Il Cilindro Monolucido, detto anche Yankee Dryer, può essere definito il cuore di una macchina per la produzione di carta Tissue. Questo enorme cilindro riscaldato internamente consente, assieme alle cappe, di rimuovere tramite evaporazione la maggior parte dell’acqua rimanente nel foglio di carta dopo il passaggio nella sezione presse. In questo modo, la percentuale di umidità del foglio passa dal 60-65% al 5%: un valore ottimale per la carta crespata ad uso domestico o igienico-sanitario.
Di seguito analizzeremo le caratteristiche principali, le varie metodologie costruttive e le differenze tra i modelli di Cilindro Yankee presenti sul mercato, compresa l’ultima novità introdotta da A.Celli: la famiglia di Yankee Dryer iDEAL® Evo-Lock®.
Come abbiamo accennato, per ottenere un foglio di carta tissue a partire dalla polpa di cellulosa la maggior parte dell’acqua presente nell’impasto immesso nella macchina continua dovrà essere eliminata.
Una parte dell’acqua presente nella sospensione fibrosa rilasciata sulla tela di formazione viene drenata per mezzo dell’effetto combinato della centrifugazione e della spremitura attraverso la tela di formazione stessa, grazie al particolare percorso di quest’ultima attorno al cilindro formatore. Arrivati a questo punto il foglio appena formato contiene ancora circa 6-7 parti di acqua per ogni parte di fibra, ossia il 15% di secco.
Successivamente, il foglio viene trasportato dal feltro nella sezione presse della macchina continua, costituita da uno o due nip formati da altrettanti cilindri di pressione appoggiati sul cilindro monolucido (presse Yankee).
Qui, grazie alla pressione esercitata sul foglio, verrà eliminata un’ulteriore frazione di acqua. In uscita dalle presse Yankee, avremo una proporzione quasi paritaria tra le parti di fibra e le parti di acqua presenti nel foglio, ovvero un secco pari al 42-50%.
Per arrivare al grado di secco desiderato pari al 95% circa (“dry crepe”), entra in gioco il Cilindro Monolucido (o Yankee Dryer): un cilindro con un diametro che può variare dai 2,5 ai 6,7 metri e con un peso che può arrivare fino a 150 tonnellate. Infatti, subito dopo il passaggio del foglio attraverso il nip formato dal Cilindro Monolucido e da una pressa aspirante (o una pressa a fori ciechi, nel caso di macchina tissue a due presse), Il foglio viene fatto aderire allo Yankee.
La superficie di questo cilindro viene riscaldata dal vapore ad alta pressione (fino a 10 bar) contenuto al suo interno, consentendo così la trasmissione del calore tra cilindro e carta per conduzione.
L’asciugatura attuata dal cilindro monolucido e dalle cappe sovrastanti, che soffiano aria calda e asciutta sul foglio di carta e aspirano l’aria resa umida dall’acqua evaporata, permette al foglio di raggiungere il grado di secco desiderato.
Una volta terminata la fase di essiccazione, il foglio di carta verrà rimosso dal cilindro grazie all’azione di una lama crespatrice. La forza con la quale il foglio aderisce al monolucido risulta fondamentale per determinare l’effetto di “crespatura”, ovvero l’effetto di contrazione della carta nel momento del distacco dal cilindro che dona alla carta Tissue la sua tipica voluminosità, morbidezza ed elasticità.
Oggi esistono varie tipologie di Cilindro Monolucido, ognuna delle quali prevede la scelta di materiali diversi per la fabbricazione del mantello e diverse soluzioni per accoppiare il mantello stesso con le testate: vediamole nel dettaglio.
Tra le varie soluzioni disponibili, un generico Cilindro Monolucido in acciaio vede l’impiego di saldature sia nella procedura di fabbricazione del mantello, sia nell’accoppiamento tra questo e le testate.
Ad oggi esistono, però, dei metodi costruttivi alternativi che permettono di ottenere significativi vantaggi. Vediamole nel dettaglio.
Una delle componenti più importanti e sottoposte a stress di un Cilindro Monolucido, soprattutto in corrispondenza dei punti di saldatura, è il mantello. Per costruirlo è importante la scelta del materiale, che deve garantire un’alta conduttività termica e una buona resistenza alla pressione e all’usura. Il mantello viene solitamente costruito in ghisa o in acciaio, anche se, ad oggi, la tendenza vede prevalere l’utilizzo di quest’ultimo materiale per i suoi numerosi vantaggi, tra i quali vi è proprio un miglior trasferimento del calore.
Un mantello in acciaio può essere costruito assemblando più lamiere centinate (tramite calandratura) unite mediante saldature trasversali e longitudinali, oppure partendo da un unico lingotto di acciaio. La prima soluzione, quella del mantello saldato, necessita di controlli qualitativi periodici delle saldature effettuato per mezzo di ispezioni sia visive che mediante ultrasuoni.
Si tratta di attività per le quali è necessario interrompere la produzione e attendere il raffreddamento del cilindro Yankee in modo da poter accedere al suo interno in condizioni di sicurezza, con ovvie ripercussioni sulla produttività.
Il mantello forgiato, una soluzione innovativa sviluppata da A.Celli, è composto invece da un unico pezzo, eliminando così il bisogno di saldature strutturali.
Questa metodologia costruttiva elimina ogni possibilità di deformazione, sia durante la fase di lavorazione che durante l’utilizzo del Cilindro Monolucido. La struttura del mantello è priva di stress di lavorazione ed è caratterizzata da un materiale omogeneo che garantisce resistenza alle cricche e alle variazioni di pressione, annullando di fatto il rischio di rotture.
Un mantello forgiato non necessita quindi delle numerose ispezioni periodiche interne delle saldature necessarie per il generico cilindro con mantello saldato, eliminando così sia la frequenza che la durata del downtime della linea.
Affinché il Cilindro Monolucido funzioni a dovere — e in sicurezza — è fondamentale ottenere una perfetta giunzione tra testate e mantello. Questo accoppiamento fino ad oggi poteva avvenire in due diversi modi: tramite saldature strutturali o tramite l’utilizzo di viti, soluzione quest’ultima sviluppata e utilizzata da A.Celli.
Utilizzando saldature strutturali a piena penetrazione dovrà essere messo in conto un numero maggiore di attività di ispezione e test periodici atti a verificare lo stato delle saldature e la presenza di eventuali cricche in grado di compromettere l’integrità e la sicurezza del cilindro monolucido.
Per questo motivo A.Celli ha sviluppato e utilizzato fino ad oggi una soluzione che prevede il fissaggio delle testate al mantello tramite viti per la costruzione dei suoi Cilindri Monolucidi iDEAL® Forged YD. Così facendo sono stati ridotti sia il numero dei controlli periodici necessari sia i relativi costi, anche se le viti devono essere revisionate e cambiate periodicamente.
Le testate avvitate caratteristiche dell’iDEAL® Forged YD presentano comunque il vantaggio di evitare le due grandi saldature circonferenziali in una zona molto critica dal punto di vista delle sollecitazioni termo-meccaniche.
Tuttavia, la vera novità è la “terza via” recentemente sviluppata da A.Celli Paper: l’accoppiamento tra mantello e testate del Cilindro Monolucido di taglia singola senza utilizzare saldature strutturali o viti. Questa soluzione innovativa merita un approfondimento nel paragrafo successivo.
Partendo dalle premesse tecnologiche del nostro iDEAL® Forged YD, A.Celli ha voluto pensare a come ridurre ulteriormente le attività di Ispezione garantendo al tempo stesso l’efficienza e la sicurezza intrinseca del cilindro monolucido.
Nasce così l’ultima novità progettata e sviluppata da A.Celli Paper, l’iDEAL® Evo-Lock®: uno Yankee Dryer dal design innovativo che prevede un sistema di accoppiamento tra testate e mantello senza alcuna saldatura strutturale né vite.
Questa soluzione consente di ridurre significativamente il tempo di indisponibilità del Cilindro Monolucido, grazie all’eliminazione sia di tutte le ispezioni periodiche interne a macchina ferma delle saldature strutturali sia dei controlli con ultrasuoni delle viti.
Il nuovo cilindro iDEAL® Evo-Lock®, inoltre, eredita dall’iDEAL® Forged YD il design del mantello in acciaio forgiato monoblocco, con tutti i vantaggi che ne derivano. In sostanza, A.Celli iDEAL® Evo-Lock® unisce i vantaggi di un Cilindro Monolucido in ghisa con quelli degli Yankee Dryer in acciaio, garantendo inoltre una drastica riduzione delle attività di ispezione periodiche richieste e dei costi correlati in termini di fermo macchina.
Se ti interessa scoprire nel dettaglio questa nuova soluzione e i vantaggi economici e di manutenzione che comporta, puoi scaricare gratuitamente il nostro eBook “Come il nuovo Yankee Dryer A.Celli iDEAL® Evo-Lock® consente di ridurre il numero di ispezioni necessarie”.
