Aparato para formar una estera de fibras y método para conservar procesos hidrodinámicos necesarios para formar una hoja de papel.

Un dispositivo de drenaje para mantener una pluralidad de procesos hidrodinámicos para el drenaje adecuado de líquido o agua desde una lechada de pulpa de papel o fibra transportada sobre una tela (2) que pasa sobre el dispositivo y para reducir las variaciones de la dirección de máquina transversales en la calidad de la hoja de papel o estera de fibra,

el dispositivo comprende

una cuchilla (3) principal que tiene una superficie (3a) de soporte de borde delantero adyacente a la tela para soporte de la misma y una superficie (3b) de borde posterior que diverge hacia abajo, lejos de la superficie (3a) de soporte de borde delantero, caracterizado porque el dispositivo comprende

una cuchilla (4) de soporte ubicada entre la tela y la cuchilla principal que separa la tela de la cuchilla principal y forma un canal (5),

en donde el canal orienta el agua drenada desde la pulpa de papel en una turbulencia (8) controlada o una zona (12) de microactividad formada entre la cuchilla (3) principal y la tela (2) y el agua drenada se vuelve a introducir en la lechada de fibra en parte o completamente.

Aparato para formar una estera de fibras y método para conservar procesos hidrodinámicos necesarios para formar una hoja de papel Campo de la Invención La presente invención se dirige a un aparato y método utilizado en la formación de papel de acuerdo con las porciones de preámbulo de las reivindicaciones 1 y 8. Más específicamente la presente invención se dirige a un aparato para mantener procesos hidrodinámicos involucrados en la formación de una estera de fibras. El desempeño de este aparato no se ve afectado por la velocidad de la máquina de papel, el peso base de la hoja de papel y/o el grosor de la estera que se está formando.

Antecedentes de la Invención En general, en la industria de fabricación de papel se sabe bien que el drenado adecuado de líquido de la pulpa de papel en una tela formadora es una etapa importante para asegurar la calidad del producto. Esto se hace a través del uso de cuchillas o láminas de drenaje localizadas usualmente en el extremo húmedo de la máquina, por ejemplo una máquina de papel Fourdrinier. (Nota el término cuchilla de drenaje, como se utiliza aquí, significa que incluye cuchillas o láminas que provocan el drenado o actividad sobre la pulpa u ambos) . Actualmente existe una amplia variedad de diferentes diseños para estas cuchillas. Normalmente, estas cuchillas proporcionan una superficie de soporte para el cable o tela formadora con una porción de salida para desagüe, que forma ángulo lejos del cable. Esto crea un espacio entre la superficie de cuchilla y la tela lo que provoca un vacío entre la cuchilla y la tela. Esto no solo drena el agua de la tela, sino que también puede resultar en halar la tela hacia abajo. Cuando el vacío colapsa, la tela regresa a su posición lo que puede resultar en un pulso a través de la pulpa, que puede ser deseable para la distribución de la pulpa. La actividad (provocada por la desviación de cable) y la cantidad de agua drenada desde la hoja se relacionan directamente con el vacío generado por la cuchilla, y por lo tanto entre sí. El drenado y la actividad de dichas cuchillas se puede aumentar al colocar la cuchilla o cuchillas en una cámara de vacío. La relación directa entre el drenado y la actividad no es deseable ya que aunque la actividad siempre es deseable, demasiado drenaje temprano en el proceso de formación de hoja puede tener efectos adversos en la retención de fibras y relleno. El drenaje rápido también puede provocar el sellado de hoja, haciendo más difícil la eliminación posterior de agua. La tecnología existente obliga al fabricante de papel a comprometer la actividad deseada para ralentizar el drenado temprano.

Se puede lograr el drenado por medio de una transferencia líquido a líquido tal como aquel mostrado en la Patente de los Estados Unidos No. 3, 823, 062 otorgada a Ward. Esta referencia enseña la eliminación de líquido a través de choques de presión repentinos a la pulpa. La referencia indica que el drenaje de líquido a líquido controlado de agua desde la suspensión es menos violento que el drenado convencional.

Se enseña un tipo similar de drenaje en la Patente de los Estados Unidos No. 5, 242, 547 otorgada a Corbellini. Esta patente enseña la prevención de formación de un menisco (interfaz agua/aire) en la superficie de la tela formadora opuesta a la hoja que se va a drenar. Esta referencia logra esto al inundar la estructura de caja de vacío que contiene la cuchilla o cuchillas y ajustar la extracción del líquido por un mecanismo de control. Esto se define como "Drenaje Sumergido". Se dice que la eliminación de agua mejorada ocurre a través del uso de presión subatmosférica en la caja de succión.

El documento WO 99/06633 que se considera representa la técnica anterior describe un aparato para fabricación de papel tal como una mesa Fourdrinier que incluye una cuchilla (10) larga y una cuchilla (14) de pista. En el primer aspecto de la invención, la cuchilla (10) larga incluye una superficie (12) ondulada superior con respiraderos (18) que pasan desde la superficie (12) ondulada superior hasta la superficie inferior de la cuchilla (10) larga que está en presión sustancialmente atmosférica. En el segundo aspecto de la invención, la cuchilla (14) de pista incluye un dispositivo tipo elevador (22) para ajustar la posición vertical de la cuchilla de pista. En un tercer aspecto de la invención, se utiliza un único elevador (38) para ajustar el ángulo de la cuchilla, se proporciona la cuchilla como un diseño modular o de múltiples piezas, se utilizan botones (52) de montaje para enganchar ranuras de sección transversal en forma de T en la cuchilla y/o insertos (62) de cerámica se incluyen en puntos de desgaste.

En adición al drenaje, las cuchillas se construyen para crear actividad a propósito en la suspensión con el fin de proporcionar distribución deseable de la pelusa. Dicha cuchilla se enseña, por ejemplo, en la Patente de los Estados Unidos No. 4, 789, 433 otorgada a Fuchs. Esta referencia enseña el uso de una cuchilla en forma ondulada (que tiene preferiblemente una superficie rugosa para eliminación de agua) para crear microturbulencia en la suspensión de fibras.

Otros tipos de cuchillas desean evitar turbulencia, pero aún afectan el drenaje, tal como aquellas descritas, por ejemplo, en la Patente de los Estados Unidos No. 4, 687, 549 otorgada a Kallmes. Esta referencia enseña el llenado

del espacio entre la cuchilla y la red y afirma que la ausencia de aire evita la expansión y cavitación del agua en el espacio y elimina sustancialmente cualesquier pulsos de presión. Un número de dichas cuchillas y otras disposiciones se pueden encontrar en los siguientes documentos de la técnica anterior: Patentes de los Estados Unidos Nos. 5, 951, 823; 5, 393, 382; 5, 089, 090; 4, 838, 996; 5, 011, 577; 4, 123, 322; 3, 874, 998; 4, 909, 906; 3, 598, 694; 4, 459, 176; 4, 544, 449; 4, 425, 189; 5, 437, 769; 3, 922, 190; 5, 389, 207; 3, 870, 597; 5, 387, 320; 3, 738, 911; 5, 169, 500 y 5, 830, 322.

Tradicionalmente, las máquinas de papel de alta y baja velocidad producen diferentes grados de papel con un rango amplio de pesos bases. La formación de hoja es un proceso hidromecánico y el movimiento de las fibras sigue el movimiento del fluido ya que la fuerza de inercia de una fibra individual es pequeña en comparación con el arrastre viscoso en el líquido. Los elementos de formación y drenaje afectan tres procesos hidrodinámicos principales, que son el drenaje, actividad sobre la pulpa y corte orientado. El líquido es una sustancia que responde de acuerdo a las fuerzas de corte que actúan en él o sobre él. El drenaje es el flujo a través del cable o tela, y se caracteriza por una velocidad de flujo que usualmente depende del tiempo.

La actividad sobre la pulpa, en un sentido idealizado, es la fluctuación aleatoria en la velocidad de flujo de la suspensión de fibra no drenada, y generalmente aparece debido a un cambio en el impulso debido a la desviación de la tela formadora en respuesta a las fuerzas de drenaje o que se provocan por configuración de cuchilla. El efecto predominante de la actividad sobre la pulpa es romper las redes y movilizar las fibras en suspensión. El corte orientado y la actividad sobre la pulpa son procesos de producción de corte que difieren solo en su grado de orientación en una escala bastante grande, es decir una escala que es grande en comparación al tamaño de las fibras individuales.

El corte orientado es flujo de corte que tiene un patrón distintivo y reconocible en la suspensión de fibras no drenado. El corte orientado en Dirección Transversal ("CD") mejora la formación de hoja y la prueba. El mecanismo primario para el corte CD (en máquinas de papel que no se agitan) es la creación, colapso y subsiguiente recreación de rebordes bien definidos en la Dirección de Máquina ("MD") en la pulpa de la tela. La fuente de estos rebordes puede ser el rodillo rectificador de tipo caja de cabeza, el labio rebanado del tipo caja de cabeza (véase por ejemplo, Solicitud Internacional PCT W095/30048 publicado el 9 de Noviembre de 1995) o un chorro de formación. Los rebordes colapsan y se reforman a intervalos constantes, dependiendo de la velocidad de máquina y la masa por encima de la tela formadora. Esto se denomina como inversión de corte CD. El número de inversiones y por lo tanto el efecto del corte CD se maximiza si la lechada de fibra/agua mantiene el máximo de su energía cinética original y se sujeta a pulsos de drenaje localizados (en la MD) directamente por debajo de los puntos de inversión naturales.

En cualquier sistema de formación, todos estos procesos hidrodinámicos pueden ocurrir de forma simultánea. En general no se distribuyen de manera uniforme ya sea en el tiempo o espacio,... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo de drenaje para mantener una pluralidad de procesos hidrodinámicos para el drenaje adecuado de líquido o agua desde una lechada de pulpa de papel o fibra transportada sobre una tela (2) que pasa sobre el dispositivo y para reducir las variaciones de la dirección de máquina transversales en la calidad de la hoja de papel o estera de fibra, el dispositivo comprende una cuchilla (3) principal que tiene una superficie (3a) de soporte de borde delantero adyacente a la tela para soporte de la misma y una superficie (3b) de borde posterior que diverge hacia abajo, lejos de la superficie (3a) de soporte de borde delantero, caracterizado porque el dispositivo comprende una cuchilla (4) de soporte ubicada entre la tela y la cuchilla principal que separa la tela de la cuchilla principal y forma un canal (5) , en donde el canal orienta el agua drenada desde la pulpa de papel en una turbulencia (8) controlada o una zona (12) de microactividad formada entre la cuchilla (3) principal y la tela (2) y el agua drenada se vuelve a introducir en la lechada de fibra en parte o completamente.

2. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la cuchilla principal es plana.

3. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la cuchilla principal comprende uno o más niveles que preferiblemente se forman sobre el borde posterior de la cuchilla principal.

4. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la cuchilla principal comprende una o más secciones divergente y convergente que se forman preferiblemente en el borde posterior de la cuchilla principal.

5. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la cuchilla principal comprende una combinación de niveles, secciones divergente y convergente.

6. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 4, en donde la sección divergente forma un ángulo con la horizontal y la sección convergente forma un ángulo ß con la horizontal dichos ángulos tienen entre 0, 1 y 10 grados.

7. El dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, en donde la cuchilla principal es alargada y comprende una pluralidad de zonas de microactividad.

8. Un método para drenar líquido de la pulpa de papel contenida en una tela (2) en una máquina para fabricación de papel que comprende una etapa para

proporcionar un dispositivo de drenaje que comprende una cuchilla (3) principal que tiene una superficie (3a) de soporte de borde delantero adyacente a la tela para soporte de la misma y una superficie (3b) de borde posterior que diverge hacia abajo lejos de la superficie (3a) de soporte de borde delantero, caracterizado porque el método comprende las siguientes etapas:

proporcionar una cuchilla (4) de soporte entre la tela y la cuchilla (3) principal que separa la tela de la cuchilla principal y forma un canal; y orientar el líquido drenado desde la pulpa de papel en el canal y una turbulencia controlada o una zona de microactividad formada entre la cuchilla (3) principal y la tela (2) con el fin de permitir que por lo menos una porción del líquido drenado sea forzado de nuevo a través de la tela en la pulpa de papel.

9. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6, en donde la cuchilla principal comprende un plano desplazado con el fin de retener el agua para mejora y control de la actividad.

10. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6, en donde la cuchilla de soporte permite libre flujo de agua a través del canal.

11. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6, en donde el borde delantero de la cuchilla principal forma ángulo lejos de la tela formadora con la zona de actividad formada de una sección convergente y divergente con o sin un punto de pivote.

12. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6, en donde la cuchilla de soporte se puede insertar en el cuerpo de la máquina en una pieza, facilitando de esta manera fácil instalación.

13. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6, en donde el agua drenada se vuelve a utilizar en por lo menos una parte del proceso de formación con el fin de producir un efecto hidrodinámico deseado.

14. El método de acuerdo con la reivindicación 8, en donde el ángulo del borde posterior con respecto al borde delantero está en el rango de 0, 1 a 10 grados y en donde el borde delantero de la cuchilla principal forma ángulo

lejos de la tela formadora con la zona de actividad formada de una sección convergente y divergente con o sin un punto de pivote.

15. El método de acuerdo con la reivindicación 8, en donde el ángulo del borde posterior con respecto al borde delantero está en el rango de 0, 1 a 10 grados y en donde la cuchilla de soporte se puede insertar en el cuerpo de la máquina en una pieza, facilitando de esta manera fácil instalación.