Yankee dryer

A Yankee dryer is a pressure vessel used in the production of machine glazed (MG) and tissue paper. On the Yankee dryer, the paper goes from approximately 42–45% dryness to just over 89% dryness. In industry, MG cylinders or Yankee dryers are primarily used to remove excess moisture from pulp that is about to be converted into paper. The Yankee cylinder can be equipped with a doctor blade and sprayed with adhesives to make the paper stick. Creping is done by the Yankee's doctor blade scraping the dry paper off the cylinder surface thereby crêping the paper. The crinkle (crêping) is controlled by the strength of the adhesive, the geometry of the doctor blade, the speed difference between the yankee and final section of the paper machine, and the paper pulp's characteristics.^[1]

Whereas in other paper productions a series of drying cylinders is used, in tissue production only one cylinder (the yankee cylinder) dries the paper. This is due to the necessity of creping and made possible by the low grammage (gsm = gram per square meter) of the paper sheet for tissue products, which is in the range of 14-45 gsm. For the production of the higher gsm in this range, some machines are nevertheless provided with some (4-10) drying cylinders after the yankee. In this case one speaks of "wet creping", as the creping of the paper done on the yankee is not made on the fully dried paper and the drying is completed after the yankee cylinder.

Yankee cylinders are traditionally made of cast iron and have diameters up to 6 m, therefore much higher than conventional drying cylinders. The width is a bit larger than that of the paper: typical for tissue are paper machine widths 1,74m 2,32m and 2,70m and their multiples (usually nowadays the doubles of these values are typical). Therefore, yankees are very heavy (~100t) and difficult to cast. Since a couple of decades the production of yankees made of steel is gaining market and new machines are practically always nowadays equipped with a steel yankee, which is much lighter, easier to produce and to transport.

Debido al efecto abrasivo de la cuchilla de crepado, la superficie del yankee se vuelve irregular y rugosa. Por lo tanto, periódicamente (con una frecuencia muy variable: desde cada 6 meses hasta algunos años) los yankees de hierro fundido deben ser rectificados o pulidos. Esto disminuye el espesor de la carcasa y, dado que el yankee es un recipiente a presión, también la presión máxima que se puede utilizar para la producción de papel. Una forma de evitar esta pérdida de presión es realizar una metalización, es decir, pulverizar sobre la superficie una aleación especial de cromo-níquel, similar a un acero inoxidable de alta aleación, que luego se rectifica con la curvatura prevista de la superficie de la carcasa, dejando un espesor de recubrimiento de aproximadamente 0,7–1  mm. La superficie metalizada es entonces mucho más resistente a la abrasión y solo puede ser necesario un pulido muy suave aproximadamente cada 2 a 4 años. La conductividad térmica de la metalización es ligeramente inferior a la del material original, por lo que los cilindros de hierro fundido se metalizan tras un proceso de rectificado de la carcasa, con el fin de obtener, mediante la reducción del espesor, cierta conductividad que luego se pierde con la metalización. En cambio, los cilindros de acero se metalizan desde el principio.

Las grandes dimensiones generan un problema con la eliminación del condensado que se forma dentro de los cilindros; por lo tanto, todos los yankees utilizan un sistema de vapor soplado que luego se recomprime con la ayuda de un termocompresor (eyector). En la superficie interior del yankee hay ranuras circulares que alojan pequeños tubos (conocidos como "tubos de paja" o "tubos de paja") a través de los cuales se aspira la mezcla de vapor y condensado mediante una diferencia de presión entre el yankee y el tanque que recoge el condensado (separador). Los tubos de paja se agrupan en rejillas que se conectan a seis colectores que llevan la mezcla de condensado y vapor hacia el centro del cilindro, desde donde se extrae a través de las tuberías habituales y se lleva al separador. Allí, el condensado y el vapor soplado se separan a una presión menor que la del interior del yankee. Para no estropear el vapor de soplado, un termocompresor utiliza vapor motriz (a una presión aproximadamente el doble que la del compresor) para aumentar nuevamente la presión del vapor de soplado hasta el valor del compresor.

La seguridad de los secadores Yankee es un tema importante y TAPPI cuenta con un comité (Comité de Seguridad de Secadores Yankee) dedicado a ello. Los problemas más graves se presentan con los secadores Yankee de hierro fundido, ya que este material es mucho más frágil que el acero, lo que los hace muy sensibles a las diferencias de temperatura. Por ejemplo, un secador Yankee que recibe vapor mientras no está girando puede dañarse por la diferencia de temperatura entre el vapor y el fondo del cilindro donde se encuentra el condensado. Se debe prestar especial atención en caso de incendio, ya que los chorros directos de agua fría sobre la superficie del secador caliente pueden dañarlo. Lamentablemente, en la historia de la producción de papel tisú se han registrado algunos casos de explosiones de secadores Yankee debido a estas y otras razones.

Actualmente, el uso de un recubrimiento químico en la superficie del yankee es la norma. Este se compone de una mezcla de generalmente dos o más componentes:

• Un polímero base (adhesivo) a base de poliamidas o resinas de epiclorhidrina recubre la superficie de la plantilla con una capa polimérica sobre la que la cuchilla de crepado trabaja, en lugar de rayar la superficie de hierro. El recubrimiento base también suele tener propiedades adhesivas y mantiene el papel adherido a la superficie de la plantilla hasta el momento del crepado.
• Un agente desmoldante a base de aceite mineral o vegetal o ceras que lubrica y mejora el desprendimiento del papel de la superficie.
• Diversos modificadores, que pueden hacer que el recubrimiento sea más suave o duro o mejorar el efecto protector sobre el yankee.

El recubrimiento se pulveriza junto con agua en el espacio entre la cuchilla de crepado y la prensa mediante una barra de pulverización con boquillas. Solo en el estrecho espacio entre esta barra y la prensa se evapora el agua que acompaña al recubrimiento y el polímero debe curarse. Por este motivo, cada vez se utilizan más polímeros precurados para el recubrimiento base.