MXPA96002732A - Metodo y aparato de desagüe capilar - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un método para reducir el contenido de humedad de un tejido de fibra en un proceso de fabricación de tejido, que comprende los pasos de:a) sostener el tejido sobre una tela permeable al aire;b) presionar ligeramente el tejido entre la tela permeable al aire y la membrana capilar de un rodillo desaguador capilar que tiene poros definidos ahíque están configurados para inducir una presión de succión capilar negativa en donde el tejido es transportado alrededor de un segmento periférico del rodillo desaguador capilar;y c) jalar un vacio dentro del rodillo de desagüe capilar, el vacío no siendo mayor que la presión de succión capilar negativa de los poros capilares.

Description

MÉTODO Y APARATO DE DESAGÜE CAPILAR ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN 1. Campo de la Invención Esta invención se refiere generalmente al desagüe de tejidos de papel en un proceso para hacer papel, y más particularmente, al uso de fuerzas capilares para remover el agua de los tejidos húmedos no presionados sin una compactación virtualmente general del tejido durante el proceso para fabricación para hacer papel. 2. Breve Descripción del Arte Previo La patente de los Estados Unidos de Norteamérica No. 3,262,840 otorgada a Hervey se refiere a un método y a un sistema para remover los líquidos de los artículos fibrosos tales como papel y textiles usando un cuerpo de poliamida poroso. El cuerpo de poliamida poroso es, por ejemplo, un rodillo de nilón sinterizado poroso y elástico. En este método, un tejido de fibra de papel húmedo se pasa a través de una serie de puntos de sujeción de presión, cada uno de los cuales incluye por lo menos un rodillo de nilón poroso. Aparentemente, el líquido es transferido desde el tejido de fibra de papel húmedo a adentro de los rodillos de nilón porosos mediante una combinación de la presión que es aplicada por los rodillos de punto de sujeción, algún grado de acción capilar en el rodillo poroso y asistencia de vacío. Sin embargo, la transferencia se limita virtualmente en este proceso 'debido a que debe ocurrir durante un periodo de tiempo relativamente corto en el cual el tejido pasa entre el punto de sujeción y los rodillos opuestos. Hervey además describe que el agua tomada en el rodillo de nilón poroso es entonces ya sea soplada hacia afuera de los poros mediante el presurizar una cámara dentro del rodillo o retirarla de los poros mediante el aplicar un vacío externo al rodillo. Este soplado hacia afuera del agua desde los poros también tiende a limpiar los poros.

La patente de los Estados Unidos de Norteamérica No. 4,556,450 otorgada a Chuang y otros describe un método y un aparato para remover el líquido de los tejidos a través del uso de fuerzas capilares sin compactar el tejido. El tejido pasa sobre un segmento periférico de un cilindro giratorio teniendo una cubierta que contiene poros de tamaño capilar. El volumen interno del cilindro giratorio se rompe en por lo menos dos y tanto como seis cámaras las cuales están separadas una de otra mediante partes estacionarias y sellos. Por lo menos una de las cámaras tiene un vacío inducido ahí para aumentar el flujo capilar de agua desde la hoja. Otra cámara incluye una presión positiva para expulsar el agua desde los poros hacia afuera de la cubierta después de que la hoja se ha removido. Presumiblemente, los poros son limpiados por esta expulsión de agua. Toda el agua tomada de la hoja se mantiene dentro o justo debajo de los poros y se expulsa desde la cubierta capilar en cada revolución del cilindro. Se discuten unos pocos materiales de cubierta incluyendo un Double Dutch Twill Weave unido sinterizado como se enseña en la patente de los Estados Unidos de Norteamérica No. 3,327,866 otorgada a Pall.

La patente de los Estados Unidos de Norteamérica No. 4,357,758 otorgada a Lampinen muestra un método y un aparato para secar objetos tal como tejidos de papel usando una superficie de succión porosa fina saturada con un líquido y que se pone en contacto hidráulico con un líquido que se colocó bajo presión reducida con referencia al tejido que está siendo secado. La superficie de succión de líquido porosa y fina se localiza sobre el exterior de un tambor giratorio y el agua es retirada del tambor aparentemente a través del uso de bombas las cuales giran con el tambor. Lampinen no parece que haga ninguna provisión para la limpieza de los poros.

El arte previo falla en enseñar el presionado de nudillo ligero del tejido en contra de la membrana capilar para asegurar un contacto hidráulico entre el agua contenida en el tejido y el agua en los poros de la membrana capilar sin una compactación general del tejido. Esto promueve un desagüe mayor y más rápido a través del uso de la membrana capilar. Además, el presionamiento ligero del tejido en contra de la membrana capilar con una superficie con nudillos no se enseña en combinación con un rodillo de desagüe capilar no-sectoriado el cual se mantiene a una presión única, esa presión se acerca pero no excede la presión de rompimiento capilar efectiva del diámetro de poro de flujo principal de la membrana capilar. Además, el arte previo falla en discutir el lavado y la limpieza de la membrana capilar desde el exterior del rodillo de desagüe capilar al interior drenando por tanto cualesquier partículas atrapadas en los poros a el interior del tambor. También esto es posible debido a que el tambor no está sectoriado y se mantiene a una presión de vacío única, y además, debido a que los poros capilares son poros de trayectoria no tortuosa sustancialmente rectos.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN Es por tanto un objeto de la presente invención el proporcionar un método y un aparato para remover una parte del líquido contenido en un tejido poroso húmedo continuo en un proceso para hacer papel sin una compactación sustancialmente general del tejido usando fuerzas capilares.

Es otro objeto de la presente invención el proporcionar una superficie desaguadora capilar sobre un tambor desaguador capilar giratorio el cual puede ser limpiado a través del uso de rociados de agua de presión alta externos los cuales limpian la superficie del tambor y drenan las partículas contaminantes atrapadas dentro de los poros capilares dentro del tambor.

Aún otro objeto de la presente invención es el de proporcionar un método y un aparato para remover una parte de líquido contenido en un tejido poroso húmedo continuo en un proceso para hacer papel en donde la entrecara hidráulica entre el agua contenida en el tejido poroso húmedo continuo y el agua dentro de los poros capilares de la membrana desaguadora capilar se mejora mediante el presionar ligeramente el tejido poroso húmedo continuo con una tela con nudillos abierta en contra de la membrana desaguadora capilar.

Aún un objeto adicional de la presente invención es el de proporcionar un método y un aparato para remover el agua retirada de un tejido poroso húmedo continuo en un proceso para fabricar papel desde los poros capilares de la membrana capilar a través del uso de un rodillo desaguador capilar no sectoriado mantenido a una presión de vacío única que se aproxima pero que no excede a la presión de rompimiento capilar efectiva de el diámetro de poro de flujo principal de los poros capilares de la membrana.

Dicho brevemente, los anteriores y otros numerosos objetos, características y ventajas de la presente invención se harán fácilmente evidentes de la lectura de la descripció detallada, cláusulas y dibujos dados aquí. Estos objetos, características y ventajas se logran a través del uso de un rodillo desaguador capilar que incluye una membrana desaguadora capilar teniendo una estructura compuesta. La membrana desaguadora capilar consiste de por lo menos dos y por lo tanto como cuatro capas. La capa superior es la superficie capilar misma en contra de la cual se coloca el tejido húmedo. El diámetro de poro principal de los poros de la membrana capilar debe ser de alrededor de 10 mieras o menos. Respaldando esta capa capilar superior están una o más capas de soporte. En adición a sostener y estabilizar la membrana capilar, estas capas relativamente abiertas permiten que el agua fluya fácilmente a través de las mismas y hasta el interior del rodillo perforado. Esto permite al vacío capilar el ser distribuido uniformemente debajo de la membrana capilar superior. El hecho de que las capas sucesivas tengan aberturas mayores y más grandes permite que cualesquier contaminante pase entonces a través o hasta la capa capilar superior para continuar definiéndose en el centro del rodillo desaguador.

El rodillo desaguador capilar es un rodillo no sectoriado y se mantiene bajo un vacío constante el cual se aproxima a la presión de succión capilar negativa Cp en la que: Cp = 2s Cos ? en donde s es la tensión interfacial de agua-airé"-»sólidos, ? e el ángulo de contacto de agua-aire-sólidos y r es el radio de poro capilar. Si el ángulo de contacto en ambos el orifici capilar y las capilaridades de la hoja son desaguadas a cer (perfectamente humedecible) entonces el radio de curvatura de lo meniscos de agua en la entrecara de agua-aire es de alrededor d casi igual a r. Esto sería verdad dentro de ambas la membrana capilar y dentro de la hoja que está siendo desaguada. Una tal hoja de equilibrio se alcanza, la hoja desaguada es entonces movida hacia afuera del medio capilar. La fuente de vacío la cual está conectada al interior del rodillo desaguador capilar simula la fuerza de succión capilar, Cp por lo que el promover el flujo del agua a través de los poros capilares con el agua sobre el lado inferior de la membrana capilar se ha continuado removiendo.

Se proporciona una ducha de limpieza la cual lava la superficie del rodillo desaguador capilar entre el punto en donde el tejido deja la superficie de la membrana capilar y el punto en donde el tejido es ligeramente presionado en contra de la superficie de la membrana capilar. La ducha de limpieza además sirve para impulsar cualesquier partículas alojadas en los poros capilares al centro del rodillo en donde estas son llevadas hacia afuera con el agua. Los poros de trayectoria no tortuosa, sustancialmente rectos facilitan el aproximamiento de limpieza de afuera hacia adentro.

El rodillo desaguador capilar de la presente invención puede ser usado en una variedad de una pluralidad de procesos para hacer papel para mejorar la eficiencia de energía del proceso. Uno de tales procesos es el de entregar un suministro desde una caja de cabeza a la tela formadora para constituir un tejido de papel embriónico. El tejido de papel embriónico es entonces desaguado por vacío mientras que se sostiene sobre la tela formadora de manera que el tejido esté en el rango de desde alrededor de 6% a alrededor de 32% seco. Muy posiblemente serán necesarias múltiples cajas de vacío para lograr un secado de 32%. El tejido es entonces transferido con vacío desde la tela formadora a la tela de transferencia con nudillos abierta y mientras que se sostiene sobre tal tela de transferencia, el tejido es ligeramente presionado en contra de la superficie de la membrana capilar del rollo desaguador capilar de la presente invención. Alternativamente, parte o todo el desaguado de vacío puede hacerse mientras que el tejido está en la tela de transferencia. El tejido es desaguado al rango de desde alrededor de 33% a alrededor de 43% seco por el rodillo desaguador capilar. El secado adicional puede lograrse mediante el colocar los rodillos desaguadores capilares múltiples en serie. El secado del tejido puede ser entonces completado mediante una variedad de medios incluyendo el uso de una secadora continua, una secadora Yankee, una secadora de superficie encendida con gas de alta temperatura, secadoras de bote calentadas con vapor, -etc.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 es una exhibición diagramatical de una parte de un sistema de desaguado capilar que está construido de acuerdo a la modalidad preferida de la invención; La figura 2 es una curva de distribución de tamaño de poro de Coulter Porometer de una hoja de manos del tisú de ® como se fabrica por Scott Paper Company a 10 marca Cottonelle libras por peso base de resma; Las figuras 3A, 3B y 3C son representaciones gráficas del proceso de desaguado capilar controlado de acuerdo a la modalidad preferida de la invención; La figura 4 es una representación en sección transversal fragmentaria de una estructura compuesta desaguadora capilar de acuerdo a una modalidad preferida de la invención; Las figuras 5A y 5B representan configuraciones de poro ideales y realísticas; La figura 6 es una representación gráfica de una distribución de flujo diferencial de porómetro Coulter para una membrana capilar micrométrica Nuclepore 5 de acuerdo a la invención; La figura 7 es una representación de un patrón de orificio de rollo de vacío capilar preferida de acuerdo a la modalidad preferida de la invención; La figura 8 es una representación gráfica del efecto de meter el nivel de secado sobre el rodillo desaguador capilar; La figura 9 es una representación diagra atical de una máquina para hacer papel de tejido de acuerdo a la invención, con un rollo desaguador capilar, una secadora de aire continua, y una secadora de crepé.

La figura 10 es una exhibición diagramatical de una máquina para hacer papel de tejido de acuerdo a la invención, con un rodillo desaguador capilar y una secadora de crepé, pero no a través de una secadora de aire.

La figura 11 es una representación diagramatical de una máquina para hacer papel de acuerdo a la invención con un rodillo desaguador capilar, una secadora de superficie de alta temperatura y una secadora de crepé; y '"~- La figura 12 es una representación diagramatical de una máquina haciendo papel tejido convencional con una secadora de aire y una secadora de crepé.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Volviendo ahora a la figura 1, se muestra ahí el tambor desaguador capilar 10 de la presente invención teniendo un compuesto de membrana capilar 12 ahí. Un tejido húmedo W sostenido sobre una tela portadora con nudillos abierta 14 es puesta en contacto en contra del compuesto de membrana capilar 12 del tambor desaguador capilar giratorio 10. Un rodillo de punto de sujeción 16 presiona ligeramente el tejido W en contra del compuesto de membrana capilar 12 de manera que el tejido W es ligeramente compactado en las áreas de los nudillos de la tela portadora con nudillos abierta 14. La" compresión ligera" como se define aquí es presionar a una fuerza lineal dentro del rango de desde menos de uno (mediante casi contrabalancear el peso del rodillo de punto de sujeción) a alrededor de 150 pli (libras de fuerza por pulgada lineal) . Más preferiblemente, el rodillo de punto de sujeción 16 comprime el tejido 19 en contra del compuesto de membrana capilar 12 a una fuerza lineal que está virtualmente dentro del rango de 20-50 pli. El propósito de la compresión de nudillos ligera del tejido en contra de la membrana capilar es el de asegurar el contacto hidráulico entre el agua contenida en el tejido y el agua en los poros de la membrana capilar sin una compactación general del tejido. Esto promueve un desagüe más rápido y mayor a través del uso de la membrana capilar.

La invención debe ser operativa a presiones lineales superiores, quizás tan altas como de 400 pli, aún cuando puede ocurrir una compactación no deseada del tejido a tales presiones.

El tejido no se somete a una compactación general sino que es compactado ligeramente en lugares discretos en donde el tejido es compactado por los nudillos de la tela portadora 14. El tejido W, aún cuando se sostiene sobre la tela portadora 14, se transporta alrededor de un segmento periférico del tambor desaguador capilar giratorio 10. Después de desplazarse alrededor de un segmento periférico del tambor desaguador capilar 10, el tejido es removido del contacto con el compuesto de membrana capilar 12 mientras que aún se sostiene sobre la tela de transferencia 14. Hay una ducha de limpieza 18 la cual rocía el agua en contra de la superficie de la membrana capilar 12. La ducha limpiadora 18 lava el exterior de la membrana 12 y además, impulsa a través de los poros capilares de la membrana 12 cualesquier partículas alojadas ahí de manera que los particulados son llevados a través del compuesto de membrana 1 a adentro del centro del tambor 10. El agua es removida desde e centro del tambor desaguador capilar 10 por medio de un sifón 20 En operación, el tambor desaguador capilar es sometido a un presión negativa interna. En otras palabras, un vacío es jalad sobre el interior del tambor 10 mediante una fuente de vacío l cual se aproxima a la presión de rompimiento capilar efectiva d el diámetro de poro de flujo principal de los poros de l membrana capilar 12. La presión de rompimiento capilar efectiv es el nivel de presión (vacío) en donde el flujo de aire a travé de la membrana capilar húmeda no excede 10% del flujo de aire través de una membrana seca a la misma presión (vacío) . E rodillo capilar 10 es generalmente operado a una presión (vacío en donde el flujo de aire no excede de 3% a 5% del flujo de air a través de una membrana seca a el mismo nivel de presión (vacío y puede operarse con menos de un nivel de vacío. La figura 2 e una curva de distribución de tamaño de poro Coulter Porometer d ® una hoja para manos de tisú de marca Cottonelle como se fabric por Scott Paper Company a 10 libras por peso base resma. La curv muestra que la distribución de frecuencia máxima ocurre a u diámetro de poro de alrededor de 50 mieras. El diámetro d tamaño de poro de flujo principal es de alrededor de 36 mieras.

Esto indica que la mayoría del agua libre contenida en tal hoj de manos húmeda está en el rango de tamaño de poro de 30 miera o mayor. Esto está representado conceptual ente en la gráfica d la figura 3a la cual muestra una curva de distribución de tamañ de poro esquemática. El área sombreada debajo de esta curva de distribución de tamaño de poro representa la cantidad de agua libre atrapada dentro de tales poros. El concepto de desagüe capilar controlado bajo la presente invención es básicaiifente el de remover tal agua libre mediante poner en contacto la hoja húmeda con un medio capilar seco el cual tiene un tamaño de poro capilar más pequeño, por ejemplo, un medio capilar teniendo un pico de distribución de tamaño de poro capilar a 8 mieras. La curva de distribución de tamaño de poro esquemática para el medio capilar está mostrada como una línea punteada en la figura 3a. Sí este medio capilar de 8 mieras tiene suficiente volumen de poro, éste absorberá desde los poros más grandes dentro de la hoja hasta que se alcanza un estado de equilibrio. A tal estado de equilibrio, ya no existirá más agua libre en la hoja en los poros de 8 mieras o más grandes de diámetro. En este estado, el agua dentro del medio capilar de tamaño de poro de 8 mieras y parte del agua residual dentro de la hoja están entonces en una fase continua. Dentro de esta fase continua, hay una presión de succión capilar negativa Cp, en donde: C„ = 2s Cos ? Como se mencionó arriba, si el ángulo de contacto en ambas la capilaridad y la hoja es cero, entonces el radio de curvatura de los meniscos de agua en la interferencia de aire- agua es de alrededor de igual a r. Por tanto, entre más pequeño es el radio r, mayor es la cantidad de agua que se absorberá desde la hoja a adentro del medio capilar, siempre que el medio capilar tenga suficiente volumen para retener el agua que está siendo absorbida, o esté provisto con unos medios para remover el agua desde el medio capilar al estar éste absorbiendo agua desde la hoja.

Viendo la figura 4 se muestra ahí la vista en sección transversal representativa tomada sobre las líneas 4-4 de la figura 1. Desde tal sección transversal puede verse que la membrana desaguadora capilar 12 es realmente una estructura compuesta que consiste de por lo menos dos y preferiblemente de tantas como cuatro capas. La capa superior es la superficie capilar 22 en contra de la cual se coloca el tejido húmedo . El diámetro de poro de flujo principal (como se mide por un Coulter Porometer, se fabricó por Coulter Electronics, Inc de Hialeah, FL) debe ser de menos de alrededor de 10 mieras para inducir niveles de vacío capilar suficientemente altos para facilitar un buen desagüe. Entre más pequeño es el diámetro de poro capilar, son más altos los niveles de desagüe, y más seca es la hoja al departir ésta de la superficie capilar 22. Respaldando la capa de superficie capilar 22 están las capas de soporte 24, 26 y 28. Estas capas de soporte 24, 26 y 28 y la superficie de membrana capilar 22 están envueltas alrededor del lado exterior de un rodillo de vacío perforado 30. Además de sostener y estabilizar la membrana de superficie capilar 22, éstas capas relativamente abiertas 24, 26 y 28 permiten al agua el fluir fácilmente a través de las mismas hasta el interior del rodillo de vacío perforado -30, permitiendo por tanto al vacío capilar el estar uniformemente distribuido a través de la membrana capilar 22. El hecho de que las capas sucesivas 24, 26 y 28 se abran, cada capa sucesiva internamente teniendo aberturas de tamaño de poro más grandes que la capa previa, permite a cualesquier material contaminante el pasar a través de la capa capilar superior para continuar para ser drenado hasta adentro del centro del rodillo y hacia afuera.

Las capas 22, 24, 26 y 28 están formadas en un compuesto a través de las combinaciones de goma (plástico) o unión-sinterizada (metales) . Un ejemplo (véase el Ejemplo A abajo) de una estructura de membrana compuesta aceptable para usarse con la presente invención debe ser una membrana de malla tejida Double Dutch Twill (como puede obtenerse de Tetko Inc. de Briarcliff Manor, NY) unida-sinterizada a 3 capas de soporte más ásperas sucesivamente. Un ejemplo (véase el Ejemplo B) sería una membrana de vista de nucleación Nuclepore (como se fabrica por Nuclepore Corporation de Pleasanton, CA) la cual está pegada a una tela no tejida de poliéster la cual a su vez está pegada a una tela de malla tejida de poliéster.

La membrana capilar compuesta 12 es suficientemente flexible para ser envuelta alrededor de un cilindro perforado 30 el cual tiene un diámetro en el rango de desde 2 pies a 12 pies o más. Las costuras pueden ser pegadas, abotonadas, engrapadas, traslapadas y/o soldadas. Los ensayos han mostrado que mientras que la costura en cualquiera de la dirección de la máquina o transversal a la máquina sea menos de un cuarto de un ancho de pulgada y siempre que el tiempo de desagüe sea de 0.15 segundos o más prolongado, no se verán tiras húmedas en el papel al sacarse éste del rodillo de desagüe capilar 10. Parece que hay suficiente difusión a través de la hoja para facilitar el desaguado. Las costuras más anchas de alrededor de 1/8 de pulgada pueden tender a mostrar marcas húmedas. Similarmente, los puntos contaminados o atascados de alrededor de 1/4 de una pulgada en diámetro o menos no dejarán marcas húmedas en el tejido.

EJEMPLO A - Desagüe de Ho a Tela de Respaldo #1 (24) -150x150 malla, ss tejido cuadrado Tela de Respaldo #2 (26) -60x60 malla, ss tejido cuadrado Tela de Respaldo #3 (28) -30x30 malla, ss tejido cuadrado Superficie de Membrana Cap. (22) -malla tejida Double Dutch Twill Tipo -Malla ss tejida;trayectoria simple Cuenta de Malla -325x2300 Equivalente a Longitud de Poro — 110 µm Tamaño Coulter MFP -9.19 µm 1/d -12.0 Permeabilidad del Aire (?P-0.5"H:?) -5 - 10 cfm/pie cuadrado Suministro -65% Pino/35%Eucalipto Peso Base -14 libras/2880 pies cuadrados Velocidad de Línea -500 fpm Tiempo Residencial -0.46 segundos Carga de Rodillo de Punto de Sujeción -27 libras/pulgada lineal Vacio de Rodillo Capilar ("H2?) -111 Sequedad de Tambor Pre-Capilar -24.9% Sequedad de Tambor Post Capilar -38.2% EJEMPLO B - Desagüe de Hoja Tela de Respaldo #1 (24) -Poliéster no tejido Tela de Respaldo #2 (26) -Malla de poliéster - Albany #?135 (30x36 tejido cuadrado) Superficie de Membrana Cap (22) -Nuclepore 5.0 µm Tipo -Pista de Nucleación Longitud de Poro Equivalente -10 µm Tamaño Coulter MFP -5.35 µm 1/d -1.9 Permeabilidad del Aire (?P-0.5"H:?) -3. 5 cfm/pie cuadrado Suministro -70% NSWK/30% Eucalipto Peso Base -14 libras/2880 pies cuadrados Velocidad de Línea -500 fpm Tiempo de Residencia -0.46 segundos Cargando Rodillo Punto de Sujeción(pli) -45 0 Vacío de Rodillo Capilar ("H20) -134134 Sequedad de Tambor Pre-Capilar -23 . , 1%23 . . 3% Sequedad de Tambor Post Capilar -39 . , 7%32 . . 7% Con el rodillo desaguador capilar 10 de la present invención, se usó una membrana capilar delgada 22 conteniend poros capilares finos pero no mucho volumen o espesor. Entre má largo es el poro, más prolongado el tiempo para que el agua se absorbida desde la hoja debido a las fuerzas de jalado viscoso. Además, con poros capilares más finos y más grandes, hay una mayo oportunidad para un atascamiento de los poros por lo contaminantes finos o una acumulación de recubrimiento y los poro son más difíciles de limpiar. Debido a que la superficie d membrana capilar 22 es relativamente delgada y por tanto, no tiene la capacidad volumétrica para sostener el volumen de agua que va a ser absorbida desde la hoja, una fuente de vacío está conectada al lado inferior de la membrana capilar para simular la fuerza de succión capilar Cp, y promover el flujo de agua a través de los poros capilares. Esto permite al agua que es removida de la hoja el pasar completamente a través de la superficie de membrana capilar 22 y de las capas de soporte 24, 26 y 28 de manera que el agua puede ser removida continuamente desde el interior del tambor 30. Debido a que el agua es removida continuamente de la superficie de membrana capilar 22, un volumen adicional para mayor absorción por la superficie de membrana capilar 22 es continuamente creado. El nivel de vacío dentro del tambor de vacío 30 debe ser tan cercano a Cp como sea posible para promover el desagüe de hoja máximo. Sin embargo, si el vacío es mayor de Cp, el sello de agua capilar y el aire empezará a escaparse a través de la misma. Si esto sucede en cualesquier gran extensión, la energía de vacío es desperdiciada y el efecto desaguador capilar es comprometido.

Entre más pequeño es el diámetro de poro capilar, más altos son los niveles de desagüe, y más seca será la hoja al salir ésta de la superficie capilar. Sin embargo, entre más pequeño es el diámetro de poro, es más difícil de mantener los poros evitando que sean contaminados o atascados. Estas membranas capilares con diámetros de poro principal de alrededor de 5 mieras han funcionado bien en las pruebas. (El diámetro de poro de flujo principal se refiere a los diámetros de poro equivalentes de poros de sección transversal no circular) . Tales membranas de tamaño de poro capilar han producido niveles de sequedad de hoja altos y han tendido a permanecer limpias. Los tamaños de poro de desde 0.8 a 10 mieras han corrido con niveles de vacío de desde 3 pulgadas de Hg a alrededor de 15 de Hg. El diámetro de poro preferido está en el rango de desde alrededor de 2 a alrededor de 10 mieras.

Preferiblemente, el poro capilar debe ser tan corto como sea posible y entonces abrirse rápidamente hacia abajo arriba del diámetro de poro mínimo (véase la figura 5A) . En esta manera, las fuerzas capilares pueden ser generadas con una resistencia de flujo reducida. En adición, la contaminación del poro se minimiza. Cualesquier partículas que pasanra través del diámetro de poro mínimo no tenderán a ser atrapadas y por tanto este tipo de diseño de poro facilita una limpieza de afuera hacia adentro del rodillo de desagüe capilar 10. En la práctica, el diseño preferido es para mantener el poro tan corto como sea posible con respecto a su diámetro. La proporción de la longitud de trayectoria de poro capilar equivalente real, 1, al diámetro de poro equivalente, d, debe ser pequeño (véase la figura 5B) . La proporción de aspecto de poro (1/d) debe estar en el rango de desde alrededor de 2 a alrededor de 20. Preferiblemente, las proporciones de aspecto de poro deben ser de menos de 15. Son preferidos los poros rectos. Entre más tortuosa la trayectoria, es más difícil el mantener el poro abierto y limpio. Las estructuras de tipo laberinto (por ejemplo tipos de espuria, metales sinterizados, cerámica) son los más difíciles de mantener limpios y no se prefieren.

La permeabilidad de la membrana capilar 22 también es de importancia ya que ésta afecta el volumen de agua que puede ser removido en un periodo de tiempo dado. La permeabilidad está relacionada al tamaño de poro, la proporción del aspecto de poro, y la densidad de poro y puede caracterizarse por el Número Frazier (volumen de flujo de aire por un área de unidad de superficie a 0.5" H20 ?p) . Son deseadas permeabilidades relativamente altas. Por tanto, son preferidos los Números Frazier arriba de 3. Per las membranas de permeabilidad más baja (Número Frazier de aproximadamente 0.8) se han carrido en una manera aceptable.

Como se mencionó previamente, son preferidos los poros capilares de trayectoria no tortuosa o recta. Los poros capilares directos son producidos mediante una técnica de pista de nucleación (por ejemplo Nuclepore o Poretics) que sirve bien como la membrana de superficie 22 de la presente invención para desaguar tejidos húmedos. Tales poros capilares tienen una proporción de aspecto de poro excelente (1/d) haciéndolos buenos para mantenerlos limpios así como para el desagüe. También tienen un rango de tamaño de poro pequeño como se midió mediante el porómetro Coulter. En otras palabras, la distribución de tamaño de poro para los poros capilares producidos mediante la técnica de pista de nucleación es relativamente pequeña. Esto se muestra en la gráfica de la figura 6 en la cual los esquemas de distribución de tamaño de poro de la estructura de poro de 5 mieras Nuclepore en contra del porcentaje de flujo diferencial. Como se mencionó arriba, una membrana de pista de nucleación puede ser obtenida de Nuclepore Corporation. La desventaja de las membranas 22 fabricadas mediante la técnica de pista de nucleación es la de que las membranas son algo frágiles. Sin embargo, estos tipos de membrana son efectivos para desaguar hojas húmedas no comprimidas como la capa capilar o exterior 22 de la membrana compuesta 12.

Las membrana capilares 22 también se han corrid exitosamente usando telas de malla tejidas de poliéster tal com PeCap 7-5/2 (véase el Ejemplo C) el cual está disponible de Tetk Inc. de Briarcvliff Manor, NY. Además, las mallas de alambr tejidas de Double Dutch Twill como se describió en la patente d los Estados Unidos de Norteamérica No. 3,327,866 otorgada a Pal y otros, se han usado como una capa capilar aceptable en e proceso de la presente invención para desaguar tejidos húmedos. Como se notó en la patente de Pall y otros, estas mallas d alambre tejidas pueden ser calandradas y unidas-sinterizadas par fijar las aberturas en el lugar y alisar la superficie. Otra membranas también pueden ser aceptables siempre que éstas caiga dentro de los rangos para el diámetro preferido, proporción d aspecto de poro, y permeabilidad.

EJEMPLO C - Desagüe de Hoja Tela de Respaldo #1 (24) -Malla de Poliéster - Albany ¡#5135 (tejido cuadrado de 30x36) Superficie de Membrana Cap. (22) -PeCap 7-5/2 Tipo -Tela de monofilamento poliéster Longitud de Poro Equivalente -65 µm Tamaño Coulter MFP -6.26 µm 1/d -10.4 Permeabilidad del Aire (?P-0.5"H:?) -0.9 cfm/pie cuadrado Suministro -60% Pino/40% Eucalipto Peso Base -14 libras/2880 pies cuadrados Velocidad de Línea -500 fpm Tiempo de Residencia -0.46 segundos •C^arga de Rodillo de Punto de Sujeción(pli ) -34 Vacío de Rodillo Capilar ( "H2?) -186 Sequedad de Tambor Pre-Capilar -32 . 5% Sequedad de Tambor Post Capilar -42. 8% El uso de los métodos (por ejemplo, duchas de vapor) para recalentar la hoja tejida y reducir la viscosidad de agua antes del rodillo de desagüe capilar ha resultado en niveles de sequedad superiores para el tejido que sale de el rodillo de desaguado capilar. Tal método, junto con le uso de poros pequeños, niveles de vacío superiores y/o tiempos de residencia más prolongado sobre el rodillo de desagüe capilar pueden resultar en niveles de sequedad saliendo del rodillo de desagüe capilar de aproximadamente de 50%. Los niveles de sequedad tan altos como de 52% se han logrado en el laboratorio usando el desagüe capilar. El uso de dos o más rodillo de desagüe capilar 10 en serie puede presentar medios prácticos para obtener virtualmente tiempos de residencia más prolongados a las velocidades de operación altas de las máquinas de papel comercial. Cada rodillo puede tener sucesivamente pembranas de diámetro de poro de flujo principal más pequeño 22 y niveles de vacío capilar altos para facilitar la limpieza.

El diseño del compuesto de membrana, particularmente la superficie de poro capilar superior 22, contribuye a ser capaz de mantener ambas la superficie capilar 22 y el compuesto de membrana general 12 limpios. La contaminación de la membrana es un problema principal experimentado en los sistemas de desagüe capilar. Los tamaños de poro de mieras son fácilmente atascados. Como se indicó arriba, la invención actual preferiblemente usa poros capilares teniendo un diámetro de poro en el rango de 2 a 10 mieras con la proporción de aspecto de poro más pequeño (1/d) de 20 o menos. Además, los poros son esencialmente rectos y no tortuosos, y la membrana tiene una permeabilidad con el área de flujo en aumento después de la restricción mínima presentada a la superficie de membrana capilar 22. Una vez que el tejido de papel ha dejado el rodillo de desagüe capilar 10, la superficie capilar es expuesta intermitentemente a las duchas de alta presión, externas 18 las cuales limpian la membrana compuesta durante la operación del rodillo de desagüe capilar 10. Las duchas de alta presión 18 trabajan desde el exterior de la membrana compuesta 12 hacia el centro del rodillo desaguador 10. La energía y momento en las fuerzas de rociado hace que cualesquier partículas alojadas en los poros a través de la restricción mínima (la cual resulta generalmente localizada sobre el lado exterior del compuesto de membrana 12) , a afuera del lado inferior de la capa capilar 22 y a través de las aberturas más grandes sucesivamente de las capas compuestas 24, 26 y 28. Los contaminantes son por tanto drenados al centro del rodillo con el agua desde la ducha y el agua se absorbe desde el tejido de papel. El desperdicio dejado sobre la superficie de la membrana capilar es drenado afuera por esa porción de la ducha de agua tangencialmente deflexionada por la parte sólida de la superficie de membrana capilar 22.

En el diseño de una ducha de presión adecuada 18 para propósitos de limpieza, con la ducha 18 dirigida virtualmente y radialmente al rodillo de desagüe capilar 10 de manera que la ducha pegue en la superficie de membrana 22 virtualmente a los ángulos rectos, se cree que si el agua aún posee 1/2 pulgada la cabeza hidráulica después de penetrar en la membrana compuesta 12, la ducha debe haber sido suficientemente enérgica para limpiar la membrana compuesta. La cabeza hidráulica mencionada es la altura de la columna de agua sobre el lado áspero (dentro del rodillo 10) de la membrana compuesta 12 cuando el agua de ducha es golpeada verticalmente hacia arriba y perpendicularmente a el lado capilar fino en una membrana (superficie exterior del rodillo 10) .

Las diferentes conbinaciones de tamaños de boquilla, configuraciones, separaciones y presiones puede producir la cabeza hidráulica minina de media pulgada deseada. Un múltiple de rociado el cual se ha encontrado que trabaja bien sobre una máquina de papel experimental con un rodillo de desagüe capilar 10 consistió de boquillas de Spraying Systems Company modelo No. 1506 operando a 690 psig localizadas 2.5 pulgadas de la superficie sobre la membrana 22. Esta configuración penetró una malla de 325 x 2300, membrana compuesta Double Dutch Twill con una cabeza hidráulica de 0.65 pulgadas. El ancx?ó correspondiente de penetración de la membrana compuesta 12 fue de 1.5 pulgadas. Dado que la separación entre las boquillas adyacentes fue de 3 pulgadas, de línea central a línea central, mientras que el ancho de limpieza efectiva por boquilla fue de sólo 1.5 pulgadas, la ducha fue oscilada en la dirección de la máquina transversal para asegurar 100% de cubrimiento de la membrana compuesta 12. La frecuencia de oscilación fue variada con la velocidad de línea para mantener el tiempo intermitente máximo que una área particular de la membrana 12 no fue golpeada por el rociado a 14 segundos. Esto resultó en cualesquier parte de la membrana 12 siendo lavada sólo 0.2% del tiempo total. Los valores tan bajos como de 0.04% se han logrado. Por vía de ejemplo, sobre la máquina de papel experimental la cual incluyó un rodillo desaguador capilar 10, las boquillas de rociado fueron osciladas en la dirección de la máquina transversal a una tasa de 0.214 pulgadas/segundo. Tal máquina de papel experimental se operó a una velocidad de línea de 5 fpm y el rodillo de desagüe capilar 10 sobre tal máquina de papel experimental tuvo un diámetro de 2 pies.

Deberá notarse que los diferentes diseños de membrana requieren diferentes combinaciones de ducha. Por ejemplo, parece que la superficie capilar de 5 mieras Nuclepore requeriría presiones de sólo 100 a 200 psi para mantener una limpieza adecuada si se usa como la capa de superficie capilar 22 para el rodillo desaguador capilar 10 de la m'quina de papel experimental discutida en el párrafo precedente.

El cilindro de vacío perforado 30 requiere el estar hecho de un material no corrosivo. El acero inoxidable se prefiere aún cuando también puede usarse el bronce. El tamaño de orificio y la distribución debe ser tal como para proporcionar un vacío uniforme a todas las áreas sobre el lado inferior de el compuesto de membrana capilar 12. Por ejemplo, el rodillo de vacío 30 puede tener orificios de diámetro de un 1/8 de pulgada sobre centros escalonados de 1/2 pulgada como se muestra en la figura 7. Si se desea, las ranuras pueden ser cortadas en la superficie para facilitar el drenaje del agua y la uniformidad de vacío.

El vacío es introducido a un rodillo de desagüe capilar 10 a través de un muñón central estacionario. No hay cámaras internas múltiples en el rodillo de desagüe capilar 10 que está siendo operado a diferentes niveles de presión o vacío. Tales cámaras internas múltiples estando operadas a diferentes presiones o niveles de vacío pueden crear problemas de operación significativos tal como el escurrimiento de una cámara a otra, desgaste de los muñones del cilindro, y cargas desbalanceadas en el cilindro giratorio. El único escurrimiento de aire adentro del rodillo de la presente invención viene a través de los sellos mecánicos en los muñones centrales y aquéllos poros más grandes en donde la 'presión de rompimiento capilar efectiva se excede. Este flujo de aire es relativamente pequeño y es sustancialmente menor que el flujo de aire en la caja desaguadora de vacío correspondiente.

Debido a que el interior completo del cilindro desaguador capilar 10 se mantiene a un nivel de vacío uniforme con respecto a la atmósfera, la concha es sometida a una diferencia de presión uniforme. El espesor de concha es por tanto determinado por técnicas de análisis de tensión normales. Con el rodillo de vacío no sectoriado 30 no hay fuerzas desbalanceadas principales, de manera que se minimizan las cargas de cojinete. La concha debe estar diseñada para un diferencial de alrededor de 25 pulgadas Hg (max) .

Como se mencionó arriba, el agua puede ser removida del interior del rodillo 10 por medio de un sifón 20 el cual termina en o cerca de la pared interior del cilindro 30. Se prefiere el remover continuamente el agua desde abajo de la membrana compuesta 12 a través de la concha de tambor de vacío 30. No se requiere una película de agua continua bajo la membrana de superficie capilar 22 o debajo de la membrana compuesta 12. Cualesquier película de agua producirá una fuerza centrífuga incrementada a las velocidades de máquina de papel superiores a las cuales el rodillo desaguador capilar 10 será operado; esto debe ser descentrado por un aumento correspondiente en el vacío capilar. Hay un número de formas alternas para remover esta agua incluyendo una cuchara para agua.

El rodillo de punto de sujeción 16 se intenta gue establezca un contacto hidráulico entre el agua en el tejido W y el agua en los poros capilares de la superficie de membrana 22. Algo del agua es empujada desde el tejido en el área de los nudillos sobre la tela de transferencia 14. Esta agua llena cualesquier volumen hueco en la superficie de membrana capilar 22 y reduce la resistencia interfacial al movimiento del agua desde el tejido W adentro de los poros de la superficie de membrana capilar 22. Además, la red de fibra del tejido se pone en más íntimo contacto con la superficie capilar 22 y algo del aire atrapado puede ser removido del tejido W. Estos factores deben ayudar a desaguar el tejido W.

El rodillo de punto de sujeción 16 debe aplicar una carga muy ligera a la hoja la cual se mantiene entre la tela portadora con nudillos 14 y la superficie de membrana capilar 22. El rodillo de punto de sujeción 16 debe tener preferiblemente una cubierta relativamente suave. Ha sido exitosamente usada una cubierta de hule suave teniendo una dureza de P & J de alrededor de 150. Las fuerzas de alrededor de 10 a 45 pli se han aplicado para el rodillo de sujeción 16 produciendo un valor promedio de alrededor de 11 a 38 psi en el punto de sujeción entre el rodillo de punto de sujeción 16 y el rollo desaguador capilar 10. Los valores de alrededor de 20 pli (alrededor de 20 psi en el punto de sujeción) o menores parece que son suficientes para promover los factores benéficos mencionados arriba. Entre más baja es la presión en el punto de sujeción, menor oportunidad de compresión del tejido general. Un punto de sujeción suave y muy ancho es preferido permitiendo al papel el ser ligeramente presionado sclo en el área de nudillos de la tela de transferencia 14 para asegurarse que no hay una compresión general virtual del tejido W. El uso de el rodillo de punto de sujeción 16 aumenta la sequedad fuera del tambor desaguador capilar 10 de la presente invención por alrededor de 2 a 7 puntos de porcentaje (por ejemplo, el Ejemplo B) . Esto es una gran cantidad de agua y una ventaja principal del sistema de la presente invención.

Típicamente, la tela de transferencia con nudillos abierta 14 es una tela de poliéster tejida normalmente encontrada en un proceso de secadora continua (por ejemplo, Albany 5602 ceno se fabrica por Albany International de Albany, NY) . Otros tipos de telas de transferencia pueden ser aceptables incluyendo alambres de plástico o de metal, telas de tipo formador, telas no tejidas, o aún ciertos fieltros para hacer papel comprimidos en húmedo diferenciales. La tela de transferencia con nudillos abierta 14 debe ser permeable al aire y no debe comprinir sustancialmente la hoja cuando se presiona en contra de la superficie de la membrana capilar 22. Típicamente, las áreas de presión o de nudillo de la tela de transferencia 14 deben ser de menos de alrededor de 35% del área de superficie de la tela 14 y más preferiblemente, en el rango de 15% a 24% del área de superficie de la tela 14.

El tiempo de residencia durante el cual el tejido húmedo W y la superficie de membranas capilares 22 están en contacto una con otra es una función de la cantidad de envoltura alrededor del tambor desaguador capilar 10, del diámetro del tambor desaguador capilar 10, y de la velocidad de operación. El tiempo de referencia puede ser definido por la ecuación: t = 0.5236DA/V en donde: t = tiempo de residencia (segundo) D = diámetro de rodillo (pie) A = ángulo de envoltura en grados V = velocidad tangencial (fpm) Los ángulos de envoltura de desde alrededor de 200° a 315° son esperados. Entre mayor es el ángulo de envoltura se logrará más desagüe. Los tiempos de residencia de por lo menos de 0.15 segundos son deseados y de hasta 0.35 segundos son preferidos. Aún cuando la hoja se hará más seca con más tiempo de residencia, la tasa de cambio es bastante lenta arriba de 0.15 segundos. Un corrida de prueba con una membrana compuesta Dutch Twill mostró una disminución en la sequedad de sólo de alrededor de 1% (39% abajo a 38%) al reducirse el tiempo de residencia de desde 0.46 segundos a 0.24 segundos.

El sistema de desaguado capilar de la presente invención ha demostrado la habilidad para desaguar tejidos húmedos no comprimidos a niveles de sequedad acercándose a 43%. Para los suministros de tisú pre ium el método y el aparato de desaguado capilar de la presente invención ha logrado niveles de sequedad de desde alrededor de 36% a alrededor de 42% seco. La sequedad sobre el tambor desaguador capilar 10 es una función del suministro, del peso base, del nivel de refinamiento, de la permeabilidad y del tamaño de poro de membrana, del nivel de vacío capilar, del rodillo de sujeción y del tiempo de residencia.

Durante el paso de desaguado capilar de la presente invención, la densidad y el espesor de los tisús se mantienen iguales a o mejores que aquéllos de un tejido de tisú crepado y secado en forma continua correspondiente (véanse los Ejemplos de Producto 1A IB, 2A y 2B) . No tuvo lugar ninguna compresión general del tejido permitiéndose la producción de un tejido de baja densidad más voluminoso. Los Ejemplos de Productos 1A y 2A son estándar a través de los productos de tisú Scott crepados secados al aire. Los Ejemplos de Producto IB y 2B son productos de tisú secados por aire, capilar ente desaguados hechos con el proceso de la presente invención. El suministro para los Ejemplos de Producto 1A y IB fue homogéneamente mezclado de 65% de pino y 35% de eucaliptos. El suministro para los Ejemplos de Producto 2A y 2B fue una mezcla homogénea de 70% NSWK y de 30% de eucalipto.

EJEMPLOS DE PRODUCTO 1A Y IB Productos de Tisú de Una Capa 1A1B Velocidad (fpm) 500500 Carga de Rodillo de Punto de Sujeción (pli) -27 Vacío de Rodillo Capilar ("H20) -111 Sequedad de Rodillo Pre-Capilar (%) -24.9 Sequedad de Rodillo Post Capilar (%) -38.2 Sequedad de Pre-Secadora Continua (%) 30.538.2 Peso Base (libra/2,880 pies cuadrados) 16.816.5 Espesor (mils/24 capa @ 1.0 Kpa) 297303 MDT (onza/pulgada) 18.719.2 CDT (onza/pulgada) 9.39.1 Densidad Aparente (gm/cc) 0.09060.0871 EJEMPLOS DE PRODUCTO 2A Y 2B Productos de Tisú de Una Capa 1A1B Velocidad (fpm) 500500 Carga de Rodillo de Punto de Sujeción (pli) -34 Vacío de Rodillo Capilar ("H20) -130 Sequedad de Rodillo Pre-Capilar (%) -30.2 Sequedad de Rodillo Post Capilar (%) -39 Sequedad de Pre-Secadora Continua (%) 30.939 Peso Base (libra/2,880 pies cuadrados) 16.315.7 Espesor (mils/24 capa § 1.0 Kpa) 274290 MDT (onza/pulgada) 18.522.0 CDT (onza/pulgada) 8.411.0 Densidad Aparente (gm/cc) 0.09540.0867 Otra ventaja del sistema de desagüe capilar de la presente invención es la de que la sequedad afuera del tambor de desagüe capilar 10 es relativamente independiente de la sequedad entrante del tejido W. Para cualesquier juego dado de condiciones, la sequedad del tejido W afuera del tambor de desaguado capilar 10 no daría más de alrededor de 1% ya que la sequedad del tejido dentro es variada de desde alrededor de 14% a alrededor de 30% (por ejemplo, figura 8) . La sequedad del tejido afuera tiende a aumentar ligeramente al aumentarse la sequedad entrante arriba de alrededor de 30%. Esto tiene varios beneficios. Primero, mediante el ser capaz de remover volúmenes extremadamente grandes de agua (por ejemplo, 14% de sequedad dentro a 38% de sequedad afuera es equivalente a 4.51 gw removido cada gf) , el número de estaciones de desaguado o de vacío intensivo de energía usados en el proceso para fabricar papel general puede reducirse o quizás aún eliminarse. En segundo lugar, el sistema de desaguado capilar actúa como un dispositivo suavizante para las vetas de humedad. Las no uniformidades en la humedad que van adentro del rodillo de desagüe capilar 10 salen grandemente reducidas o aplanadas. Si se usa la secadora continua en la siguiente fase de el secado, esto resulta en un mejor secado en la secadora continua y menores vetas sobre la tela de secadora continua.

Una ventaja adicional del sistema de desagüe capilar de la presente invención es su relativa insensibilidad al peso base. Los cambios en el peso base de desde alrededor de 12 libras por resma a alrededor de 25 libras por resma no parece resultar en ningunos cambios principales en la sequedad del rodillo desaguador capilar. Una prueba produjo menos de una diferencia de un punto porcentual. Esta característica de nuevo tiende a reducir los efectos indeseables asociados con no uniformidades de peso base y permiten que sean corridos un rango de productos (desde tisú facial de peso ligero hasta toalla de papel pesado) sobre la misma máquina de papel.

El rodillo desaguador capilar 10 puede ser usado en combinación con las secadoras continuas, las secadoras Yankee, las secadoras de temperatura de superficie de gas, las secadoras de '.¿ote calentado con vapor, o combinaciones de las mismas. Por ejemplo, viendo en seguida la figura 9, se muestra una caja de cabeza 50 entregando un suministro a un alambre formador 52 constituyendo el tejido embriónico húmedo sobre el mismo. El tejido W es desaguado por vacio por medio de las cajas de vacío 54. El tejido W es entonces transferido a una tela secadora continua con nudillos 56 cuando el tejido está en el rango de desde alrededor de 10% a alrededor de 32% seco por medio de una toma de vacío 58. Si se desea, la hoja puede ser desaguada adicionalmente y conformada mediante una caja de vacío 59, aún cuando esta caja no se requiere. La tela de secadora continua con nudillos 56 lleva al tejido a el rodillo desaguador capilar 10 con la sequedad del tejido estando en el rango de desde alrededor de 125 a alrededor de 32% al entrar ésta en el rodillo desaguador capilar 10. El rodillo de punto de sujeción 16 presiona el tejido W y la tela de secadora continua con nudillo 56 en contra de la membrana capilar 12 del rodillo de desagüe capilar 10. La sequedad afuera del rodillo de desagüe capilar estará en el rango de desde alrededor de 33% a alrededor de 43% seco. La tela de secadora continua 56 entonces lleva al tejido a través de una secadora continua 60. El tejido W en la sequedad en el rango de desde alrededor de 65% a alrededor de 95%, es entonces transferida a la secadora Yankee 62 que está siendo presionada sobre la misma mediante el rodillo de prensa 64. El tejido es entonces crepado desde la secadora Yankee 62 cuando el tejido está a una sequedad de desde alrededor de 95% a alrededor de 99% por peso, y corriendo a través de los rodillos de calandria 66.

Un proceso para hacer papel alterno utilizando el tambor desaguador capilar 10 de la presente invención se muestra en la figura 10. Los componentes usados en tal proceso son virtualmente idénticos a aquellos mostrados y descritos en la figura 9. Por tanto, los componentes similares en la figura 10 son numerados como lo fueron en la figura 9. La única diferencia en el proceso mostrado en la figura 10 es la de que la secadora continua se ha removido. Por tanto, con el rodillo de desaguado capilar 10 recibiendo un tejido a una sequedad de 12% a alrededor de 32% de seco con el tejido W saliendo del rodillo 10 a una sequedad de desde alrededor de 33% a alrededor de 43% de seco, el tejido está solo en el rango de desde alrededor de 33% a alrededor de 43% seco al ser éste transferido a la superficie de la secadora Yankee. El crepado ocurre de 95% a 99% seco. Los tisús hechos con el uso del rodillo desaguador capilar en esta manera (figura 10) tuvieron un espesor, densidad y valores de sensación de tacto iguales a o mejores que aquéllos de un producto de tisú de peso base comparable hechos con procesos de crepado y de secado continuo y sin el desagüe capilar (véanse los Ejemplos de Producto 3A, 3B, 4A y 4B) . El Ejemplo del Producto 3A se hizo con todo el proceso de secado continuo seguido por la secadora de crepé Yankee. El Producto de Ejemplo 3B se hizo con el proceso de desaguado capilar de la presente invención seguido por el secado con una secadora de aire y entonces un secador de crepé Yankee. El Ejemplo del Producto 4A es un producto crepado y se hizo con el proceso de desagüe capilar de la presente invención con el secado completado solo sobre la secadora Yankee, no con la secadora continua. El Producto de Ejemplo 4B es un producto de tisú crepado en seco y comprimido de fieltro convencional. El suministro para hacer los Productos de los Ejemplos 3A, 3B, 4A y 4B fue una mezcla homogénea de 70% NS K y de 30% de eucalipto.

EJEMPLOS DE PRODUCTO 3A Y 3B Productos de Tisú de Dos Capas 3A3B Velocidad (fpm) 500500 Vacío de Rodillo Capilar ("H20) -115 Sequedad de Rodillo Pre-Capilar (%) -32 Sequedad de Rodillo Post Capilar (%) -39.7 Sequedad de Secadora Pre-Crepé (%) 35.739.7 Propiedades de Dos Capas Peso Base (libra/2,880 pies cuadrados) 20.922.2 Espesor (mils/24 capa @ 1.0 Kpa) 463516 MDT (onza/pulgada) 12.312.2 CDT (onza/pulgada) 5.75.6 Densidad Aparente (gm/cc) 0.07250.0691 Producto Terminado Handfeel* 1.001.04 * Normalizado a todos los secados continuos iguales a 1.00 EJEMPLOS DE PRODUCTO 4A Y 4B Productos de Tisú de Dos Capas 4A4B Velocidad (fpm) 500500 Vacío de Rodillo Capilar ("H20) 115-Sequedad de Rodillo Pre-Capilar (%) 27.3-Sequedad de Rodillo Post Capilar (%) 39.8-Sequedad de Pre-Secadora Continua (%) 39.826.2 Propiedades de Dos Capas Peso Base (libra/2,880 pies cuadrados) 21.820.6 Espesor (mils/24 capa @ 1.0 Kpa) 48934ÍT MDT (onza/pulgada) 9.810.7 CDT (onza/pulgada) 4.44.1 Densidad Aparente (gm/cc) 0.07160.0966 Producto Terminado Handfeel* 1.010.91 * Normalizado a todos los secados continuos iguales a 1.00.

La habilidad del sistema de desagüe capilar para remover el agua después de una compresión sustancial del tejido lo hace económicamente ventajoso para retroajustar una máquina de papel comprimido en húmedo convencional a una que puede producir productos de toalla y tisú suaves absorbentes y de baja densidad. Por ejemplo, la corrida de fieltro de prensa húmeda puede ser reemplazada por una tela de secadora continua con nudillos y el sistema de desagüe capilar de la presente invención, y saltarse en le espacio dejado entre la tela formadora y el secador de crepé Yankee, como se mostró en la figura 10. La hoja puede ser entonces transferida a la secadora Yankee a alrededor de 33% a 43% seca y creparse a la sequedad de crepé normal de máquina de papel. Como se muestra en los Ejemplos 3A, 3B, 4A y 4B dados arriba, el producto suave de baja densidad resultante es muy similar a aquel hecho con una combinación de secadora Yankee- secadora continua como se muestra en la figura 12. El costo de retroajustar usando el sistema de desagüe capilar, sin embargo, es más bajo y puede lograrse con menos interrupción a la operación de la máquina de papel. JEJL proceso de la máquina de papel resultante también usará menos energía que el retroajuste de la secadora continua.

En forma similar, el sistema de desagüe capilar puede ser usado en combinación con una secadora continua para retroajustar una máquina para hacer papel comprimida en húmedo si más secado antes del Yankee se requiere. También se puede usar para reemplazar una secadora continua en un sistema de dos secadoras existente para ahorrar energía y reducir costos de operación. Se reconocerá por aquellos expertos en el arte para hacer papel que aún cuando la presente invención esté discutida en combinación con el crepado como se muestra en las figuras 9, 10 y 11, la presente invención también puede usarse en procesos para hacer papel los cuales no incluyen un paso de crepado. La presente invención puede usarse con el secado final después de que se ha realizado el desagüe capilar con las secadoras continuas, las secadoras de bote, las secadoras a temperatura de superficie alta, o combinaciones de las mismas sin un paso de crepado.

Sobre las máquinas de papel existentes, el tambor de desagüe capilar 10 de la presente invención puede usarse para reducir los costos de operación y de energía mediante el eliminar las bombas de vacío, la reducción de la fuerza del ventilador de secadora continua y menos uso de gas de cubierta. Potencialmente, una secadora continua puede ser eliminada de las dos existentes a través del proceso de secadora continua. Manteniendo ambas secadoras continuas en lugar, el tambor de desagüe capilar 10 de la presente invención puede ser usado para aumentar la velocidad y productividad de la máquina para hacer papel. Mediante el agregar el tambor de desagüe capilar 10 de la presente invención a el proceso de secadora continua convencional mostrado en la figura 12, el uso de energía total del proceso de reducirá por 17% a 25%. De lo anterior, debe reconocerse que esta invención es una bien adaptada para lograr todos los fines y objetos aquí establecidos junto con otras ventajas las cuales son evidentes y las cuales son inherentes al aparato y al método.

Se entenderá que ciertas características y subcombinaciones son de utilidad y pueden emplearse con referencia a otras características y subcombinaciones. Esto se contempla por y está dentro del alcance de las cláusulas.

Como muchas modalidades posibles pueden hacerse de la invención sin departir del alcance de la misma, deberá entenderse que toda la materia aquí establecida mostrada en los dibujos acompañantes debe interpretarse como ilustrativa y no en un sentido limitante.

Claims (31)

R E I V I N D I C A C I O N E S

1. Un método para reducir el contenido de humedad I'— de un tejido de fibra en un proceso para hacer papel que 5 comprende los pasos de: (a) sostener el tejido sobre una tela permeable al aire; 10 (b) comprimir ligeramente el tejido entre la tela permeable al aire y la membrana capilar de un rodillo de desagüe capilar que tiene poros definidos ahí que están configurados para inducir una presión de succión capilar negativa; y 15 (c) jalar un vacío dentro del rodillo de desagüe capilar, el vacío no siendo mayor que la presión de succión capilar negativa de los poros capilares.

2. Un método tal y como se reivindica en la 20 cláusula 1, caracterizado porque los poros capilares tienen un diámetro en el rango de 0.8 mieras a 10 mieras.

3. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 2, caracterizado porque los poros capilares tienen un 25 diámetro en el rango de 2 mieras a 10 mieras.

4. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque dicha tela permeable al aire comprende una tela de secadora continua con nudillos y dicho paso de compresión ligera sólo compacta el tejido en las áreas de nudillo de la tela de secadora continua con nudillos.

5. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 1 caracterizado porque dicho paso (c) es llevado a cabo de manera que la presión de succión capilar negativa no es mayor que Cp, en donde: Cp = 2s Cos ? en donde s es la tensión interfacial de agua-aire-sólidos, ? es el ángulo de contacto de agua-aire-sólidos y r es el radio del poro capilar.

6. Un método para remover una parte del líquido contenido en un tejido poroso húmedo continuo en un proceso para hacer papel sin una compactación general sustancial del tejido, comprendiendo los pasos de, con los pasos (b) y (c) no en un orden particular: (a) entregar un chorro de suministro desde una caja de cabeza a una tela formadora para formar un tejido de papel embriónico; (b) desaguar con vacío el tejido e briónico de manera que el tejido embriónico esté en el rango de desde alrededor de 6% a alrededor de 32% seco; (c) transferir el tejido desde la tela formadora a una tela de transferencia con nudillos abierta; (d) comprimir ligeramente el tejido entre la tela de transferencia con nudillos abierta y la membrana capilar de un rodillo desaguador capilar giratorio, la membrana capilar tiene poros capilares a través de la misma que tienen una trayectoria no tortuosa virtualmente recta, los poros capilares tienen una proporción de aspecto de poro de desde alrededor de 2 a alrededor de 20; (e) jalar un vacío dentro del rodillo de desagüe capilar que no es más grande que la presión de succión capilar negativa de los poros capilares.

7. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 6, caracterizado porque comprende además el paso de: mantener el tejido en contacto con la membrana capilar por sustancialmente por lo menos 0.15 segundos.

8. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 6, caracterizado porque la tela de transferencia con nudillos abierta tiene un patrón de nudillos que se proyectan desde la misma que presionan el tejido durante dicho paso de compresión ligera en no más de 35% del área de superficie total del tejido.

9. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 8, la tela de transferencia con nudillos abierta tiene un patrón de nudillos que se proyectan desde la misma que presionan el tejido durante dicho paso de compresión ligera en no más de 25% del área de superficie total del tejido.

10. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 6, caracterizado porque el rodillo de desagüe capilar es un rodillo no sectoriado de manera que la presión de vacío dentro del rodillo de desagüe capilar es sustancialmente la misma a través de éste.

11. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 6, caracterizado porque comprende además los pasos de: remover el tejido del contacto con la membrana capilar mientras que se continúa sosteniendo el tejido sobre la tela de transferencia con nudillos abierta; rociar la membrana capilar con agua a una presión de desde alrededor de 100 psi a alrededor de 900 psi para lavar la superficie de la membrana capilar y para drenar cualesquier partículas atrapadas dentro de los poros capilares a través del poro capilar al interior de el rodillo de desagüe capilar giratorio.

12. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 6, caracterizado porque comprende además los pasos de: secar en forma continua el tejido a una sequedad de desde alrededor de 65% a alrededor de 95%; transferir el tejido a una superficie de secadora Yankee; crepar el tejido de la superficie de secadora Yankee cuando el tejido está secado por alrededor de 95% a alrededor de 99%.

13. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 6, caracterizado porque comprende los pasos de: transferir el tejido a una superficie de secadora Yankee cuando el tejido está a una sequedad de desde alrededor de 33% a alrededor de 43%; y crepar el tejido de la superficie de secadora Yankee cuando el tejido está seco por alrededpt de 95% a alrededor de 99%.

14. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 6, caracterizado porque comprende además completar el secado del tejido con una secadora de aire continua.

15. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 6, caracterizado porque comprende además el completar el secado del tejido con una secadora de temperatura de superficie alta.

16. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 6, caracterizado porque comprende además el completar el secado del tejido con secadoras de bote.

17. Un método para remover agua de un tejido poroso húmedo en un proceso para hacer papel sin una compactación virtualmente general del tejido, que comprende los pasos de: (a) colocar el tejido sobre una membrana capilar de un rodillo de desagüe capilar giratorio que tiene poros capilares a través del mismo los cuales tienen una trayectoria no tortuosa continua virtualmente recta, los poros capilares tienen una proporción de aspecto de poro de desde alrededor de 2 a alrededor de 20; (b) separar el tejido de la membrana capilar; y (c) rociar la membrana capilar con un fluido limpiador para lavar la superficie de la membrana capilar y para drenar cualesquier partículas atrapadas dentro de los poros capilares a través de los poros capilares no tortuosos continuos secos al interior de el rodillo de desagüe capilar giratorio no sectoriado.

18. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 17, caracterizado porque el paso (c) comprende rociar la membrana capilar con agua a una presión de desde alrededor de 100 psi a alrededor de 900 psi.

19. Un método para hacer un producto de papel crepado que comprende los pasos de, en donde los pasos (b) y (c) no están en un orden particular: (a) entregar un chorro de suministro desde una caja de cabeza a una tela formadora para formar un tejido de papel embriónico; (b) desaguar el tejido embriónico de manera que el tejido embriónico esté en el rango de desde alrededor de 6% a alrededor de 32% de seco; (c) transferir el tejido desde la tela formadora a una tela permeable al aire; (d) comprimir ligeramente el tejido entre la tela permeable al aire y la membrana capilar de un rodillo de desagüe capilar giratorio, la membrana capilar tiene poros capilares a través de la misma los cuales tienen una trayectoria no tortuosa continua recta, los poros capilares tienen una proporción de aspecto de poro de desde alrededor de 2 a alrededor de 20; (e) separar el tejido de la membrana capilar; y (f) pasar el ejido separado a través de una secadora de crepado para crepar el tejido sin pasar primero el tejido a través de una secadora continua convencional, por lo que el producto de papel crepado es producido con ahorros de energía significativos .

20. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 19, caracterizado porque comprende además los pasos de: mantener el tejido en contacto con la membrana capilar por virtualmente por lo menos 0.15 segundos. ._

21. Un método para retroinstalar una instalación de fabricación de tejido de papel convencional del tipo que incluye un mecanismo formador para formar un tejido embriónico sobre una malla formadora y por lo menos una secadora continua para secar el tejido embriónico a un tejido de papel seco que comprende los pasos de: (a) remover por lo menos una secadora continua; (b) reemplazar dicha secadora continua removida con un rodillo desaguador capilar giratorio que tiene una membrana capilar con poros capilares a través de la misma los cuales tienen una trayectoria no tortuosa virtualmente continua y recta, los poros capilares tienen una proporción de aspecto de poro de desde alrededor de 2 a alrededor de 20; y (c) instalar un mecanismo para comprimir ligeramente un tejido a la membrana capilar para asegurar un contacto hidráulico entre el agua contenida en el tejido y el agua en los poros de la membrana capilar sin una compactación general del tejido, por lo que el sistema es reconfigurado como para ser más eficiente en relación a la energía que lo que hasta aquí era posible.

22. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 21, caracterizado porque el sistema comprende una secadora de crepé y el paso (a) se lleva a cabo mediante el .remover toda secadora continua del sistema.

23. Un sistema para remover agua de un tejido de papel húmedo durante un proceso de fabricación de tejido de papel, que comprende: un rodillo desaguador giratorio que tiene una membrana capilar con poros capilares a través del mismo que tienen una trayectoria no tortuosa sustancialmente continua y recta, los poros capilares tienen una proporción de aspecto de poro de desde alrededor de 2 a alrededor de 20; y medios para comprimir ligeramente un tejido a la membrana capilar para asegurar un contacto hidráulico entre el agua contenida en el tejido y el agua en los poros de la membrana capilar sin una compactación general del tejido por lo que se proporciona un mecanismo desaguador que es más ahorrador de energía que los mecanismos de secadora continua convencionales.

24. Un sistema tal y como se reivindica en la cláusula 25, caracterizado porque dichos medios de compresión están construidos y arreglados para comprimir el tejido en contra de la membrana a una fuerza lineal que está virtualmente dentro del rango de menos a 150 pli.

25. Un sistema tal y como se reivindica en la cláusula 24, caracterizado porque dichos medios de compresión están construidos y arreglados para comprimir el tejido en contra de la membrana a una fuerza de línea que está sustancialmente dentro del rango de 20-50 pli.

26. Un sistema tal y como se reivindica en la cláusula 23, caracterizado porque dicho rodillo desaguador no está sectoreado.

27. Un sistema tal y como se reivindica en la cláusula 26, caracterizado porque comprende medios para rociar la membrana capilar con un fluido de limpieza para lavar la superficie de la membrana capilar y para drenar cualesquier partículas atrapadas dentro de los poros capilares a través del poro capilar al interior del rodillo de desagüe capilar giratorio.

28. Un sistema tal y como se reivindica en la cláusula 27, caracterizado porque dichos medios de rociado están construidos y arreglados para rociar agua a una presión de desde alrededor de 100 psi a alrededor de 900 psi.

29. Un sistema para reducir el contenido de humedad de un tejido de papel en un proceso para hacer papel, que comprende: un rodillo de desagüe capilar giratorio que tiene una membrana capilar con poros capilares a través de la misma que tienen una trayectoria no tortuosa sustancialmente recta y continua, los poros capilares tienen una proporción de aspecto de poro de desde alrededor de 2 a alrededor de 20; medios para comprimir un tejido a la membrana capilar para asegurar un contacto hidráulico entre el agua contenida en el tejido y el agua en los poros de la membrana capilar; y medios para rociar la membrana capilar con un fluido limpiador para lavar la superficie de la membrana capilar y para drenar cualesquier partículas atrapadas dentro de los poros capilares a través de los poros capilares no tortuosos continuos virtualmente rectos hasta el interior del rodillo desaguador capilar giratorio.

30. Un sistema tal y como se reivindica en la cláusula 29, caracterizado porque dichos medios de rociado están adaptados para rociar dicho fluido limpiador a una presión de desde alrededor de 100 psi a alrededor de 900 psi.

31. Un método para retrodotar una instalación de fabricación de tejido de papel comprimido en húmedo del tipo que incluye un mecanismo formador para constituir un tejido embriónico sobre una malla formadora y por lo menos una estac-i_ón de filtro de prensa para sacar agua del tejido embriónico que comprende los pasos de: (a) remover la estación de fieltro de prensa; (b) reemplazar dicha estación de fieltro de prensa removido con una estación desaguadora que incluye un rodillo desaguador capilar giratorio que tiene una membrana capilar con poros capilares a través de la misma los cuales tienen una trayectoria no tortuosa sustancialmente recta y continua, los poros capilares tienen una proporción de aspecto de poro de desde alrededor de 2 a alrededor de 20; y (c) instalar un mecanismo para comprimir ligeramente un tejido en la membrana capilar para asegurar un contacto hidráulico entre el agua contenida en el tejido y el agua en los poros de la membrana capilar sin una compactación general del tejido, por lo que el sistema es reconfigurado como para ahorrar más energía que lo que hasta aquí era posible. R E S U M E N Se describe un método para reducir el contenido de humedad de un tejido de papel en un proceso pa£a fabricar papel en el rango de desde 10% a 32% seco a el rango de 33% a 50% seco en donde el tejido embrionico está sostenido sobre una tela de secadora continua con nudillos y es ligeramente comprimido entre la tela de secadora continua con nudillos y una membrana capilar de un rodillo de desagüe capilar. La membrana capilar tiene poros capilares a través de la misma los cuales tienen una trayectoria no tortuosa substancialmente recta y continua con una proporción de aspecto de poro de desde alrededor de 2 a alrededor 20. Un vacio es jalado dentro del rodillo de desagüe capilar el cual no es mayor que la presión de succión capilar negativa de los poros capilares.