Intervista con Ed Graf

Air-dried tissue, ou ADT, é uma tecnologia nova simples, porém potencialmente inovadora para fabricar tissue. A primeira instalação desta configuração já está operando em pequena escala em uma fábrica confidencial nos Estados Unidos. Entrevistamos Ed Graf, o inventor e titular da patente da configuração ADT, para saber de onde veio a tecnologia, como ela está funcionando até o momento, e até onde pode chegar no futuro. Junte-se a nós para dar uma olhada.

Perini Journal

O que é ADT e quais vantagens ele oferece em comparação a outras configurações de fabricação de tissue?

Ed Graf: O ADT é uma nova maneira de fabricar tissue e papel-toalha desenvolvida a partir da fabricação existente de papel, embora não seja tecnologia específica para a fabricação de tissue. A fabricação de tissue convencional envolve a secagem da folha em uma secadora Yankee, sendo que a umidade é conduzida a partir da superfície aquecida da Yankee e se encontra com ar em alta velocidade que é aplicado sobre a folha. Comecei a pensar nisso e me perguntei: O que acontece se aplicarmos ar sobre os dois lados da folha? Isso significa que estaríamos aplicando sobre os dois lados da folha ar quente privado de umidade. Teorizamos que isso poderia puxar a umidade da folha e também, ao mesmo tempo, criar uma leve elevação da fibra ou volume. Fizemos alguns testes simples, e funcionou. Tradicionalmente, uma secadora Yankee produz secagem unidirecional. Em vez disso, queríamos analisar se conseguíamos obter secagem bidirecional, que na nossa opinião traria vantagens em termos de energia, volume e, o mais importante, ruptura/condutividade da folha. Conseguimos isso utilizando uma esteira transportadora que carrega a folha através de uma secadora com flutuação de ar, o que significa que, se houver qualquer ruptura na folha, a esteira transportadora autorremendará a folha sem qualquer perda de tempo. Isso também ajuda a reduzir os tempos de troca entre os tipos.

Antes de entrarmos em mais detalhes, pode nos falar sobre sua história?

Ed Graf: Trabalhei nas grandes montadoras de máquinas de papel por cerca de 30 anos. Comecei em pesquisa e desenvolvimento na Beloit Corporation, onde fiquei por 5 anos. Depois, fui para a Voith como engenheiro-chefe de serviços técnicos, trabalhando principalmente com desenvolvimento e equipamento da parte úmida, e também em secadoras Yankee. Depois disso, fui vice-presidente de desenvolvimento de produto da Escher Wyss, gestor de tecnologia da Black Clawson, e em seguida voltei para a Voith na parte de engenharia de aplicações e como diretor de desenvolvimento de produtos. Então, em 2005, abri minha própria montadora.

E quando começou a pensar nesse processo ADT?

Ed Graf: Eu já vinha pensando há um bom tempo que devia haver uma maneira melhor de secar a folha e obter volume, não utilizando aquele tambor enorme, complicado e que consome energia do processo TAD. As secadoras com flutuação de ar chamaram minha atenção, já que eu sabia que elas eram utilizadas para o ajuste de temperatura de tecidos de formação, e também para a secagem do revestimento em cerâmica de máquinas de impressão de papel leves e revestidas (LWC). Imaginei que poderíamos modificar esse processo, mas, em vez de fazer a folha flutuar, o que seria impossível devido a sua baixa gramagem e resistência, poderíamos colocá-la sobre uma esteira feita de plástico resistente a calor. Nós polarizamos o ar para empurrar a folha levemente na direção da esteira, assim ela não sai voando. Fazemos isso de maneira que parte das folhas fique apoiada sobre a esteira, e parte dela fique erguida, obtendo assim uma troca altíssima de ar e umidade. O resultado dessa leve perturbação da folha é maior volume e maior maciez. Da maneira como eu concebi, o ADT exige uma estrutura de construção menor e, portanto, muito mais barata. Por exemplo, podemos operar o ADT totalmente sem uma secadora Yankee, embora não seja o que fizemos na primeira máquina. Então, se você não tem uma Yankee, não precisará de uma ponte rolante. O componente mais pesado seria então o terminal, e isso pode ser instalado com gruas portáteis. Na verdade, nem é preciso ter um porão, se não quiser, porque só seria preciso abrir duas fossas no piso, uma para o desfibrador e uma para a bomba com ventoinha. Sem Yankee e sem caldeira, isso reduz tremendamente a infraestrutura e, consequentemente, o custo.

O senhor inventou esse conceito sozinho, ou uma equipe participou?

Ed Graf: Sou o único inventor e possuo duas patentes nas quais dei entrada e que foram concedidas para essa tecnologia e configuração. Comecei a trabalhar nessa ideia em agosto de 2005. Consultei amigos confiáveis dessa indústria e, no fim de 2010, já tínhamos instalado nossa primeira máquina ADT. Atualmente, ela está operando bem em um local nos Estados Unidos que eu não posso revelar devido ao meu contrato com a empresa. Secadoras por flutuação de ar semelhantes à configuração ADT foram utilizadas em máquinas de impressão de papel leves e revestidas (LWC) por muito tempo. Então, a tecnologia básica existia, mas nunca tinha sido utilizada para tissue. Obviamente, nós tivemos que fazer algumas modificações. Falei com uma empresa que é líder mundial neste tipo de tecnologia em Green Bay, Wisconsin, EUA, e eles realizaram com prazer as mudanças para poder funcionar com tissue.

Agora, temos uma instalação operando e trabalhamos em projetos de peso com outras empresas menores. Infelizmente, entretanto, essas empresas eram tão pequenas que não conseguiram levantar fundos, e esses projetos não foram concluídos. Não é porque não gostaram da tecnologia e resolveram investir em outra coisa. Simplesmente, não conseguiram levantar capital. Entretanto, houve e continua havendo muito interesse nessa tecnologia devido às vantagens que ela oferece. O interesse está claramente aquecendo a tecnologia ADT, conforme medido pelo número de solicitações e telefonemas que eu tenho recebido nos últimos meses sobre formas possíveis de aplicá-la.

Então, especificamente, quais são as vantagens?

Ed Graf: Podemos simplesmente fazer uma folha de papel-toalha volumosa muito semelhante à da TAD, mas com economia de energia de até 17% para o processo geral em termos de energia por tonelada. Claro que a qualidade da folha depende da qualidade das fibras utilizadas. A matéria-prima exerce uma função importantíssima. Mas, se tudo for igual, podemos fabricar uma folha igual à da TAD com muito menos energia.

Como economiza tanta energia?

Ed Graf: Bem, se observarmos como as coisas são feitas hoje em dia, com a secadora Yankee no centro, o que sabemos é que, em velocidades mais altas, na verdade é o exaustor que está realizando o trabalho de secagem e evaporação, não a Yankee em si. Atualmente, os exaustores modernos são muito eficientes em termos de proporção de energia que entra versus a massa de água que está sendo evaporada.

Qual é a configuração real da sua primeira máquina?

Ed Graf: Ela utiliza um terminal com tecnologia atual, seguido pela parte úmida, que é a configuração Crescent Former padrão. Depois disso, uma secadora Yankee muito pequena, sendo que esta seção é utilizada para transferir a folha e deixá-la aproximadamente 75% seca. A partir daí, entra na unidade ADT que é, na realidade, uma seção modificada de secadora por flutuação a ar com um desenho multi-combustível alimentada diretamente. O combustível utilizado na ADT pode ser gás natural, propano ou até mesmo óleo combustível. Um incinerador Maxon foi utilizado na primeira instalação. Existe a capacidade de aumentar e reduzir a taxa de secagem dentro da seção da secadora por flutuação a ar de uma maneira muito mais controlável, já que o aquecimento em múltiplas zonas pode ser feito de maneira muito flexível. Por fim, o rolo nesta máquina é um dispositivo convencional de rolamento de superfície, e foi um dos poucos itens que foi utilizado/reformado. Uma alternativa seria utilizar um design mais novo de enrolamento central com uma transferência de folha programada para cima. A mecânica deste novo conceito de rolo é simplificada em relação aos designs atuais. Máquinas mais estreitas também podem utilizar eixos centrais expansíveis de forma que uma rebobinadeira não seja necessária, e os rolos podem ser diretamente enviados para a conversão. Outra opção: uma seção com máquina de corte possivelmente poderia ser integrada ao rolo para permitir a produção de um número de rolos estreitos acabados.

Estou um pouco confuso. Precisa de uma secadora Yankee ou não?

Ed Graf: É uma ótima pergunta. Alguns de nossos testes indicam que podemos remover totalmente a secadora Yankee e passar a folha pelo Former, através de uma seção de prensa modificada, e encaminhar direto para a unidade ADT. Só estou cogitando se será possível, e talvez o uso de energia aumentaria um pouco, mas se o fabricante quiser volume, ele certamente conseguiria. E a economia seria enorme com o custo do capital, eliminando a necessidade de uma caldeira, da própria Yankee, e até mesmo da grua na sala de máquinas.

Para uma máquina com 110 polegadas ou 2,7 metros, a unidade ADT custa cerca de metade de um tambor para TAD. Além de a unidade ser mais barata, o pé-direito, ou seja, a altura do teto do prédio, precisa ser muito menor. Não é preciso uma construção alta.

O ADT pode substituir o TAD?

Ed Graf: Nós acreditamos que sim. Acreditamos que a qualidade pode ser compatível com a do TAD, consumindo menos energia. Você obtém uma folha com um volume ótimo, porque não está restringindo a folha com a superfície da Yankee. Há uma elevação da fibra, o que significa que as fibras estão saindo da superfície, o que você com certeza não quer em um papel para impressão, mas para o tissue pode ser uma forte vantagem em termos de características de volume e maciez. Isso porque as fibras podem se elevar da superfície.

Então, idealmente, como você vê o ADT expandindo suas aplicações no ramo do tissue e do papel-toalha?

Ed Graf: Nós achamos que a maneira mais eficiente financeiramente de utilizar o ADT é, caso uma fábrica possua uma máquina de tissue existente com a secadora Yankee e a lâmina de crepagem, o ADT ser adicionado depois disso na linha. Isso simplesmente significa mover o rolo para abrir espaço para a unidade ADT. Isso imediatamente a transforma em uma máquina versátil que pode fabricar os tipos tissue e toalha, com rápidos tempos de troca entre tipos. Além disso, como a secadora ADT foi adicionada, será obtido um aumento de 20% na tonelagem de produção de papel-toalha em comparação à tonelagem original de produção.

Quais são as velocidades mais altas que você acha que pode alcançar?

Ed Graf: Publicamos que podemos alcançar 7.000+ pés/minuto, o que dá 2.120+ m/minuto. Neste caso, sem a secadora Yankee, porque a velocidade é limitada pela resistência material do ferro. Na Yankee, a combinação da alta pressão interna e as forças centrífugas podem destruir a Yankee. Então, talvez você não precise de uma Yankee e de uma lâmina. Pode haver outras maneiras de aplicar topografia na folha.

Quais são suas outras ideias atualmente?

Ed Graf: Certamente, tenho algumas ideias emocionantes, mas não quero falar sobre elas publicamente ainda. Prefiro falar menos e mostrar mais. Entretanto, posso dizer que tenho certeza de que as máquinas de tissue hoje em geral são complicadas para o que estão tentando obter; pode haver maneiras mais fáceis e mais simples de fazer isso. Idealmente, podemos operar muito mais rápido do que as velocidades mais altas demonstradas atualmente. Por exemplo, há coisas nas quais estou trabalhando para acelerar a parte úmida. Juntando isso à secadora ADT, pode-se imaginar que a folha correria extremamente rápido sem uma Yankee ou um tambor complicado.

Quais são as outras partes da sua empresa?

Ed Graf: Meu trabalho é fornecer serviços de consultoria sobre terminais. Realizo o design e o trabalho operacional de terminais para máquinas de papel e máquinas de tissue há mais de 40 anos, e possuo várias patentes nessa área, sendo que conquistei mais de 50 patentes no total. Além do projeto ADT, meu trabalho principal é com a tecnologia de terminais e resolução de problemas principalmente na América do Norte e na Europa.

Em longo prazo, aonde o senhor acha que a tecnologia de máquinas de papel vai chegar?

Ed Graf: Acho que já respondi isso parcialmente, mas eu simplesmente diria que vai ficar “mais ampla e mais rápida, se distanciando das secadoras Yankee e dos tambores de TAD”. Especificamente, com as secadoras Yankee de ferro, estamos no limite, no que diz respeito à largura da face, com cerca de 300 polegadas, ou 7,6 metros. Talvez Yankees de aço possam ser mais largas, mas não tenho certeza. Por outro lado, secadoras do tipo ADT para outras aplicações foram construídas com larguras de mais de 400 polegadas, que somam 10 metros. Então, eu poderia facilmente construir uma secadora ADT para tissue com essa largura, já que essa tecnologia está comprovada. Una isso a um terminal igualmente amplo projetado para operar super rápido, e você terá uma ideia de como pode ser o futuro do tissue. *