ES2107710T5 - Articulo celulosico laminar suave y procedimiento para su fabricacion. - Google Patents

Articulo celulosico laminar suave y procedimiento para su fabricacion.

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ES2107710T5 ES94109734T ES94109734T ES2107710T5 ES 2107710 T5 ES2107710 T5 ES 2107710T5 ES 94109734 T ES94109734 T ES 94109734T ES 94109734 T ES94109734 T ES 94109734T ES 2107710 T5 ES2107710 T5 ES 2107710T5
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Abstract

PAÑUELOS DE SECADO TOTAL SUAVES, QUE SON LO SUFICIENTEMENTE SUAVES PARA SERVIR COMO PAÑUELOS DE ASEO MEJORADOS, PUEDEN SER HECHAS SIN EL USO DE UN SECADOR YANKEE. LAS TIPICAS FUNCIONES DEL YANKEE DE ESTIRAMIENTO EN DIRECCION DE LA MAQUINA PRODUCTORA Y EN DIRECCION CRUZADA A DICHA MAQUINA, SON REEMPLAZADAS POR UNA TRANSFERENCIA RAPIDA DE UN EXTREMO HUMEDO Y POR EL DISEÑO DEL TEJIDO DE SECADO TOTAL RESPECTIVAMENTE. ES PARTICULARMENTE PREFERIDO PARA FORMAR UN PAÑUELO CON FIBRAS TRATADAS QUIMICOMECANICAMENTE EN AL MENOS UNA CAPA. LOS PAÑUELOS RESULTANTES TIENEN ALTO ESPESOR (SOBRE 6 CENTIMETROS CUBICOS POR GRAMO O MAS GRANDE) Y BAJA RIGIDEZ.

Description

Artículo celulósico laminar suave y procedimiento para su fabricación.
En la fabricación de artículos celulósicos laminares tipo "tisú", tales como artículos celulósicos laminares para baño, se deben conseguir una amplia variedad de características en el producto a efectos de conseguir un producto final con la apropiada mezcla de propiedades adecuadas para los objetivos destinados para el producto. Entre estas distintas propiedades, siempre ha sido un objetivo principal para los productos de calidad el conseguir una mejora en la suavidad. Los componentes principales de dicha suavidad comprenden la rigidez y el volumen (densidad), con menor rigidez y volumen más elevado (densidad inferior) mejorando de manera general la sensación de
suavidad.
De modo tradicional, los productos laminares celulósicos o "tisú" se han fabricado utilizando un proceso de prensado en húmedo en el que una cantidad significativa de agua es eliminada de un elemento laminar fabricado en húmedo al prensar o escurrir el agua de dicho elemento laminar antes del secado final. En particular, si bien está soportado por un fieltro de fabricación de papel de tipo absorbente, el elemento laminar es escurrido o prensado entre el fieltro y la superficie de un cilindro rotativo calentado ("secador Yankee") utilizando un rodillo de presión al ser transferido el elemento laminar a la superficie del "secador Yankee" para el secado final. El elemento laminar seco es retirado a continuación del "secador Yankee" mediante una cuchilla roscadora ("crepado"), que sirve para desunir parcialmente la unión del elemento laminar seco rompiendo muchas de las uniones previamente formadas durante las fases de prensado en húmedo del proceso. El crepado mejora de forma general la suavidad del elemento laminar, si bien a expensas de una pérdida significativa de resistencia.
Más recientemente, el secado pasante o "throughdrying" ha pasado a ser un medio predominante para el secado de elementos laminares celulósicos o "tisú". El secado pasante proporciona un método relativamente no compresivo de eliminación de agua del elemento laminar haciendo pasar aire caliente a través de dicho elemento laminar hasta que llega a estado seco. De manera más específica, un elemento laminar fabricado en húmedo es transferido desde el género de fabricación o formación a un género grosero, altamente permeable para el secado pasante, siendo retenido sobre el género utilizado para dicho secado pasante hasta que se encuentra seco. El elemento laminar seco resultante es más suave y más voluminoso que una lámina seca no "crepada" prensada en húmedo por el hecho de que se forma un número menor de uniones en la fabricación del papel y porque el elemento laminar es menos denso. Se elimina el escurrido de agua del elemento laminar húmedo, si bien se usa todavía la transferencia subsiguiente del elemento laminar al "secador Yankee" para "crepado" a efectos de secado final y/o suavización del artículo celulósico laminar resultante.
La Patente EP-A-0 342 646 describe un procedimiento para la fabricación de toallas para las manos o de limpieza (bayetas). Una pasta de fibras celulósicas es constituida depositándola sobre una cinta desplazable dotada de orificios. De este modo, se forma un elemento laminar fibroso encima de dicha cinta. Dicho elemento laminar fibroso es transferido a continuación a un secador de tipo pasante para eliminar el agua restante antes de que dicho elemento laminar sea arrollado sobre un rollo del producto.
El documento EP-A-0 568 404 publicado en 03.11.93 y que reivindica prioridades de 17.04.92 y 18.12.92 describe un método para el tratamiento de fibras para la fabricación de papel para la fabricación de un género laminar suave al someter a una suspensión acuosa de las fibras con elevada consistencia a elevadas temperaturas, tratando las fibras en un dispersor de vástago. Cuando las fibras tratadas de este modo substituyen una parte de las fibras de una pasta para género laminar celulósico determinado, la suavidad del material celulósico laminar resultante se puede incrementar sin pérdida de resistencia.
La Patente U.S.A. 4.440.597 da a conocer un proceso para la fabricación de un producto de tejido ondulado ("crepado").
Si bien existe un incentivo de proceso para eliminar el "secador Yankee" y fabricar un elemento laminar celulósico secado de forma pasante, sin crepar, los intentos de fabricar láminas de material celulósico con secado pasante sin utilizar un "secador Yankee" (sin crepar) han carecido hasta el momento de la suavidad adecuada cuando se compara con sus equivalentes crepados. Esto es debido parcialmente a la rigidez y resistencia básicamente elevadas de una lámina de material sin crepar, dado que sin el crepado no hay eliminación mecánica de las uniones en el proceso. Dado que la rigidez es un componente principal de la suavidad, la utilización de láminas secadas de forma pasante sin crepar ha quedado limitada a aplicaciones y mercados en los que la resistencia elevada es fundamental, tales como artículos de limpieza de tipo industrial y toallas, en vez de aplicaciones en las que se requiere suavidad, tales como, por ejemplo, artículos laminares para baño, toallas domésticas de calidad, y artículos celulósicos faciales para el mercado de consumo.
Este objetivo es solucionado por el producto celulósico laminar suave según la reivindicación independiente 1 así como por el proceso de la reivindicación independiente 2. Otras características, aspectos y detalles ventajosos de la invención quedarán evidentes de las reivindicaciones dependientes, de la memoria, ejemplos y dibujos. Las reivindicaciones están destinadas a su comprensión, como primer enfoque no limitativo para definir la invención en términos generales.
La presente invención se basa en los descubrimientos del solicitante de que se pueden fabricar artículos laminares celulósicos suaves que tienen propiedades especialmente adecuadas para su utilización como artículos celulósicos suaves para baño, utilizando ciertas fibras pretratadas para la fabricación de papel en un procedimiento adecuado. Se utiliza un proceso de fabricación de elementos laminares celulósicos por secado pasante en el que el elemento laminar suave o "tisú" no se adhiere al "secador Yankee" y por lo tanto es de tipo no crepado. Los elementos laminares celulósicos resultantes de la presente invención, que tienen un aspecto específico, se caracterizan por una combinación única de elevado volumen y baja rigidez en comparación con productos laminares celulósicos de baño crepados actualmente conocidos y en especial, en comparación con productos secados de forma pasante sin crepar, de tipo anteriormente conocido.
La rigidez de los productos de la presente invención se puede representar de manera objetiva por la pendiente máxima de la curva carga/alargamiento en la dirección de la máquina (MD) para el elemento laminar celulósico (a la que se hará referencia a continuación como "pendiente máxima MD") o por el Factor de Rigidez en dirección de la máquina (tal como se ha definido anteriormente), que tiene en consideración además la galga del artículo laminar y el número de capas del producto. De acuerdo con la presente invención, al superar la elevada rigidez inherente a las láminas u hojas de secado pasante sin crepar, se puede producir un elemento laminar celulósico aceptablemente suave con un elevado volumen y baja rigidez. Además, los productos de la presente invención de acuerdo con la reivindicación 1 pueden tener un elevado grado de estirado que llega aproximadamente del 10 por ciento al 25 por ciento, que proporciona duración en su utilización. Dichos productos laminares celulósicos suaves, resistentes y estirables con elevado volumen no han sido fabricados hasta el momento. Si bien la presente invención es particularmente aplicable a elementos laminares celulósicos de baño, también es útil para otros productos de papel en los que la suavidad es una propiedad significativa, tal como artículos laminares celulósicos faciales y toallas de papel de tipo doméstico.
En una realización preferente, la presente invención da a conocer un método para la fabricación de una lámina u hoja de un artículo laminar celulósico suave secado de forma pasante sin crepar que comprende: (a) formación de una suspensión acuosa de fibras para la fabricación de papel que tienen una consistencia aproximada de 20 por ciento o superior; (b) manipulación mecánica de la suspensión acuosa preferentemente a una temperatura de 60ºC (140ºF) o superior preferentemente proporcionada por una fuente de calentamiento externa, tal como vapor, con una entrada de potencia aproximada de 746 vatios-día por tonelada (aproximadamente 1 caballo-día por tonelada) de fibras secas o superior para el curvado de las fibras; (c) diluir la suspensión acuosa de fibras curvadas u onduladas a una consistencia aproximada de 0,5 por ciento o menos y alimentar la suspensión diluida a una caja colectora para la fabricación de artículos laminares celulósicos; (d) depositar la suspensión acuosa diluida sobre un tejido de formación para formar un elemento laminar húmedo; (e) eliminar el agua del elemento laminar húmedo preferentemente hasta una consistencia aproximada de 20 a 30 por ciento; (f) transferir el elemento laminar del que se ha eliminado el agua desde la tela o género de formación a una tela de transferencia que se desplaza a una velocidad inferior a la de la tela de formación, cuya velocidad varía entre 10 y 80 por ciento aproximadamente más lenta que la del género o tela de formación; (g) transferir el elemento laminar a una tela de secado pasante de manera que el elemento laminar es redistribuido macroscópicamente para adaptarse a la superficie del tejido de secado pasante; y (h) preferentemente efectuando el secado pasante ("throughdrying") del elemento laminar hasta sequedad final.
El Volumen de los productos de esta invención se calcula como cociente de la Galga (que se definirá a continuación), expresada en \mum, dividido por el peso base, expresado en gramos por metro cuadrado. El Volumen resultante es expresado en forma de centímetros cúbicos por gramo. Para los productos según la reivindicación 1, los mencionados Volúmenes son de 9 hasta 20 centímetros cúbicos por gramo, y de manera más específica, desde unos 10 a unos 15 centímetros cúbicos por gramo. Los productos de la presente invención representan los Volúmenes a los que se hace referencia anteriormente en la hoja o lámina base, que es la hoja o lámina producida por la máquina de fabricación de géneros celulósicos laminares sin tratamiento posterior, tal como embutición. No obstante, las hojas base de la presente invención pueden ser dotadas de embutición para producir un volumen incluso más elevado o conseguir efectos estéticos, en caso deseado, o pueden permanecer sin embutición. Además, las hojas base de la presente invención pueden ser sometidas a calandrado para mejorar la suavidad o disminuir el Volumen en caso deseado o si es necesario para cumplir con las especificaciones de producto existentes.
El Factor de Rigidez MD de los productos de la presente invención según la reivindicación 1 es de 50 hasta 100. El Factor de Rigidez MD se calcula multiplicando la Pendiente Máxima MD por la raíz cuadrada del cociente de la Galga dividido por el número de capas. Las unidades del Factor de Rigidez MD son (kilos por 7,62 cm) - \mum^{0,5}, pero a efectos de simplicidad los valores del Factor de Rigidez MD se indicarán a continuación sin las unidades.
El término Galga tal como se utiliza en esta descripción se refiere al espesor de una hoja única, medido como grosor de una pila de diez hojas y dividiendo a continuación el espesor de las diez hojas por diez, de manera que cada hoja dentro de la pila está situada con el mismo lado o cara hacia arriba. La Galga o galgado se expresa en \mum. Se mide de acuerdo con el método de pruebas TAPPI T402 "Standard Conditioning and Testing Atmosphere For Paper, Board, Pulp Handsheets and Related Products" y T411 om-89 "Thickness (caliper) of Paper, Paperboard, and Combined Board" refiriéndose la Nota 3 a hojas apiladas. El micrómetro utilizado para llevar a cabo dicha prueba T411 om-89 es un Micrómetro de Volumen o Bulk Micrometer (TMI Modelo 49-72-00, Amityville, New York) que tiene un diámetro de yunque de 103,2 milímetros (4 1/16 pulgadas) y una presión en el yunque de 3,39 kiloPascals (220 gramos/pulgada cuadrada). Después de haber medido la Galga, se utilizan las mismas 10 hojas del apilamiento para determinar el peso base promedio de las hojas.
Los productos de la presente invención según la reivindicación 1 son productos de una sola capa. Los productos de una sola capa son ventajosos a causa de su menor coste de fabricación.
El peso base de los productos de la presente invención puede variar desde aproximadamente 5 a unos 70 gramos por metro cuadrado (gr/m^{2}), preferentemente desde unos 10 a 40 (gr/m^{2}), y de manera más preferente de unos 20 a 30 gr/m^{2} aproximadamente. Para un artículo laminar celulósico para baño de una sola capa, es preferible un peso base aproximado de 25 gr/m^{2}.
Los géneros laminares celulósicos de la presente invención se pueden caracterizar también por un grado relativamente elevado de estirado en la dirección de la máquina. La magnitud del estirado de productos según la reivindicación 1 en la dirección de la máquina es aproximadamente de 10 por ciento a 25 por ciento y desde 15 a 25 por ciento. El estirado en la dirección transversal de la máquina (CD) puede ser aproximadamente 3 por cien o superior, de manera adecuada desde 7 a 10 por cien aproximadamente. El estirado en la dirección de la máquina se puede impartir a la hoja después de la transferencia del elemento laminar desde el género o tela de formación a la tela de transferencia, y/o por transferencia desde la tela de transferencia a otra tela de transferencia, y/o por transferencia del elemento laminar desde una tela de transferencia a la tela de secado pasante ("throughdrying"). El estirado en la dirección transversal de la máquina tiene el efecto predominante del diseño de la tela de secado pasante.
Para que sea apropiada su utilización como género laminar para baño, la resistencia a la tracción en la dirección de la máquina es preferentemente de unos 600 gramos por 7,62 centímetros (3 pulgadas) de anchura o superior, de manera más adecuada desde unos 700 a 1500 gramos aproximadamente. Las resistencias a la tracción en la dirección transversal de la máquina son preferentemente de unos 300 gramos por 7,62 centímetros (3 pulgadas) de anchura o superior, de manera más adecuada de 400 a 600 gramos aproximadamente.
La Resistencia a la Tracción MD, el Estirado a la Tracción MD, la Resistencia a la Tracción CD y el Estirado a la Tracción CD se obtiene de acuerdo con el Método de Pruebas TAPPI 494 OM-88 "Tensile Breaking Properties of Paper and Paperboard" utilizando los siguientes parámetros: velocidad de la cruceta 254 mm/min (10,0 pulgadas/min), carga a escala completa de 4,540 g (10 lb.), carrera de la mandíbula (distancia entre las mandíbulas, a la que se refiere en algunos casos como longitud de medición o galga) es de 50,8 mm (2,0 pulgadas), anchura de la muestra 76,2 mm (3 pulgadas). La máquina de pruebas de tracción es una máquina Sintech, Modelo CITS-2000 (Systems Integration Technology Inc., Stoughton, MA; una división de MTS Systems Corporation, Research Triangle Park, NC).
Las fibras para fabricación de papel útiles para los objetivos de la presente invención comprenden cualesquiera fibras celulósicas conocidas como útiles para la fabricación de papel, particularmente las fibras útiles para la fabricación de papeles de densidad relativamente baja tales como artículos laminares de aplicación facial, artículos laminares celulósicos para baño, toallas de papel, servilletas para mesa y similares. Entre las fibras adecuadas se incluyen la fibra virgen de madera blanda y de madera dura, así como fibras celulósicas secundarias o recicladas, y mezclas de las mismas. Entre las fibras de madera dura especialmente apropiadas se incluyen el eucalipto y el arce. Productos de la invención, según la reivindicación 1, comprenden capas en el lado del aire y en la lado de la tela que tienen 80 por ciento o más de las fibras de eucalipto onduladas. Tal como se utiliza en esta descripción, el término "fibras secundarias" significa cualquier fibra celulósica que ha sido aislada previamente de su matriz original mediante medios físicos químicos o mecánicos y, además, que ha sido conformada en un elemento laminar de fibras, secado hasta un contenido de humedad aproximado de 10 por ciento o inferior y que posteriormente ha sido nuevamente aislado de su matriz laminar por medios físicos, químicos o mecánicos.
Un componente clave en la suavidad de los elementos laminares celulósicos es la rigidez de la hoja o resistencia al plegado. Los procesos anteriormente conocidos disminuyen la rigidez por crepado, disposición de capas múltiples, disposición del dibujo en el "secador Yankee" o alguna combinación de estos factores. Ni el primer ni el último procedimiento son posibles en un proceso de secado pasante sin crepar. Por lo tanto, la disposición en capas se espera que juegue un papel crítico en la reducción de la rigidez de las hojas para la resistencia a la tracción global necesaria. De modo ideal, la resistencia global deseada sería llevada a cabo en una capa muy delgada (para tener una menor rigidez) que ha sido tratada para conseguir una resistencia o módulo muy elevado (quizás por refino o por acción química). La capa o capas restantes comprenderían fibras que han sido tratadas para reducir de manera significativa su resistencia (módulo). La clave para lograr una rigidez baja para la resistencia global requerida pasa a ser entonces el tratamiento o modificación de las fibras de manera tal que se hace máxima la diferencia de resistencia (módulo) de las capas. Una modificación ideal para la capa más débil consistiría en reducir simultáneamente la resistencia a la tracción e incrementar el volumen, puesto que esto disminuiría al máximo el módulo. Los productos según la reivindicación 1 son de capas múltiples o de capa única.
Los métodos de modificación para producir fibras suaves para las capas relativamente débiles incluyen modificación mecánica y combinaciones de modificación mecánica y de modificación química. Las modificaciones mecánicas son conseguidas por métodos que deforman permanentemente las fibras a través de una acción mecánica. Estos métodos introduce ondulaciones, pliegues y microcompresiones en la fibra, que disminuyen las uniones fibra a fibra, disminuyen la resistencia a la tracción de la hoja, e incrementan el volumen de las hojas, el estirado, la porosidad y la suavidad. Se incluyen entre los ejemplos de métodos de modificación mecánica apropiados el secado brusco o "flash", la fiberización en seco y la ondulación en húmedo de alta consistencia. Si bien fibras tratadas según cualquier proceso o dispositivo mecánico que imparte ondulaciones en la fibra pueden incrementar la suavidad de la hoja o lámina, las obtenidas utilizando procesos que producen una mayor ondulación o una ondulación más consistente o más permanente después de la exposición al agua incrementarán la suavidad de las hojas en un grado mayor y por lo tanto son preferentes. Además, se pueden añadir productos químicos que aumentan la suavidad a fibras mecánicamente modificadas antes o después de la modificación mecánica para producir incrementos adicionales en la suavidad durante el tratamiento mecánico o en la adición final en húmedo de tipo químico. De acuerdo con el método de la presente invención según la reivindicación 2 las fibras se pasan a través de un dispersor de vástago ("shaft disperger"), que es un dispositivo de ondulación en húmedo de alta consistencia que manipula las fibras (imparte elevadas fuerzas de cizalladura y un grado elevado de fricción entre las fibras) a una temperatura elevada. Las fibras que han sido pasadas por un dispersor de vástago ("shaft disperger") (al que a veces se hace referencia en esta descripción como "dispersante") se designan como "fibras sometidas a dispersión". Estas fibras poseen ciertas propiedades que las hacen particularmente ventajosas para la fabricación de artículos celulósicos laminares secados de forma pasante, sin crepar, a causa de su capacidad de formación de volumen y su suavidad. Los productos según la reivindicación 1 incluyen fibras de eucalipto onduladas en capas del lado del aire y del lado de la tela.
La consistencia de la suspensión acuosa de fibras que es sometida al tratamiento de dispersión debe ser suficientemente elevada para proporcionar contacto o manipulación significativa fibra a fibra que altere las propiedades superficiales de las fibras tratadas. De acuerdo con el método de la presente invención según la reivindicación 2 la consistencia es, como mínimo, de 20, más preferentemente de 20 a 60 aproximadamente, y de modo más preferible de 30 a 50 aproximadamente en porcentaje de peso en seco. La consistencia quedará en primer lugar determinada por el tipo de máquina utilizada para tratar las fibras. Para algunos dispersores de vástago de tipo rotativo, por ejemplo, existe el riesgo de taponar la máquina para consistencias superiores aproximadamente a 40 por ciento de peso en seco. Para otros tipos de dispersores, tales como la máquina Bivis (que se puede adquirir comercialmente de la firma Clextral Company, Firminy Cedex, Francia), se pueden utilizar consistencias mayores de 50 sin taponamiento. Este dispositivo puede ser descrito de modo general como un dispersor de vástago de doble husillo, a presión, teniendo cada vástago varios pasos de husillo orientados en la dirección del flujo del material seguido por varios pasos orientados en dirección opuesta para crear contrapresión. Los pasos de rosca están ranurados para permitir que el material pase a través de las ranuras de una serie de pasos a la otra. Es deseable utilizar una consistencia lo más elevada posible para la máquina específica utilizada a efectos de hacer máximo el contacto fibra a
fibra.
La temperatura de la suspensión fibrosa durante la operación de dispersión puede ser aproximadamente de 60ºC (140ºF) o superior, preferentemente de 65,56ºC (150ºF) o superior, más preferentemente y de modo aproximado 98,89ºC (210ºF) o superior, y de modo más preferible aproximadamente 104,44ºC (220ºF) o superior. El límite superior de la temperatura queda determinado por el hecho de que el aparato esté sometido a presión o no, puesto que las suspensiones de fibras de tipo acuoso dentro de un aparato que funciona a presión atmosférica no se pueden calentar más allá del punto de ebullición del agua. Es interesante observar que se cree que el grado y permanencia de la ondulación está influido notablemente por la cantidad de lignina en las fibras sometida al proceso de dispersión, pudiéndose conseguir efectos mayores con fibras que tienen un contenido de lignina más elevado. Por lo tanto, las pulpas de alto rendimiento que tienen un elevado contenido de lignina son particularmente ventajosas por el hecho de que las fibras previamente consideradas como no apropiadas por su suavidad, pueden ser transformadas en fibras adecuadas desde el punto de vista de suavidad. Dichas pulpas de alto rendimiento, designadas en orden decreciente del contenido de lignina, son madera molida, pulpa termomecánica (TMP), pulpa quimicomecánica (CMP), y pulpa quimicotermomecánica blanqueada (BCTMP). Estas pulpas tienen contenidos de lignina aproximadamente de 15 por ciento o superior, mientras que las pulpas químicas (kraft y sulfito) son pulpas de bajo rendimiento que tienen un contenido de lignina aproximadamente de 5 por ciento o inferior.
La cantidad de potencia aplicada a la suspensión de fibras durante la dispersión influye también en las propiedades de las fibras. En general, aumentando la potencia introducida se incrementará la ondulación de las fibras. No obstante, se ha descubierto también que la ondulación de las fibras alcanza un máximo al llegar a una introducción de potencia aproximada de 1,6 kilovatios-día por tonelada (2 caballos-día por tonelada (HPD/T)) de fibras secas en suspensión. Una gama preferente de introducción de potencia es aproximadamente de 0,8 a 2,5 kilovatios-días por tonelada aproximadamente (de 1 a 3 HPD/T aproximadamente), más preferentemente y de modo aproximado 1,6 kilovatios-días por tonelada (2 HPD/T) o superior.
En la manipulación de las fibras durante la operación de dispersión, es necesario que las fibras experimenten un rozamiento o cizalladura substancial fibra a fibra así como rozamiento o cizalladura de contacto con las superficies de los dispositivos mecánicos utilizados para tratar las fibras. Un cierto grado de compresión, lo que significa prensado de las fibras sobre sí mismas, es también deseable para aumentar o amplificar el efecto del rozamiento o cizalladura de las fibras. La medida de la cantidad apropiada de cizalladura y compresión a utilizar reside en el resultado final, que es la consecución de un volumen elevado y baja rigidez en el artículo laminar celulósico resultante. Una serie de dispersores de vástago o dispositivos mecánicos equivalentes conocidos en la industria de fabricación de papel pueden ser utilizados para conseguir diferentes grados de los resultados deseados. Los dispersores de vástago adecuados comprenden, sin que ello sirva de limitación, dispersores de vástago no sometidos a presión y dispersores de vástago sometidos a presión, tales como las máquinas Bivis descritas anteriormente. Estos dispersores de vástago se pueden caracterizar por su proporción relativamente elevada de volumen:superficie interna y se basan básicamente en el contacto fibra a fibra para provocar la modificación de las fibras. Esto contrasta con los refinadores de disco o dispersores de disco, que se basan fundamentalmente en un contacto de superficie metálica a fibras en vez de un contacto fibra a fibra. Si bien la dispersión es un método preferente de reducción de módulo para fibras en capas de tipo suave, esta invención no deberá quedar limitada por la utilización de fibras tratadas de este modo. Se pueden utilizar medios mecánicos o químicos para disminuir la resistencia y módulo de estas fibras y se pueden utilizar junto con una capa resistente para reducir direccionalmente la rigidez de la hoja o capa.
Se puede utilizar agentes suavizante, a los que se hace referencia en algunos casos como desaglomerantes ("debonders"), para incrementar la suavidad del producto laminar celulósico y dichos agentes suavizantes se pueden incorporar con las fibras antes, durante o después de la operación de dispersión. Estos agentes pueden ser también aplicados por rociado o por impresión sobre el elemento laminar después de su formación, en estado húmedo, o se pueden añadir al extremo llamado húmedo de la máquina de fabricación del artículo laminar celulósico o "tisú" antes de su formación. Se incluyen entre los agentes adecuados, sin que ello sirva de limitación, ácidos grasos, ceras, sales amónicas cuaternarias, cloruro amónico de sebo dimetil dihidrogenado, metil sulfato de amonio cuaternario, polietileno carboxilado, dietanol amina cocamida, betaína de coco, lauril sarcosinato sódico, sales amónicas cuaternarias parcialmente etoxiladas, cloruro dimetil amónico, diestearil, polisiloxanos y similares. Se incluyen entre los ejemplos de agentes comerciales adecuados para la suavización química, sin que ello sirva de limitación, los Berocell 596 y 584 (compuestos de amonio cuaternario) fabricados por Eka Nobel Inc., Adogen 442 (cloruro amónico de sebo dimetil dihidrogenado) fabricado por Sherex Chemical Company, Quasoft 203 (sal de amonio cuaternario) fabricado por Quaker Chemical Company, and Arquad 2HT-75 (cloruro dimetil amónico de sebo di-hidrogenado) fabricado por Akzo Chemical Company. Las cantidades apropiadas de agentes suavizantes variarán notablemente con el tipo seleccionado y los resultados deseados. Dichas cantidades pueden variar, sin que ello sirva de limitación, entre 0,05 y 1 por ciento en peso aproximadamente basándose en el peso total de la fibra, de manera más específica desde 0,25 a 0,75 por ciento en peso aproximadamente, y todavía de modo más específico aproximadamente 0,5 por ciento en peso.
Haciendo referencia a continuación al proceso de fabricación de artículos laminares celulósicos según la presente invención, el proceso de formación y de manipulación pueden ser convencionales tal como son bien conocidos en la industria de fabricación de papel. Dichos procesos de formación incluyen Fourdrinier, dispositivos de conformación de bóveda ("roof formers") (tales como cilindro anterior de succión ("breast roll"), y formadores de intersticio (tales como formadores de varilla gemela, formadores de media luna), etc. Es preferible un dispositivo formador de varilla gemela ("twin wire") para conseguir una mayor velocidad de funcionamiento. También pueden ser convencionales las varillas o telas de conformación, siendo preferibles las texturas más finas que proporcionan un mayor soporte a las fibras a efectos de producir una lámina u hoja más lisa y proporcionando las texturas más groseras un volumen superior. Las cajas colectoras utilizadas para depositar las fibras sobre la tela formadora pueden ser de varias capas o no presentar capas, si bien las cajas colectoras de varias capas son ventajosas a causa de que las características del elemento laminar celulósico pueden ser ajustadas de forma fina alterando la composición de las diferentes capas.
De manera más específica, los productos de capa única según la invención se prevén preferentemente como un artículo laminar celulósico de tres capas con fibras dispersadas tanto en el "lado del aire" del artículo laminar como en el "lado de la tela" del mismo. (El "lado del aire" se refiere al lado del artículo laminar que no se encuentra en contacto con la tela durante el secado, mientras que el "lado de la tela" se refiere al lado opuesto del artículo laminar que se encuentra en contacto con la tela del secador pasante ("throughdryer") durante el secado). El centro del artículo laminar comprende preferentemente fibras de madera blanda ordinarias o fibras secundarias, que no han sido sometidas a dispersión, para impartir suficiente resistencia al género laminar celulósico. No obstante, las fibras sometidas a dispersión (fibras virgen o fibras secundarias) pueden encontrarse presentes en cualquiera de las capas o en la totalidad de ellas dependiendo de las propiedades deseadas para la hoja o lámina. En todos los casos, la presencia de fibras dispersadas puede incrementar el Volumen y disminuir la rigidez. La cantidad de fibras dispersadas en cualquier capa puede ser de una cantidad comprendida entre 1 y 100 por cien en peso, más específicamente aproximadamente 20 por ciento en peso o superior, aproximadamente 50 por ciento en peso o superior, o aproximadamente 80 por ciento en peso o superior. Es preferible que las fibras dispersadas sean tratadas con un desaglomerante tal como se ha descrito en esta memoria, para aumentar adicionalmente el Volumen y reducir la rigidez. Los productos según la reivindicación 1 incluyen 80 por ciento en peso o más de fibras de eucalipto onduladas en sus capas del lado del aire y del lado de la tela.
Según el método de la presente invención de la reivindicación 2, se incluye una tela de transferencia para mejorar la suavidad de la hoja y/o impartir suficiente estirado. Tal como se utiliza en esta descripción, el término "tela o género de transferencia" es una tela que queda dispuesta entre la sección de formación y la sección de secado del proceso de fabricación del elemento laminar. La tela puede tener un contorno superficial relativamente suave para impartir suavidad al elemento laminar, no obstante, debe tener una textura suficiente para sujetar el elemento laminar y mantener contacto durante una transferencia brusca o "rush". Es preferible que la transferencia del elemento laminar desde la tela de formación a la tela de transferencia se lleve a cabo con una transferencia con "intersticio fijo" o bien una transferencia ligera "kiss" en la que el elemento laminar no queda substancialmente comprimido entre las dos telas a efectos de preservar la galga o volumen del artículo laminar y/o hacer mínimo el desgaste de la tela.
Las telas de transferencia comprenden estructuras de capa única, de capas múltiples o permeables compuestas. Las telas preferentes tienen como mínimo una de las siguientes características: (1) En el lado o cara de la tela de transferencia que se encuentra en contacto con el elemento laminar húmedo (cara superior), el número de la dirección de la máquina (MD) es de 4 a 80 hilos por centímetro (hilos por pulgada (malla) de 10 a 200) y el número de hilos en dirección transversal de la máquina (CD) es del mismo número aproximado (hilos por pulgada (contaje) de 10 a 200). El diámetro de los hilos es típicamente menor de 1,3 milímetros (0,050 pulgadas); y (2) en la cara superior, la distancia entre el punto más alto de la protuberancia o acodamiento MD y el punto más elevado del acodamiento o protuberancia CD es aproximadamente de 0,025 a 0,5 ó 0,75 milímetros aproximadamente (aproximadamente de 0,001 a 0,02 ó 0,03 pulgadas aproximadamente). Entre estos dos niveles, pueden haber protuberancias o abombamientos formados por hilos MD o CD que proporcionan la característica topografía tridimensional. Entre las telas de transferencia específicas adecuadas se incluyen, a título de ejemplo, las fabricadas por Asten Forming Fabrics, Inc., Appleton, Wisconsin, y designadas con los números 934, 937, 939 y 959 y Albany 94M fabricadas por Albany International, Appleton Wire Division, Appleton, Wisconsin.
Para proporcionar estirado al artículo laminar celulósico, se facilita un diferencial de velocidad entre las telas en uno o varios puntos de transferencia del elemento laminar húmedo. Según el método, de la presente invención, de la reivindicación 2, la diferencia de velocidad entre la tela de formación y la tela de transferencia es de 10 a 80 por ciento, preferentemente de 10 a 35 por ciento aproximadamente, y de modo más preferente desde aproximadamente 15 a 25 por ciento, basado en la velocidad de la tela de transferencia más lenta. El diferencial de velocidad óptimo dependerá de una serie de factores, incluyendo el tipo particular del producto que se está fabricando. Tal como se ha mencionado anteriormente, el incremento de estirado impartido al elemento laminar es proporcional al diferencial de velocidad. Para un elemento laminar celulósico para baño, sometido a secado pasante, sin crepar, de capa única, con un peso base aproximado de 25 gramos por metro cuadrado, por ejemplo, un diferencial de velocidad aproximadamente de 20 a 25 por ciento entre la tela de formación y una tela única de transferencia produce un estirado en el producto final comprendido aproximadamente entre 15 y 25 por ciento. El estirado puede ser impartido al elemento laminar utilizando un único diferencial de velocidad de transferencia o dos o más diferenciales de velocidad de transferencia del elemento laminar húmedo antes del secado. Por esta razón, pueden existir una o varias telas de transferencia. La magnitud del estirado impartido al elemento laminar puede ser dividido por lo tanto entre uno, dos, tres o más diferenciales de velocidad de transferencia. El elemento laminar es transferido a la última tela (tela de secado pasante) para secado final preferentemente con ayuda de vacío para asegurar la redistribución macroscópica del elemento laminar para conseguir el Volumen y aspecto deseados. La utilización de telas separadas de transferencia y de secado pasante ofrece una mejora significativa con respecto a las técnicas anteriores puesto que permite que las dos telas sean diseñadas específicamente para atender a las exigencias clave del producto de forma independiente. Por ejemplo, las telas de transferencia se optimizan de modo general para permitir una conversión eficaz de niveles de transferencia de tipo muy brusco ("high rush") en un estirado elevado MD y para mejorar la suavidad de la hoja o lámina mientras que las telas de secado pasante son diseñadas para conseguir volumen y estirado CD. Por lo tanto, es útil tener telas de transferencia bastante finas y relativamente planas y telas de secado pasante muy groseras y tridimensionales en la configuración optimizada. El resultado es que una lámina u hoja relativamente lisa sale de la sección de transferencia y a continuación es redistribuida macroscópicamente (con asistencia de vacío) para conseguir la topología superficial de elevado volumen y elevado estirado CD de la tela de secado pasante. No quedan en el producto terminado trazas visibles (por lo menos no macroscópicamente visibles) de la tela de transferencia. La topología de la hoja o lámina ha cambiado completamente de la tela de transferencia a la de secado pasante y las fibras se han redistribuido macroscópicamente, incluyendo un movimiento significativo fibra a fibra.
El proceso de secado utilizado para secar el elemento laminar a la sequedad final puede ser cualquier método de secado sin compresión que tienda a conservar el volumen o grosor del elemento laminar en húmedo incluyendo, sin que ello sirva de limitación, secado pasante ("throughdrying"), radiación de infrarrojos, secado por microondas, etc. A causa de su disponibilidad comercial y practicabilidad, el secado pasante es bien conocido y es un medio preferente para el secado sin compresión del elemento laminar a la sequedad final a los efectos de la presente invención. Entre las telas para secado pasante adecuadas se incluyen, sin que ello sirva de limitación, las denominadas Asten 920A y 937A y Velostar P800 y 103A. El elemento laminar es secado a sequedad final preferentemente sobre la tela de secado pasante, sin compresión contra la superficie de un "secador Yankee", y sin crepado subsiguiente. Esto proporciona un producto de densidad relativamente uniforme en comparación con los productos realizados por un procedimiento en el que el elemento laminar ha sido comprimido contra un secador Yankee cuando todavía se encuentra húmedo y soportado por la tela o género de secado pasante o por otra tela o en comparación a productos dispuestos por acción de aire, unidos por puntos ("spot-bonded"). Si bien el aspecto del producto final y su volumen quedan influidos por el diseño de la tela de secado pasante, el estirado en la dirección máquina del elemento laminar es proporcionado básicamente por la tela de transferencia, proporcionando por lo tanto el método de la presente invención una mayor flexibilidad de proceso.
La figura 1 es un diagrama de flujo de proceso, esquemático, que muestra un método para la fabricación de elementos laminares de secado pasante, sin crepado, de acuerdo con la presente invención.
La figura 2 es un diagrama de flujo de proceso, esquemático, de un método de tratamiento de fibras de acuerdo con la presente invención utilizando un dispersor de vástago para manipular las fibras.
La figura 3 es una vista en perspectiva y en sección del dispersor de vástago de la figura 2.
La figura 4 es un diagrama de flujo de proceso esquemático de un método alternativo de acuerdo con la presente invención utilizando un par de dispersores de vástago Bivis en serie.
La figura 5 es un diagrama general de la curva de carga/alargamiento para el elemento laminar celulósico, mostrando la determinación de la Pendiente Máxima MD.
La figura 6 es un gráfico de Volumen con respecto a Rigidez de Panel (Rigidez determinada por un panel sensorial experto) para los elementos laminares celulósicos para baño fabricados de acuerdo con la presente invención y elementos celulósicos para baño crepados de tipo comercial, ilustrando el alto nivel de volumen y la reducida rigidez mostrados por los productos de la presente invención.
La figura 7 es un gráfico de Rigidez de Panel con respecto a Pendiente Máxima MD para los elementos laminares celulósicos de baño fabricados de acuerdo con la presente invención y elementos celulósicos laminares para baño de tipo comercial, mostrando la correlación de la Rigidez de Panel con respecto a la Pendiente Máxima MD.
La figura 8 es un gráfico del Volumen con respecto a la Pendiente Máxima MD para los elementos laminares celulósicos para baño fabricados de acuerdo con la presente invención y para elementos laminares celulósicos para baño de tipo comercial, mostrando además el elevado Volumen y reducida rigidez mostrados por los productos de esta invención.
La figura 9 es un gráfico similar al de la figura 8, pero para la Rigidez del Panel con respecto al Factor de Rigidez MD, mostrando la correlación entre la Rigidez del Panel y el Factor de Rigidez MD.
La figura 10 es un gráfico similar al de la figura 9, pero para el Volumen con respecto al Factor de Rigidez MD, mostrando además el elevado Volumen y reducida rigidez de los productos de esta invención. El ejemplo 20, al que se hace referencia en las figuras 6 a 10 no corresponde a la reivindicación 1, ya que no es producto de capa única.
Teniendo en cuenta los dibujos, la invención será descrita a continuación de manera más detallada.
La figura 1 muestra un medio para llevar a cabo el método de la presente invención. A efectos de simplicidad, los diferentes rodillos tensores representados esquemáticamente, utilizados para definir los diferentes ramales de tela se han mostrado pero no se han numerado. Se ha mostrado un dispositivo de conformación de husillo doble o gemelo, que tiene una caja colectora (10) para la formación de papel en capas que inyecta o deposita un flujo (11) de una suspensión acuosa de fibras para la fabricación de papel sobre la tela de conformación (13) de un dispositivo de conformación de doble husillo que tiene telas de conformación (12) y (13). La tela de conformación (15), que está soportada por el rodillo de conformación (14), sirve para soportar y transportar el elemento laminar húmedo (15) de nueva formación en sentido descendente en el proceso eliminando parcialmente el agua del elemento laminar hasta una consistencia aproximada de 10 por ciento en peso seco. La eliminación adicional del agua del elemento laminar en húmedo puede ser llevada a cabo, tal como por ejemplo, por succión en vacío, mientras el elemento laminar en húmedo está soportado por la tela de conformación.
El elemento laminar húmedo es transferido a continuación desde la tela de formación a la tela de transferencia (17) desplazándose a una velocidad más reducida que la velocidad de la tela de conformación para impartir un estirado incrementado en el elemento laminar. La transferencia es llevada a cabo preferentemente con ayuda de una zapata de vacío (18) y un intersticio o espacio fijo entre la tela de conformación y la tela de transferencia o en una transferencia suave ("kiss") para evitar la compresión del elemento laminar húmedo.
El elemento laminar es transferido a continuación desde la tela de transferencia a la tela (19) de secado pasante con ayuda de un rodillo de transferencia en vacío (20) o de una zapata de transferencia en vacío, utilizando nuevamente de forma opcional una transferencia con intersticio fijo tal como se ha descrito anteriormente. La tela de secado pasante se puede desplazar aproximadamente a la misma velocidad o diferente velocidad con respecto a la tela de transferencia. En caso deseado, la tela de secado pasante se puede desplazar a una velocidad más reducida para incrementar adicionalmente el estirado. La transferencia es llevada a cabo preferentemente con ayuda de vacío para asegurar la deformación de la lámina u hoja para su conformación a la tela de secado pasante, facilitando así el Volumen y aspecto deseados.
El nivel de vacío utilizado para las transferencias del elemento laminar puede quedar comprendido entre 75 y 380 milímetros de mercurio aproximadamente (de 3 a 15 pulgadas aproximadamente), preferentemente unos 125 milímetros (5 pulgadas) de mercurio. La zapata de vacío (presión negativa) puede ser suplementada o substituida por la utilización de presión positiva desde la cara opuesta del elemento laminar para el soplado del elemento laminar sobre la tela siguiente además de la succión o como substitución de la misma, sobre la tela siguiente con vacío. Asimismo, se puede utilizar un rodillo o rodillos de vacío para substituir la zapata o zapatas de vacío.
Si bien queda soportado por la tela de secado pasante, el elemento laminar es secado finalmente a una consistencia aproximada de 94 por ciento o superior por el secador pasante (21) y después de ello es transferido a una tela portadora (22).
La hoja base seca (23) es transportada a un carrete (24) utilizando una tela portadora (22) y una tela portadora opcional (25). Se puede utilizar un rodillo de giro opcional a presión (26) para facilitar la transferencia del elemento laminar desde la tela portadora (22) a la tela (25). Son telas portadoras adecuadas para este objetivo las designadas Albany International 84M o 94M y Asten 959 ó 937, todas las cuales consisten en telas relativamente suaves que tienen un dibujo fino. Si bien no se ha mostrado, se puede utilizar calandrado en bobina o calandrado subsiguiente fuera de la línea para mejorar la lisura y suavidad de la hoja base.
La figura 2 es un diagrama de flujo con representación mediante bloques, que muestra fases generales del proceso para tratar fibras secundarias de fabricación de papel en preparación para el tratamiento de dispersión ("disperging"). (Para fibras vírgenes, éstas pueden ser reducidas a pasta con agua a la consistencia deseada e introducidas directamente en el dispersor). Se ha mostrado la pasta de papel (40) a tratar, que es alimentada a un dispositivo de formación de pulpa (41) de alta consistencia (Modelo ST6C-W, Bird Escher Wyss, Mansfield, MA) con la adición de agua de dilución (42) para alcanzar una consistencia aproximada de 15 por cien. Antes del bombeo hacia afuera del dispositivo de formación de pulpa, el material es diluido a una consistencia aproximada de 6 por cien. Las fibras reducidas a pulpa son alimentadas a una rejilla (43) de eliminación de la capa superficial (Modelo fiberizador FT-E, Bird Escher Wyss) con agua de dilución adicional para eliminar los contaminantes de grandes dimensiones. La consistencia a la entrada de la rejilla de eliminación de la capa superficial es aproximadamente de 4 por cien. Los rechazos de la rejilla de eliminación de capa superficial son dirigidos a la eliminación de residuos (44). Las partes aceptadas por dicha rejilla son alimentadas a un dispositivo de limpieza de alta densidad (45) (Cyclone Modelo 17,28 cm (de 7 pulgadas), Bird Escher Wyss) para eliminar contaminantes pesados que han escapado a la rejilla de eliminación de la capa superficial. Los rechazos (32) procedentes del dispositivo de limpieza (45) de alta densidad son dirigidos a la eliminación de desperdicios. Las partes aceptadas del dispositivo de limpieza de alta densidad son alimentadas a una rejilla fina (46A) (Centrisorter Modelo 200, Bird Escher Wyss) para eliminar adicionalmente contaminantes más pequeños. Se añade agua de dilución al flujo o corriente de alimentación de la rejilla fina para conseguir una consistencia del producto de alimentación de 2 por ciento aproximadamente. Los rechazos de la rejilla fina son dirigidos a una segunda rejilla fina (46B) (Axiguard, Modelo 1, Bird Escher Wyss) para eliminar contaminante adicionales. Las partes aceptadas son recicladas a la corriente de entrada a la rejilla fina (46A) y los rechazos son dirigidos a la eliminación de desperdicios. Las partes aceptadas procedentes de la rejilla fina, con la adición de agua de dilución para alcanzar una consistencia aproximada de 1 por cien, se hacen pasar a continuación a una serie de cuatro celdas de flotación (47), (48), (49) y (50) (Aerator Modelo CF1, Bird Escher Wyss) para eliminar partículas de tinta y adherencias. Los rechazos de cada una de las celdas de flotación son dirigidos a la eliminación de desperdicios. Las partes aceptadas procedentes de la última celda de flotación son alimentadas a un dispositivo de lavado (51) (Double Nip Thickener Modelo 100, Black Clawson Co., Middletown, OH) para eliminar partículas de tinta de muy pequeñas dimensiones y para incrementar la consistencia hasta aproximadamente 10 por cien. Los rechazos del dispositivo de lavado son dirigidos a la eliminación de desperdicios. Las partes aceptadas procedentes del dispositivo de lavado son alimentadas a una prensa de cinta (52) (Arus-Andritz Belt Filter Press Modelo CPF 50.8 cm (20 pulgadas), Andritz-Ruthner Inc., Arlington, TX) para reducir el contenido de agua aproximadamente a 30 por cien. Los rechazos de la prensa de cinta son dirigidos a la eliminación de desperdicios. El material fibroso del que se ha eliminado el agua parcialmente resultante es alimentado a continuación a un dispersor de vástago (53) (GR 11, Ing. S. Maule & C. S.p.A., Torino, Italia), descrito en detalle en la figura 3 a efectos de manipular las fibras para mejorar sus propiedades, de acuerdo con la presente invención. Se añade vapor (54) a la corriente de alimentación del dispersor para elevar la temperatura del material de alimentación. Las fibras tratadas resultantes (55) pueden ser utilizadas directamente como material de alimentación para la fabricación de papel o pueden ser tratadas de cualquier otro modo
deseado.
La figura 3 es una vista en perspectiva en sección de un aparato preferente para el tratamiento de fibras de acuerdo con la presente invención, tal como se ha mostrado en la figura 2. El aparato específico es un dispersor de vástago, tipo GR II, fabricado por Ing. S. Maule & C. S.p.A., Torino, Italia. Se ha mostrado un cuerpo cilíndrico superior (61) y un cuerpo cilíndrico inferior (62), que una vez cerrados, encierran un vástago rotativo (63) que tiene una serie de brazos (64). El cuerpo envolvente superior contiene dos alineaciones de vástagos o dedos grafilados (65) y tres aberturas de inspección (66). En un extremo del cuerpo envolvente superior se encuentra una abertura de entrada (67). En el extremo de entrada del vástago rotativo se encuentra un motor de impulsión (68) para el giro del vástago. En el extremo de salida del vástago rotativo se encuentra un cuerpo de cojinetes (69) que soporta el eje rotativo. El extremo de entrada del vástago rotativo contiene una sección de alimentación por husillo (70) que está dispuesta directamente por debajo de la entrada y que sirve para forzar al material de alimentación a través del dispersor. La salida (71) del dispersor comprende una aleta acharnelada (72) que tiene una palanca (73) que, cuando el dispersor se encuentra cerrado, recibe la acción de unas bolsas hidráulicas y neumáticas (74) montadas en el cuerpo envolvente superior. Las bolsas neumáticas proporcionan resistencia controlable a la rotación de la aleta acharnelada y por lo tanto proporcionan un medio para controlar la contrapresión dentro del dispersor. Al aumentar la contrapresión incrementa el grado en el que son elaboradas las fibras. Durante el funcionamiento, los dedos o vástagos grafilados se interponen con los brazos del vástago rotativo para elaborar entre ambos el material
alimentado.
La figura 4 es un diagrama de flujo en bloques de un proceso alternativo de la presente invención utilizando un par de dispersores de vástago doble o gemelo (máquinas Bivis). Tal como se ha mostrado, la pulpa para fabricación de papel, con una consistencia aproximada de 50 por cien, es alimentada a un alimentador de husillo. El alimentador de husillo mide el material de alimentación a la primera de las dos máquinas Bivis en serie. Cada una de las máquinas Bivis tiene tres zonas de compresión/expansión. Se inyecta vapor a la primera máquina Bivis para aumentar la temperatura de las fibras aproximadamente a 100ºC (212ºF). La pulpa elaborada es transferida a la segunda máquina Bivis que funciona en las mismas condiciones que la primera máquina Bivis. La pulpa elaborada procedente de la segunda máquina puede ser sometida a enfriamiento por vertido de la misma en un baño de agua fría procediendo después a la eliminación del agua hasta conseguir una consistencia adecuada.
Las figuras 5 a 10 serán explicadas más adelante en relación con los Ejemplos.
Ejemplos
Ejemplos 1-20
Para ilustrar la invención, se fabricó una serie de elementos laminares celulósicos secados de forma pasante, sin crepado, utilizando el método substancialmente ilustrado en la figura 1. De manera más específica, los ejemplos 1-19 fueron en todos los casos artículos laminares celulósicos de tres capas, de hoja única para baño, en las que las capas externas comprende fibras de eucalipto dispersadas y desaglomeradas y la capa central comprende fibras kraft de madera blanda tipo northern refinada. El Ejemplo 20 era un género laminar celulósico para baño, de dos hojas, quedando realizada cada hoja con las capas que se han descrito para los ejemplos anteriores. El ejemplo 20, por tanto, no se corresponde con la reivindicación 1, que requiere un producto de capa única. Se redujeron a pulpa fibras de cenebra eucalyptus durante 15 minutos a una consistencia de 10% y se eliminó el agua al 30% de consistencia. La pulpa fue alimentada a continuación a un dispersor de vástago Maule tal como se ha mostrado en la figura 3. El dispersor funcionaba a una temperatura de 70ºC (160ºF) con una introducción de potencia de 1,8 kilovatios-días por tonelada (2,2 HPD/T). Después de la dispersión, se añadió un agente suavizante (Berocell 584) a la pulpa en una cantidad de 4,54kg (10 lb) Berocell por tonelada de fibras secas (0,5 por ciento en peso).
Antes de la formación, las fibras de madera blanda fueron reducidas a pulpa durante 30 minutos con una consistencia de 2,5 por cien, mientras que las fibras de eucalipto desaglomeradas y dispersadas fueron diluidas a una consistencia de 2 por cien. El peso global de la hoja de varias capas fue dividido en una proporción de 37,5%/25%/37,5% entre las capas formadas por eucalipto sometido a dispersión/madera blanda refinada/eucalipto sometido a dispersión. La capa central fue refinada a los niveles requeridos para conseguir valores de resistencia objetivo, mientras que las capas externas proporcionaron suavidad y volumen.
En estos ejemplos se utilizó una caja de distribución ("headbox") Beloit Concept III de cuatro capas. El material kraft de madera blanda northern refinada, fue utilizado en las dos capas centrales de la caja de distribución para producir una sola capa central para el producto de tres capas que se ha descrito. Se utilizaron elementos postizos generadores de turbulencia rebajados en unos 75 milímetros (tres pulgadas) desde los divisores de hojas y capas extendiéndose aproximadamente 150 milímetros (seis pulgadas) más allá de la hoja. Se utilizaron asimismo prolongaciones de labios flexibles extendiéndose aproximadamente 150 milímetros (seis pulgadas) más allá de las hojas, tal como se indica en la Patente US-A-5.129.988 de 14 de julio de 1992 de Farrington, Jr. titulada "Extended Flexible Headbox Slice With Parallel Flexible Lip Extensions and Extended Internal Dividers". La abertura neta de la hoja o placa fue aproximadamente de 23 milímetros (0,9 pulgadas) y los flujos de agua en las cuatro capas de la caja colectora fueron comparables. La consistencia del material alimentado a la caja colectora fue aproximadamente de 0,09 por ciento en peso.
La hoja resultante de tres capas fue conformada sobre un dispositivo de conformación de varilla doble, con rodillo de conformación por succión, con telas de conformación (12 y 13 en la figura 1) de los tipos de telas Asten 866 y Asten 856A respectivamente con un volumen de huecos aproximado de 64,5% y 61% respectivamente. La velocidad de la tela de conformación era de 12,1 metros por segundo. El elemento laminar de nueva formación fue sometido a continuación a eliminación del agua hasta una consistencia aproximada de 20-27% utilizando succión por vacío desde abajo de la tela de conformación antes de su transferencia a la tela de transferencia que se estaba desplazando a una velocidad de 9,7 metros por segundo (transferencia 25% brusca "rush"). Las telas de transferencia utilizadas incluyeron los tipos Asten 934 y Albany 94M. Se utilizó una zapata de vacío que generaba un vacío aproximado de 150-380 milímetros (6-15 pulgadas) de columna de mercurio para transferir el elemento laminar a la tela de transferencia.
El elemento laminar fue transferido a continuación a una tela de secado pasante que se desplazaba a una velocidad aproximada de 9,7 metros por segundo. Se utilizaron telas de los tipos Velostar 800 y Asten 934 para el secado de tipo pasante. El elemento laminar fue transportado sobre un secador de tipo pasante de Panal funcionando a una temperatura aproximada de 175ºC (350ºF) y se secó a un estado seco final con una consistencia aproximada de 94-98%.
La Tabla 1 facilita una descripción más detallada de las condiciones del proceso y también de las propiedades resultantes del elemento laminar celulósico para los ejemplos 1-20, que ilustran la presente invención. Tal como se ha utilizado en las Tablas 1 y 2 indicadas a continuación, los encabezamientos de las columnas tienen los siguientes significados: "tela TAD" significa tela de secado pasante (la designación "W" o "S" para la tela de secado pasante se refiere al lado de la tela que es presentado al elemento laminar. "W" indica el lado en el que existen predominantemente salientes de trama y "S" indica el lado en el que predominan los salientes de urdimbre); "#1 Trans Vac" es el vacío utilizado para transferir el elemento laminar desde la tela de formación a la tela de transferencia, expresado en milímetros de columna de mercurio; "#2 Trans Vac" es el vacío utilizado para la transferencia del elemento laminar desde la tela de transferencia a la tela de secado pasante, expresado en milímetros de columna de mercurio; "Cons @#1 Trans" es la consistencia del elemento laminar en el punto de transferencia desde la tela de conformación a la tela de transferencia, expresada en porcentaje de sólidos; "Cons @#2 Trans" es la consistencia del elemento laminar en el punto de transferencia desde la tela de transferencia a la tela de secado pasante, expresada en forma de porcentaje de sólidos; "Resistencia a la Tracción MD" es la resistencia a la tracción en la dirección de la máquina, expresada en gramos por 7,62 centímetros (3 pulgadas) de anchura de la muestra; "Estirado a la Tracción MD" es el estirado en la dirección de la máquina, expresado en alargamiento percentual en la rotura de la muestra; "Pendiente Máxima MD" indica lo definido anteriormente, expresándose en kilos por 7,62 centímetros (3 pulgadas) de anchura de la muestra; "Resistencia a la Tracción CD" es la resistencia a la tracción en dirección transversal de la máquina, expresada en gramos por 7,62 centímetros (3 pulgadas) de anchura de la muestra; "Estirado a la Tracción CD" es el estirado en la dirección transversal de la máquina, expresado en forma de porcentaje de alargamiento en la rotura de la muestra; "GMT" es la resistencia a la tracción media geométrica expresada en gramos por 7,62 centímetros (3 pulgadas) de anchura de la muestra; "Peso Base" es el peso base del material acabado, expresado en gramos por metro cuadrado; "Galga" es el grosor de 10 hojas, dividido por diez, tal como se ha descrito anteriormente, expresado en \mum; "Volumen" es el volumen tal como se ha definido anteriormente, expresado en centímetros cúbicos por gramo; "Rigidez del Panel" es la rigidez de la hoja determinada por un panel de personas expertas sensorialmente que detectan la agudeza o afilado relativo de los pliegues cuando se coge una hoja en la mano, expresada como un número en una escala de 1 a 14, significando los números mayores una rigidez superior (los elementos laminares celulósicos para baño de tipo comercial tienen valores comprendidos de manera típica de 3 a 8); y el "Factor de Rigidez MD" es el Factor de Rigidez en la Dirección de la Máquina tal como se ha definido anteriormente, expresado en (kilogramos por 7,62 cm)-\mum^{0,5} ((kilogramos por 3 pulgadas)-\mum^{0,5}.
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TABLA 1 
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1
TABLA 1 (continuación)
2
Haciendo referencia a continuación a las figuras 5-10, se describirán varios aspectos de la invención de manera más detallada.
La figura 5 es una curva generalizada de carga/alargamiento para una lámina de un artículo laminar celulósico, que muestra la determinación de la Pendiente Máxima MD. Tal como se ha mostrado, dos puntos (P1) y (P2), cuya distancia mutua se ha exagerado a efectos de ilustración, son seleccionados encontrándose a lo largo de la curva de carga/alargamiento. El comprobador de tracción es un comprobador programado (GAP [General Applications Program], versión 2.5, Systems Integration Technology Inc., Stoughton, MA; división de MTS Systems Corporation, Research Triangle Park, NC) de manera tal que calcula una regresión lineal para los puntos muestreados desde (P1) a (P2). Este cálculo se hace repetidamente sobre la curva ajustando los puntos (P1) y (P2) de forma regular a lo largo de la curva (que se describirá más adelante). El valor más elevado de estos cálculos es la Pendiente Máxima y, cuando se lleva a cabo en la dirección de la máquina de la muestra, se designa Pendiente Máxima MD.
El programa de comprobación a la tracción se debe ajustar de forma tal que se toman quinientos puntos tales como (P1) y (P2) en un intervalo de dos pulgadas y media (63,5 mm) de alargamiento. Esto proporciona un número suficiente de puntos que supera esencialmente cualquier alargamiento práctico de la muestra. Con una velocidad de la cruceta de 254 mm/min (diez pulgadas por minuto) esto se traduce en un punto cada 0,030 segundos. El programa calcula pendientes entre estos puntos ajustando el 10º punto como punto inicial (por ejemplo, (P1)), contando treinta puntos hasta el punto 40º (por ejemplo, (P2)) y llevando a cabo una regresión lineal sobre dichos treinta puntos. Almacena la pendiente de esta regresión en un conjunto. El programa cuenta a continuación hasta diez puntos hasta el punto 20º (que pasa a ser (P1)) y repite el procedimiento nuevamente (contando treinta puntos hasta lo que sería el punto 50º (que pasa a ser (P2)), calculando dicha pendiente y almacenándola asimismo en el conjunto mencionado). Este proceso continúa durante la totalidad del alargamiento de la hoja. A continuación se escoge la Pendiente Máxima como el valor más elevado para este conjunto. Las unidades de Pendiente Máxima son kilos para cada 7,62 cm (anchura de la muestra de tres pulgadas). (El alargamiento es, desde luego, no dimensional puesto que la longitud del alargamiento se divide por la longitud del espacio entre mandíbulas. Este cálculo se tiene en consideración en el programa de la máquina de pruebas.)
La figura 6 es un gráfico de Volumen en comparación con la Rigidez de Panel para elementos laminares celulósicos de baño fabricados de acuerdo con la presente invención (Ejemplos 1-20 indicados como puntos a-t, respectivamente) y para una serie de elementos laminares celulósicos para baño de tipo comercial, crepados, indicados como "1" representando un producto de hoja única, "2" representando un producto de dos hojas y "3" representando un producto de tres hojas. Este gráfico muestra la exclusiva combinación de elevado Volumen y baja rigidez que presentan los productos de la presente invención. El ejemplo 20 no se corresponde con la reivindicación 1 ya que es un producto de 2 capas.
La figura 7 es un gráfico de Rigidez de Panel con respecto a Pendiente Máxima MD para los mismos productos, mostrando la correlación de una Pendiente Máxima MD con la rigidez medida por un panel experto sensorialmente. Este gráfico muestra que la Pendiente Máxima MD es una medición objetiva de la rigidez del panel.
La figura 8 es gráfico de Volumen con respecto a Pendiente Máxima MD para los mismos productos, mostrando la combinación de Volumen elevado y baja rigidez (medido por la Pendiente Máxima MD) que muestran los productos de esta invención.
La figura 9 es un gráfico similar al de la figura 7, pero la Rigidez del Panel ha sido trazada con respecto al Factor de Rigidez MD en vez de hacerlo con la Pendiente Máxima MD, mostrando que el Factor de Rigidez MD es asimismo una medición válida de rigidez.
La figura 10 es un gráfico similar al de la figura 8 con el Volumen indicado con respecto al Factor de Rigidez MD, mostrando la combinación de Volumen elevado y baja rigidez (medido por el Factor de Rigidez MD) que muestran los productos de esta invención.

Claims (12)

1. Artículo celulósico laminar de baño, suave, de hoja única, que comprende una hoja de un artículo laminar secado de forma pasante, sin crepar, con disposición de capas, que tiene una capa del lado que da al aire que comprende 80 por ciento en peso o superior de fibras de eucalipto onduladas y una capa del lado de la tela que comprende 80 por ciento en peso o superior de fibras de eucalipto onduladas, poseyendo dicho artículo laminar celulósico un Volumen (tal como se ha definido en esta invención) comprendido entre 9 y 20 centímetros cúbicos por gramo, un Factor de Rigidez MD (tal como se ha definido en esta invención) comprendido entre 50 y 100, y un estirado en la dirección de la máquina de 10 a 25 por cien.
2. Método para la fabricación de un artículo laminar celulósico secado de forma pasante, sin crepar, que comprende:
(a)
formación de una suspensión acuosa de fibras para la fabricación de papel que tienen una consistencia de 20 por ciento o superior;
(b)
manipular mecánicamente la suspensión acuosa en un dispersor de vástago preferentemente a 60ºC (140ºF) o a temperatura más elevada para ondular las fibras;
(c)
diluir la suspensión acuosa de fibras onduladas a una consistencia de 0,5 por ciento o menor y alimentar la suspensión diluida a una caja colectora para la fabricación de elementos laminares celulósicos;
(d)
depositar la suspensión acuosa diluida de fibras para la fabricación de papel sobre una tela de formación a efectos de conformar un elemento laminar húmedo;
(e)
eliminar el agua del elemento laminar húmedo preferentemente hasta una consistencia de 20 a 30 por cien;
(f)
transferir el elemento laminar húmedo procedente de la tela de conformación a una tela de transferencia que se desplaza a una velocidad que es de 10 a 80 por ciento más lenta que la tela de conformación, siendo llevada a cabo opcionalmente dicha transferencia por dos o más transferencias a diferente velocidad utilizando más de una tela de transferencia;
(g)
transferir el elemento laminar a una tela de secado pasante de manera que el elemento laminar es redistribuido macroscópicamente para conformar la superficie de la tela de secado pasante; y
(h)
secar sin compresión el elemento laminar hasta sequedad final.
3. Procedimiento, según la reivindicación 2, en el que la suspensión acuosa es manipulada mecánicamente con una introducción de potencia aproximada de 746 vatios-día por tonelada (aproximadamente 1 caballo-día por tonelada) de fibras secas o superior para la ondulación de las fibras.
4. Método, según cualquiera de las reivindicaciones 2 ó 3, en el que las fibras son tratadas superficialmente con un agente suavizante químico.
5. Método, según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en el que las fibras onduladas son fibras de eucalipto.
6. Método, según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, en el que las fibras onduladas son depositadas sobre la tela de conformación en forma de una o dos capas de un elemento laminar de capas múltiples.
7. Método, según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 6, en el que el elemento laminar comprende una capa interna y dos capas externas, comprendiendo como mínimo una capa externa las fibras onduladas.
8. Método, según la reivindicación 7, en el que ambas capas externas comprenden las fibras onduladas.
9. Método, según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 8, en el que la totalidad de las fibras del elemento laminar han sido manipuladas mecánicamente tal como se indica en la fase (b).
10. Método, según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 9, en el que las fibras onduladas son depositadas sobre la tela de conformación como capa del lado expuesto al aire y la capa del lado de la tela del elemento laminar.
11. Método, según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 10, en el que la fase de secado sin compresión es una fase de secado pasante.
12. Artículo laminar celulósico suave, según la reivindicación 1, que se puede obtener por el procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 2 a 11.
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