MXPA05014231A - Banda de prensa de presion prolongada fabricada de fibras impregnadas de resina termoplastica. - Google Patents

Abstract

Se proporciona un metodo para fabricar una estructura de banda para la fabricacion de papel utilizando cintas hechas de una resina termoplastica solida que rodea una matriz fibrosa. El metodo requiere la aplicacion de una capa de cintas orientadas CD a una superficie de mandril, despues aplicar una capa de cintas orientadas MD sobre la capa CD, aplicando presion y calor al mandril que contiene las capas CD y MD a fin de fundir la resina y unir/encapsular completamente la matriz fibrosa. La estructura de banda asi obtenida puede, por lo tanto ranurarse, perforase o procesarse diferente segun se desee. Adicionalmente, el metodo anterior puede invertirse en cuanto al orden MD/CD de la estratificacion. Tambien puede aplicarse una capa completamente de resina, preferentemente antes, pero tambien despues o intermedia a las capas MD/CD. Tambien el caucho puede comprender una o mas capas.

Description

BANDA . DE PRENSA DE PRESIÓN PROLONGADA FABRICADA DE FIBRAS IMPREGNADAS DE RESINA TERMOPLÁSTICA Campo de la Invención La presente invención se dirige a un método para fabricar una estructura de banda para la fabricación de papel de cintas 'pre-impregnadas . Más específicamente, las cintas contienen una resina termoplástica única y una matriz fibrosa . Antecedentes de la Invención Durante el proceso de fabricación de papel, se forma una red fibrosa celulósica al depositar una mezcla fibrosa, es decir, una dispersión acuosa de fibras celulósicas sobre una tela de formación en movimiento en la sección de formación de una máquina para fabricar papel. Una gran cantidad de agua se drena a partir de la mezcla a través de la tela de formación, dejando la red fibrosa celulósica sobre la superficie de la tela de formación. La red fibrosa celulósica recientemente formada procede de la sección de formación hacia una sección de prensa, la cual incluye una serie de zonas de contacto de presión. La red fibrosa celulósica pasa a través de las zonas de contacto de presión soportada por una tela de prensa, o como es frecuente el caso, entre dos de tales telas de prensa. En las zonas de contacto de presión, la red fibrosa celulósica se somete a fuerzas compresivas que exprimen el agua de la misma y que adhieren las fibras celulósicas en la red entre si para convertir la red fibrosa celulósica en una hoja de papel. El agua se acepta por la tela o telas de prensa e, idealmente, no regresa a la hoja de papel . La hoja de papel finalmente procede a una sección de secado, la cual incluye al menos una serie de tambores o cilindros de secado giratorios que se calientan internamente mediante vapor. La hoja de papel recientemente formada se dirige en una trayectoria serpentina secuencialmente alrededor de cada uno en la serie de tambores mediante una tela de secado, la cual sostiene la hoja de papel cercanamente contra las superficies de los tambores. Los tambores calientes reducen el contenido de agua de la hoja de papel a un nivel deseable a través de evaporación. Debe apreciarse que las telas de formación, prensa y secado todas toman la forma de ciclos sinfín sobre la máquina de fabricación de papel y funcionan en la forma de transportadores. Debe apreciarse además que la fabricación de papel es un proceso continuo que procede a velocidades considerables. Es decir, la mezcla fibrosa se deposita de manera continua sobre la tela de formación en la sección de formación, mientras una hoja de papel recientemente fabricada se enrolla continuamente sobre rodillos después que sale de la sección de secado. Tradicionalmente , las secciones de prensa han incluido una serie de zonas de contacto formadas por pares de rodillos de prensa cilindricos adyacentes. En años recientes, el uso de prensas de zonas de contacto prolongado se ha encontrado que es ventajoso sobre el uso de zonas de contacto formadas por pares de rodillos de prensa adyacentes. Esto se debe a que entre más largo es el tiempo que puede someterse la red fibrosa celulósica a presión en la zona de contacto, puede retirarse más agua de la misma, y, consecuentemente, menor agua permanecerá detrás en la red para el retiro a través de evaporación en la sección de secado . La presente invención se refiere a prensa de zonas de contacto prolongado del tipo zapata. En esta variedad de prensas de zonas de contacto prolongado, las zonas de contacto se forman entre un rodillo de prensa cilindrico y una zapata de presión arqueada. Esta última tiene una superficie cóncava cilindrica que tiene un radio de curvatura cercano al del rodillo de prensa cilindrico. Cuando el rodillo y la zapata se ponen en proximidad física cercana entre si, se forma una zona de contacto, que puede ser de cinco a diez veces mayor en la dirección de la máquina que la formada entre los dos rodillos de prensa. Esto incrementa el así llamado tiempo de secado de la red fibrosa celulósica en la zona de contacto prolongado mientras se mantiene un nivel adecuado de presión por pulgada cuadrada de fuerza de presión. El resultado de esta tecnología de zona de contacto prolongado ha sido un incremento dramático en la deshidratación de la red fibrosa celulósica en la zona de contacto prolongado cuando se compara a las zonas de contacto de prensas convencionales en las máquinas de fabricación de papel . Una prensa de zona de contacto prolongado del tipo zapata requiere una banda especial, tal como la mostrada en la Patente de E.U. No. 5,238,537 de Dutt, cedida de manera común. Esta banda se diseña para proteger la tela de prensa que soporta, transporta y deshidrata la red fibrosa celulósica del desgaste acelerado que resultaría del contacto directo, deslizante sobre la zapata de presión estacionaria. Tal banda debe proporcionarse con una superficie lisa, impermeable que corra o se deslice sobre la zapata estacionaria sobre una película de aceite de lubricación. La banda se mueve a través de la zona de contacto a aproximadamente la misma velocidad que la tela de prensa, sometiendo mediante esto la tela de prensa a cantidades mínimas de frotamiento contra la superficie de la banda. Los métodos tradicionales para elaborar una banda de prensa de zona de contacto prolongado incluyen el uso de sistemas de hilos y resina líquida. En particular, existen tres métodos conocidos para fabricar una banda utilizando estos materiales. El primer método utiliza un sistema de dos rodillos en el cual un sustrato tejido sinfín se recubre con una resina de uretano líquido. El segundo método emplea un mandril de construcción sobre el cual se acumulan los hilos de reforzamiento sobre la superficie exterior del mandril en un arreglo esencialmente de 90 grados para cada uno y después se encapsulan totalmente 'con resina de uretano líquido. El tercer método es similar al segundo con la diferencia de que la superficie interior de un mandril se utiliza para colocar las hebras y verter la resina para formar la banda. Con todos los tres métodos, los hilos utilizados para reforzar la estructura son ya sea monofilamento o multifilamnetos y se colocan en la resina para proteger su integridad. Debido al tamaño relativamente grande de los hilos de reforzamiento y la cantidad de material de resina requerida para encapsular los hilos, el calibre de la banda puede volverse prohibitivamente grueso. Esto es especialmente así en el caso de bandas ranuradas o perforadas en ciego que requieren calibre adicional de resina en el cual se maquinan las ranuras u orificios. La presente invención resuelve este problema al formar un banda utilizando cinta pre-impregnada . La cinta comprende filamentos individuales colocados lado a lado en una manera similar a listón, y encapsulados y protegidos con resina termoplástica (ver Figura 1) . El uso de filamentos impregnados de termoplástico permite que elementos de reforzamiento se coloquen en una estructura de banda sin incrementar sustancialmente el calibre de la banda. Estos filamentos individuales son más pequeños que los hilos que se encuentran comprendidos de haces de filamentos, como se utiliza en la fabricación de bandas convencionales. Esta cinta "prepreg" es el bloque de construcción de la presente invención. Sumario de la Invención La presente invención es un método para fabricar una estructura de banda para fabricar papel al proporcionar cintas, cada una hecha de resina termoplástica sólida que rodea una matriz fibrosa. Un ejemplo del método requiere aplicar una capa de cintas orientadas CD a una superficie de mandril, después aplicar una capa de cintas orientadas MD sobre la capá CD, aplicando presión y calor al mandril que contiene las capas CD y MD a fin de fundir la resina termoplástica y unir/encapsular la matriz fibrosa. La estructura de banda así obtenida puede por lo tanto ranurarse, perforarse o de otro modo tratarse según se desee. Alternativamente, el método anterior puede invertirse en cuanto al orden de estratificación D/CD. También, una capa completamente de resina se aplica preferentemente al mandril antes de aplicar las cintas MD y CD. Además, puede aplicarse una o más capas de resina después o entre las cintas MD y CD. Esta capa de resina también puede ser caucho en una o todas las capas . Breve Descripción de los Dibujos Así, se realizarán mediante la presente invención sus objetivos y ventajas, la descripción de la cual debe tomarse en conjunto con los dibujos, en donde: La Figura 1 es una representación esquemática de una cinta termoplástica reforzada de fibra utilizada en la fabricación de la banda de acuerdo con la presente invención; La Figura 2 es un diagrama de un mandril de construcción utilizado en la producción de la banda inventiva; La Figura 3 es una ilustración del mandril de la Figura 2 con la cinta de la Figura 1 aplicada al mismo en una dirección transversal a la máquina; y La Figura 4 es una representación que muestra el mandril de la Figura 3 con una cinta adicional aplicada al mismo en la dirección de la máquina. Descripción Detallada de la Modalidad Preferida La Figura 1 ilustra una cinta termoplástica 10 reforzada de fibra utilizada en la fabricación de la banda de la presente invención. La cinta 10 comprende una única resina elastomérica termoplástica sólida 12 que contiene compuestos de enlace transversal activados por irradiación. La resina 12 rodea una matriz fibrosa 14 que puede tomar una variedad de formas. Los ejemplos del material de matriz 14 incluyen filamentos de fibra continua, cintas tejidas, y cintas tejidas de punto con hebras de reforzamiento continuo. Sin embargo, los filamentos de fibras continuas 14, como se muestra en la Figura 1, ofrecen el mejor reforzamiento, ya que no dependen de la unión de la resina para obtener su resistencia. Es decir, si por alguna razón la resina 12 pierde su integridad, los filamentos 14 aún proporcionan reforzamiento. Para formar la cinta 10, se impregna cualquiera de los materiales de matriz 14 antes mencionados, por ejemplo, a través de un troquel caliente con la única resina elastomérica termoplástica 12. A la terminación, el "prepreg" 10, según se llama, se encuentra en la forma sólida y de una sección transversal fija. Como se muestra en las Figuras 2-4, este prepreg 10, se utiliza para colocar un arreglo de cintas 22, 24 orientadas tanto MD como CD sobre un mandril de construcción 16. El mandril 16 que contiene el arreglo MD y CD de cintas prepreg 22, 24 se envuelve entonces con una cinta tejida de película encogible (no mostrada) para suministrar presión durante un proceso de calentamiento subsecuente. Este proceso de calentamiento re-licua la resina termoplástica 12 y crea una encapsulación homogénea de resina de todos los hilos 14 MD y CD. Una vez que el mandril 16 que contiene la resina ahora homogénea y el reforzamiento de hilos se enfría, puede repararse cualquier imperfección tal como burbujas de aire al re-fundir el área afectada con una herramienta caliente. Una vez que se ha reparado cualquier imperfección, la resina 12 puede tratarse en una manera apropiada para reticular la resina 12 en un material termocurado . La superficie de la estructura de banda así obtenida puede entonces maquinarse para crear valles y ranuras de un calibre y espaciamiento deseado, u orificios de perforación ciega u otro método para crear vacíos de superficie deseados. Un ejemplo del método antes mencionado para fabricar la banda se describirá ahora en más detalle. Inicialmente, como se muestra en la Figura 3, las cintas. 22 se colocan sobre la superficie completa del mandril, primero en la dirección CD, y se mantienen en su lugar mediante los anillos de sujeción 18, 20 en cada reborde del mandril 16. En esta conexión, se tiene cuidado de asegurarse que las cintas adyacentes 22 hagan contacto entre si sin áreas de vacío entre ellas. Una vez que las cintas prepreg CD 22 cubran la superficie completa del mandril 16, las cintas MD 24 se enrollan entonces en espiral sobre las cintas CD 22 asegurándose de nuevo que las espirales adyacentes se pongan en contacto entre si como se muestra en la Figura 4. Nótese que esta cinta MD 24 se sujeta a los anillos de sujeción 18, 20 al inicio y al final del devanado. Debe entenderse que el orden MD/CD de colocación puede invertirse. Además, una capa completamente de resina se aplica preferentemente al mandril antes de aplicar las cintas 22, 24. Nótese además que, en el caso de mayor calibre de la banda que se requiere crear ranuras o volumen de vacío de perforación ciega, puede aplicarse una cinta hecha 100% de resina termoplástica (no mostrada) antes o después de que las cintas prepreg MD y CD 22, 24 se encuentren en su lugar. Esta capa de resina también puede aplicarse entre las capas MD/CD pero no se cura totalmente. Si es necesario, pueden aplicarse hasta varias capas de esta resina termoplástica reforzada sin fibras. También la capa de resina puede ser de caucho en una o todas las capas . Una vez que el mandril 16 se "reviste" con la cinta prepreg 22, 24 esta listo para calentarse tratado así para fundir la resina termoplástica 12 y unir la matriz completa. Sin embargo, antes del tratamiento térmico, el mandril revestido se enrolla con una película encogible que mantiene y suministra presión a todos los componentes. El mandril envuelto (no mostrado) se coloca entonces en un autoclave o una cámara térmica similar. Sin embargo, también pueden utilizarse el calentamiento por inducción, infrarrojo, aire caliente u otros medios adecuados para el propósito de fluir por fusión la resina 12 sin sumergir el mandril completo en la atmósfera caliente. Nótese que el calor requerido para hacer que la resina 12 fluya se determina por el tipo de resina 12 utilizada para hacer el prepreg 10.

Una vez que la resina 12 se ha calentado suficientemente para promover el flujo de resina, la banda puede enfriarse para solidificar la resina 12. Subsecuentemente, debido a la naturaleza termoplástica de la resina 12, pueden repararse defectos tales como pequeños vacíos en las áreas de unión de la resina a través de calor y resina adicional (no mostrada) . La estructura de banda asi obtenida esta lista entonces para tener su superficie rectificada a un calibre uniforme, utilizando, por ejemplo, equipo de rectificación convencional. Las ranuras u orificios de perforación ciega pueden formarse después de esto si se desea. Adicionalmente, se nota que existe una familia de resinas termoestables que cuando se someten a temperaturas por arriba de su punto de fusión se degradarán y se volverán termoestables. Este tipo de resina también puede utilizarse en la fabricación de la banda y es el material preferido. Existen diferencias clave entre la presente invención y la descrita en la Patente de E.U. No. 5,507,899 (Yamauchi) . Por ejemplo la cinta de Yamauchi se enrolla sobre un mandril aunque aún en la forma liquida, y se enrolla solo en la dirección de la máquina; no existe el componente CD. La desventaja es que si se rompe la unión fibras-a-resina, el reforzamiento se pierde en todas direcciones. La presente invención elimina esta desventaja al utilizar una cinta 10 que se encuentra en un estado sólido (seco) y se coloca tanto en la dirección D como CD para maximizar la estabilidad. Además, los filamentos continuos 14, como se muestra en la Figura 1 ofrecen reforzamiento superior ya que no se colocan sobre la unión de resina para obtener su resistencia. Es decir, si por alguna razón la resina pierde su integridad, los filamentos 14 aún proporcionan refuerzo. Aunque se ha descrito una modalidad preferida y se describe en detalle en la presente, su alcance no debe limitarse por la misma; más bien su alcance debe determinarse por el de las reivindicaciones anexas. Por ejemplo, la banda de la presente invención también puede utilizarse para las bandas de prensa de zapata utilizadas en laminadores de zapata u otras aplicaciones que serán aparentes para aquellos de experiencia en la técnica.

Claims (32)

1. REIVINDICACIONES 1. Un método para fabricar una estructura de banda que comprende las etapas de: proporcionar cintas hechas de resina que rodean una matriz fibrosa; aplicar cintas orientadas CD a la superficie de ta? mandril; aplicar cintas orientadas MD sobre las cintas CD; aplicar presión y calor al mandril que contiene las cintas CD y MD a fin de fundir la resina y encapsular la matriz fibrosa; tratar la estructura de banda así obtenida hasta curarse; y rectificar al menos la superficie de la estructura de la banda hasta un calibre deseado.
2. 2. El método reivindicado en la reivindicación 1, en donde la resina es termoplástica y se origina para termocurarse durante la etapa de tratar la estructura de banda .
3. 3. El método reivindicado en la reivindicación 1, que comprende además la etapa de formar ranuras u orificios de perforación ciega sobre la superficie de la estructura de banda .
4. 4. El método reivindicado en la reivindicación 1, en donde se aplica presión al envolver una película encogible alrededor del mandril que contiene las cintas CD y MD.
5. 5. El método reivindicado en la reivindicación 1, en donde la resina es una resina elastomérica termoplástica sólida que contiene compuestos de reticulación activados por irradiació .
6. 6. El método reivindicado en la reivindicación 1, en donde la energía de radiación se aplica para termocurar la resina .
7. 7. El método reivindicado en la reivindicación 1, que comprende además la etapa de enfriar la matriz encapsulada en resina para solidificar la resina, después de la etapa de calentamiento.
8. 8. El método reivindicado en la reivindicación 1, en donde algunas o todas las cintas comprenden caucho.
9. 9. El método reivindicado en la reivindicación 1, que comprende además la etapa de reparar los defectos sobre la estructura de banda .
10. 10. El método reivindicado en la reivindicación 1, en donde la matriz fibrosa proporciona reforzamiento e incluye uno de filamentos de fibras continuas, cintas tejidas y cintas tejidas de punto con hilos de reforzamiento continuo .
11. 11. El método reivindicado en la reivindicación 1, en donde dichas cintas MD se aplican en forma espiral.
12. 12. El método reivindicado en la reivindicación 1, en donde se invierte el orden de colocación de las cintas MD y CD.
13. 13. El método reivindicado en la reivindicación 1, en donde al menos una capa de resina se aplica a la superficie de mandril antes de aplicar las cintas MD y CD.
14. 14. El método reivindicado en la reivindicación 1, en donde al menos una capa de resina se aplica sobre las cintas MD y CD después que las cintas se encuentran en su lugar .
15. 15. El método reivindicado en la reivindicación 1, en donde al menos una capa de resina se aplica entre las cintas MD y CD pero no se curan completamente.
16. 16. El método reivindicado en la reivindicación 1, en donde la estructura de banda es la que se utiliza como la banda de prensa de zapata para uso en laminadores de zapata.
17. 17. Una estructura de banda hecha de una manera que comprende las etapas de : proporcionar cintas hechas de resina que rodean una matriz fibrosa; aplicar cintas orientadas CD a la superficie de un mandril; aplicar cintas orientadas MD sobre las cintas CD; aplicar presión y calor al mandril que contiene las cintas CD y MD a fin de fundir la resina y encapsular la matriz fibrosa; tratar la estructura de banda así obtenida para originar la gelificación de la resina; y rectificar al menos la superficie de la estructura de banda a un calibre deseado .
18. 18. La estructura de banda reivindicada en la reivindicación 17, en donde la resina es termoplástica y se origina para termocurarse durante la etapa de tratar la estructura de banda.
19. 19. La estructura de banda reivindicada en la reivindicación 17, que comprende además la etapa de formar ranuras u orificios de perforación ciega sobre una superficie de la estructura de banda.
20. 20. La estructura de banda reivindicada en la reivindicación 17, en donde se aplica presión al envolver una película encogible alrededor del mandril que contiene las cintas CD y MD.
21. 21. La estructura de banda reivindicada en la reivindicación 17, en donde la resina es una resina elastomérica termoplástica sólida que contiene compuestos de reticulación activados por irradiación.
22. 22. La estructura de banda reivindicada en la reivindicación 17, en donde la energía de radiación se aplica al termocurar la resina.
23. 23. La estructura de banda reivindicada en la reivindicación 17, que comprende además la etapa de enfriar la matriz encapsulada en resina para solidificar la resina, después de la etapa de calentamiento.
24. 24. La estructura de banda reivindicada en la reivindicación 17, en donde algunas o todas las cintas comprenden caucho .
25. 25. La estructura de banda reivindicada en la reivindicación 17, que comprende además la etapa de reparar los defectos sobre la estructura de banda.
26. 26. La estructura de banda reivindicada en la reivindicación 17, en donde la matriz fibrosa proporciona reforzamiento e incluye uno de filamentos de fibras continuas, cintas tejidas y cintas tejidas de punto con hilos de reforzamiento' continuo.
27. 27. La estructura de banda reivindicada en la reivindicación 17, en donde dichas cintas MD se aplican en forma espiral .
28. 28. La estructura de banda reivindicada en la reivindicación 17, en donde se invierte el orden de colocación de las cintas MD y CD.
29. 29. La estructura de banda reivindicada en la reivindicación 17, en donde al menos una capa de resina se aplica .a la superficie del mandril antes de aplicar las cintas MD y CD.
30. 30. La estructura de banda reivindicada en la reivindicación 17, en donde al menos una capa de resina se aplica sobre las cintas MD y CD después que las cintas se encuentran en su lugar.
31. 31. La estructura de banda reivindicada en la reivindicación 17, en donde al menos una capa de resina se aplica entre las cintas MD y CD pero no se curan completamente .
32. 32. La estructura de banda reivindicada en la reivindicación 17, en donde la estructura de banda es una banda de prensa de zapata.