IT201700020032A1

IT201700020032A1 - Procedimento ed apparecchiatura per produrre un nastro continuo di materiale fibroso ondulato longitudinalmente.

Info

Publication number: IT201700020032A1
Application number: IT102017000020032A
Authority: IT
Inventors: Giorgio Trani; Marion Sterner; Federico Cariolaro
Original assignee: Giorgio Trani
Priority date: 2017-02-22
Filing date: 2017-02-22
Publication date: 2018-08-22
Also published as: EP3585603A1; US11400681B2; CN110612204A; EP3585603B1; CN110612204B; EP3585603C0; WO2018154475A1; US20210070006A1

Description

"Procedimento ed apparecchiatura per produrre un nastro continuo di materiale fibroso ondulato longitudinalmente"

La presente invenzione concerne un procedimento ed una apparecchiatura per produrre un nastro continuo di materiale fibroso ondulato longitudinalmente.

Sono noti fogli di carta ondulata, da utilizzare da soli od anche accoppiati con uno o più fogli di carta liscia, e cioè non ondulata, che conferiscono stabilità di forma al foglio di carta ondulata.

Una nota tecnica per realizzare fogli di carta ondulata consiste nel far passare un foglio di carta liscia tra una coppia di cilindri interessati ciascuno su tutta la loro superficie laterale da nervature sporgenti radialmente e decorrenti parallelamente all'asse del cilindro. Le nervature sono separate da scanalature, nelle quali si impegnano le nervature dell'altro cilindro, formando tra loro una sorta di accoppiamento dentato.

Se tra i due cilindri viene fatto passare un foglio di carta, esso subisce un processo di deformazione, che lo trasforma in un foglio ondulato trasversalmente alla direzione di passaggio tra questi.

Se poi è necessario ottenere un foglio multistrato di cartone ondulato, ad uno o ad entrambi i lati del foglio di carta ondulata vengono applicati due fogli di carta non ondulata, che stabilizzano la forma del foglio ondulato e formano globalmente il foglio multistrato di cartone ondulato.

La stessa tecnica ovviamente è applicabile anche per ottenere un nastro continuo di cartone ondulato, pur di alimentare i due cilindri con un nastro continuo anziché con un foglio di carta e pur di applicare a questo, dopo il passaggio tra i cilindri, uno o due nastri continui di carta non ondulata.

Questa tecnica si è rivelata valida ed è attualmente molto diffusa, ma ha un suo limite nel fatto che il cartone ottenuto è ondulato solo nella direzione trasversale alla direzione di formatura. Inoltre, il nastro od il foglio multistrato ottenuto, pur presentando una sufficiente resistenza alla piegatura in direzione ortogonale alle ondulazioni, presenta una limitata resistenza alla piegatura in direzione parallela alle ondulazioni. Ne consegue che, se si vuole ottenere la stessa resistenza alla piegatura in entrambe le direzioni, si è costretti a confezionare singoli fogli di cartone incollandoli tra loro in modo che essi presentino le ondulazioni orientate a 90° tra loro e ciò con un processo non continuo.

Altro inconveniente consiste nel fatto che comunque questa nota tecnica non consente di ottenere un nastro di carta continuo ondulato in senso longitudinale.

Per eliminare questa limitazione è già stato proposto, ad esempio in US 2005/0006816, di far passare un nastro continuo di carta tra una coppia di cilindri interessati da una pluralità di nervature circonferenziale ed accoppiati tra loro in modo che le nervature di un cilindro entrino nelle scanalature dell'altro cilindro. Se ora tra i due cilindri viene fatto passare un nastro di carta, questo è costretto a seguire il profilo dei due cilindri e quando esce da questi teoricamente dovrebbe aver assunto una conformazione ondulata longitudinalmente.

Inconveniente di questa nota soluzione consiste nel fatto che il nastro che passa tra i due cilindri viene interessato contemporaneamente su tutta la sua larghezza dal trattamento di ondulazione è ciò determina delle frequenti lacerazioni longitudinali del nastro stesso, con conseguenti inaccettabili scarti di produzione, che incidono sensibilmente sui costi finali del prodotto ottenuto.

Per eliminare questo inconveniente è già stato proposto di creare le ondulazioni longitudinali sul nastro di carta a partire dalla fascia centrale verso i bordi. Questa soluzione peraltro presenta l’inconveniente di comportare una sensibile variazione di larghezza complessiva del nastro ondulato di uscita rispetto al nastro piano di ingresso. Ne consegue che per ottenere in uscita un nastro ondulato longitudinalmente di larghezza idonea a soddisfare le esigenze standard in questo settore e necessario alimentare la macchina formatrice con un nastro di carta di larghezza ben superiore a quella degli standard, con necessità di prevedere, a monte dei rulli di formatura, una struttura di supporto del rotolo di carta da trattare di ingombro sensibilmente superiore all’ingombro della macchina formatrice stessa. Inoltre, a parità di larghezza del nastro piano di ingresso, la larghezza del nastro ondulato longitudinalmente, così ottenuto, è influenzata dalla forma e dalle dimensioni delle ondulazioni.

Altro inconveniente di questa nota soluzione consiste nella scarsissima stabilità di forma del nastro ondulato, che tende a riassumere elasticamente la sua conformazione piana a meno che immediatamente dopo la formatura non venga stabilizzato con l’applicazione ad esso un nastro di carta piano.

Scopo dell'invenzione e di mettere a punto un procedimento per realizzare nastri continui di carta ondulata longitudinalmente privo di tutti gli inconvenienti riconoscibili della tecnica tradizionale e più specificatamente per realizzare un nastro continuo di carta ondulata longitudinalmente con stabilità di forma e con larghezza pari alla larghezza del nastro piano di partenza.

Altro scopo dell'invenzione e di mettere a punto un procedimento per realizzare nastri continui di carta ondulata longitudinalmente in maniera semplice e con costi contenuti.

Altro scopo dell’invenzione è di mettere a punto un procedimento che consenta di raggiungere elevate velocità di produzione.

Altro scopo dell'invenzione e di mettere a punto un procedimento per realizzare nastri continui di carta ondulata longitudinalmente, con caratteristiche differenti e migliorate.

Altro scopo dell'invenzione e di mettere a punto un procedimento per realizzare nastri continui di carta ondulata longitudinalmente, con i quali poter preparare cartoni ondulati multistrato di differenti tipologie.

Altro scopo dell’invenzione è di realizzare un procedimento in continuo con cui sia possibile produrre multistrati aventi aumentata resistenza a flessione grazie all’accoppiamento di nastri ondulati trasversalmente con nastri ondulati longitudinalmente.

Altro scopo dell'invenzione e di mettere a punto un’apparecchiatura per realizzare fogli/nastri di carta ondulata longitudinalmente a partire da fogli/nastri di carta non ondulata.

Tutti questi scopi ed altri che risulteranno dalla descrizione che segue, sono raggiunti, congiuntamente o disgiuntamente, secondo l’invenzione con un procedimento per produrre un nastro continuo di materiale fibroso, in particolare di carta, ondulato longitudinalmente, come definito nella rivendicazione 1 e con una apparecchiatura come definita nella rivendicazione 9.

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

la figura 1 mostra schematicamente un’apparecchiatura tradizionale per produrre cartone multistrato formato da due nastri o fogli di carta non ondulata, tra i quali è interposto un nastro o foglio di carta ondulato trasversalmente,

la figura 2 mostra in vista laterale schematica un primo esempio di apparecchiatura secondo l’invenzione per produrre un nastro continuo di carta ondulata longitudinalmente a partire da un nastro continuo di carta piana,

la figura 3 lo mostra secondo la vista frontale III-III di fig. 2,

la figura 4 mostra in vista prospettica una porzione di nastro ottenuto con il procedimento secondo l’invenzione,

la figura 5 mostra in vista laterale schematica un secondo esempio di apparecchiatura secondo l’invenzione per produrre un nastro continuo di carta ondulata longitudinalmente a partire da un nastro continuo di carta piana,

la figura 6 lo mostra secondo la vista frontale VI-VI di fig.5,

la figura 7 mostra in vista laterale schematica un terzo esempio di apparecchiatura secondo l’invenzione per produrre un nastro continuo di carta ondulata longitudinalmente a partire da un nastro continuo di carta piana,

la figura 8 lo mostra secondo la vista frontale VIII-VIII di fig.7,

la figura 9 mostra schematicamente un particolare ingrandito di fig. 7 illustrante la zona di contatto tra due rulli, tra quali viene fatto passare il nastro continuo di carta da ondulare longitudinalmente, la figura 10 mostra nella stessa vista di fig. 1 un’apparecchiatura per la produzione di cartone multistrato formato dall’accoppiamento di un nastro di carta ondulata longitudinalmente con un nastro di carta ondulato trasversalmente,

le figure 11 – 14 illustrano porzioni di nastri di differenti tipologie ottenibili con il procedimento secondo l’invenzione.

In figura 1 è illustrata un’apparecchiatura tradizionale per la produzione di un nastro continuo di cartone multistrato comprendente un primo nastro esterno 2 di materiale fibroso in generale e di carta in particolare, svolto da una prima bobina 4, un secondo strato esterno 6 di carta, svolto da una seconda bobina 8 ed un terzo strato 10, interposto tra i due strati esterni 2,6 e formato da un nastro di carta ondulata trasversalmente. Esso è ottenuto a partire da un nastro piano 12, svolto da una bobina 14 e fatto passare tra due cilindri formatori 16,16’ interessati sulla superficie laterale da una pluralità di nervature trasversali alternate a scanalature trasversali complementari alle nervature dell’altro cilindro formatore 16’,16.

A differenza dello strato 10 ondulato in senso trasversale e poco resistente a piegature parallele alle ondulazioni, la presente invenzione propone un procedimento ed un impianto con i quali è possibile ottenere un nastro di carta ondulato in senso longitudinale e resistente a piegature sia parallelamente che ortogonalmente alle ondulazioni.

In particolare, il procedimento secondo l'invenzione utilizza sostanzialmente, in una prima forma di realizzazione, illustrata nelle figure 2 e 3, una coppia di cilindri formatori 18,20, dei quali il cilindro inferiore 18 è realizzato in materiale rigido, preferibilmente in acciaio, mentre il cilindro superiore 20 è realizzato in materiale elasticamente comprimibile, ad esempio in gomma od anche in acciaio ma con un rivestimento esterno di gomma.

Entrambi i cilindri 18,20 sono sostenuti da una idonea struttura (non rappresentata) e sono associati a rispettivi motori, che li trascinano in rotazione in senso tra loro contrario a velocità periferiche differenti e più precisamente a velocità V1 per il cilindro inferiore di acciaio 18 ed è a velocità V2 < V1 per il cilindro superiore gommato 20.

Il cilindro inferiore 18 è interessato su tutta la sua superficie laterale da una pluralità di scanalature 22, che ripetono l'andamento delle ondulazioni da formare sul nastro di carta.

Queste scanalature 22 possono avere andamento circonferenziale, possono essere continue o discontinue e possono avere in sezione andamento sinusoidale o ad onda quadra o di qualsiasi altra forma.

Anche le dimensioni delle scanalature 22 possono variare molto, in funzione delle caratteristiche delle ondulazioni da formare sul nastro di carta in base alle richieste di mercato. Valori tipici di larghezza di queste scanalature sono non inferiori di 1 mm sia in profondità che in larghezza e preferibilmente sono comprese tra 2 e 20 millimetri e più particolarmente tra 2 e 10 mm.

Il cilindro superiore 20 ed il cilindro inferiore 18 hanno preferibilmente all’incirca lo stesso diametro e la gomma del cilindro superiore 20 ha la superficie sostanzialmente liscia e durezza vantaggiosamente compresa tra 70 e 240 PJ e preferibilmente tra 120 e 220 PJ.

L’apparecchiatura ora descritta funziona nel modo seguente: quando un nastro continuo di carta 24, avente un grado di secco del 50-95%, preferibilmente del 60-80%, viene fatto passare tra i due cilindri 18 e 20, l'effetto combinato della pressione esistente nella loro zona di contatto (nip), e delle differenti loro velocità fa sì che il cilindro gommato 20 prema il nastro di carta 24 contro il cilindro scanalato 18 in misura idonea a portare la carta stessa ad aderire al fondo delle scanalature 22 e questo effetto, combinato con la differenza di velocità periferica dei due rulli 18,20 e quindi dalla differente velocità, cui le due superfici del nastro di carta 24 sono sottoposte, provoca una cessione di energia dal rullo gommato 20 alla carta stessa in misura sufficiente sia a deformare il nastro di carta 24 per imprimere ad esso ondulazioni longitudinali 26 su tutta la sua larghezza sia per creare sul fondo di queste ondulazioni così ottenute una serie di microcrespature trasversali che stabilizzano la forma delle ondulazioni stesse, anche senza la necessità di applicare al foglio di carta ondulato un foglio di carta piano come necessariamente richiesto dalla tecnica tradizionale. Una porzione di nastro ottenuto con il procedimento ora descritto è illustrata in fig. 4.

Nella forma di realizzazione illustrata nelle figure 5 e 6 il cilindro inferiore scanalato circonferenzialmente 18 coopera con un nastro continuo 30 di materiale elasticamente comprimibile anziché con un cilindro di materiale elasticamente comprimibile. Il nastro 30 è teso tra una serie di rulli di rinvio, uno almeno dei quali è motorizzato, ed è fatto avanzare, come nel caso della precedente forma di realizzazione, ad una velocità periferica V2 < V1. Più particolarmente, il nastro 30 è teso tra un primo rullo 32, che lo preme contro il cilindro 18, un secondo rullo 34 ed un terzo rullo 36 posto.

Anche in questo caso l’apparecchiatura funziona come nel caso precedente, nel senso che la minor velocità periferica V2 del nastro di gomma 30 rispetto alla velocità periferica V1 cilindro 18 provoca sul nastro di carta 24 interposto tra i due un effetto frenante, che combinato con la pressione esercitata dal nastro stesso sul nastro di carta, oltre a premerlo sul fondo delle scanalature circonferenziali del cilindro 18 per creare le ondulazioni longitudinali 26, crea sul fondo delle ondulazioni così ottenute una serie di microcrespature trasversali che stabilizzano la forma delle ondulazioni stesse.

Nella forma di realizzazione illustrata nelle figure 7-9 al cilindro 18 scanalato circonferenzialmente è associato, come nel caso della forma di realizzazione precedente, un nastro 30, realizzato in materiale elasticamente comprimibile e teso tra tre o più rulli di rinvio. Uno di questi 40, che potrebbe anche essere sostituito da una barra fissa di rinvio, ha diametro sensibilmente inferiore rispetto al diametro del cilindro scanalato 18 ed è posizionato e configurato in modo da premere localmente il nastro stesso contro detto cilindro 18 in modo da ridurne sensibilmente lo spessore e da aumentarne localmente, di conseguenza, la velocità periferica nella breve zona di contatto con il cilindro scanalato 18.

Le varie grandezze in gioco sono dimensionate in modo che la velocità del nastro 30 nel punto di passaggio tra il rullo o la barra 40 ed il cilindro 18 è pari alla velocità periferica V1 del cilindro inferiore 18.

Non appena peraltro il nastro 30 ha lasciato il passaggio delimitato dalla barra 40 e dal cilindro 18, esso riassume elasticamente il suo spessore originario, con brusco aumento di spessore e conseguente brusca diminuzione di velocità, che determina una sorta di rallentamento del nastro di carta 24, con il quale è a contatto e con formazione di microcrespature trasversali in modo analogo a quanto già descritto nei due esempi precedenti.

Indipendentemente dal tipo di apparecchiatura utilizzata e dei parametri operativi scelti, in ogni caso il procedimento secondo l'invenzione e la macchina che consente di attuarlo si presentano alquanto più vantaggiosi delle tecniche tradizionali per realizzare il nastro continuo di carta ondulata longitudinalmente, ed in particolare:

- consentono di ottenere in continuo con elevati ritmi produttivi nastri ondulati longitudinalmente,

- consentono di ottenere nastri ondulati longitudinalmente con stabilità di forma è quindi nastri che non richiedono l'applicazione di nastri piani per stabilizzare una forma altrimenti destinata a perdere nel tempo la sua configurazione ondulata,

- consentono di ottenere nastri ondulati longitudinalmente di larghezza pari alla larghezza del nastro piano di ingresso da ondulare,

- consentono di ottenere nastri ondulati longitudinalmente a partire da nastri fibrosi di qualsiasi tipo, estensibili e non estensibili, sia naturali che sintetici nonché misti, tessuto non tessuto ecc.,

- consentono di ottenere nastri ondulati longitudinalmente e caratterizzati da ondulazioni particolarmente profonde, pur di alimentare l’impianto con carta estensibile comunque ottenuta; ad esempio, se alimentando l’impianto con carta non estensibile si possono ottenere ondulazioni con profondità di 2 mm, alimentando l’impianto con carta estensibile 8x8 si possono ottenere ondulazioni con profondità di oltre 4 mm,

- consentono di ottenere nastri ondulati longitudinalmente direttamente in cartiera durante la loro produzione oppure presso il trasformatore, che ha ricevuto dalla cartiera un rotolo di nastro continuo e lo sottopone al trattamento di ondulazione longitudinale ora descritto, dopo averlo eventualmente sottoposto ad una fase di umidificazione con successiva eventuale asciugatura.

Il nastro di carta ondulata longitudinalmente, ottenuto con il procedimento ora descritto, può poi essere avvolto in rotolo così come è stato formato ed essere trasferito presso un utilizzatore oppure può essere accoppiato con altro materiale per formare un nastro multistrato di particolari caratteristiche. In particolare al nastro interessato dalle ondulazioni longitudinali può essere applicato un nastro di carta interessato da ondulazioni trasversali e ciò con un’apparecchiatura illustrata in fig. 10, che differisce da un’apparecchiatura tradizionale, del tipo illustrato in fig.1, in quanto effettua l’accoppiamento di un nastro di carta 42, ondulato trasversalmente con tecniche tradizionali, con un nastro di carta 44 ondulato longitudinalmente con tecniche secondo l’invenzione. Tuttavia altri accoppiamenti possono essere effettuati, utilizzando nastri di carta differentemente ottenuti, quali ad esempio un nastro di carta 44 ondulato longitudinalmente con un nastro di carta piana 46 (cfr. fig.11) oppure un nastro di carta 44 ondulato longitudinalmente con un nastro di carta piana 46 e con un successivo nastro di carta 42 ondulato trasversalmente (cfr. fig.

12) oppure un nastro di carta 44 ondulato longitudinalmente con due nastri di carta piana 46,46’, ad uno dei quali è poi applicato un nastro di carta 42 ondulato trasversalmente ed un successivo nastro di carta piana 46” (cfr. fig.

13). Inoltre uno od entrambi i nastri esterni di carta piana 46,46’, se realizzati in carta estensibile, possono essere interessati da disegni 48 o da altri motivi ornamentali e/o strutturali, ottenuti per stiramento tra rulli sagomati controrotanti (embossing), sfruttando appunto le caratteristiche di estensibilità dei nastri stessi (cfr. fig. 14).

In tutti i casi ora descritti l’accoppiamento tra gli strati può essere ottenuto in corrispondenza delle creste delle ondulazioni per incollaggio o per clinciatura o con altre tecniche note; ed in tutti questi casi le caratteristiche del multistrato ottenuto oltre a migliorare la resistenza a piegatura del multistrato stesso rendono tale resistenza isotropa e cioè sostanzialmente eguale in ogni direzione.

La presente invenzione è stata illustrata e descritta in alcune sue preferite forme di realizzazione, ma si intende che varianti esecutive potranno ad esse in pratica apportarsi, senza peraltro uscire dall’ambito di tutela del presente brevetto per invenzione industriale.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1. Procedimento per realizzare un nastro continuo di materiale fibroso ondulato longitudinalmente caratterizzato dal fatto che si fa passare un nastro continuo (24) di materiale fibroso non ondulato tra un cilindro rigido (18), interessato sulla sua superficie laterale da scanalature circonferenziali affiancate (22), riproducenti l’andamento delle ondulazioni (26) da ottenere sul nastro stesso, ed un pressore (20,30) in materiale elasticamente comprimibile, mantenuto aderente a detto cilindro rigido (18) con una forza idonea a far penetrare detto nastro continuo (24) entro dette scanalature (22), ed al tempo stesso si sottopone detto nastro continuo (24), in almeno un tratto del suo passaggio tra detto rullo rigido (18) e detto pressore (20,30), ad una riduzione di velocità della sua superficie a contatto con detto pressore (20,30) rispetto alla velocità della sua superficie a contatto con detto cilindro rigido (2).
2. Procedimento secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che si utilizza un cilindro rigido (18) interessato sulla sua superficie laterale scanalata da scanalature circonferenziali continue (22).
3. Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che si utilizza un pressore (20) costituito da un cilindro costituito almeno sullo strato esterno della sua superficie laterale da materiale elasticamente comprimibile.
4. Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che si utilizza un pressore (30) costituito da un nastro di materiale elasticamente comprimibile mantenuto localmente premuto contro detto cilindro rigido (18) da un elemento di delimitazione (40) della luce di passaggio tra i due.
5. Procedimento secondo la rivendicazione 4 caratterizzato dal fatto che si fa avanzare detto nastro (30) di materiale elasticamente comprimibile ad una velocità periferica (V2) inferiore alla velocità periferica (V1) di detto cilindro rigido (18).
6. Procedimento secondo la rivendicazione 4 caratterizzato dal fatto che si scelgono la velocità periferica (V2) di detto nastro (30) di materiale elasticamente comprimibile, la velocità periferica (V1) di detto cilindro rigido (18) e la luce di passaggio tra detto cilindro rigido (18) e detto elemento di delimitazione (40), in modo che dette due velocità periferiche (V2,V1) in corrispondenza di detta luce di passaggio siano sostanzialmente eguali.
7. Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che si accoppia detto nastro ondulato che esce dalla luce di passaggio tra detto elemento pressore (20,30) e detto cilindro rigido (18) con almeno un nastro non ondulato di materiale fibroso.
8. Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che si accoppia detto nastro ondulato che esce dalla luce di passaggio tra detto elemento pressore (20,30) e detto cilindro rigido (18) con almeno un nastro non ondulato di materiale fibroso estensibile.
9. Apparecchiatura per realizzare un nastro continuo di materiale fibroso ondulato longitudinalmente caratterizzata dal fatto di comprendere un cilindro (18) di materiale rigido interessato da una pluralità di scanalature circonferenziali (22) corrispondenti alle nervature da realizzare in detto nastro (24) di materiale fibroso ed azionato ad una prefissata velocità periferica (V1) ed un elemento pressore (20,30) mantenuto premuto contro detto cilindro rigido scanalato (18), realizzato almeno nello strato a contatto con questo in materiale elasticamente comprimibile ed azionato a velocità periferica (V2) inferiore, detto cilindro rigido (18) e detto elemento pressore (20,30) delimitando tra loro un passaggio per il nastro di materiale fibroso (24) da ondulare longitudinalmente.
10. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 9 caratterizzata dal fatto che detto elemento pressore è costituito da un nastro (30) di materiale elasticamente comprimibile.