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ES2879403T3 - Tela de fabricación de papel para producir productos de papel tisú y papel toalla, y sistema y método para obtener la tela. - Google Patents

Tela de fabricación de papel para producir productos de papel tisú y papel toalla, y sistema y método para obtener la tela. Download PDF

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ES2879403T3
ES2879403T3 ES10702198T ES10702198T ES2879403T3 ES 2879403 T3 ES2879403 T3 ES 2879403T3 ES 10702198 T ES10702198 T ES 10702198T ES 10702198 T ES10702198 T ES 10702198T ES 2879403 T3 ES2879403 T3 ES 2879403T3
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ES
Spain
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fabric
holes
papermaking
optical radiation
incident optical
Prior art date
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ES10702198T
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English (en)
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Sabri Mourad
Jonas Karlsson
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Albany International Corp
Original Assignee
Albany International Corp
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Publication date
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Abstract

Tela de fabricación de papel que comprende una pluralidad de huecos pasantes (102), comprendiendo cada uno de dichos huecos pasantes (102): una primera abertura (110) asociada con una superficie superior (106) de dicha tela (104, 302); una segunda abertura (112) asociada con una superficie inferior (114) de dicha tela (104, 302); y al menos un borde elevado (204, 206) adyacente circunferencialmente a al menos una de dichas aberturas primera y segunda (110, 112), en la que un primer borde elevado (204) se proporciona en la superficie superior (106) a un nivel de altura que está 5- 10 mm por encima de la superficie superior (106) y un segundo borde elevado (206) se proporciona en la superficie inferior (114) a un nivel de altura que está 5-10 mm por debajo de la superficie inferior (114).

Description

DESCRIPCIÓN
Tela de fabricación de papel para producir productos de papel tisú y papel toalla, y sistema y método para obtener la tela
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
1. Campo de la invención
La presente invención se refiere a telas sin fin y en particular, a telas industriales usadas como telas en la producción de productos de papel. Más en particular, la presente invención se refiere a telas no tejidas usadas en la producción de productos tales como productos de papel, papel higiénico y papel toalla.
2. Descripción de la técnica anterior
Los productos de papel desechables, absorbentes y suaves, tales como papel tisú facial, papel tisú de baño y toalla de papel, constituyen una característica generalizada de la vida contemporánea en las sociedades industrializadas actuales. Aunque existen numerosos métodos para fabricar tales productos, en términos generales, su fabricación comienza con la formación de una banda fibrosa celulósica en la sección de formación de una máquina de fabricación de papel. La banda fibrosa celulósica se forma depositando una suspensión fibrosa, es decir, una dispersión acuosa de fibras celulósicas, sobre una tela de formación en movimiento en la sección de formación de una máquina de fabricación de papel. Se drena una gran cantidad de agua de la suspensión a través de la tela de formación, dejando la banda fibrosa celulósica sobre la superficie de la tela de formación.
El procesamiento y secado adicionales de la banda fibrosa celulósica generalmente avanza usando uno de dos métodos bien conocidos. Estos métodos se denominan comúnmente prensado en húmedo y secado. En el prensado en húmedo, la banda fibrosa celulósica recién formada se transfiere a una tela de prensa y avanza desde la sección de formación hasta una sección de prensa que incluye al menos una línea de contacto de prensa. La banda de fibras celulósicas pasa a través de la(s) línea(s) de contacto de prensa soportada(s) por la tela de prensa o, como a menudo es el caso, entre dos de tales telas de prensa. En la(s) línea(s) de contacto de prensa, la banda fibrosa celulósica se somete a fuerzas de compresión que exprimen el agua de la misma. El agua es aceptada por la tela o las telas de prensa e, idealmente, no regresa a la banda fibrosa o papel.
Después del prensado, el papel se transfiere, por ejemplo por medio de una tela de prensa, a un cilindro secador Yankee rotatorio que se calienta, provocando de ese modo que papel se seque sustancialmente sobre la superficie del cilindro. La humedad dentro de la banda cuando se deposita sobre la superficie del cilindro secador Yankee hace que la banda se adhiera a la superficie y, en la producción de productos de papel de tipo tisú y de tipo toalla, la banda normalmente se plisa desde la superficie del secador con una cuchilla de plisado. La banda plisada puede procesarse adicionalmente, por ejemplo, haciéndola pasar a través de una calandria y enrollándola antes de operaciones de conversión adicionales. Se sabe que la acción de la cuchilla de plisado sobre el papel hace que se rompa una parte de las uniones entre fibras dentro del papel por la acción de aplastamiento mecánico de la cuchilla contra la banda al introducirse en la cuchilla. Sin embargo, se forman uniones entre fibras bastante fuertes entre las fibras celulósicas durante el secado de la humedad de la banda. La fuerza de estas uniones es tal que, incluso después del plisado convencional, la banda conserva una sensación percibida de dureza, una densidad bastante alta y un volumen y una capacidad de absorción de agua bajos.
Para reducir la fuerza de las uniones entre fibras que se forman mediante el método de prensado en húmedo, puede usarse el secado por aire (“TAD”). En el procedimiento de TAD, la banda fibrosa celulósica recién formada se transfiere a una tela TAD por medio de un flujo de aire, provocado por vacío o succión, que desvía la banda y la obliga a adaptarse, al menos en parte, a la topografía de la tela TAD. Aguas abajo del punto de transferencia, la banda, transportada sobre la tela TAD, pasa a través y alrededor del secador por aire, donde un flujo de aire caliente, dirigido contra la banda y a través de la tela TAD, seca la banda hasta el grado deseado. Finalmente, aguas abajo del secador por aire, puede transferirse la banda a la superficie de un secador Yankee para un secado adicional y completo. Entonces se retira la banda completamente seca de la superficie del secador Yankee con una cuchilla raspadora, que acorta o plisa la banda aumentando de ese modo su volumen. La banda acortada se enrolla entonces sobre rodillos para el procesamiento posterior, incluyendo el empaquetado para dar una forma adecuada para su envío y compra por parte de los consumidores.
En el procedimiento de TAD, la falta de compactación de banda, tal como se produciría en el procedimiento de prensado en húmedo cuando la banda se prensa en una línea de contacto mientras está sobre la tela y contra el cilindro de secado Yankee cuando se transfiere a la misma, reduce la oportunidad de que se formen uniones entre fibras fuertes, y da como resultado que el producto de papel tisú o papel toalla terminado tenga un volumen mayor que el que puede lograrse mediante el prensado en húmedo convencional. Generalmente, sin embargo, la resistencia a la tracción de las bandas formadas en el procedimiento de secado por aire no es adecuada para un producto de consumo terminado, y normalmente se introducen diversos tipos de aditivos químicos en la banda antes y/o durante la operación de formación para lograr la fuerza deseada a la vez que se conserva la mayor parte del volumen del producto original.
Tal como se indicó anteriormente, existen muchos métodos para fabricar productos de papel tisú en volumen, y la descripción anterior debe entenderse como un resumen de las etapas generales compartidas por algunos de los métodos.
Por ejemplo, no siempre se requiere el uso de un secador Yankee, ya que en una situación dada, puede no desearse el acortamiento, o pueden haberse adoptado ya otros medios, tales como el “plisado en húmedo”, para acortar la banda.
También deben considerarse en este caso otras variaciones de configuración del procedimiento y la máquina, o bien de prensado en húmedo o bien de secado por aire. Por ejemplo, en algunos casos, no se emplea un raspador de plisado cuando se retira la hoja de la superficie del secador. Además, existen procedimientos que son alternativos al procedimiento de secado por aire que intentan lograr propiedades de producto de papel tisú o papel toalla “de tipo TAD” sin las unidades de TAD y los altos costes de energía asociados con el procedimiento de TAD.
Las propiedades de volumen, capacidad de absorción, resistencia, suavidad y aspecto estético son importantes para muchos productos cuando se usan para su fin previsto, en particular cuando los productos celulósicos fibrosos son papel tisú facial o higiénico o toallas de papel. Para producir un producto de papel que tenga estas características, a menudo se construirá una tela de manera que la superficie de contacto con la hoja presente variaciones topográficas. Estas variaciones topográficas se miden a menudo como diferencias de plano entre hebras de hilo tejido en la superficie de la tela. Por ejemplo, una diferencia de plano se mide normalmente como la diferencia en altura entre una hebra de hilo de trama o urdimbre elevada o como la diferencia en altura entre los nudillos en la dirección de la máquina (MD) y los nudillos en la dirección transversal a la máquina (CD) en el plano de la superficie de la tela. A menudo, la estructura de la tela presentará cavidades, en cuyo caso las diferencias de plano pueden medirse como profundidad de cavidad. Debe apreciarse que estas telas pueden adoptar la forma de bucles sin fin en la máquina de papel y funcionar a la manera de transportadores. Debe apreciarse, además, que la fabricación de papel es un procedimiento continuo que avanza a velocidades considerables. Es decir, la suspensión fibrosa se deposita de manera continua sobre la tela de formación en la sección de formación, mientras que una hoja de papel recién fabricada se enrolla de manera continua sobre rodillos una vez que se seca.
Ejemplos de métodos de fabricación y ensamblaje de hojas de tela se dan a conocer en los documentos WO 2005042836 A2, US 2004118546A1, US5837102A, EP 0037387 A1, WO200241815 A2, US 2007167099 A1 o WO 2010030298 A1.
La presente invención proporciona una tela no tejida que funciona en lugar de una tela tejida tradicional y confiere la textura, el tacto y el volumen deseados a los productos de papel tisú y papel toalla producidos en ella.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN
Por tanto, un objeto principal de la invención es proporcionar una tela de fabricación de papel no tejida que confiere la textura, el tacto y el volumen deseados a los productos de papel tisú y papel toalla producidos en ella.
Aún otro objeto de la invención es proporcionar una tela de fabricación de papel no tejida que tenga una topografía de huecos pasantes.
Un objeto adicional de la invención es proporcionar una tela de fabricación de papel no tejida que no solo proporcione un producto de papel mejorado que se produzca en ella, sino que también pueda permitir que el procedimiento se ejecute en una amplia variedad de porcentajes de gramaje y plisado de tela. Por tanto, puede aumentarse el intervalo de parámetros del procedimiento operativo y/o la cantidad de contenido de fibras recicladas.
Estos y otros objetos y ventajas los proporciona una tela de fabricación de papel según la reivindicación 1, un sistema para producir huecos pasantes en una tela de fabricación de papel según la reivindicación 13 y un método de generación de dichos huecos pasantes según la reivindicación 18.
Las telas de la presente invención pueden encontrar aplicación en máquinas de fabricación de papel tales como telas de impresión, telas de plisado u otras aplicaciones que resultarán evidentes para un experto en la técnica.
Para una mejor comprensión de la invención, sus ventajas operativas y los objetos específicos logrados mediante sus usos, se hace referencia a la materia descriptiva adjunta en la que las realizaciones preferidas de la invención se ilustran en los dibujos adjuntos, en los que los componentes correspondientes se identifican con los mismos números de referencia.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La siguiente descripción detallada, facilitada a modo de ejemplo y que no pretende limitar la presente invención únicamente a la misma, se apreciará mejor conjuntamente con los dibujos adjuntos, en los que números de referencia iguales indican elementos y partes iguales, en los que:
las figuras 1A y 1B son un ejemplo de una tela que tiene huecos pasantes según un aspecto de la presente invención;
la figura 2A es un ejemplo de una sección transversal de una tela que tiene huecos pasantes según un aspecto de la presente invención;
la figura 2B es un ejemplo de una sección transversal de una tela que tiene una estructura de huecos ramificados según un aspecto de la presente invención;
la figura 3A es un diagrama de bloques del sistema para generar una tela que tiene huecos pasantes según un aspecto de la presente invención;
la figura 3B ilustra un aparato usado en la generación de huecos pasantes en una tela según un aspecto de la invención;
la figura 4 es un diagrama esquemático de una máquina de fabricación de papel usada en un procedimiento de fabricación de papel;
la figura 5 es un diagrama de flujo que describe el procedimiento de generación de orificios pasantes en una tela según un aspecto de la presente invención;
la figura 6 ilustra imágenes de una tela perforada según un aspecto de la presente invención;
la figura 7 ilustra imágenes de una tela perforada según otro aspecto de la presente invención;
las figuras 8A-G ilustran imágenes de una tela laminada perforada según un aspecto de la presente invención;
la figura 9 ilustra imágenes de las superficies tanto superior como inferior de los huecos pasantes perforados correspondientes a la figura 8G;
las figuras 10 representan varios huecos pasantes generados según aún otro aspecto de la presente invención;
la figura 11 es una vista en perspectiva de una tela según un aspecto de la presente invención; y
la figura 12 ilustra un método mediante el cual puede construirse la tela de la presente invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS REALIZACIONES PREFERIDAS
A continuación en el presente documento se describirá ahora más completamente la presente invención con referencia a los dibujos adjuntos, en los que se muestran realizaciones preferidas de la invención. Sin embargo, esta invención puede realizarse de muchas formas diferentes y no debe interpretarse limitada a las realizaciones ilustradas expuestas en el presente documento. En cambio, estas realizaciones ilustradas se proporcionan para que esta divulgación sea exhaustiva y completa, y transmita completamente el alcance de la invención a los expertos en la técnica.
La presente invención proporciona una tela no tejida para su uso en el aparato mostrado en la figura 4, por ejemplo. La tela no tejida funciona en lugar de una tela tejida tradicional, y confiere la textura, el tacto y el volumen deseados a los productos de papel tisú y papel toalla producidos en ella. La tela de la presente invención puede reducir el tiempo y los costes de fabricación asociados con la producción de productos de papel. El tiempo y los costes de producción pueden reducirse porque las telas de la presente invención también pueden reducir e incluso impedir que el agua retirada de una banda de papel rehumedezca la banda cuando se usa como una tela TAD convencional. Por tanto, la banda de papel se secará rápida y más eficazmente. Tal como se representa en la figura 4, a continuación se describen una realización del procedimiento de fabricación y una máquina de fabricación de papel 10 usada en el procedimiento.
La máquina de fabricación de papel 10 tiene una sección de formación de doble tela metálica convencional 12, un recorrido de tela 14, una sección de prensa de zapata 16, una tela de plisado 18 y un secador Yankee 20. La sección de formación 12 incluye un par de telas de formación 22, 24 soportadas por una pluralidad de rodillos 26, 28, 30, 32, 34, 36 y un rodillo de formación 38. Una caja de entrada 40 proporciona pasta de papel para la fabricación de papel a una línea de contacto 42 entre el rodillo de formación 38 y el rodillo 26 y las telas. La pasta de papel forma una banda 44 que se deshidrata sobre las telas con la ayuda de un vacío, por ejemplo, por medio de una caja de vacío 46.
Se hace avanzar la banda 44 hasta una tela de prensa de fabricación de papel 48, que está soportada por una pluralidad de rodillos 50, 52, 54, 55, estando la tela en contacto con un rodillo de prensa de zapata 56. La banda 44 es de baja consistencia, ya que se transfiere a la tela 48. La transferencia puede ser asistida por vacío, por ejemplo, el rodillo 50 puede ser un rodillo de vacío si así se desea o una zapata de vacío o recogida, tal como se conoce en la técnica. Cuando la banda alcanza el rodillo de prensa de zapata 56, puede tener una consistencia del 10 al 25 por ciento, preferiblemente del 20 al 25 por ciento más o menos cuando entra en la línea de contacto 58 entre el rodillo de prensa de zapata 56 y el rodillo de transferencia 60. El rodillo de transferencia 60 puede ser un rodillo caliente, si así se desea. En lugar de un rodillo de prensa de zapata, el rodillo 56 puede ser un rodillo de presión de succión convencional. Si se emplea una prensa de zapata, es deseable y se prefiere que el rodillo 54 sea un rodillo de vacío para retirar más eficazmente el agua de la tela antes de que la tela entre en la línea de contacto de la prensa de zapata, ya que el agua procedente de la pasta de papel se prensará en la tela la línea de contacto de la prensa de zapata. En cualquier caso, el uso de un rodillo de vacío 54 normalmente es deseable para garantizar que la banda permanece en contacto con la tela durante el cambio de dirección, tal como apreciará un experto en la técnica a partir del diagrama.
La banda 44 se prensa en húmedo sobre la tela 48 en la línea de contacto 58 con la ayuda de la zapata de presión 62. Por tanto, la banda se deshidrata de manera compacta en la línea de contacto 58, normalmente mediante el aumento de la consistencia en un porcentaje de sólidos de 15 o más en esta fase del procedimiento. La configuración mostrada en la línea de contacto 58 se denomina generalmente prensa de zapata. En relación con la presente invención, el cilindro 60 funciona como un cilindro de transferencia que funciona para transportar la banda 44 a alta velocidad, normalmente de 1000 fpm a 6000 fpm, a la tela de plisado 18.
El cilindro 60 tiene una superficie lisa 64 que puede estar dotada de un adhesivo y/o agentes de liberación si es necesario. La banda 44 está adherida a la superficie de transferencia 64 del cilindro 60 que rota a una velocidad angular alta a medida que la banda 44 continúa avanzando en la dirección de la máquina indicada por las flechas 66. En el cilindro 60, la banda 44 tiene una distribución de fibras aparente generalmente aleatoria. La dirección 66 se denomina dirección de la máquina (MD) de la banda así como la de la máquina de fabricación de papel 10, mientras que la dirección transversal a la máquina (CD) es la dirección en el plano de la banda perpendicular a la MD.
La banda 44 entra en la línea de contacto 58 normalmente a consistencias del 10 a 25 por ciento más o menos y se deshidrata y se seca hasta consistencias de desde aproximadamente el 25 hasta aproximadamente el 70 por ciento en el momento en que se transfiere a la tela de plisado 18, tal como se muestra en el diagrama.
La tela de plisado 18 está soportada sobre una pluralidad de rodillos 68, 70, 72 y un rodillo línea de contacto de presión 74 y forma una línea de contacto de plisado de tela 76 con el cilindro de transferencia 60 tal como se muestra. La tela de plisado 18 define una línea de contacto de plisado a lo largo de la distancia en la que la tela de plisado 18 se adapta para entrar en contacto con el rodillo 60, es decir, aplica presión significativa a la banda 44 contra el cilindro de transferencia 60. Para este fin, el rodillo de soporte (o plisado) 70 puede estar dotado de una superficie deformable suave que aumentará la longitud de la línea de contacto de plisado y aumentará el ángulo de plisado de la tela entre la tela y la hoja y el punto de contacto. Alternativamente, podría usarse un rodillo de prensa de zapata como rodillo 70 para aumentar el contacto eficaz con la banda en la línea de contacto de plisado de tela de alto impacto 76 donde la banda 44 se transfiere a la tela de plisado 18 y avanza en la dirección de la máquina. Mediante el uso de diferentes equipos en la línea de contacto de plisado 76, es posible ajustar el ángulo de plisado de la tela o el ángulo de salida desde la línea de contacto de plisado. Por tanto, es posible influir en la naturaleza y la cantidad de redistribución de la fibra, en la deslaminación/desprendimiento que puede producirse en la línea de contacto de plisado de tela 76, mediante el ajuste de estos parámetros de la línea de contacto.
Tras el plisado, la banda 44 continúa avanzando a lo largo de la dirección de la máquina 66 donde se prensa en el cilindro Yankee 80 en la línea de contacto de transferencia 82. La transferencia en la línea de contacto 82 se produce con una consistencia de banda generalmente de desde aproximadamente el 25 hasta aproximadamente el 70 por ciento. Con estas consistencias, resulta difícil adherir la banda 44 a la superficie 84 del cilindro Yankee 80 de manera suficientemente firme como para retirar completamente la banda 44 de la tela. Este aspecto del procedimiento es importante, en particular cuando se desea usar una campana de secado de alta velocidad así como mantener condiciones de plisado de alto impacto. A este respecto, cabe señalar que los procedimientos convencionales de secado por aire (TAD) no emplean campanas de alta velocidad, ya que no se logra una adhesión suficiente al cilindro Yankee 80. Según el procedimiento, el uso de adhesivos particulares actúa conjuntamente con una banda moderadamente húmeda (consistencia del 25 al 70 por ciento) para adherirla al cilindro Yankee 80 suficientemente como para permitir el funcionamiento a alta velocidad del sistema y el secado por aire de impacto a alta velocidad de chorro.
La banda 44 se seca en el cilindro Yankee 80 que es un cilindro caliente y mediante aire de impacto a alta velocidad de chorro en la campana Yankee 88. A medida que rota el cilindro 80, la banda 44 se plisa a partir del cilindro mediante el raspador de plisado 89 y se enrolla en un rodillo de recogida 90.
La presente invención se refiere a telas de fabricación de papel usadas en la producción de productos de papel desechables, absorbentes y suaves, tales como papel tisú facial, papel tisú de baño y toalla de papel, u otros productos de papel tales como los descritos anteriormente. Las presentes telas, además de proporcionar cierto grado de topografía de hoja, pueden minimizar o incluso impedir que se rehumedezca un producto u hoja/banda de papel cuando se usa como una tela TAD convencional. Las presentes telas tienen una topografía de huecos pasantes. Los huecos pasantes incluyen, entre otras cosas, características geométricas que proporcionan un volumen y una topografía de hoja mejorados a los productos u hojas/banda de papel cuando se producen, por ejemplo, en la tela 18. Otra ventaja de las presentes telas es que la hoja se libera más fácilmente de la tela 18 hacia el cilindro Yankee 80. Aún otra ventaja es que evita las limitaciones y la necesidad de un telar convencional, ya que los huecos pasantes pueden colocarse en cualquier patrón de ubicación deseado y, por tanto, puede mejorarse la estética del producto de papel o el aspecto de la hoja/banda.
Además, las telas construidas según la presente invención darán como resultado cavidades más profundas que dan como resultado una banda de papel con mayor capacidad de absorción en volumen y menor densidad. Se apreciará que el término “hueco pasante” es sinónimo del término “orificio pasante” y representa cualquier abertura que atraviesa completamente una tela, como una tela de fabricación de papel. Además, se apreciará que la tela de la presente invención también puede usarse como la tela 22, 24 o 48.
Las figuras 1A y 1B ilustran una vista en planta de una pluralidad de huecos pasantes 102 que se producen en una parte de una tela 104 según una realización a modo de ejemplo. Según un aspecto, los huecos pasantes sirven como orificios de drenaje que se usan en la producción de productos u hojas de papel. La figura 1A muestra la pluralidad de huecos pasantes 102 desde la perspectiva de una superficie superior 106 (es decir, el lado de láser) que se orienta hacia una fuente de láser (no mostrada), mediante lo cual la fuente de láser puede hacerse funcionar para crear los huecos pasantes u orificios pasantes en la tela 104. Cada hueco pasante 102 puede tener una forma cónica, donde la superficie interior 108 de cada hueco pasante 102 presenta una sección decreciente hacia el interior desde la abertura 110 en la superficie superior 106 hasta la abertura 112 (figura 1B) en la superficie inferior 114 (figura 1B) de la tela 104. El diámetro a lo largo de la dirección de la coordenada x para la abertura 110 se representa como Ax1 , mientras que el diámetro a lo largo de la dirección de la coordenada y para la abertura 110 se representa como Ay1. En referencia a la figura 1B, de manera similar, el diámetro a lo largo de la dirección de la coordenada x para la abertura 112 se representa como Ax2, mientras que el diámetro a lo largo de la dirección de la coordenada y para la abertura 112 se representa como Ay2. Tal como resulta evidente a partir de las figuras 1A y 1B, el diámetro Ax1 a lo largo de la dirección x para la abertura 110 en el lado superior 106 de la tela 104 es mayor que el diámetro Ax2 a lo largo de la dirección x para la abertura 112 en el lado inferior 114 de la tela 104. Además, el diámetro Ay1 a lo largo de la dirección y para la abertura 110 en el lado superior 106 de la tela 104 es mayor que el diámetro Ay2 a lo largo de la dirección y para la abertura 112 en el lado inferior 114 de la tela 104.
La figura 2A ilustra una vista en sección transversal de uno de los huecos pasantes 102 representados en las figuras 1A y 1B. Tal como se describió anteriormente, cada hueco pasante 102 puede tener una forma cónica, donde la superficie interior 108 de cada hueco pasante 102 presenta una sección decreciente hacia el interior desde la abertura 110 en la superficie superior 106 hasta la abertura 112 en la superficie inferior 114 de la tela 104. La forma cónica de cada hueco pasante 102 puede crearse como resultado de la radiación óptica incidente 202 generada a partir de una fuente óptica tal como un láser de CO2 u otro dispositivo láser. Mediante la aplicación de radiación láser 202 de características apropiadas (por ejemplo, potencia de salida, longitud focal, ancho de pulso, etc.) a, por ejemplo, una tela no tejida, puede crearse un hueco pasante 102 como resultado de la radiación láser perforando las superficies 106, 114 de la tela 104. La creación de huecos pasantes usando dispositivos láser se describirá en párrafos posteriores con la ayuda de datos experimentales.
Tal como se ilustra en la figura 2A, según un aspecto, la radiación láser 202 crea, tras el impacto, un primer borde elevado o resalte 204 en la superficie superior 106 y un segundo borde elevado o resalte 206 en la superficie inferior 114 de la tela 104. Estos bordes elevados 204, 206 también puede denominarse labio o reborde elevado. Una vista en planta desde la parte superior del borde elevado 204 se representa mediante 204A. De manera similar, una vista en planta desde la parte inferior del borde elevado 206 se representa mediante 206A. En ambas vistas representadas 204A y 206A, las líneas discontinuas 205A y 205B son representaciones gráficas ilustrativas de un labio o reborde elevado. Por consiguiente, no se pretende que las líneas discontinuas 205A y 205B representen estrías. La altura de cada borde elevado 204, 206 está en el intervalo de 5-10 |im. La altura se calcula como la diferencia de nivel entre la superficie de la tela y la parte superior del borde elevado. Por ejemplo, la altura del borde elevado 204 se mide como la diferencia de nivel entre la superficie 106 y la parte superior 208 del borde elevado 204. Los bordes elevados tales como 204 y 206 proporcionan, entre otras ventajas, refuerzo mecánico local para cada hueco pasante u orificio pasante, lo que a su vez contribuye a la resistencia global de una tela perforada dada (por ejemplo, una tela de plisado). Además, los huecos más profundos dan como resultado cavidades más profundas en el papel producido y también dan como resultado, por ejemplo, más volumen y menor densidad. Cabe señalar que Ax1/Ax2 puede ser 1,1 o superior y Ay1/Ay2 puede ser 1,1 o superior en todos los casos. Alternativamente, en algunos o todos los casos, Ax1/Ax2 puede ser igual a 1 y Ay1/Ay2 puede ser igual a 1, formando de ese modo huecos pasantes de forma cilíndrica.
Aunque la creación de huecos pasantes que tienen bordes elevados en una tela puede lograrse usando un dispositivo láser, se prevé que también puedan emplearse otros dispositivos que pueden crear tales efectos. Puede usarse punzonado mecánico o estampado en relieve y luego punzonado. Por ejemplo, la tela no tejida puede estamparse en relieve con un patrón de salientes y depresiones correspondientes en la superficie en el patrón requerido. Entonces, por ejemplo, cada saliente puede punzonarse mecánicamente o perforarse con láser.
La figura 3A ilustra una realización a modo de ejemplo de un sistema 300 para generar huecos pasantes 304 en una tela 302. El sistema 300 puede incluir un dispositivo láser 306, una unidad de accionamiento láser 308, un cabezal láser 310 y accesorios mecánicos 316 sobre los que se coloca la tela 302.
La unidad de accionamiento láser 308 controla las diversas condiciones que varían la salida generada por el láser. Por ejemplo, la unidad de accionamiento 308 puede permitir el ajuste de la potencia de salida del láser y la provisión de diversas características de modulación. Por ejemplo, el láser puede pulsarse a lo largo de un período de tiempo fijo o continuo, por lo que el ancho de pulso puede ajustarse en un intervalo particular.
El cabezal láser 310 emite radiación óptica incidente 312 a la tela 302 a través de la boquilla 314 para crear los huecos pasantes 304. La radiación óptica incidente 312 puede someterse a varios componentes de conformación de haz antes de salir de la boquilla 314. Por ejemplo, pueden usarse diferentes disposiciones de lente óptica para lograr una distancia de trabajo deseada (es decir, Dw) entre la boquilla 314 del cabezal láser 310 y la superficie superior de la tela 302. Además, pueden usarse divisores ópticos, aislantes, polarizadores, rendijas y/u otros componentes para variar diferentes atributos asociados con la salida de radiación óptica incidente 312 desde el cabezal láser 310. Por ejemplo, el control del tamaño de punto y la forma de punto pueden ser un atributo deseado. En efecto, la radiación óptica incidente perfora (o corta) orificios pasantes o huecos pasantes en la tela 302.
La tela 302 puede montarse o colocarse en un aparato adecuado (por ejemplo, véase la figura 3B) que tiene diferentes componentes motorizados, carriles, rodillos, etc., con el fin de facilitar el movimiento de la tela 302 y/o el cabezal láser 310 en una dirección de coordenadas x-y específica. Mediante el control del movimiento de la tela 302 a lo largo de la dirección de coordenadas x-y, puede crearse una topografía de huecos pasantes en la tela según diferentes patrones deseados. Además del movimiento en la dirección x-y, puede variarse la distancia de trabajo Dw montando el cabezal láser 310 en una plataforma motorizada que proporciona movimiento a lo largo de una dirección de coordenadas z. Puede ser posible diseñar un sistema mediante el cual el cabezal láser se mueva en tres dimensiones mientras la tela permanece fija. Alternativamente, el cabezal láser puede atravesar la tela de manera transversal “x” o CD (dirección transversal a la máquina) mientras la tela se mueve en la dirección de la máquina (MD) o en el eje “y”. También puede ser posible configurar un sistema en el que la tela se mueva en tres dimensiones en relación con un cabezal láser fijado mecánicamente.
La figura 3B ilustra una realización a modo de ejemplo de un aparato 320 usado en la generación de huecos pasantes en una tela de fabricación de papel, según un aspecto de la invención. Debe entenderse que la tela 322 mostrada en la figura 3B es una parte relativamente corta de toda la longitud de la tela 322. Cuando la tela 322 es sin fin, lo más práctico es montarla alrededor de un par de rodillos, no ilustrados en la figura, pero con los que los expertos habituales en las técnicas de textiles para máquinas de papel están muy familiarizados. En tal situación, el aparato 320 estaría dispuesto en uno de los dos recorridos, lo más convenientemente en el recorrido superior, de la tela 322 entre los dos rodillos. Sin embargo, ya sea sin fin o no, la tela 322 se coloca preferiblemente bajo un grado de tensión apropiado durante el procedimiento. Además, para evitar que se combe, la tela 322 puede soportarse desde abajo mediante un miembro de soporte horizontal cuando se mueve a través del aparato 320.
En referencia ahora más específicamente a la figura 3B, donde se indica que la tela 322 se mueve en una dirección hacia arriba a través del aparato 320 mientras se pone en práctica el método de la presente invención, el aparato 320 comprende una secuencia de varias estaciones a través de las cuales puede pasar la tela 322 incrementalmente a medida que se fabrica la tela de fabricación de papel a partir de ellas.
La tela de fabricación de papel descrita en la realización anterior es un ejemplo de una tela que se perforaría según los sistemas y métodos descritos en el presente documento. Las características deseables de los huecos pasantes descritos creados en la tela de fabricación de papel potenciarían una o más características asociadas con un producto de papel fabricado por una máquina de fabricación de papel. Las telas construidas según la presente invención mejoran el rendimiento en la máquina de fabricación de papel porque los huecos pasantes en la tela preferiblemente tienen forma de cono con amplias aberturas en el lado de hoja y pequeñas aberturas en el lado de máquina, lo que a su vez permite que la tela funcione con niveles de estiramiento superiores o con gramajes inferiores. Además, también puede usarse un contenido de fibra reciclada superior y obtener todavía la propiedad de banda de papel deseada. Según la presente invención, estas telas también proporcionan otras ventajas tales como, pero sin limitarse a, proporcionar que no se produzcan fugas de aire, lo que conduce a una conformación en húmedo más eficaz; una recogida y liberación de hoja mejorada con respecto a las telas tejidas de la técnica anterior; poco o nada de rehumectación; y capacidad de limpieza más fácil como resultado de que no se cruzan hilos para atrapar las fibras del papel.
La figura 5 ilustra un diagrama de flujo 500 que describe el procedimiento de generación de orificios pasantes en una tela según una realización a modo de ejemplo. En la etapa 502, se determina si un dispositivo láser funcionará en modo de una sola pasada o en modo de múltiples pasadas. En el modo de una sola pasada, el láser crea un hueco pasante en una sola pasada mientras se mueve a lo largo de la tela. En el modo de múltiples pasadas, el láser pasa sobre la tela dos o más veces y aplica radiación óptica a las mismas ubicaciones en la tela hasta que se completa la creación de los huecos pasantes deseados.
Si en la etapa 504 se determina que se selecciona el modo de una sola pasada, se accede a un conjunto de parámetros de láser (etapa 506). Estos parámetros de láser pueden incluir los diversos ajustes que se aplican a una unidad de accionamiento de láser, tal como la unidad 308 (figura 3). En la etapa 508, basándose en los parámetros de láser a los que se ha accedido, la salida de radiación óptica del láser perfora la tela con el fin de generar una forma deseada del hueco pasante. En la etapa 510, una vez que se analiza la forma/geometría de un hueco pasante generado (por ejemplo, inspección visual, adquisición/procesamiento de imágenes, etc.), se determina si el hueco pasante cumple los criterios de forma deseados (etapa 512). Si el hueco pasante cumple los criterios de forma deseados (etapa 512), se guardan los ajustes de láser a los que se ha accedido (etapa 514) de modo que puedan volver a usarse en el procedimiento de perforación de telas idénticas o similares. Si, por otro lado, se determina que el hueco pasante no cumple con los criterios de forma deseados (512), se reajustan los parámetros de láser usados para accionar el láser (etapa 516) en un intento por producir un hueco pasante que tenga los criterios de la forma deseada. Las etapas de procedimiento 512, 516, 508 y 510 continúan ejecutándose hasta que se satisfacen los criterios de forma de los orificios pasantes. Una vez que la forma de un orificio pasante generado cumple con los criterios de forma requeridos, puede perforarse toda la tela.
Si en la etapa 504 se determina que se selecciona el modo de múltiples pasadas, se accede a un conjunto de parámetros de láser (etapa 520). Estos parámetros de láser pueden incluir los diversos ajustes que se aplican a una unidad de accionamiento de láser, tal como la unidad 308 (figura 3). En la etapa 522, basándose en los parámetros de láser a los que se ha accedido, la salida de radiación óptica del láser perfora la tela con el fin de generar una forma deseada del hueco pasante. En la etapa 524, una vez que se analiza la forma/geometría de una perforación o hueco generado (por ejemplo, inspección visual, procesamiento de imágenes, etc.), se determina si la perforación de la tela ha generado un hueco pasante y si el hueco pasante cumple los criterios de forma deseados (etapa 526). Si se genera un hueco pasante y cumple los criterios de forma deseados (etapa 526), se guardan los ajustes de láser a los que se ha accedido (etapa 528) de modo que puedan volver a usarse en el procedimiento de perforación de telas idénticas o similares. Si, por otro lado, se determina que o bien no se ha generado un hueco pasante (por ejemplo, una perforación de la superficie de la tela) o bien que un hueco pasante generado no cumple con los criterios de forma deseados (526), se hace pasar el láser sobre el hueco pasante en un momento posterior y se aplica radiación óptica al orificio pasante (etapa 530). Las etapas de procedimiento 526, 530, 532 (etapa opcional) y 524 continúan ejecutándose hasta que se crea el hueco pasante y se satisfacen los criterios de forma requeridos del hueco pasante. Una vez que la forma de un hueco pasante generado cumple con los criterios de forma requeridos, puede perforarse toda la tela. En la etapa opcional 532, los parámetros de láser usados para accionar el láser también pueden reajustarse con el fin de ayudar a la generación del hueco pasante y/o a establecer un hueco pasante que tenga los criterios de forma deseados. Sin embargo, se apreciará que el número de pasadas para generar un hueco pasante varía según muchos factores, tales como, pero sin limitarse a, el material de la tela, el grosor de la tela, el tipo de dispositivo láser, los parámetros de accionamiento o funcionamiento del láser, etc.
La figura 6 ilustra imágenes de una tela perforada según uno o más aspectos de la presente invención. La imagen 602 ilustra huecos pasantes perforados en una tela, tal como se observa desde la superficie superior (es decir, el lado de láser) de la tela. La imagen 604 ilustra los huecos pasantes perforados, tal como se observa desde la superficie inferior (es decir, el lado opuesto) de la tela. Los criterios de perforación fueron lograr huecos pasantes de forma redonda que tuvieran un área abierta mayor en el lado de láser o superficie superior. Las imágenes 602 y 604 muestran las aberturas superiores (figura 602) en el lado de láser o superficie superior en relación con las aberturas en la superficie inferior (figura 604). Los huecos pasantes pueden perforarse con un láser de CO2 que puede programarse o hacerse funcionar para generar pulsos ópticos de un ancho de pulso predefinido a lo largo de un período de tiempo predefinido. Otros diversos parámetros asociados con el procedimiento de perforación de huecos pasantes pueden incluir, por ejemplo, pero sin limitarse a, ajustar la potencia de salida (vatios) generada por el láser, la velocidad de perforación, el movimiento incremental en ambas direcciones x e y, la distancia de trabajo (es decir, la distancia desde la boquilla del cabezal láser hasta la superficie de la tela), los requisitos de densidad (orificios/pulgada2) para una tela dada, y el número de pasadas para someter la tela a radiación óptica.
La figura 7 ilustra imágenes de una tela perforada según uno o más aspectos de la presente invención. La imagen 702 ilustra huecos pasantes perforados en una tela, tal como se observa desde la superficie superior (es decir, el lado de láser) de la tela. La imagen 704 ilustra los huecos pasantes perforados, tal como se observa desde la superficie inferior (es decir, el lado opuesto) de la tela. Los criterios de perforación fueron lograr huecos pasantes que tuvieran un área abierta mayor en el lado de láser o superficie superior en relación con el lado opuesto o superficie inferior de la tela. Las imágenes 702 y 704 muestran las aberturas superiores (figura 702) en el lado de láser o superficie superior en relación con las aberturas en la superficie inferior (figura 704). Estos huecos pasantes también pueden perforarse con un láser de CO2 que puede programarse o hacerse funcionar para generar pulsos ópticos de un ancho de pulso predefinido a lo largo de un período de tiempo predefinido. Otros diversos parámetros asociados con el procedimiento de perforación de huecos pasantes pueden incluir, pero sin limitarse a, ajustar la potencia de salida (vatios) del láser, la velocidad de perforación, el movimiento incremental en ambas direcciones x e y, la distancia de trabajo (es decir, distancia desde la boquilla del cabezal láser hasta la superficie de la tela), los requisitos de densidad (orificios/pulgada2) para una tela dada, y el número de pasadas para someter el tejido a radiación óptica. Tal como se ilustra en la figura 7, la forma de los orificios pasantes es una forma sustancialmente ovalada en comparación con los huecos pasantes mostrados en la figura 6. Diferentes factores y/o parámetros (por ejemplo, la velocidad de perforación) pueden contribuir a las diferencias en la forma del hueco pasante y en las áreas abiertas del hueco pasante (%) correspondientes tanto al lado de láser como al lado opuesto de la tela.
Las figuras 8A-G ilustran imágenes de una tela laminada perforada según un aspecto de la presente invención. La tela laminada según esta realización puede incluir dos o más capas unidas usando una técnica de laminación adecuada. Puede hacerse funcionar un láser de CO2, por ejemplo, en un modo de ráfaga de tonos, suministrando una potencia de salida de alrededor de 600 W, por ejemplo. Dado que la tela que está perforándose era un material laminado, los huecos pasantes se generaron después de múltiples pasadas de la radiación óptica incidente.
Las figuras 8A-G son imágenes de microscopio que muestran la profundidad de penetración de la radiación óptica incidente con cada pasada, desde la 1a pasada hasta la 7a pasada. Estas imágenes también muestran los bordes elevados creados durante el procedimiento de perforación. Ejemplos de estos bordes elevados (es decir, la superficie superior) se representan en 804 (figura 8A), 806 (figura 8B) y 808 (figura 8G). Con cada pasada, las imágenes de las figuras 8A-G ilustran algunos aumentos en las aberturas tanto en la superficie superior como en la superficie inferior del hueco pasante. Por ejemplo, la imagen asociada con la figura 8D muestra una abertura de superficie superior que tiene un diámetro de aproximadamente 3,2 mm en la superficie superior y un diámetro de aproximadamente 1,4 mm en la superficie inferior del hueco pasante después de la 4a pasada. Sin embargo, después de la 7 a pasada, tal como se ilustra en la figura 8G, la abertura de superficie superior ha aumentado hasta un diámetro de aproximadamente 3,3 mm en la superficie superior y un diámetro de aproximadamente 2,5 mm en la superficie inferior del hueco pasante. Estos resultados representados muestran que se necesitaron 5 pasadas para generar un hueco pasante. Sin embargo, se apreciará que el número de pasadas para generar un hueco pasante varía según muchos factores tales como, pero sin limitarse a, el material laminado, el grosor del material laminado, el tipo de dispositivo láser, los parámetros de accionamiento o el funcionamiento del láser, etc.
La figura 9 ilustra las imágenes tanto de la superficie superior 902 como de la superficie inferior 904 de los huecos perforados correspondientes a la figura 8G (es decir, después de la 7 a pasada). Tal como se muestra en la figura 9, después de la 7a pasada, la forma de las aberturas superior e inferior de los huecos pasantes es una forma sustancialmente rectangular.
La figura 10 representa varios patrones de huecos a partir de ensayos experimentales para generar huecos pasantes según aún otro aspecto más de la presente invención. En algunos casos, pueden desearse huecos pasantes de un tamaño aumentado. El tamaño del punto de láser, por ejemplo, puede ser un factor limitante. Para superar esta restricción y generar huecos pasantes más grandes, el dispositivo láser se usa de manera eficaz como elemento de corte en lugar de como elemento de perforación. Para crear esta acción de corte, el cabezal láser puede oscilar (es decir, oscilación o tambaleo) según diferentes frecuencias (por ejemplo, frecuencia de oscilación o tambaleo) y criterios de fuerza (por ejemplo, índice de oscilación o tambaleo) para establecer huecos pasantes más grandes.
Por ejemplo, las imágenes 1010 y 1012 representadas en la figura 10 corresponden a huecos pasantes que se generan basándose en diferentes parámetros de funcionamiento tales como, pero sin limitarse a, velocidad de perforación, frecuencia de oscilación, índice de oscilación, potencia de salida del láser, etc. Por consiguiente, la forma de las aberturas de superficie 1014 para los huecos pasantes correspondientes a la imagen 1010 es sustancialmente redonda, mientras que la forma de las aberturas de superficie 1016 para los huecos pasantes asociados con la imagen 1012 es sustancialmente rectangular. Un factor, entre otros, que afecta a la forma de las aberturas de superficie puede ser la velocidad de exploración (es decir, mm/s) del láser a medida que la radiación incidente se mueve de una posición a la siguiente con el fin de generar un hueco pasante subsiguiente en la tela.
En otra realización, una estructura de tela que puede tener o no un sustrato de soporte base comprende una superficie de contacto con la hoja que tiene una serie de áreas de apoyo y depresiones, y una estructura de huecos ramificados adaptada para conferir textura a un papel tisú, papel toalla o material no tejido. La figura 2B muestra la sección transversal de la superficie de una estructura de tela 10 con una abertura o hueco ramificado 11 que comprende una pluralidad de pequeños orificios 10a y 10b en el lado de hoja 12 que están inclinados de manera que se fusionan para dar un hueco más grande 10c en un lado opuesto 14 de la superficie. Tal como se ilustra, la abertura ramificada 11 también puede formarse para incluir bordes o rebordes elevados 16 adyacentes a la circunferencia de los orificios 10a y 10b. Aunque no se muestra en la figura 2B, también pueden formarse bordes o rebordes elevados adyacentes a la circunferencia del hueco más grande 10c en el lado opuesto 14 de la estructura de tela. Aunque los orificios 10a y 10b se muestran fusionándose para dar el hueco 10c, puede contemplarse una estructura de huecos ramificados que tiene tres o más orificios que se fusionan para dar un hueco más grande, por lo que pueden formarse rebordes elevados adyacentes a cualquiera o a ambos de los orificios laterales de hoja más pequeños y el hueco de lado opuesto más grande. Además, los bordes elevados pueden cubrir la tela o bien parcial o bien completamente.
Una estructura de este tipo permite un gran número de pequeños orificios en una estructura de tela, a la vez que también permite un bajo alargamiento a largo plazo en la dirección de la máquina MD mientras que permite una alta rigidez a la flexión en la dirección transversal a la máquina CD. Una estructura de este tipo también puede adaptarse de manera que, por ejemplo, permita orificios en la estructura de tela que sean de diámetro más pequeño que el grosor del sustrato sin dar como resultado, por ejemplo, orificios taponados debido a la contaminación.
También se contempla una estructura de tela que tiene la superficie de estructura ramificada descrita para una aplicación de TAD u otro papel tisú o papel toalla o no material no tejido. Por ejemplo, una estructura gruesa sobre una superficie de lado de papel y orificios más pequeños en una superficie de lado de máquina opuesto podrían, por ejemplo, capturar, dar forma y/u orientar las fibras dispuestas en la estructura de la tela en un patrón deseado y crear un papel tisú, papel toalla o material textil no tejido de gran volumen. Tal como se describió anteriormente, los huecos descritos pueden ser rectos (cilíndricos) o cónicos. Por ejemplo, podrían diseñarse orificios cónicos de diferentes patrones de manera que sean más grandes y estén bien distribuidos a lo largo de un lado, tal como una banda o una superficie de lado de hoja, mientras que los huecos en la superficie de lado de máquina opuesto podrían alinearse sustancialmente a lo largo de la MD, proporcionando de ese modo, por ejemplo, mayor drenaje. Los huecos ramificados pueden crearse mediante cualquier número de métodos de perforación o una combinación de los mismos, incluyendo la perforación con láser, el punzonado mecánico y el estampado en relieve (por ejemplo, térmico o ultrasónico). Por ejemplo, los huecos podrían crearse combinando perforación con láser con estampado en relieve.
Tal como se mencionó anteriormente, debe tenerse en cuenta que normalmente las cintas de fabricación de papel no confieren estructura al papel fabricado sobre ellas. “Estructura” se refiere a variaciones en el gramaje y/o la densidad del papel que son mayores que las que se producen en la fabricación de papel habitual y debido a variaciones habituales, tales como las inducidas mediante el plisado. Sin embargo, “estructura” también puede referirse a una textura o un patrón en la hoja de papel toalla o papel tisú. Tales hojas de papel toalla/papel tisú “estructuradas” normalmente son suaves y voluminosas con alta capacidad de absorción. Tales cintas de fabricación de papel pueden ser cintas TAD o telas de prensa convencionales, telas de transferencia o telas de formación. Tales cintas comprenden un armazón de modelado de superficies y pueden tener una estructura de refuerzo. El papel tisú y el papel toalla estructurados pueden ser más suaves, más absorbentes y tener un gramaje menor que el papel tisú/papel toalla no estructurados.
En general, la tela de fabricación de papel tiene dos lados: un lado de contacto con la hoja y un lado de máquina o rodillo. El primero se denomina así porque es el lado de la tela orientado hacia la banda de papel recién formada. El segundo se denomina así porque es el lado de la tela que pasa por encima de y está en contacto con los rodillos en la máquina de fabricación de papel.
Tal como se comentó anteriormente, en el procedimiento de fabricación descrito en la figura 4, una vez que la banda 44 se transfiere al rodillo de soporte 60, la banda 44 se recoge sobre la tela de plisado 18 que discurre a una tasa de velocidad mucho más lenta. Tras la recogida, hay una caja de vacío (no mostrada) para tirar de la banda más profundamente hacia los huecos de la tela de plisado 18 y para retirar el agua residual adicional de la banda de papel arrastrando el agua residual hacia (y a través) del interior de la tela de plisado 18. La lógica convencional indicaría que cualquier agua residual que quede en la tela de plisado 18 después del rociado rehumedecería la banda 44 después de la recogida de la hoja. Sin embargo, en esta realización no parece ser el caso con la tela de plisado 18 instalada en la máquina de fabricación de papel, de manera que se disponen aberturas más anchas en el lado de hoja y sus correspondientes aberturas más pequeñas se disponen en el lado de rodillo. Las muestras de humedad sugieren que la rehumectación es mínima, si no se elimina por completo. Se ha observado que la propia tela se moja en el interior, lo que de nuevo es incompatible con la no rehumectación. Por consiguiente, la no rehumectación de la banda 44 es un resultado inesperado. Por tanto, este resultado inesperado puede ser una función de la tela de plisado 18 que se instala en la máquina de fabricación de papel con aberturas más anchas dispuestas en el lado de hoja y sus correspondientes aberturas más pequeñas dispuestas en el lado de rodillo.
La figura 11 es una vista en perspectiva de una cinta de fabricación de papel 1110 formada según una realización a modo de ejemplo de la invención. Según esta realización, la cinta 1110 tiene una superficie interior 1112 y una superficie exterior 1214, y se forma enrollando en espiral una tira de material polimérico 1116 producida usando uno de los varios métodos y sistemas descritos anteriormente. La cinta puede producirse usando el método descrito en la patente estadounidense de titularidad común n.° 5.360.656 concedida a Rexfelt et al.
La tira de material 1116 puede enrollarse en espiral en una pluralidad de vueltas colindantes y contiguas entre sí, en dirección sustancialmente longitudinal alrededor de la longitud de la cinta 1110 en virtud de la forma helicoidal en la que está construida la cinta 1110.
En la figura 12 se ilustra un método a modo de ejemplo mediante el cual puede fabricarse la cinta 1110. El aparato 1220 incluye un primer rodillo de procedimiento 1222 y un segundo rodillo de procedimiento 1224, cada uno de los cuales puede hacerse rotar alrededor de su eje longitudinal. El primer rodillo de procedimiento 1222 y el segundo rodillo de procedimiento 1224 son paralelos entre sí, y están separados una distancia que determina la longitud total de la cinta 1110 que va a fabricarse sobre ellos, tal como se mide longitudinalmente alrededor. En el lado del primer rodillo de procedimiento 1222, se proporciona un carrete de suministro (no mostrado en las figuras) montado de manera rotatoria alrededor de un eje y que puede desplazarse en paralelo a los rodillos de procedimiento 1222 y 1224. Los rodillos 1222 y 1224 pueden ajustarse de modo que la longitud de la tela enrollada sobre los mismos sea aproximadamente la longitud deseada de la tela final. El carrete de suministro alberga un suministro de carrete de la tira de material 1116 que tiene una anchura de 10 mm o más, por ejemplo. El carrete de suministro se coloca inicialmente en el extremo izquierdo del primer rodillo de procedimiento 1222, por ejemplo, antes de desplazarse de manera continua hacia el lado derecho o hacia el otro lado a una velocidad predeterminada.
Para comenzar la fabricación de la cinta 1110, el comienzo de la tira de material 1116 se extiende en estado tenso desde el primer rodillo de procedimiento 1222 hacia el segundo rodillo de procedimiento 1224, alrededor del segundo rodillo de procedimiento 1224, y de vuelta al primer rodillo de procedimiento 1222 formando una primera espira de una hélice cerrada 1226. Para cerrar la primera espira de la hélice cerrada 1226, el comienzo de la tira de material 1116 se une al extremo de la primera espira de la misma en el punto 1228. Tal como se comentará a continuación, vueltas adyacentes de las tiras de material enrolladas en espiral 1116 se unen entre sí mediante medios mecánicos, térmicos y/o adhesivos.
Por tanto, las espiras posteriores de la hélice cerrada 1226 se producen haciendo rotar el primer rodillo de procedimiento 1222 y el segundo rodillo de procedimiento 1224 en una dirección común tal como se indica mediante las flechas en la figura 12, mientras se alimenta la tira de material 1116 al primer rodillo de procedimiento 1222. Al mismo tiempo, la tira de material 1116 que acaba de enrollarse en el primer rodillo de procedimiento 1222 se une de manera continua a la que ya está en el primer rodillo de procedimiento 1222 y el segundo rodillo de procedimiento 1224 mediante, por ejemplo, medios mecánicos y/o adhesivos o cualquier otro medio adecuado para producir espiras adicionales de hélice cerrada 1226.
Este procedimiento continúa hasta que la hélice cerrada 1226 tiene una anchura deseada, tal como se mide axialmente a lo largo del primer rodillo de procedimiento 1222 o el segundo rodillo de procedimiento 1224. En ese punto, la tira de material 1116 aún no enrollada sobre el primer rodillo de procedimiento 1222 y el segundo procedimiento 1224 se corta, y la hélice cerrada 1226 producida a partir de la misma se recorta preferiblemente para hacer que los bordes de la tela sean paralelos y hasta una anchura deseada para usarse en la máquina de papel, y luego se retira del primer rodillo de procedimiento 1222 y el segundo rodillo de procedimiento 1224 para proporcionar la cinta 1110 de la presente invención.
Un método para unir o mantener juntas las tiras de material adyacentes, según una realización de la invención, es soldar ultrasónicamente las tiras adyacentes borde con borde mientras que simultáneamente se proporciona una presión lateral para mantener los bordes en contacto entre sí. Por ejemplo, una parte del dispositivo de soldadura puede sujetar una tira, preferiblemente la tira que ya se ha enrollado en espiral, hacia abajo contra un rodillo de soporte mientras otra parte del dispositivo empuja la otra tira, preferiblemente la tira que está desenrollándose, contra la tira que queda retenida.
La aplicación de soldadura de separación ultrasónica da como resultado una unión particularmente fuerte. En cambio, la soldadura ultrasónica o bien en modo de tiempo o bien en modo de energía, que también se conoce como soldadura ultrasónica convencional, da como resultado una unión que puede describirse como frágil. Por tanto, puede concluirse que se prefiere una unión formada mediante soldadura de separación ultrasónica frente a la soldadura ultrasónica convencional.
Otro método a modo de ejemplo para mantener juntas tiras adyacentes, según una realización de la invención, es aplicar un adhesivo a los extremos de las tiras adyacentes y unirlos. Cabe señalar que puede usarse un material de relleno para rellenar huecos o partes donde las tiras no están en contacto entre sí.
Otro método para mantener juntas tiras de material adyacentes, según una realización de la invención, es soldar las tiras adyacentes usando una técnica de soldadura por láser. Una ventaja de la soldadura láser con respecto a la soldadura ultrasónica es que la soldadura láser puede lograrse a velocidades en el intervalo de 100 metros por minuto, mientras que la soldadura ultrasónica tiene una velocidad máxima de aproximadamente 10 metros por minuto. La adición de un colorante absorbente de luz o absorbente de tinta a los bordes de las tiras también puede ayudar a concentrar el efecto térmico del láser. Los absorbentes pueden ser tinta negra o colorantes de IR cercano que no son visibles para el ojo humano, tal como, por ejemplo, los utilizados por “Clearweld”. Los bordes colindantes de la tira pueden prepararse para mejorar la resistencia al desgarro durante el uso. Los bordes pueden cortarse en ángulo o formarse de otras maneras, tal como se muestra en la patente estadounidense de titularidad común n.° 6.630.223 concedida a Hansen.
Los presentes métodos y sistemas para producir la cinta 1110 son bastante versátiles y adaptables a la producción de telas o cintas de fabricación de papel y/o industriales de una variedad de dimensiones longitudinales y transversales. Es decir, el fabricante, al poner en práctica la presente invención, ya no necesita producir una tela sin fin tejida o tejida plana y cosida de longitud y anchura apropiadas para una posición dada en una máquina de papel. Más bien, el fabricante solo necesita separar el primer rodillo de procedimiento 1222 y el segundo rodillo de procedimiento 1224 la distancia apropiada, para determinar la longitud aproximada de la cinta 1110, y enrollar la tira de material 1116 sobre el primer rodillo de procedimiento 1222 y el segundo rodillo de procedimiento 1224 hasta que la hélice cerrada 1226 haya alcanzado la anchura deseada aproximada.
Además, debido a que la cinta 1110 se produce enrollando en espiral una tira de material 1116, y no es una tela tejida, la superficie exterior 1112 de la cinta 1110 es lisa y continua, y carece de los nudillos que impiden que las superficies de una tela tejida sean perfectamente lisas. Preferiblemente, la tira de material puede ser una tira de material termoplástico, tal como una película o lámina, por ejemplo, y puede estar compuesta por cualquier material polimérico, preferiblemente poliéster (PET). Sin embargo, también podrían usarse otros materiales tales como otros poliésteres (por ejemplo, poli(naftalato de etileno) (PEN)) o poli(sulfuro de fenileno) (PPS). También pueden usarse poliamidas o poliéter éter cetonas (PEEK). Con respecto a un material laminado de dos o más capas, cada capa puede ser igual o puede estar formada por materiales diferentes. La película o lámina puede estar orientada uniaxial o biaxialmente con suficiente módulo y estabilidad tanto en MD como en CD para funcionar de la manera deseada. Además, la película o lámina puede contener fibras de refuerzo en MD o CD, o tanto en MD como en CD, o en cualquier dirección aleatoria. Las fibras de refuerzo pueden incluirse a través de un procedimiento de extrusión o pultrusión en el que las fibras pueden someterse a extrusión o pultrusión junto con el material que forma la película o lámina. Las fibras de refuerzo pueden estar formadas por un material de alto módulo, tal como por ejemplo, aramidas, incluyendo pero sin limitarse a Kevlar® y Nomex®, y pueden proporcionar resistencia, módulo, resistencia al desgarro y/o al agrietamiento adicionales a la película o lámina.
Alternativamente, la tira de material puede ser una tira de material no tejido formada por una fibra de bajo punto de fusión, tal como poliamidas, por ejemplo, que puede cardarse y consolidarse mediante punzonado con agujas u otros medios adecuados, y que puede fusionarse haciendo pasar la tira de material a través de una línea de contacto de rodillo caliente, por ejemplo, creando de ese modo una superficie lisa en uno o ambos lados de la tira de material. El material no tejido también puede comprender una mezcla de diferentes materiales, tales como por ejemplo, una combinación de fibras de bajo punto de fusión y de alto punto de fusión, por ejemplo, el 90% de una poliamida 6 de bajo punto de fusión en combinación con el 10% de pA6,6, o cualquier otra combinación elegida para conferir una característica deseada. Alternativamente, una parte del material no tejido puede comprender fibras bicomponente, tales como, por ejemplo, fibras de tipo funda-núcleo, que pueden tener el material de bajo punto de fusión en el exterior y el material funcional en el interior.
La tira de material también se puede estar recubierta, por ejemplo, usando una resina de poliuretano para proporcionar, por ejemplo, suavidad adicional al tejido. El recubrimiento puede potenciar la liberación de la hoja y/o la integridad estructural de la tira de material. Las estructuras mencionadas anteriormente pueden perforarse entonces de la manera descrita hasta ahora.
La tela inventiva puede incluir una o más capas adicionales encima o debajo del sustrato formado usando las tiras de material, simplemente para proporcionar funcionalidad y no refuerzo. Por ejemplo, las capas adicionales usadas pueden ser cualquiera de materiales tejidos o no tejidos, redes de hilos MD y/o CD, tiras enrolladas en espiral de material tejido que tienen una anchura menor que la anchura de la tela, bandas fibrosas, películas o una combinación de las mismas, y pueden unirse al sustrato usando cualquier técnica adecuada conocida por un experto en la técnica. La laminación mediante unión térmica y unión química son solo algunos ejemplos.
El uso de una tela tal como se describe en el presente documento puede dar como resultado una hoja de papel toalla o papel tisú con un alto espesor y baja densidad, un resultado inesperado. El alto espesor y la baja densidad dan como resultado un producto de papel toalla o papel tisú más suave que tiene una capacidad de absorción aumentada, características ambas muy deseadas.
Por último, la presente tela puede permitir que el procedimiento de fabricación de papel se ejecute en una variedad más amplia de porcentaje de plisado, gramaje y/o contenido aumentado de fibras recicladas de la tela y puede producir un valor significativo mediante el aumento del intervalo de parámetros del procedimiento operativo.

Claims (20)

REIVINDICACIONES
1. Tela de fabricación de papel que comprende una pluralidad de huecos pasantes (102), comprendiendo cada uno de dichos huecos pasantes (102):
una primera abertura (110) asociada con una superficie superior (106) de dicha tela (104, 302);
una segunda abertura (112) asociada con una superficie inferior (114) de dicha tela (104, 302); y
al menos un borde elevado (204, 206) adyacente circunferencialmente a al menos una de dichas aberturas primera y segunda (110, 112),
en la que un primer borde elevado (204) se proporciona en la superficie superior (106) a un nivel de altura que está 5­ 10 |im por encima de la superficie superior (106) y un segundo borde elevado (206) se proporciona en la superficie inferior (114) a un nivel de altura que está 5-10 |im por debajo de la superficie inferior (114).
2. Tela de fabricación de papel según la reivindicación 1, en la que cada uno de dicha pluralidad de huecos pasantes (102) incluye una superficie interior de forma sustancialmente cónica o cilíndrica (108).
3. Tela de fabricación de papel según la reivindicación 1, que comprende:
una o más tiras enrolladas en espiral de material polimérico, en la que se acoplan tiras adyacentes de dichas tiras enrolladas en espiral (1116) de material polimérico, comprendiendo dichas tiras enrolladas en espiral (1116) dicha pluralidad de huecos pasantes.
4. Tela de fabricación de papel según la reivindicación 1,
en la que la tela de fabricación de papel incluye una o más capas formadas por una tira de material.
5. Tela de fabricación de papel según la reivindicación 4, en la que dicha tira de material es una película, lámina o una tira de material no tejido.
6. Tela de fabricación de papel según la reivindicación 5, en la que dicha película o lámina comprende fibras de refuerzo en una MD, CD, o MD y Cd , o en una dirección aleatoria.
7. Tela de fabricación de papel según la reivindicación 5, en la que dicha tira de material no tejido está recubierta de manera que se potencia la liberación de la hoja, y/o la integridad estructural.
8. Tela de fabricación de papel según la reivindicación 3, que comprende además:
una o más capas adicionales de materiales tejidos o no tejidos, redes de hilos MD o CD, tiras enrolladas en espiral (1116) de material tejido que tiene una anchura menor que la anchura de la tela, bandas fibrosas, películas, o una combinación de las mismas, en la que dicha una o más capas adicionales se forman encima de o debajo de dichas tiras enrolladas en espiral (1116).
9. Tela de fabricación de papel según la reivindicación 8, en la que dicha una o más tiras enrolladas en espiral (1116) se enrollan en espiral para formar una tela de una anchura o longitud deseada.
10. Tela de fabricación de papel según la reivindicación 8, en la que dichas tiras adyacentes (1116) se acoplan mediante al menos una de soldadura láser, infrarroja o ultrasónica.
11. Tela de fabricación de papel según la reivindicación 1, en la que dicha tela es un material laminado que comprende dos o más capas.
12. Tela de fabricación de papel según la reivindicación 11, en la que una abertura de superficie de huecos pasantes en la superficie superior (106) es diferente de una abertura de superficie de huecos pasantes en la superficie inferior (114).
13. Sistema para producir huecos pasantes en una tela de fabricación de papel, comprendiendo dicho sistema: una fuente óptica (306) que puede funcionar para generar radiación óptica incidente (202; 312);
una unidad de accionamiento (308) acoplada a dicha fuente óptica (306) y adaptada para controlar al menos una característica asociada con dicha radiación óptica incidente (202; 312); y
un aparato que puede funcionar para retener dicha tela (302) y facilitar el movimiento relativo entre dicha fuente óptica (306) y dicha tela (302) de manera que dicha radiación óptica incidente (202; 312) perfora dicha tela (104, 302) y genera dichos huecos pasantes (102),
en la que dichos huecos pasantes generados incluyen cada uno al menos un borde elevado (204, 206) adyacente circunferencialmente a una abertura creada en al menos una de las superficies superior e inferior (106, 114) asociadas con dicha tela (104, 302), y
en la que dicha radiación óptica incidente (202; 312) crea un primer borde elevado (204) en la superficie superior (106) que está a un nivel de altura que está 5-10 |im por encima de la superficie superior (106) y crea un segundo borde elevado (206) en la superficie inferior (114) que está a un nivel de altura que está 5-10 |im por debajo de la superficie inferior (114).
14. Sistema según la reivindicación 13, en el que dicha radiación óptica incidente (202; 312) comprende una salida de láser enfocada.
15. Sistema según la reivindicación 13, en el que dicho aparato comprende una pluralidad de componentes motorizados que pueden funcionar para proporcionar movimiento a dicha tela (302) una o más direcciones y movimiento a un cabezal (310) asociado con dicha fuente óptica (306), en el que dicho cabezal (310) está adaptado para moverse en relación con dicha tela en una dirección x, y o z.
16. Sistema según la reivindicación 13, en el que dicha al menos una característica asociada con dicha radiación óptica incidente comprende características de modulación.
17. Sistema según la reivindicación 13, que comprende además componentes de conformación de haz para conformar dicha radiación óptica incidente antes de aplicar dicha radiación óptica incidente a dicha tela.
18. Método de generación de huecos pasantes en una tela de fabricación de papel, que comprende:
generar radiación óptica incidente (202; 312) para impactar en dicha tela (302); y
controlar al menos una característica asociada con dicha radiación óptica incidente (202; 312) de manera que dicha radiación óptica incidente (202; 312) genera huecos pasantes (102) que incluyen cada uno al menos un borde elevado (204, 206) adyacente circunferencialmente a una abertura (110, 112) creada en al menos una de las superficies superior e inferior (106, 114) asociadas con dicha tela, en el que se crea un primer borde elevado (204) en la superficie superior (106) a un nivel de altura que está 5-10 |im por encima de la superficie superior (106) y se crea un segundo borde elevado (206) en la superficie inferior (114) a un nivel de altura que está 5-10 |im por debajo de la superficie inferior (114).
19. Método según la reivindicación 18, en el que cada uno de dichos huecos pasantes (102) incluye un área superficial interior de forma sustancialmente cónica o cilíndrica.
20. Método según la reivindicación 18, en el que dicho control de al menos una característica asociada con dicha radiación óptica incidente (202; 312) comprende generar huecos pasantes (102) que incluyen cada uno una abertura de superficie superior (110) que tiene un área superficial mayor que una abertura de superficie interior (112).
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