos una de las áreas planas continuas se bifurca para formar al menos una porción de área plana continua que tiene un primer ancho antes de la bifurcación y al menos dos porciones de áreas planas continuas. Una primera de al menos dos de las porciones de áreas planas continuas tiene un segundo ancho, y una segunda de al menos dos de las porciones de áreas planas continuas tiene un tercer ancho después de la bifurcación. Cada una de al menos dos de las porciones de áreas planas continuas está en comunicación continua con la porción de área plana continua que tiene el primer ancho. Cada una de al menos dos porciones de áreas planas continuas se disponen en un ángulo (T) una en relación con la otra que varía de aproximadamente 1 grado a aproximadamente 180 grados.

Aún otra modalidad de la presente descripción provee una banda papelera que tiene una superficie en contacto con una trama embrionaria para transportar una trama embrionaria de fibras de papel y una superficie en contacto con una trama no embrionaria opuesta a la superficie en contacto con la trama embrionaria. La banda papelera comprende una estructura de refuerzo que tiene un armazón con patrón colocado sobre ella. El armazón con patrón tiene una región continua de conductos de deflexión y una pluralidad de áreas planas distintas. Las áreas planas distintas están aisladas entre sí por la región continua de conductos de deflexión. La región continua de conductos de deflexión comprende un patrón formado en ella. El patrón comprende una pluralidad de celdas unitarias que generan una teselación. Cada celda de la pluralidad de celdas unitarias que generan una teselación comprende un centro y al menos dos áreas acolchadas continuas que se extienden al menos en dos direcciones desde el centro. Cada área plana distinta está rodeada por una porción de al menos una de las regiones de conductos de deflexión continua. Al menos una de las regiones de conductos de deflexión continua se bifurca para formar al menos una porción de conductos de deflexión continua que tiene un primer ancho antes de la bifurcación y al menos dos porciones de conductos de deflexión continua que tienen un segundo ancho después de la bifurcación. Cada una de al menos dos de las porciones de conductos de deflexión continua que tienen el segundo ancho está en comunicación continua con la porción de conductos de deflexión continua que tiene el primer ancho. Cada una de al menos dos porciones de áreas planas continuas se disponen en un ángulo (T) una en relación con la otra que varía de aproximadamente 1 grado a aproximadamente 180 grados.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Figura 1 es una representación esquemática de una modalidad de una máquina de fabricación continua de papel que puede usarse para llevar a la práctica la presente invención e ilustra la transferencia de una trama de papel desde un miembro formador poroso a un miembro de impresión poroso, el transporte de la trama de papel sobre el miembro de impresión poroso hasta un punto de sujeción por compresión, y el prensado de la trama transportada sobre el miembro de impresión poroso entre el primer y segundo fieltros de desaguado en el punto de sujeción por compresión; La Figura 2 es una lustración esquemática de una vista en planta de un miembro de impresión poroso formado a partir de una pluralidad de celdas unitarias que tienen una primera cara en contacto con la trama que comprende una superficie de impresión de trama de red continua con patrón macroscópicamente monoplana que define, dentro del miembro de impresión poroso, una pluralidad de conductos de deflexión distintos, aislados y no conectados; La Figura 3 es una ilustración esquemática de una vista en planta de un miembro de impresión poroso alternativo formado a partir de una pluralidad de celdas unitarias que tienen una primera cara en contacto con la trama que comprende una red continua con patrón macroscópicamente monoplana de conductos de deflexión que define, dentro del miembro poroso, una pluralidad de superficies de impresión de trama distintas y aisladas; La Figura 4 es una ilustración esquemática de una celda unitaria ilustrativa en donde las áreas planas exhiben un patrón geométrico que se repite a escalas cada vez más pequeñas; La Figura 5 es una fotografía de una trama de papel moldeada formada al usar el miembro de impresión poroso de la Figura 2 que muestra un área plana y un área acolchada; La Figura 6 es una fotografía de una trama de papel fabricada al usar la máquina papelera de la Figura 1 y el miembro de impresión poroso de la Figura 2 que muestra domos de densidad relativamente baja que están acortados por crepado; los domos están dispersos en toda la región de red continua de densidad relativamente alta; La Figura 7 es una fotografía del lado opuesto de la trama de papel de la Figura 5 que muestra los domos de densidad relativamente baja dispersos en toda una región de red continua de densidad relativamente alta; y, Las Figuras 8-12 muestran ejemplos de ilustraciones esquemáticas de patrones ilustrativos adecuados para usar como superficies de impresión de trama de red continua. Las Figuras 8-9 muestran patrones ilustrativos de domos de densidad relativamente baja dispersos en toda una región de red continua de densidad relativamente alta que tiene un patrón geométrico fractal. La Figura 10 muestra un patrón ilustrativo de domos de densidad relativamente baja dispersos en toda una región de red continua de densidad relativamente alta que tiene un patrón geométrico constructal. La Figura 11 muestra un patrón ilustrativo de áreas de densidad relativamente alta dispersas en toda una región de red continua de densidad relativamente baja que tiene un patrón geométrico fractal. La Figura 2 muestra un patrón ilustrativo de áreas de densidad relativamente alta dispersas en toda una región de red continua de densidad relativamente baja que tiene un patrón geométrico constructal.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Máquina y proceso de fabricación de papel La Figura 1 ilustra una modalidad ilustrativa de una máquina para la fabricación continua de papel que puede usarse para llevar a la práctica la presente invención. El proceso de la presente invención comprende varias etapas u operaciones que se producen en secuencia. Si bien el proceso de la presente invención se lleva a cabo, preferentemente, de manera continua, se entenderá que la presente invención puede comprender una operación por lotes, tal como un proceso de elaboración manual de hojas de papel ("handsheets"). Se describe una secuencia preferida de etapas, dando por entendido que el alcance de la presente invención se determina con referencia a las reivindicaciones adjuntas.

De conformidad con una modalidad de la presente invención, una trama embrionaria 120 de fibras papeleras se forma a partir de una dispersión acuosa de fibras papeleras sobre un miembro de formación poroso 1 1. Después, la trama embrionaria 120 se transfiere a un miembro de impresión poroso 219 que tiene una primera cara 220 en contacto con la trama que comprende una superficie de impresión de trama y una porción de conductos de deflexión. Una porción de las fibras papeleras en la trama embrionaria 120 se desvía hacia la porción de conductos de deflexión del miembro de impresión poroso 219 sin densificar la trama y forma, de este modo, una trama intermedia 120A.

La trama intermedia 120A se transporta sobre el miembro de impresión poroso 219 desde el miembro de formación poroso 1 1 hasta un punto de sujeción por compresión 300 formado por las superficies de compresión opuestas en el primer y segundo rodillos de presión 322 y 362. Un primer fieltro de desaguado 320 está colocado adyacente a la trama intermedia 120A, y un segundo fieltro de desaguado 360 está colocado adyacente al miembro de impresión poroso 219. La trama intermedia 120A y el miembro de impresión poroso 219 se presionan, después, entre el primer y segundo fieltros de desaguado 320 y 360 en el punto de sujeción por compresión 300 para desviar, posteriormente, una porción de las fibras papeleras en la porción de conductos de deflexión del miembro de impresión 219; para densificar, una porción de la trama intermedia 120A asociada con la superficie de impresión de la trama; y para desaguar, además, la trama mediante la eliminación del agua de ambos lados de la trama, con lo cual se forma una trama moldeada 120B que es relativamente más seca que la trama intermedia 120A.

La trama moldeada 120B se transporta desde el punto de sujeción por compresión 300 sobre el miembro de impresión poroso 219. La trama moldeada 120B se puede secar previamente en un secador de aire pasante 400 al dirigir aire calentado para que pase primero a través de la trama moldeada y, después, a través del miembro de impresión poroso 219 y, así, secar aún más la trama moldeada 120B. Después, la superficie de impresión de trama del miembro de impresión poroso 219 se puede imprimir en la trama moldeada 120B, tal como en el punto de sujeción formado entre un rodillo 209 y un tambor secador 510 para formar, de este modo, una trama impresa 120C. La impresión de la superficie de impresión de trama en la trama moldeada puede densificar aún más las porciones de la trama asociadas con la superficie de impresión de trama. Después, la trama impresa 120C se puede secar sobre el tambor secador 510 y creparse en el tambor secador con una cuchilla raspadora 524.

Al examinar las etapas de proceso de conformidad con la presente invención más detalladamente, una primera etapa en la práctica de la presente invención es proveer una dispersión acuosa de fibras papeleras derivadas de pulpa de madera para formar la trama embrionaria 120. Las fibras papeleras usadas para la presente invención incluirán, normalmente, fibras derivadas de pulpa de madera. Pueden usarse otras fibras de pulpa celulósica fibrosa, tales como borra de algodón, bagazo, etc. y están previstas para estar dentro del alcance de esta invención. Las fibras sintéticas, tales como fibras de rayón, polietileno, poliéster y polipropileno, se pueden combinar con fibras celulósicas naturales. Una fibra ilustrativa de polietileno que puede usarse es Pulpex™, distribuida por Hercules, Inc. (Wilmington, Del.). Algunas pulpas de madera útiles en la presente son las pulpas químicas, por ejemplo, las pulpas Kraft, de sulfito y de sulfato, así como las pulpas mecánicas que incluyen, por ejemplo, madera triturada, pulpas termomecánicas y pulpas termomecánicas químicamente modificadas. Se pueden usar pulpas derivadas de árboles caducifolios (de aquí en adelante mencionadas, además, como "maderas duras") y de coniferas (de aquí en adelante mencionadas, además, como "maderas blandas"). Son útiles, además, las fibras derivadas de papel reciclado que pueden contener una o todas las categorías de fibras mencionadas y otros materiales no fibrosos, como cargas y adhesivos, que facilitan el proceso original de elaboración de papel.

Adicionalmente a las fibras papeleras, la pasta papelera usada para fabricar estructuras de productos de papel puede tener otros componentes o materiales añadidos a ella, tal como ya se conoce en la industria o se pueda conocer más adelante. Los tipos deseables de aditivos dependerán del uso final particular que se haya contemplado para la hoja del producto de papel. Por ejemplo, en productos tales como papel higiénico, toallas de papel, toallitas faciales y otros similares, la alta resistencia en húmedo constituye un atributo deseable. Por lo tanto, frecuentemente es deseable añadir a la pasta papelera compuestos químicos conocidos en la industria como resinas para la resistencia en húmedo.

Se puede encontrar una disertación general sobre los tipos de resinas para la resistencia en húmedo usadas en la industria del papel en la serie monográfica TAPPI Monograph Series núm. 29, "Wet Strength in Paper and Paperboard, Technical Association of the Pulp and Paper Industry" (Nueva York; 1965). Las resinas de máxima utilidad para la resistencia en húmedo han sido, generalmente, las de carácter catiónico. Las resinas de poliamida-epiclorhidrina son resinas catiónicas para la resistencia en húmedo que se ha comprobado son especialmente útiles. Los tipos adecuados de esas resinas se describen en las patentes de los EE. UU. núm. 3,700,623 y 3,772,076. Una fuente comercial de resinas de poliamida-epiclorhidrina útiles es Hercules, Inc. of Wilmington, Del., que comercializa esta resina con la marca Kymeme™ 557H.

Se ha descubierto, además, que las resinas de poliacrilamida son útiles como resinas para la resistencia en húmedo. Estas resinas se describen en las patentes de los EE. UU. núms. 3,556,932 y 3,556,933. Una fuente comercial de resinas de poliacrilamida es American Cyanamid Co. of Stanford, Conn., que comercializa una resina de este tipo con la marca Parez™ 631 NC.

Otras resinas catiónicas solubles en agua útiles en esta invención son las resinas de urea formaldehído y de melamina formaldehído. Los grupos funcionales más comunes de estas resinas polifuncionales son grupos que contienen nitrógeno, tales como grupos amino y grupos metilol unidos al nitrógeno. Además, las resinas del tipo de polietilenimina pueden ser útiles en la presente invención. Adicionalmente, en la presente invención pueden usarse resinas para resistencia temporal en húmedo, tales como Caldas 10 (fabricada por Japan Carlit) y CoBond 1000 (fabricada por National Starch and Chemical Company). Debe comprenderse que la adición de compuestos químicos, tales como las resinas para la resistencia en húmedo y para la resistencia temporal en húmedo descritas anteriormente, a la pasta de pulpa papelera es opcional y no es necesaria para llevar a la práctica el presente desarrollo.

La trama embrionaria 120 se prepara, preferentemente, a partir de una dispersión acuosa de las fibras papeleras, aunque se pueden usar dispersiones de las fibras en líquidos que no son agua. Las fibras se dispersan en agua para formar una dispersión acuosa que tiene una consistencia de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 0.3 por ciento. El porcentaje de consistencia de una dispersión, pulpa, trama u otro sistema está definido como la multiplicación por 100 del cociente obtenido cuando el peso de la fibra seca en el sistema que se describe se divide por el peso total del sistema. El peso de la fibra siempre se expresa sobre la base de fibras completamente secas.

Una segunda etapa de la práctica de la presente invención es formar la trama embrionaria 120 de fibras papeleras. Con referencia nuevamente a la Figura 1 , se provee una dispersión acuosa de fibras papeleras a una caja de entrada 18 que puede tener cualquier diseño conveniente. Desde la caja de entrada 18, la dispersión acuosa de fibras papeleras se suministra a un miembro de formación poroso 1 1 para formar una trama embrionaria 120. El miembro de formación 1 1 puede comprender una malla metálica continua de Fourdrinier. Alternativamente, el miembro de formación poroso 1 1 puede comprender una pluralidad de protuberancias poliméricas unidas a una estructura de refuerzo continua para proveer una trama embrionaria 120 que tiene dos o más regiones con pesos base distintos, tal como se describe en la patente de los EE. UU. núm. 5,245,025. Si bien en la Figura 1 se muestra un miembro de formación simple 1 1 , se puede usar un aparato de formación de malla metálica simple o doble. Pueden usarse otras configuraciones para el alambre de formación, tal como las configuraciones de envoltura en forma de S o C.

El miembro de formación 1 1 está soportado por un rodillo cabecero 12 y una pluralidad de rodillos de retorno, de los cuales, solo dos rodillos de retorno, 13 y 14, se muestran en la Figura 1. El miembro formador 1 se impulsa en la dirección indicada por la flecha 81 con un medio impulsor (no se muestra). La trama embrionaria 120 se forma a partir de la dispersión acuosa de fibras papeleras al depositar la dispersión sobre el miembro formador poroso 11 y al remover una porción del medio de dispersión acuosa. La trama embrionaria 120 tiene una primera cara de trama 122 en contacto con el miembro poroso 1 1 y una segunda cara de trama 124 orientada en dirección opuesta.

La trama embrionaria 120 se puede formar en un proceso continuo de fabricación de papel, como se muestra en la Figura 1 , o se puede usar, alternativamente, un proceso discontinuo, tal como un proceso de elaboración manual de hojas. En cualquier caso, después de que la dispersión acuosa de fibras papeleras se deposita sobre el miembro formador poroso 1 1 , se forma una trama embrionaria 120 al retirar una porción del medio de dispersión acuosa con técnicas muy conocidas para los experimentados en la industria. Las cajas de vacío, tablas formadoras, elementos de desagüe, y lo similar son útiles para efectuar la remoción de agua de la dispersión acuosa en el miembro formador poroso 1 1. La trama embrionaria 120 se desplaza con el miembro formador 1 1 alrededor del rodillo de retorno 13 y se aproxima a un miembro de impresión poroso 219, como se describe detalladamente más adelante.

Una tercera etapa en la práctica de la presente invención comprende transferir la trama embrionaria 120 desde el miembro formador poroso 1 1 al miembro de impresión poroso 219 para colocar la segunda cara de trama 124 sobre la primera cara 220 en contacto con la trama del miembro de impresión poroso 219. Aunque la modalidad preferida del miembro de impresión poroso 219 de la presente invención está en la forma de una banda sin fin, este puede incorporarse en muchas otras formas que incluyen, por ejemplo, placas fijas para usar en la fabricación manual de hojas o tambores rotativos para usar con otros tipos de procesos continuos. Sin importar la forma física que adopte el miembro de impresión poroso 219 para la ejecución de la invención reivindicada, este se provee, generalmente, con las características físicas que se detallan más adelante.

Una cuarta etapa en la práctica de la presente invención comprende desviar una porción de las fibras papeleras en la trama embrionaria 120 hacia la porción de conductos de deflexión 230 de la cara 220 en contacto con la trama del miembro de impresión poroso 219, y eliminar agua de la trama embrionaria 120 a través de la porción de conductos de deflexión 230 del miembro de impresión poroso 219 para formar una trama intermedia 120A de las fibras papeleras. La trama embrionaria 120 tiene, preferentemente, una consistencia de entre aproximadamente 10 y aproximadamente 20 por ciento en el punto de transferencia para facilitar la deflexión de las fibras papeleras hacia la porción de conductos de deflexión 230 del miembro de impresión poroso 219.

Las etapas de transferir la trama embrionaria 120 al miembro de impresión 219 y de desviar una porción de las fibras papeleras en la trama 120 hacia la porción de conductos de deflexión 230 del miembro de impresión poroso 219 pueden proveerse, al menos en parte, al aplicar una presión diferencial de fluido a la trama embrionaria 120. Por ejemplo, la trama embrionaria 120 puede transferirse por vacío desde el miembro formador 1 1 al miembro de impresión 219, tal como por una caja de vacío 126 mostrada en la Figura 1 o, alternativamente, por un rodillo de vacío rotativo para captación (no se muestra). La presión diferencial a través de la trama embrionaria 120 provista por la fuente de vacío (p. ej., la caja de vacío 126) desvía las fibras hacia la porción de conductos de deflexión 230 y, preferentemente, elimina agua de la trama a través de la porción de conductos de deflexión 230 para elevar la consistencia de la trama a un porcentaje de entre aproximadamente 18 y aproximadamente 30. La presión diferencial a través de la trama embrionaria 120 puede variar entre aproximadamente 13.5 kPa y aproximadamente 40.6 kPa (de aproximadamente 4 a aproximadamente 12 pulgadas, de Hg). El vacío provisto por la caja de vacío 126 permite transferir la trama embrionaria 120 al miembro de impresión poroso 219 y desviar las fibras hacia la porción de conductos de deflexión 230 sin compactar la trama embrionaria 120. Se pueden incluir cajas de vacío adicionales (no se muestran) para desaguar aún más la trama intermedia 120A.

Una quinta etapa en la práctica de la presente invención comprende prensar la trama intermedia húmeda 120A en el punto de sujeción por compresión 300 para formar la trama moldeada 120B. Con referencia nuevamente a la Figura 1 , la trama intermedia 120A se transporta sobre el miembro de impresión poroso 219 desde el miembro formador poroso 1 1 y a través del punto de sujeción por compresión 300 formado entre las superficies de compresión opuestas de los rodillos de presión 322 y 362. El primer fieltro de desaguado 320 se muestra soportado en el punto de sujeción por compresión por el rodillo de presión 322 y está impulsado en la dirección 321 alrededor de una pluralidad de rodillos de soporte de fieltro 324. De manera similar, el segundo fieltro de desaguado 360 se muestra soportado en el punto de sujeción por compresión 300 por el rodillo de presión 362 y está impulsado en la dirección 361 alrededor de una pluralidad de rodillos de soporte de fieltro 364. Se puede asociar un aparato de desaguado de fieltros 370, tal como una caja de vacío Uhle, a cada uno de los fieltros de desaguado 320 y 360 para eliminar el agua transferida a los fieltros de desaguado desde la trama intermedia 120A.

Los rodillos de presión 322 y 362 pueden tener superficies de compresión opuestas generalmente lisas o, alternativamente, los rodillos 322 y 362 pueden estar ranurados. En una modalidad alternativa (no se muestra), los rodillos de presión pueden comprender rodillos de vacío que tienen superficies perforadas para facilitar la remoción de agua de la trama intermedia 120A. Los rodillos 322 y 362 pueden tener superficies de compresión opuestas recubiertas con hule o, alternativamente, se puede colocar una banda de hule entre cada rodillo de presión y su fieltro de desaguado asociado. Los rodillos de presión 322 y 362 pueden comprender rodillos sólidos que tienen una cubierta de hule lisa extremadamente dura o, alternativamente, uno de los rodillos 322 o 362, o ambos, pueden comprender un rodillo ranurado que tiene una cubierta de hule extremadamente dura.

Como se usa en la presente descripción, el término "fieltro de desaguado" se refiere a un miembro que es absorbente, comprimible y flexible para que pueda deformarse y seguir el contorno de la trama intermedia no monoplana 120A en el miembro de impresión 219 y pueda recibir y contener el agua escurrida desde una trama intermedia 120A. Los fieltros de desaguado 320 y 360 pueden formarse con materiales naturales, materiales sintéticos, o combinaciones de estos.

Un fieltro de desaguado 320 y 360 preferido, pero no limitante, puede tener un grosor de aproximadamente 2 mm a aproximadamente 5 mm, un peso base de aproximadamente 800 a aproximadamente 2000 gramos por metro cuadrado, una densidad promedio (peso base dividido por el grosor) de entre aproximadamente 0.35 gramos por centímetro cúbico y aproximadamente 0.45 gramos por centímetro cúbico, y una permeabilidad de aire de aproximadamente 0.46 a aproximadamente 3.35 L /min/cm2 (de entre aproximadamente 15 y aproximadamente 1 10 pies cúbicos por minuto por pie cuadrado), con una presión diferencial a través del grosor del fieltro de desaguado de 0.12 kPa (0.5 pulgadas de agua). El fieltro de desaguado 320 tiene, preferentemente, una primera superficie 325 que tiene un tamaño de poro relativamente pequeño y densidad relativamente alta, y una segunda superficie 327 que tiene un tamaño de poro relativamente grande y densidad relativamente baja. Análogamente, el fieltro de desaguado 360 tiene, preferentemente, una primera superficie 365 que tiene un tamaño de poro relativamente pequeño y densidad relativamente alta, y una segunda superficie 367 que tiene un tamaño de poro relativamente grande y densidad relativamente baja. El tamaño de poro relativamente pequeño y la densidad relativamente alta de las primeras superficies de fieltro 325, 365 favorecen la captación rápida del agua escurrida de la trama en el punto de sujeción 300. El tamaño de poro relativamente grande y la densidad relativamente baja de las segundas superficies de fieltro 327, 367 provee espacio dentro de los fieltros de desaguado para almacenar el agua escurrida de la trama en el punto de sujeción 300. Los fieltros de desaguado 320 y 360 adecuados están comercialmente disponibles como SUPERFINE DURAMESH, modelo XY31620, de Albany International Company of Albany, N.Y.

La trama intermedia 120A y la superficie de impresión de trama 222 se ubican entre las primera y segunda capas de fieltro 320 y 360 en el punto de sujeción por compresión 300. La primera capa de fieltro 320 se ubica adyacente a la primera cara 122 de la trama intermedia 120A. La superficie de impresión de trama 222 se ubica adyacente a la segunda cara 124 de la trama 120A. La segunda capa de fieltro 360 se ubica en el punto de sujeción por compresión 300 para que la segunda capa de fieltro 360 esté comunicada continuamente con la porción de conductos de deflexión 230.

Con referencia nuevamente a la Figura 1 , la primera superficie 325 del primer fieltro de desaguado 320 se ubica adyacente a la primera cara 122 de la trama intermedia 120A cuando el primer fieltro de desaguado 320 se impulsa alrededor del rodillo de presión 322. Análogamente, la primera superficie 365 del segundo fieltro de desaguado 360 se ubica adyacente a la segunda cara 240 que está en contacto con el fieltro del miembro de impresión poroso 219 cuando el segundo fieltro de desaguado 360 se impulsa alrededor del rodillo de presión 362. Por lo tanto, cuando la trama intermedia 120A se transporta a través del punto de sujeción por compresión 300 sobre la tela de impresión porosa 219, la trama intermedia 120A, la tela de impresión 219, y el primer y segundo fieltros de desaguado 320 y 360 se prensan conjuntamente entre las superficies opuestas de los rodillos de presión 322 y 362. Prensar la trama intermedia 120A en el punto de sujeción por compresión 300 desvía aún más las fibras papeleras hacia la porción de conductos de deflexión 230 del miembro de impresión 219 y elimina agua de la trama intermedia 120A para formar la trama moldeada 120B. El agua removida de la trama se recibe y queda contenida en los fieltros de desaguado 320 y 360. El agua se recibe en el fieltro de desaguado 360 a través de la porción de conductos de deflexión 230 del miembro de impresión 219.

La trama moldeada 120B se prensa, preferentemente, para tener una consistencia de al menos aproximadamente 30 por ciento a la salida del punto de sujeción por compresión 300. Prensar la trama intermedia 120A como se muestra en la Figura 1 moldea la trama para proveer una primera región 1083 de densidad relativamente alta asociada con la superficie de impresión de trama 222 y una segunda región 1084 de densidad relativamente baja de la trama asociada con la porción de conductos de deflexión 230. Prensar la trama intermedia 120A sobre una tela de impresión 219 que tiene una superficie de impresión de trama 222 de red continua con patrón macroscópicamente monoplana, tal como se muestra en las Figuras 2-4, provee una trama moldeada 120B que tiene una región 1083 de red continua con patrón macroscópicamente monoplana con una densidad relativamente alta, y una pluralidad de domos distintos 1084 de densidad relativamente baja dispersos en toda la región 1083 de red continua de densidad relativamente alta. Una trama moldeada 120B de este tipo se muestra en las Figuras 6 y 7. Una trama moldeada así tiene la ventaja de que la región 1083 de red continua de densidad relativamente alta proporciona una trayecto de carga continuo para transportar cargas de tensión.

Una sexta etapa en la práctica de la presente invención puede comprender el secado previo de la trama moldeada 120B, tal como con un secador de aire pasante 400, como se muestra en la Figura 1 . El secado previo de la trama moldeada 120B puede llevarse a cabo al dirigir un gas secante, tal como aire calentado, a través de la trama moldeada 120B. En una modalidad, el aire calentado se dirige primero a través de la trama moldeada 120B desde la primera cara de trama 122 a la segunda cara de trama 124 y, posteriormente, a través de la porción de conductos de deflexión 230 del miembro de impresión 219 sobre el cual se transporta la trama moldeada. El aire dirigido a través de la trama moldeada 120B seca parcialmente la trama moldeada 120B. Adicionalmente, sin limitaciones teóricas de ninguna especie, se cree que el aire que pasa a través de la porción de la trama asociada con la porción de conductos de deflexión 230 puede desviar aún más la trama hacia la porción de conductos de deflexión 230 y reducir la densidad de la región 1084 de densidad relativamente baja e incrementar, de este modo, el volumen y la suavidad aparente de la trama moldeada 120B. En una modalidad, la trama moldeada 120B puede tener una consistencia de entre aproximadamente 30 y aproximadamente 65 por ciento al entrar al secador de aire pasante 400, y una consistencia de entre aproximadamente 40 y aproximadamente 80 al salir del secador de aire pasante 400.

Con referencia a la Figura 1 , el secador de aire pasante 400 puede comprender un tambor giratorio hueco 410. La trama moldeada 120B se puede transportar alrededor del tambor hueco 410 sobre el miembro de impresión 219, y el aire calentado se puede dirigir radialmente hacia fuera desde el tambor hueco 410 para que pase a través de la trama 120B y el miembro de impresión 219. Alternativamente, el aire calentado se puede dirigir radialmente hacia el interior (no se muestra). Los secadores de aire pasante adecuados para usar en la práctica de la presente invención se describen en las patentes de los EE. UU. núms. 3,303,576 y 5,274,930. Alternativamente, se pueden colocar uno o más secadores de aire pasante 400 u otros dispositivos secadores adecuados corriente arriba del punto de sujeción 300 para secar parcialmente la trama antes de prensar la trama en el punto de sujeción 300.

Una séptima etapa en la práctica de la presente invención puede comprender imprimir la superficie de impresión de trama 222 del miembro de impresión poroso 219 en la trama moldeada 120B para formar una trama impresa 120C. Imprimir la superficie de impresión de trama 222 en la trama moldeada 120B sirve para densificar adicionalmente la región 1083 de densidad relativamente alta de la trama moldeada e incrementar, de este modo, la diferencia de densidad entre las regiones 1083 y 1084. Con referencia a la Figura 1 , la trama moldeada 120B se transporta sobre el miembro de impresión 219 y se inserta entre el miembro de impresión 219 y una superficie de impresión en un punto de sujeción 490. La superficie de impresión puede comprender una superficie 512 de un tambor secador calentado 510, y el punto de sujeción 490 puede formarse entre un rodillo 209 y el tambor secador 510. Después, la trama impresa 120C puede adherirse a la superficie 512 del tambor secador 510 con la ayuda de un adhesivo de crepado y, finalmente, secarse. La trama impresa secada 120C se puede acortar cuando se retira del tambor secador 510, tal como al crepar la trama impresa 120C en el tambor secador con una cuchilla raspadora 524.

Una persona de experiencia ordinaria en la industria reconocerá que las operaciones simultáneas de impresión, desaguado y transferencia pueden tener lugar en modalidades diferentes a aquellas que usan un tambor secador, tal como un tambor secador Yankee. Por ejemplo, dos superficies planas pueden estar yuxtapuestas para formar un punto de sujeción alargado entre ellas. Alternativamente, se pueden usar dos rodillos no calentados. Los rodillos pueden ser, por ejemplo, parte de una pila de calandrias, o una operación que imprime un aditivo funcional sobre la superficie de la trama. Los aditivos funcionales pueden incluir: lociones, emolientes, dimeticonas, suavizantes, perfumes, mentóles, combinaciones de estos, y lo similar.

El método provisto por la presente invención es particularmente útil para fabricar tramas de papel que tienen un peso base de aproximadamente l o gramos por metro cuadrado a aproximadamente 65 gramos por metro cuadrado. Estas tramas de papel son adecuadas para usar en la fabricación de productos de toalla de papel y de papel tisú de una y múltiples hojas.

Miembro de impresión poroso El miembro de impresión poroso 219 tiene una primera cara 220 en contacto con la trama y una segunda cara 240 en contacto con el fieltro. La cara 220 en contacto con la trama tiene una superficie de impresión de trama (o área plana) 222 y una porción de conductos de deflexión 230, como se muestra en las Figuras 2 y 4. La porción de conductos de deflexión 230 forma al menos una porción de un conducto continuo que se extiende desde la primera cara 220 hasta la segunda cara 240 para transportar agua a través del miembro de impresión poroso 219. Por lo tanto, cuando se elimina agua de la trama de fibras papeleras en la dirección del miembro de impresión poroso 219, el agua puede desecharse sin tener que entrar en contacto nuevamente con la trama de fibras papeleras. El miembro de impresión poroso 219 puede comprender una banda sin fin, como se muestra en la Figura 1 , y puede estar soportado por una pluralidad de rodillos 201 -217. El miembro de impresión poroso 219 se impulsa en la dirección 281 mostrada en la Figura 1 con un medio impulsor (no se muestra). La primera cara 220 en contacto con la trama del miembro de impresión poroso 219 se puede rociar con una emulsión que comprende aproximadamente 90 por ciento en peso de agua, aproximadamente 8 por ciento de aceite de petróleo, aproximadamente 1 por ciento de alcohol cetílico y aproximadamente 1 por ciento de un surfactante, tal como Adogen TA-100. Una emulsión así facilita la transferencia de la trama desde el miembro de impresión 219 al tambor de secado 510. Desde luego, debe comprenderse que no es necesario que el miembro de impresión poroso 219 comprenda una banda sin fin si se usara en la elaboración manual de hojas de papel en un proceso discontinuo.

En una modalidad, el miembro de impresión poroso 219 puede comprender una banda de tela formada con filamentos tejidos. El miembro de impresión poroso 2 9 puede comprender una tela tejida. Como reconocerá un experimentado en la industria, las telas tejidas comprenden, típicamente, filamentos de urdimbre y trama, donde los filamentos de trama se encuentran paralelos a la dirección de máquina y los filamentos de urdimbre se encuentran paralelos a la dirección transversal de máquina. Los filamentos entretejidos de urdimbre y trama forman nudillos discontinuos donde los filamentos se cruzan unos sobre los otros en sucesión. Estos nudillos discontinuos proveen áreas impresas distintas en la trama moldeada 120B durante el proceso de fabricación de papel. Como se usa en la presente descripción, el término "nudillos largos" se usa para definir los nudillos discontinuos formados a medida que los filamentos de urdimbre y trama se cruzan sobre dos o más filamentos de urdimbre y trama, respectivamente. Las bandas de tela de filamentos tejidos adecuadas para usar como miembro de impresión poroso 219 se describen en las patentes de los EE. UU. núms. 3,301 ,746; 3,905,863; 4, 191 ,609; y 4,239,065.

El área de impresión de nudillos de la tela tejida puede mejorarse con un pulido de la superficie de los filamentos en los puntos de cruce de urdimbre y trama. Las telas tejidas pulidas ilustrativas se describen en las patentes de los EE. UU. núms. 3,573, 164 y 3,905,863.

El volumen vacío absoluto de una tela tejida puede determinarse midiendo el calibre y peso de una muestra de tela tejida de área conocida. El calibre se puede medir al colocar la muestra de tela tejida sobre una superficie plana horizontal y confinarla entre la superficie plana y un pie de carga que tiene una superficie de carga horizontal, en donde la superficie de carga del pie de carga tiene un área de superficie circular de aproximadamente 20.3 cm2 (3.14 pulgadas cuadradas) y aplica una presión de confinamiento de aproximadamente 1.45 kPa (15 g/cm2 (0.21 psi)) a la muestra. El calibre es el espacio resultante entre la superficie plana y la superficie de carga de un pie de carga. Estas mediciones se pueden obtener con un aparato VIR Electronic Thickness Tester Modelo II disponible de Thwing-Albert, Filadelfia, Pa.

Se puede determinar la densidad de los filamentos, en tanto que se supone que la densidad de los espacios vacíos es 0 g/cc. Por ejemplo, los filamentos de poliéster (PET) tienen una densidad de 1 .38 g/cm3. Se pesa la muestra de área conocida y se obtiene así la masa de la muestra de prueba.

En otra modalidad ilustrativa, pero no limitante, mostrada en las Figuras 2 y 4, la primera cara 220 en contacto con la trama del miembro de impresión poroso 219 comprende una superficie de impresión de trama 222 de red continua con patrón macroscópicamente monoplana. El plano del miembro de impresión poroso 219 define las direcciones MD/CD (X-Y). Perpendicular a las direcciones MD/CD y al plano de la tela de impresión está la dirección Z de la tela de impresión. La superficie de impresión de trama de red continua 222 define, dentro del miembro de impresión poroso 219, una pluralidad de conductos de deflexión 230 distintos, aislados y no conectados. Los conductos de deflexión 230 tienen aberturas (áreas acolchadas) 239 que pueden ser de forma y distribución aleatorias, pero que son, preferentemente, de forma uniforme y se distribuyen en un patrón de repetición preseleccionado sobre la primera cara 220 en contacto con la trama. Esta superficie de impresión de trama de red continua 222 y los conductos de deflexión 230 distintos son útiles para formar una estructura de papel que tiene una región 1083 de red continua de densidad relativamente alta y una pluralidad de domos 1084 de densidad relativamente baja dispersos en toda la región 1083 de red continua de densidad relativamente alta, tal como se muestra en las Figuras 5-7.

Las formas adecuadas para las aberturas 239 incluyen, pero no se limitan a, círculos, óvalos y polígonos formados por los límites circunscritos por las porciones que forman la superficie de impresión de trama 222, como se ejemplifica en las Figuras 2 y 4 y se describe más adelante. Un ejemplo de miembro de impresión poroso 219 que tiene una superficie de impresión de trama de red continua 222 y conductos de deflexión 230 distintos y aislados adecuado para usar con la presente invención se puede fabricar de conformidad con las enseñanzas de las patentes de los EE. UU. núms. 4,514,345; 4,528,239; 4,529,480; 5,098,522; 5,260,171 ; 5,275,700; 5,328,565; 5,334,289; 5,431 ,786; 5,496,624; 5,500,277; 5,514,523; 5,554,467; 5,566,724; 5,624,790; 5,714,041 ; y, 5,628,876.

Alternativamente, como se muestra en la Figura 3, la primera cara 220a en contacto con la trama del miembro de impresión poroso 219a comprende conductos de deflexión continua con patrón macroscópicamente monoplanos 230a. El plano del miembro de impresión poroso 219a define las direcciones MD/CD (X-Y). Perpendicular a las direcciones MD/CD y al plano de la tela de impresión está la dirección Z de la tela de impresión. Los conductos de deflexión continua 230a definen, dentro del miembro de impresión poroso 219a, una pluralidad de superficies de impresión de trama 222a distintas, aisladas y no conectadas. Los conductos de deflexión 230a tienen una abertura continua 239a que define la forma de las superficies de impresión de trama 222a. Las superficies de impresión de trama 222a se distribuyen, preferentemente, en un patrón de repetición preseleccionado en la primera cara 220a en contacto con la trama.

Superficie de impresión de trama Con referencia nuevamente a las Figuras 2 y 4, la superficie de impresión de trama de red continua 222 (y, alternativamente, los conductos de deflexión continua 230a de la Figura 3 y los componentes físicos y numéricos correspondientes de estos) se proveen con una forma geométrica que puede dividirse en partes, cada una de las cuales es (al menos aproximadamente) una copia reducida del total. Esto es conocido para los experimentados en la industria como la propiedad de autosemejanza. Estas formas: 1. Tienen una estructura fina a escalas arbitrariamente pequeñas, 2. Son, generalmente, demasiado irregulares para ser descritas fácilmente en el lenguaje geométrico euclidiano tradicional, 3. Son autosemejantes (al menos aproximadamente oestocásticamente), 4. Tienen una dimensión de Hausdorff que es mayor que su dimensión topológica (aunque este requisito no cumple con las curvas que llenan el espacio tales como la curva de Hilbert), y 5. Tienen una definición simple y recursiva. Las formas geométricas tienen, preferentemente, o bien una autosemejanza exacta (parecen idénticas a diferentes escalas) o son casi autosemejantes (parecen aproximadamente idénticas a diferentes escalas).

Los ejemplos de formas geométricas adecuadas para usar con la presente invención y que forman la superficie de impresión de trama de red continua 222 incluyen fractales y constructales. Debido a que parecen similares en todos los niveles de magnificación, se considera, frecuentemente, que los fractales son infinitamente complejos (en términos informales). Las imágenes de fractales adecuadas para usar con la presente invención y capaces de proveer la superficie de impresión de trama de red continua 222 deseada pueden crearse mediante el uso de software de generación de fractales. Las imágenes generadas por este tipo de software se denominan, normalmente, fractales aun cuando no tengan las características mencionadas anteriormente, tales como cuando es posible amplificar una región del fractal que no exhibe ninguna propiedad de los fractales. Además, estas pueden incluir artefactos de cálculo o pantalla que no son característicos de los verdaderos fractales. Las técnicas ilustrativas, pero no limitantes, para generar fractales son: 1 . Fractales de tiempo de escape (conocidos, además, como fractales "orbitales" y que se definen por una fórmula o relación de recurrencia en cada punto en un espacio, por ejemplo, conjunto de Mandelbrot, conjunto de Julia, el fractal Burning Ship, el fractal Nova y el fractal Lyapunov), 2. Los sistemas de funciones iteradas (tienen una regla geométrica fija para el reemplazo, por ejemplo, conjunto de Cantor, alfombra de Sierpinski, triángulo de Sierpinski, curva de Peano, copo de nieve de Koch, curva del dragón de Harter-Highway, T-cuadrado, esponja de Menger), 3. Los fractales aleatorios (generados por procesos estocásticos más que deterministas, por ejemplo, trayectorias del movimiento Browniano, el vuelo de Lévy, los paisajes fractales y el árbol Browniano), y 4. Atractores extraños (generados por iteración de un mapa o la solución de un sistema de ecuaciones diferenciales de valor inicial que exhiben caos).

Un fractal ilustrativo, pero no limitante, el conjunto de Mandelbrot, está basado en la multiplicación de los números complejos. Se comienza con un número complejo z0. A partir de z0 se define Zi = (z0)2 + z0. Suponiendo que es conocido, zx+1 se define para ser (zx)2 + zx. Los puntos en el conjunto de Mandelbrot son todos aquellos puntos que permanecen relativamente cerca del punto 0 + 0/ (en el sentido de que siempre están dentro de alguna distancia fija de (0 + 0/)) a medida que se repite este proceso. Como resultado, si zx sale alguna vez fuera del círculo de radio 2 alrededor del origen para algún valor de n, no estará en el conjunto de Mandelbrot.

En contraposición con los modelos fractales de fenómenos, la ley constructal es predictiva y, así, puede probarse experimentalmente. La teoría constructal plantea la idea de que la generación de diseño (configuración, patrón, geometría) en la naturaleza es un fenómeno físico que une todos los sistemas animados e inanimados. Por ejemplo, en los flujos punto-área y punto-volumen, la teoría constructal predice tres arquitecturas, y estos flujos exhiben al menos dos regímenes: uno muy resistivo y otro menos resistivo. La teoría constructal puede aplicarse en cualquier escala: desde los sistemas macroscópicos hasta los sistemas microscópicos. El método constructal para distribuir cualquier imperfección del sistema es poner el régimen más resistivo a la escala más pequeña del sistema. La ley constructal es el principio que genera la forma perfecta, que es la forma menos imperfecta posible.

Para expresar matemáticamente la ley constructal, se definieron nuevas propiedades para un sistema termodinámico que distinguen el sistema termodinámico de un sistema estático (en equilibrio, nada fluye), que no tiene configuración. Las propiedades de un sistema de flujo son: (1 ) tamaño externo global, por ejemplo, la escala de longitud del cuerpo bañado por el flujo arbolar L; (2) tamaño interno global, por ejemplo, el volumen total de los ductos V; (3) al menos una medida global de rendimiento, por ejemplo, la resistencia de flujo global del árbol R; (4) configuración, dibujo, arquitectura; y (5) libertad para transformarse, es decir, la libertad para cambiar la configuración.

Los tamaños globales externos e internos (L, V) significan que un sistema de flujo tiene al menos dos escalas de longitud L y V1 3. Estas forman una relación adimensional - la esbeltez Sv - que es una nueva propiedad global de la configuración de flujo (Lorente y Bejan, 2005).

Sv = escala de longitud de flujo externo = L escala de longitud de flujo interno V1/3 La ley constructal es el enunciado que resume la observación común de que las estructuras de flujo que sobreviven son aquellas que se transforman (evolucionan) en una dirección en el tiempo: hacia configuraciones que hacen que las corrientes fluyan más fácilmente. Este enunciado se refiere estrictamente a cambios estructurales en el contexto de tamaños finitos. Si las estructuras de flujo tienen la libertad de cambiar, con el tiempo se moverán a valores constantes de L y V en la dirección de un valor de R progresivamente más pequeño. La ley constructal requiere: R2= R, (L, V constantes) Si la libertad de transformarse persiste, entonces la estructura de flujo continuará hacia valores más pequeños de R. Cualquier cambio de este tipo se caracteriza por: dR < 0 (L, V constantes) El fin de esta migración es la "estructura de flujo de equilibrio", en donde la geometría del flujo tiene una libertad total. El equilibrio se caracteriza por un valor mínimo de R a valores constantes de L y V. En el área adyacente de la estructura de flujo de equilibrio se tiene: dR = 0 y d2R > 0 (constante L, V) La curva R(V) generada es el borde de la nube de arquitecturas de flujo posibles con el mismo tamaño global L. La curva tiene una pendiente negativa debido a la física del flujo: la resistencia disminuye cuando se abren los canales de flujo: La evolución de configuraciones en el corte de V constante (y, además, a valor constante de L) representa la supervivencia a través de incrementar el rendimiento, la supervivencia del más apto. La idea de la ley constructal es que la libertad para transformarse es buena para el rendimiento.

La misma flecha de tiempo se puede describir alternativamente con referencia al corte de R constante a través de un espacio tridimensional. Las arquitecturas de flujo con igual rendimiento global (R) y tamaño global (L) evolucionan hacia la compacidad y la esbeltez, volúmenes más pequeños dedicados a ductos internos, es decir, volúmenes más grandes reservados para el "tejido" de trabajo (los intersticios). Los tamaños globales externos e internos (L, V) significan que un sistema de flujo tiene escalas L y V1/3. Estas forman una relación adimensional (esbeltez, Sv) que es una propiedad de la configuración del flujo. Para que un sistema de tamaño global y rendimiento global fijos perdure (viva) en el tiempo, el sistema debe evolucionar de manera tal que su estructura de flujo ocupe una fracción más pequeña del espacio disponible. Esta supervivencia está basada en la maximización del uso del espacio disponible. La supervivencia obtenida al incrementar Sv (compacidad) es equivalente a la supervivencia obtenida al incrementar el rendimiento.

Un tercer enunciado equivalente de la ley constructal se hace evidente si el diseño de L constante se replantea en un espacio de diseño V constante. La contribución de la forma y orientación de la hipersuperficie de estructuras de flujo que no están en equilibrio hace que la pendiente de la curva en el plano inferior (3R/3L)V sea positiva. Esto es así porque la resistencia del flujo aumenta cuando se incrementa la distancia recorrida por la corriente. Las estructuras de flujo de un cierto nivel de rendimiento (R) y volumen de flujo interno (V) se transforman en nuevas estructuras de flujo que cubren progresivamente territorios más grandes. Nuevamente, las configuraciones de flujo evolucionan hacia valores de Sv mayores.

Las geometrías de la superficie de impresión de trama de red continua 222 mostradas en la Figura 2 proveen una pluralidad de celdas unitarias que generan una teselacion (mostradas representativamente en la Figura 3). Cada celda unitaria se provee con un centroide de donde emana cada primera área plana que tiene un ancho (W,) que forma la superficie de impresión de trama de red continua 222. Cada área plana se bifurca al menos, preferentemente, en áreas planas adicionales (p. ej., segunda área plana, tercera área plana, etc.) y cada una tiene un ancho (p. ej., W2, W3, etc.) que es diferente del ancho de la primera área plana (W^. Cada área plana adicional (p. ej., segunda área plana, tercera área plana, etc.) puede bifurcarse entonces al menos en aún otras áreas planas adicionales que tienen anchos que son distintos a los de las áreas planas adicionales.

En el ejemplo provisto en la Figura 4, el diseño es similar al de la ramificación vascular. Puede usarse el método analítico descrito por Rosen (Ch. 3 en Optimality Principies in Biology, Robert Rosen, Butterworths, London, 1967) para determinar los anchos y las longitudes de las ramas y los ángulos entre ellas. La optimización de los radios (r) de los canales capilares y sus longitudes (L) al considerar la presión capilar y la resistencia hidrodinámica de Hagen-Poiseuille da como resultado las relaciones entre Ln, rn, Ln+1, rn+1 y T, como se muestra en la Figura 4.

Dado que Ln, rn, Ln+1, y rn+1 se usan, típicamente, para describir las relaciones en sistemas de tipo capilar de origen natural que tienen 3 dimensiones, debería ser fácilmente evidente para un experimentado en la industria que las áreas planas de las regiones de red continua de la descripción de la presente invención harán referencia a un ancho (W) porque las estructuras de la presente descripción son esencialmente macroscópicamente monoplanas en las direcciones de máquina y transversal a la máquina. Un experimentado en la industria comprenderá que, en esta circunstancia, 2r = W. Un experimentado en la industria comprenderá, además, que con el propósito de justificar la elección del diseño (p. ej., lineal, cónico, curvilíneo, etc.) y/o tratar con los detalles de fabricación, el ancho (W) que se muestra y usa para la base de la presente descripción es, preferentemente, un ancho promedio de la región. Además, un experimentado en la industria debe comprender que aun cuando los ejemplos de sistemas de tipo capilar representativos descritos en la presente descripción se muestran con características lineales, los sistemas de tipo capilar de la presente descripción podrían tener cualquier forma, que incluye diseños curvilíneos, combinaciones de diseños lineales y curvilíneos, y lo similar.

Adicionalmente, en el ejemplo provisto en la Figura 4, la primera área plana que tiene un ancho (W,) se bifurca en dos áreas planas adicionales, cada una con su respectivo ancho (W2 y W3). Pueden surgir cuatro escenarios de la bifurcación resultante de la primera área plana que tiene un ancho (W^ en dos áreas planas adicionales, cada una con un respectivo ancho (W2 y W3). Estos escenarios son: 1. W, = W2 + W3, donde W2 y W3? 0; 2. W, < W2 + W3, donde W2 y W3? 0; 3. W, = W2 + W3, donde W2?W3, y donde W2, W3 > 0; y, 4. W, < W2 + W3, donde W2?W3, y donde W2, W3 > 0.

Se encontró ventajoso que los valores de L, W y T se seleccionen con el fin de proveer la mejor correlación entre las celdas unitarias que se repiten para formar una teselación. Si bien un experimentado en la industria podría proveer cualquier valor de L, W y T para adecuarse a una necesidad, se descubrió que Li (antes de la bifurcación) y L2, L3 (después de la bifurcación) podrían variar de aproximadamente 0.13 mm (0.005 pulgadas) a aproximadamente 19.1 mm (0.750 pulgadas), y/o de aproximadamente 0.25 mm (0.010 pulgadas) a aproximadamente 10.2 mm (0.400 pulgadas), y/o de aproximadamente 0.51 mm (0.020 pulgadas) a aproximadamente 5.08 mm (0.200 pulgadas), y/o de aproximadamente 0.76 mm (0.03 pulgadas) a aproximadamente 2.54 mm (0.100 pulgadas) y/o de aproximadamente 1 .27 mm (0.05 pulgadas) a aproximadamente 1 .91 mm (0.075 pulgadas). Se descubrió, además, que (antes de la bifurcación) y W2, W3 (después de la bifurcación) podrían variar de aproximadamente 0.13 mm (0.005 pulgadas) a aproximadamente 5.08 mm (0.200 pulgadas), y/o de aproximadamente 0.25 mm (0.010 pulgadas) a aproximadamente 2.54 mm (0.100 pulgadas), y/o de aproximadamente 0.38 mm (0.015 pulgadas) a aproximadamente 1.91 mm (0.075 pulgadas) y/o de aproximadamente 0.51 mm (0.020 pulgadas) a aproximadamente 1 .27 mm (0.050 pulgadas). Además, se descubrió que T podría variar de aproximadamente 1 grado a aproximadamente 180 grados, y/o de aproximadamente 30 grados a aproximadamente 140 grados, y/o de aproximadamente 30 grados a aproximadamente 120 grados, y/o de aproximadamente 40 grados a aproximadamente 85 grados, y/o de aproximadamente 45 grados a aproximadamente 75 grados y/o de aproximadamente 50 grados a aproximadamente 70 grados.

Sorprendentemente, se descubrió que un producto de trama formado por el uso de una superficie de impresión de trama 222 que tiene una superficie de impresión de trama de red continua 222 con una geometría dada por la ecuación 2 (mencionada anteriormente) y los valores de L, W y T descritos anteriormente exhibió varias mejoras notables en el rendimiento. Esto incluyó un incremento sorprendente en los valores observados de VFS y SST, y una disminución sorprendente en los valores observados de agua residual (Rw) en relación con otros productos comerciales sometidos a prueba.

Con referencia nuevamente a las Figuras 2 y 4, el miembro de impresión poroso 219 puede incluir un elemento de refuerzo tejido 243 para reforzar el miembro de impresión poroso 219. El elemento de refuerzo 243 puede incluir hebras de refuerzo 242 en dirección de máquina y hebras de refuerzo 241 en dirección transversal de máquina, aunque puede usarse cualquier patrón de ligamento conveniente. Las aberturas en el elemento de refuerzo tejido 243 formadas por los intersticios entre las hebras 241 y 242 tienen un tamaño más pequeño que el de las aberturas 239 de los conductos de deflexión 230. Conjuntamente, las aberturas en el elemento de refuerzo tejido 243 y las aberturas 239 de los conductos de deflexión 230 proveen un conducto continuo que se extiende desde la primera cara 220 a la segunda cara 240 para transportar agua a través del miembro de impresión poroso 219. El elemento de refuerzo 243 puede proveer, además, una superficie de soporte para limitar la deflexión de las fibras hacia los conductos de deflexión 230 y ayudar, de este modo, a evitar la formación de aberturas en las porciones de la trama asociadas con los conductos de deflexión 230, tal como los domos 1084 de densidad relativamente baja. Estas aberturas, o perforaciones diminutas, pueden estar causadas por el agua o el flujo de aire a través de los conductos de deflexión cuando existe una diferencia de presión a través de la trama. Si no se desea usar una tela tejida para el elemento de refuerzo 243, un elemento no tejido, lienzo, malla, red o una placa que tiene una pluralidad de orificios pueden suministrar una resistencia y soporte adecuados para la superficie de impresión de trama 222 de la presente invención.

El área de la superficie de impresión de trama 222, como un porcentaje del área total de la primera superficie 220 en contacto con la trama, debe ser de aproximadamente 15 por ciento a aproximadamente 65 por ciento y, con mayor preferencia, de aproximadamente 20 por ciento a aproximadamente 50 por ciento para proveer una relación deseable entre las áreas de la región 1083 de densidad relativamente alta y los domos 1084 de densidad relativamente baja. El tamaño de las aberturas 239 de los conductos de deflexión 230 en el plano de la pnmera cara 220 puede expresarse en términos de "tramo libre eficaz". El tramo libre eficaz se define como el área de la abertura 239 en el plano de la primera cara 220 dividido por un cuarto del perímetro de la abertura 239. El tramo libre eficaz debe ser de aproximadamente 0.25 a aproximadamente 3.0 veces la longitud promedio de las fibras papeleras usadas para formar la trama embrionaria 120 y es, preferentemente, de aproximadamente 0.5 a aproximadamente 1.5 veces la longitud promedio de las fibras papeleras. Los conductos de deflexión 230 pueden tener una profundidad que es de entre aproximadamente 0.1 mm y aproximadamente 1 .0 mm.

Sin embargo, el calibre de la tela tejida puede variar con el fin de facilitar la conexión hidráulica entre la trama moldeada 120B y un fieltro de desaguado 320, 360; el calibre de la tela de impresión puede variar de aproximadamente 0.279 mm (0.01 1 pulgadas) a aproximadamente 0.660 mm (0.026 pulgadas).

Preferentemente, la superficie de impresión de trama de red continua 222 se extiende hacia fuera (es decir, tiene una sobrecarga) del elemento de refuerzo 243 en una cantidad mayor que aproximadamente 0.15 mm (0.006 pulgadas), y/o mayor que aproximadamente 0.25 mm (0.010 pulgadas), y/o mayor que aproximadamente 0.38 mm (0.015 pulgadas), y/o mayor que aproximadamente 0.51 mm (0.020 pulgadas), y/o mayor que aproximadamente 0.76 mm (0.030 pulgadas) y/o mayor que aproximadamente 1 .27 mm (0.050 pulgadas). Sin embargo, puede ser posible proveer la superficie de impresión de trama de red continua 222 con una sobrecarga que es menor que 0.15 mm (0.006 pulgadas), con mayor preferencia, menor que aproximadamente 0.10 mm (0.004 pulgadas) y, aún con mayor preferencia, menor que aproximadamente 0.05 mm (0.002 pulgadas) y, con la máxima preferencia, menor que aproximadamente 0.1 mm (0.0004 pulgadas). Se piensa que la superficie de impresión de trama de red continua 222 podría ser prácticamente coincidente (o incluso coincidente) con la elevación del elemento de refuerzo 243.

Las superficies de impresión de trama de red continua 222 ilustrativas que tienen geometrías fractales y constructales se muestran en las Figuras 8-10. Alternativamente, la superficie de impresión de trama puede proveerse como una pluralidad de regiones de impresión discontinuas rodeadas por un conducto de deflexión continua. En este caso, el conducto de deflexión se provee con una conformación geométrica que puede dividirse en partes, cada una de las cuales es (al menos aproximadamente) una copia reducida del total. Estas geometrías que tienen geometrías fractales y constructales se muestran en las Figuras 1 1 -12.

Producto de trama Como se muestra en las Figuras 5-7, el producto de papel producido de conformidad con la presente invención es macroscópicamente monoplano donde el plano del papel define sus direcciones X-Y y tiene una dirección Z ortogonal a él. La trama moldeada 120B formada por el proceso mostrado en la Figura 1 se caracteriza por tener una flexibilidad y resistencia a la tracción relativamente alta para un nivel dado de peso base de trama y calibre H de trama. Se piensa que esta flexibilidad y resistencia a la tracción relativamente alta se deben, al menos en parte, a la diferencia de densidad entre la región 1083 de densidad relativamente alta y la región 1084 de densidad relativamente baja. La resistencia de la trama se incrementa al prensar una porción de la trama intermedia 120A entre el primer fieltro de desaguado 320 y la superficie de impresión de trama 220 para formar la región 1083 de densidad relativamente alta. Compactar y desaguar una porción de la trama simultáneamente provee uniones entre fibras en la región de densidad relativamente alta para transportar cargas.

Un producto de papel de conformidad con el aparato y proceso de la presente invención tiene al menos dos regiones. La primera región comprende una región impresa que está impresa contra la superficie de impresión de trama 220 del miembro de impresión poroso 219. La región impresa es, preferentemente, una red prácticamente continua. La región 1084 de densidad relativamente baja desviada hacia la porción de conductos de deflexión 230 del miembro de impresión 219 provee volumen para aumentar la absorbencia.

Sorprendentemente, se descubrió que un producto de trama formado por el uso de una superficie de impresión de trama 222 que tiene una superficie de impresión de trama de red continua 222 con una geometría dada por la ecuación 2 (mencionada anteriormente) (y, alternativa y correspondientemente, las superficies de impresión de trama 222a de la Figura 3) exhibió varias mejoras notables en el rendimiento. Esto incluyó un incremento sorprendente en los valores observados de VFS y SST, y una disminución sorprendente en los valores observados de agua residual (Rw) en relación con otros productos comerciales sometidos a prueba.

La diferencia de densidad entre la región 1083 de densidad relativamente alta y la región 1084 de densidad relativamente baja se provee, en parte, al desviar una porción de la trama embrionaria 120 en la porción de conductos de deflexión 230 del miembro de impresión 219 para proveer una trama intermedia 120A que no es monoplana corriente arriba del punto de sujeción por compresión 300. Una trama monoplana transportada a través del punto de sujeción por compresión 300 estaría sometida a alguna compactación uniforme y aumentaría, de este modo, la densidad mínima en la trama moldeada 120B. Las porciones de la trama intermedia no monoplana 120A en la porción de conductos de deflexión 230 evitan esta compactación uniforme y mantienen, por lo tanto, una densidad relativamente baja. Sin embargo, sin limitaciones teóricas de ninguna especie, se cree que la región 1084 de densidad relativamente baja y la región 1083 de densidad relativamente alta pueden tener, generalmente, pesos base equivalentes. En cualquier caso, la densidad de la región 1084 de densidad relativamente baja y la región 1083 de densidad relativamente alta pueden determinarse de conformidad con las patentes de los EE. UU. núms. 5,277,761 y 5,443,691 .

Además, la trama moldeada 120B se puede acortar, como se conoce en la industria. El acortamiento puede lograrse por crepado de la trama moldeada 120B desde una superficie rígida, tal como un cilindro de secado. Para este fin, puede usarse un tambor secador Yankee. Durante el acortamiento, se puede producir al menos un reborde de acortamiento en las regiones 1084 de densidad relativamente baja de la trama moldeada 120B. al menos uno de estos rebordes de acortamiento se separa del plano en MD/CD de la trama moldeada 120B en la dirección Z. El crepado se puede lograr con una cuchilla raspadora de conformidad con la patente de los EE. UU. núm. 4,919,756. Alternativa o adicionalmente, el acortamiento puede lograrse por vía de una microcontracción en húmedo, según las enseñanzas de la patente de los EE. UU. núm. 4,440,597 y/o por el crepado de la tela, como será conocido para los experimentados en la industria.

Ejemplo Ejemplo 1 En este ejemplo, se usa una máquina papelera Fourdrinier de escala piloto. Una pulpa acuosa de 3 % en peso de pasta Kraft de maderas blandas del norte (NSK) se prepara en un repulpador convencional y puede diluirse a una consistencia de =0.1 % en un tanque de pasta. La pulpa acuosa de NSK se refina moderadamente, y se añade una solución al 2 % de una resina de resistencia en húmedo permanente (es decir, Kymene 5221 , comercializada por Hercules incorporated of Wilmington, Del.) al tubo de materia prima de NSK en una relación de 1 % en peso de las fibras secas. Se aumenta la adsorción de Kymene 5221 en el NSK con un mezclador en línea. Se añade una solución al 1 % de carboxi metil celulosa (CMC) (es decir, FinnFix 700, comercializada por CP. Kelco U.S. Inc. of Atlanta, GA) después del mezclado en línea en una relación de 0.2 % en peso de las fibras secas para mejorar la resistencia en seco del sustrato fibroso. En un repulpador convencional, se prepara una pulpa acuosa al 3 % en peso de fibras de eucalipto. Se añade una solución al 1 % de desespumante (es decir, BuBreak 4330, comercializado por Buckman Labs, Memphis TS) al tubo de materia prima de eucalipto en una relación de 0.25 % en peso de las fibras secas, y se aumenta su adsorción con un mezclador en línea.

La pasta papelera de NSK y las fibras de eucalipto se combinan en la caja de entrada y se depositan homogéneamente sobre una malla metálica de Fourdrinier para formar una trama embrionaria. El desaguado de la malla de Fourdrinier se produce a través de la malla de Fourdrinier y es asistido por un deflector y cajas de vacío. La malla de Fourdrinier tiene una configuración con ligamento de satén, de calada 5, que tiene 84 monofilamentos en dirección de máquina y 76 monofilamentos en dirección transversal a la máquina por 25.4 mm (pulgadas), respectivamente. La trama embrionaria húmeda se transfiere desde la malla de Fourdrinier, con una consistencia de fibra de aproximadamente 15 % a aproximadamente 25 % en el punto de transferencia, a una tela fotopolimérica que tiene celdas con un patrón fractal, aproximadamente 25 por ciento de área de nudillos y 22 milipulgadas de profundidad fotopolimérica. La diferencia de velocidad entre la malla de Fourdrinier y la tela de impresión/transferencia con patrón es de aproximadamente -3 % a aproximadamente +3 %. Posteriormente, se realiza el desaguado por drenaje asistido por vacío hasta que la trama tiene una consistencia de fibras de aproximadamente 20 % a aproximadamente 30 %. La trama con patrón se seca previamente con aire pasante hasta lograr una consistencia de aproximadamente 65 % en peso. Después, la trama se adhiere a la superficie de un secador Yankee con un adhesivo de crepado aplicado por rociado que comprende una solución acuosa al 0.25 % de alcohol polivinílico (PVA). La consistencia de la fibra se incrementó en aproximadamente 96 %, antes del crepado en seco de la trama con una cuchilla raspadora. La cuchilla raspadora tiene un canto biselado de aproximadamente 25 grados y se ubica con respecto al secador Yankee para proveer un ángulo de impacto de aproximadamente 81 grados; el secador Yankee se opera a aproximadamente 183 metros por minuto (aproximadamente 600 ppm (pies por minuto)). La trama seca se forma en un rodillo a una velocidad de 71 metros por minuto (560 ppm).

Dos hojas de la trama se convierten en productos de toalla de papel al grabarlas y laminarlas juntas con un adhesivo de PVA. La toalla de papel tiene aproximadamente 53 g/m2 de peso base y contiene 65 % en peso de pasta Kraft de maderas blandas del Norte y 35 % en peso de pasta de eucalipto.

Ejemplo 2 Se prepara la pasta NSK y las fibras de eucalipto con un método similar al del Ejemplo 1 , se combinan en la caja de entrada y se depositan homogéneamente sobre una malla de Fourdrinier que funciona a una velocidad Vi para formar una trama embrionaria.

Después, la trama se transfiere a la tela de transferencia/impresión con patrón en la zona de transferencia sin precipitar una densificación considerable de la trama. Después, se vuelve a enviar la trama, a una segunda velocidad V2, sobre la tela de transferencia/impresión a lo largo de un trayecto en circuito en relación de contacto con un cabezal de transferencia colocado en la zona de transferencia; la segunda velocidad es de aproximadamente 5 % a aproximadamente 40 % más lenta que la primera velocidad. Debido a que la velocidad de la malla es más rápida que la tela de transferencia/impresión, se produce un acortamiento en húmedo de la trama en el punto de transferencia. Así, el acortamiento en húmedo de la trama puede ser de aproximadamente 3 % a aproximadamente 15 %.

Después, la trama se adhiere a la superficie del secador Yankee, que tiene una tercera velocidad (V3) con un método similar al del Ejemplo 1 . La consistencia de la fibra se incrementa en aproximadamente 96 % y, después, la trama se crepa en el cilindro de secado con una cuchilla raspadora que tiene un ángulo de impacto de aproximadamente 90 grados a aproximadamente 130 grados. Después de eso, la trama secada se bobina a una cuarta velocidad (V4) que es más rápida que la tercera velocidad (V3) del cilindro de secado.

Se pueden combinar dos hojas de la trama fabricada de conformidad con el Ejemplo 1 para formar un producto de múltiples hojas al grabar y/o laminar las hojas juntas con un adhesivo de PVA. La toalla de papel puede tener aproximadamente 53 g/m2 de peso base y contiene 65 % en peso de NSK y 35 % en peso de pasta de eucalipto.

Cualquier dimensión y/o valor descrito en la presente descripción no debe entenderse que se limita estrictamente a los valores numéricos exactos mencionados. Preferentemente, a menos que se especifique de cualquier otra manera, se entiende que cada dimensión y/o valor significa tanto la dimensión y/o valor mencionado como un intervalo funcionalmente equivalente que rodea esa dimensión y/o valor. Por ejemplo, una dimensión descrita como "40 mm" se refiere a "aproximadamente 40 mm." Todo documento citado en la presente descripción, que incluye cualquier patente o solicitud relacionada o de referencia cruzada, se incorpora en su totalidad por este medio en la presente descripción como referencia a menos que se excluya o limite expresamente de cualquier otra forma. Si se menciona algún documento, no se debe interpretar como que se admite que constituye una industria anterior con respecto a cualquier invención descrita o reivindicada en la presente descripción, o que en forma independiente o en combinación con cualquier otra referencia o referencias, instruye, sugiere o describe tal invención. Además, en la medida que cualquier significado o definición de un término en este documento contradiga cualquier significado o definición del término en un documento incorporado como referencia, deberá regir el significado o definición asignados al término en este documento.

Si bien se han ilustrado y descrito modalidades particulares de la presente invención, será evidente para los experimentados en la industria que pueden hacerse otros diversos cambios y modificaciones sin desviarse del espíritu y alcance de la invención. Por lo tanto, se ha pretendido abarcar en las reivindicaciones anexas todos los cambios y las modificaciones que están dentro del alcance de esta invención.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una banda papelera que tiene una superficie en contacto con una trama embrionaria para transportar una trama embrionaria de fibras de papel y una superficie en contacto con una trama no embrionaria opuesta a la superficie en contacto con la trama embrionaria; la banda papelera se caracteriza por: una estructura de refuerzo que tiene un armazón con patrón dispuesto sobre ella; el armazón con patrón se caracteriza por una región de red continua y una pluralidad de conductos de deflexión distintos; los conductos de deflexión están aislados entre sí por la región de red continua; y, en donde la región de red continua se caracteriza por un patrón formado en ella; el patrón se caracteriza por una pluralidad de celdas unitarias que generan una teselación; en donde cada celda de la pluralidad de celdas unitarias se caracteriza por un centro y al menos dos áreas planas continuas que se extienden al menos en dos direcciones desde el centro; cada conducto de deflexión está rodeado por una porción de al menos una de las áreas planas continuas; en donde al menos una de las áreas planas continuas se bifurca para formar al menos una porción de área plana continua que tiene un primer ancho antes de la bifurcación y al menos dos porciones de áreas planas continuas que tienen un segundo ancho después de la bifurcación; cada una de al menos dos de las porciones de áreas planas continuas que tienen el segundo ancho están comunicadas continuamente con la porción de área plana continua que tiene el primer ancho; y, en donde cada una de al menos dos porciones de áreas planas continuas se disponen en un ángulo (T) una en relación con la otra que varía de 1 grado a 180 grados.

2. La banda papelera de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el primer ancho es mayor que el segundo ancho.

3. La banda papelera de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada además porque el ángulo (T) varía de 40 grados a 85 grados.

4. La banda papelera de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada además porque el patrón se caracteriza por una conformación geométrica que puede dividirse en partes, cada una de las cuales es una copia reducida del total.

5. La banda papelera de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada además porque el patrón se selecciona del grupo que consiste en fractales, constructales, y combinaciones de estos.

6. La banda papelera de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada además porque el fractal se selecciona del grupo que consiste en fractales de tiempo de escape, fractales del conjunto de Mandelbrot, fractales del conjunto de Julia, fractales Bruning Ship, fractales Nova, fractales Lyapunov, un sistema de funciones iteradas, fractales aleatorios, atractores extraños, y combinaciones de estos.

7. La banda papelera de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada además porque el fractal es un fractal de Mandelbrot, en donde = (z0)2 + z0 y en donde zx+1 = (??)2 + ??·

8. Una banda papelera que tiene una superficie en contacto con una trama embrionaria para transportar una trama embrionaria de fibras de papel y una superficie en contacto con una trama no embrionaria opuesta a la superficie en contacto con la trama embrionaria; la banda papelera se caracteriza por: una estructura de refuerzo que tiene un armazón con patrón dispuesto sobre ella; el armazón con patrón se caracteriza por una región de red continua y una pluralidad de conductos de deflexión distintos; los conductos de deflexión están aislados entre sí por la región de red continua; y, en donde la región de red continua se caracteriza por un patrón formado en ella; el patrón se caracteriza por una pluralidad de celdas unitarias que generan una teselación; en donde cada celda de la pluralidad de celdas unitarias se caracteriza por un centro, al menos dos áreas planas continuas que se extienden al menos en dos direcciones desde el centro; cada conducto de deflexión está rodeado por una porción de al menos una de las áreas planas continuas; en donde al menos una de las áreas planas continuas se bifurca para formar al menos una porción de área plana continua que tiene un primer ancho antes de la bifurcación y al menos dos porciones de áreas planas continuas; una primera de al menos dos de las porciones de áreas planas continuas tiene un segundo ancho después de la bifurcación, una segunda de al menos dos de las porciones de áreas planas continuas tiene un tercer ancho después de la bifurcación, y cada una de al menos dos de las porciones de áreas planas continuas está comunicada continuamente con la porción de área plana continua que tiene el primer ancho; y, en donde cada una de al menos dos porciones de áreas planas continuas se disponen en un ángulo (T) una en relación con la otra que varía de 1 grado a 180 grados.

9. Una banda papelera que tiene una superficie en contacto con una trama embrionaria para transportar una trama embrionaria de fibras de papel y una superficie en contacto con una trama no embrionaria opuesta a la superficie en contacto con la trama embrionaria; la banda papelera se caracteriza por: una estructura de refuerzo que tiene un armazón con patrón dispuesto sobre ella; el armazón con patrón se caracteriza por una región de conductos de deflexión continua y una pluralidad de áreas planas distintas; las áreas planas distintas están aisladas entre sí por la región de conductos de deflexión continua; y, en donde la región de conductos de deflexión continua se caracteriza por un patrón formado en ella; el patrón se caracteriza por una pluralidad de celdas unitarias que generan una teselacion; en donde cada celda de la pluralidad de celdas unitarias que genera una teselacion se caracteriza por un centro; al menos dos áreas acolchadas continuas se extienden al menos en dos direcciones desde el centro; cada una de las áreas planas distintas está rodeada por una porción de al menos una región de conductos de deflexión continua; en donde al menos una de las regiones de conductos de deflexión continua se bifurca para formar al menos una porción de conductos de deflexión continua que tiene un primer ancho antes de la bifurcación y al menos dos porciones de conductos de deflexión continua que tienen un segundo ancho después de la bifurcación; cada una de al menos dos de las porciones de conductos de deflexión continua que tiene el segundo ancho está en comunicación continua con la porción de conductos de deflexión continua que tiene el primer ancho; y, en donde cada una de las porciones de conductos de deflexión se disponen en un ángulo (T) una en relación con la otra que varía de 1 grado a 180 grados.