Por Qué La TecnologíA De Secado Por Aire (Tad) Es Atractiva Para Los Fabricantes De Papel HigiéNico?
La tecnología de secado por aire (TAD), abreviada como TAD, fue pionera por Procter & Gamble a mediados de los años 60 para la producción de productos de papel higiénico. A lo largo de más de medio siglo, productores de papel doméstico de renombre mundial y proveedores de máquinas de papel higiénico, incluyendo Procter & Gamble y Kimberly-Clark, han realizado una serie de mejoras y promovido la aplicación de la tecnología TAD. Sin embargo, el secado TAD tradicional aún enfrenta problemas como el alto consumo de energía, procesos complejos y grandes requisitos de capital, especialmente la necesidad de gas natural, lo que conduce a un alto consumo de energía y costos para los productores de papel doméstico, causando que muchas papeleras duden.
En los últimos años, algunas empresas de equipos para la fabricación de papel en China también han realizado investigaciones y desarrollo, produciendo con éxito papel base de higiene de ultra alta voluminosidad utilizando una nueva máquina de papel de secado por aire de ahorro de energía de vapor que no requiere gas natural.
Aunque muchos componentes utilizados en TAD son similares o idénticos a los de secado convencional, el proceso TAD en la producción de papel higiénico difiere significativamente del secado regular. Una máquina de papel TAD típica es mucho más grande que una máquina de papel higiénico regular. Requiere más del doble de la energía de secado de una línea de producción de papel higiénico regular y más químicos en el proceso TAD. Por lo tanto, el secado por aire requiere más inversión y costos operativos. Sin embargo, la mejora en el rendimiento del papel y la calidad extremadamente alta del papel pueden compensar esta inversión adicional.
1. Mejora de la calidad del papel
La mejora en el rendimiento del papel es evidente en la suavidad estructural y la suavidad superficial del papel higiénico. Para los productos de papel tisú, su absorbencia es aproximadamente el doble que la del papel regular. Tanto la voluminosidad del papel higiénico como la del papel tisú han mejorado considerablemente. Por un lado, el papel de alta calidad puede comandar precios de mercado más altos. Por otro lado, la mejora en el rendimiento del papel sienta las bases para el ahorro de fibra, que es el potencial para reducir la cantidad de materiales de fibra utilizados. Por ejemplo, el papel tisú TAD de 2 capas puede reemplazar el papel tisú regular de 3 capas, lo que le da a TAD una ventaja económica. Aunque muchos componentes en una máquina de papel TAD son similares a los de una máquina de papel regular, aún se necesita equipo especial para cumplir con los requisitos especiales para producir papel TAD.
Una máquina de papel TAD típica tiene un formador de doble alambre con una caja de entrada de múltiples capas (generalmente 3 capas), y ahora también está equipada con un sistema de control de agua diluida para lograr una distribución de cuantificación transversal uniforme. La permeabilidad del papel varía con el aumento en la cuantificación. Cualquier fluctuación en la cuantificación puede llevar a una distribución transversal desigual, que se exacerba durante el proceso de secado TAD. Por lo tanto, una distribución de cuantificación transversal uniforme es crucial para obtener papel de alta calidad y mantener un rendimiento estable de la máquina de papel. Los rodillos formadores pueden ser rodillos regulares o rodillos de vacío. Los rodillos de vacío se utilizan para el desaguado de dos caras de papel de alta cuantificación y máquinas de papel de alta velocidad, lo que puede mejorar la eficiencia de producción de la máquina de papel.
2. Sin prensado
Una de las diferencias entre una máquina de papel TAD y una máquina de papel higiénico regular es la ausencia de prensado mecánico. La banda de papel no se comprime, por lo que la voluminosidad y el volumen libre dentro del papel
no se ven comprometidos, lo que resulta en una mayor absorbencia. La banda de papel se deshidrata hasta una sequedad de aproximadamente el 25% utilizando solo vacío, pero esto requiere mucha electricidad. Las cajas de vacío operan dentro del alambre interno, y generalmente, las cajas de vapor instaladas sobre las cajas de vacío pueden mejorar la deshidratación. Además, es el único dispositivo en todo el proceso de producción que afecta la distribución transversal de la humedad.
Después de la deshidratación por vacío, la banda de papel se transfiere a una tela de secado TAD, generalmente con una estructura tridimensional. Una caja formadora detrás del deshidratador de vacío atrae la banda de papel hacia la tela de secado TAD. En este punto, la banda de papel TAD adquiere su típica estructura tridimensional y permanece sin prensar.
El siguiente paso es el secado en caliente de la banda de papel deshidratada. En una máquina de papel TAD, la sequedad de la banda de papel deshidratada es del 25%-27%, en comparación con el 38%-42% para una máquina de papel general. Esto significa que TAD requiere casi el doble de energía para eliminar la humedad que el secado convencional, lo que resulta en un mayor consumo de energía.
3. Varias opciones de diseño TAD
Diferentes proveedores ofrecen diferentes diseños para la sección de secado TAD. Por ejemplo, Andritz ofrece un diseño que consiste en un cilindro grande y penetrable con una campana de aire caliente. El aire caliente soplado por la campana de aire caliente pasa a través de la banda de papel y es succionado en el cilindro. El último cilindro TAD y el sistema de aire caliente se han desarrollado para cumplir con los siguientes requisitos del sistema: una vida útil ilimitada para la estructura del cilindro y una distribución muy uniforme de la temperatura y la velocidad del aire caliente en la salida de la campana de aire caliente. El sistema de aire caliente TAD es grande, con un volumen de aire caliente aproximadamente cuatro veces mayor que el de una campana Yankee convencional. La temperatura de soplado es de 200-250°C, mucho más baja que la temperatura en la campana de una máquina de papel higiénico regular. Mezcladores especiales y rejillas pueden ajustar uniformemente la distribución de la temperatura y la velocidad, y el uso de algoritmos de dinámica de fluidos computacional (CFD) ayuda a optimizar todo el sistema de aire caliente.
Otros diseños de la sección de secado TAD incluyen cilindros TAD gemelos de tamaño mediano con dos campanas de aire caliente independientes (patente Cole de 1969). Según la patente Sisson de 1967, el aire caliente de secado se sopla fuera del cilindro, pasa a través de la banda de papel y luego se sopla en la campana de aire caliente. Este método utiliza tres cilindros pequeños. Dependiendo del diseño del proceso de secado seleccionado, la sequedad de la banda de papel después de pasar por la sección de secado TAD puede variar entre aproximadamente el 50% y el 70%-80%. Un secador Yankee se utiliza para el secado final y el crepado de la banda de papel. Otro diseño especial de TAD se utiliza para secar la banda de papel a una sequedad final de solo el 96%-98% en la sección de secado TAD. En este caso, el crepado de la banda de papel se completa a diferentes velocidades de alambre en la sección húmeda. Kimberly-Clark posee la patente de esta tecnología, conocida como secado por aire sin crepado (UCTAD).
Después de la sección de secado TAD, un enrollador regular coloca la banda de papel en el secador Yankee, y luego la banda de papel pasa a través del secador Yankee y la campana de aire caliente. Excepto por la falta de un sistema de ajuste transversal en la campana de aire caliente, el secador Yankee y la campana de aire caliente en este proceso no son significativamente diferentes de los utilizados en una máquina de papel higiénico regular. Sin embargo, solo los químicos especiales pueden adherir la banda de papel TAD con su estructura tridimensional de
nudillos y almohadillas al secador Yankee, ya que la banda de papel no se adhiere naturalmente al secador Yankee a niveles de sequedad más altos. Después del crepado, la banda de papel TAD tiene su estructura típica y finos pliegues.
4. Diferencias causadas por el secado TAD
A diferencia de una máquina de papel regular, un calandrado es parte del proceso de secado por aire. El calandrado puede ajustar el grosor de la banda de papel y mejorar su suavidad superficial. Otro tema importante es el control de la banda de papel entre la cuchilla de crepado y el enrollador, ya que la banda de papel TAD suave es más propensa a la fluctuación que el papel higiénico regular. Se han desarrollado varios dispositivos de control especiales, como cuchillas guía activas y cuchillas guía en la entrada del calandrado y el enrollador. Dispositivos eficientes de eliminación de pelusa son esenciales en la sección de secado porque se produce una cantidad considerable de pelusa durante el proceso de secado por aire.
Finalmente, un enrollador con una unidad auxiliar para el enrollado de ejes aplica baja presión a la zona de presión entre el rollo de papel de gran diámetro y el cilindro del enrollador, ayudando a mantener la alta voluminosidad del papel. Además, se puede utilizar para enrollar rollos de papel de gran diámetro. La solución de Andritz es usar sensores de fuerza para controlar la presión en la zona de presión y mantener baja presión durante todo el proceso de enrollado para evitar reducir la voluminosidad.
Aunque muchos componentes de una máquina de papel TAD son similares a los de una máquina de papel regular, aún se necesita equipo especial para cumplir con los requisitos de alta calidad para el papel higiénico TAD. A pesar de algunas desventajas en el proceso TAD relativamente complejo, la calidad y el rendimiento excepcionales del papel interesan económicamente a los productores de papel higiénico en adoptar TAD para la producción de papel.
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