AT505760B1

AT505760B1 - Vorrichtung und verfahren zur entwasserung einer materialbahn

Info

Publication number: AT505760B1
Application number: AT0002508A
Authority: AT
Inventors: Andreas Dipl Ing Dr Anzel; Mario Dipl Ing Dr Wiltsche
Original assignee: Andritz Ag Maschf
Priority date: 2008-01-09
Filing date: 2008-01-09
Publication date: 2009-04-15
Also published as: US20110056641A1; AT505760A4; CA2711045A1; WO2009086573A1; US8349137B2; CA2711045C

Description

2 AT 505 760 B1

Den Gegenstand dieser Erfindung bildet eine Entwässerungsvorrichtung zur Entwässerung einer Materialbahn, insbesondere einer Tissuebahn, in einer Papiermaschine, welche nach einer Formiereinheit und vor einer thermischen Trocknungseinrichtung, beispielsweise einer TAD- Trommel oder eines Yankees, angeordnet ist. Die Entwässerungsvorrichtung besteht aus einer Presswalze, welche von einem Pressband umschlugen wird, wobei die Materialbahn auf einem Wasser aufnehmenden Band in die Entwässerungsvorrichtung geführt wird und das Wasser aufnehmende Band zwischen der Materialbahn und dem Pressband angeordnet ist. Den Gegenstand dieser Erfindung bildet auch ein Entwässerungsverfahren, das mit der Entwässerungsvorrichtung durchgeführt wird.

Um hochqualitative Tissuepapiere herzustellen, ist besonders auf eine schonende mechanische Entwässerung zu achten. Tissue ist der Sammelbegriff für eine große Anzahl von Papiersorten. So beinhaltet es unter anderem den Bereich der Haushaltshygiene, mit Sorten wie Gesichtstücher, Taschentücher, Servietten- und Toilettenpapier und Küchentücher. Hochqualitative Tissuepapiere zeichnen sich durch eine nicht zu stark verdichtete Blattstruktur aus und weisen daher ein hohes spezifisches Volumen bzw. einen hohen „Bulk“ auf. Daraus folgen beispielsweise positive Eigenschaften wie höhere Weichheit, höheres Wasseraufnahmevermögen und höhere Wasseraufnahmegeschwindigkeit.

Das Papier darf beim Herstellungsprozess zu keinem Zeitpunkt zu stark komprimiert werden, da dies die Blattstruktur zu stark verdichten würde. Zugleich ist jedoch die mechanische Entwässerung durch Pressen die ökonomischste Form der Blattentwässerung. Eine hohe Entwässerung und gleichzeitig schonende Entwässerung stellen das zu lösende Problem dar.

Eine Möglichkeit zur Herstellung von hochqualitativem Tissuepapier bildet beispielsweise ein Verfahren mit Durchströmtrocknung bzw. TAD („Through Air Drying“). Das Papier wird dabei zunächst in einer Nasspartie gebildet und dann über ein an eine Saugvorrichtung angelegtes Vakuum weiter entwässert. Danach erfolgt eine erste thermische Trocknung, wobei das Blatt auf einem Durchströmtrockner durch Durchströmung mit heißer Luft getrocknet wird. Nach dieser Durchströmtrocknung (TAD) wird das Blatt sanft auf einen Trockenzylinder (z.B. einen Yankee) aufgebracht, weiter getrocknet - eventuell unterstützt durch eine Trockenhaube - und schließlich vom Yankee abgenommen (creping). Bekannte Produkte, die auf diese Weise hergestellt werden, sind beispielsweise Bounty® oder Charmin®.

Andere Anlagen bzw. Prozesse zur Herstellung von hochqualitativem Tissuepapier verzichten auf eine TAD- Trommel. Die Entwässerung vor der thermischen Trocknung durch einen Trockenzylinder (Yankee) mit Trockenhaube erfolgt durch Vakuum, eventuell unterstützt durch Heißluft oder Heißdampf. Derartige Konzepte sind beispielsweise in der EP 1294982 A2 dargestellt.

Die Substitution der mechanischen Entwässerung durch eine Vakuumentwässerung erfordert meist einen sehr hohen Vakuumbedarf und die erzielbaren Trockengrade liegen deutlich unter den durch herkömmliche Pressenentwässerung erzielbaren Werten.

Die DE 10 2004 052 157 A1 beschreibt eine Presse in einer Maschine zur Herstellung einer Materialbahn mit einer Walze deren Mantelfläche von jeweils einem Pressband, einem Trägerband und einem Wasser wegführenden Band gemeinsam umschlungen wird, wobei das Wasser wegführende Band innen in Kontakt mit der Mantelfläche der Walze angeordnet ist. Vorzugsweise wird hier die Faserstoffbahn einer Durchströmtrocknung ausgesetzt, wobei die Luft zuerst das Pressband, anschließend das Trägerband, danach die Faserstoffbahn und zum Schluss das Wasser wegführende Band durchströmt. Die Anordnung des Wasser wegführenden Bandes innen an der Mantelfläche der Walze hat den Nachteil, dass die Fliehkräfte, die ja nach außen gerichtet sind, die Entwässerung behindern.

Die EP 1 852 551 A1 offenbart eine Entwässerungsvorrichtung für eine Faserstoffbahn, bei der 3 AT 505 760 B1 die Faserstoffbahn auf einem Führungsband beginnend von einem Stoffauflauf durch die Entwässerungsvorrichtung zu einem großen Trockenzylinder, speziell einem Yankee-Zylinder geführt wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Entwässerungsvorrichtung und ein Entwässerungsverfahren zu offenbaren, durch welche eine verbesserte mechanische Entwässerung einer Materialbahn in einer Papiermaschine zur Herstellung von Tissuepapieren mit hohem spezifischen Volumen ermöglicht wird.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Entwässerungsvorrichtung bei der zwischen der Materialbahn und der Presswalze ein Transferband angeordnet, auf welchem die Materialbahn im Anschluss an die Entwässerung weitergeführt wird.

Eine solche Anordnung hat den Vorteil, dass die Materialbahn direkt nach der Pressung vom Wasser aufnehmenden Band getrennt wird und auf dem Transferband weiterläuft. Dadurch wird verhindert, dass eine Rückbefeuchtung der Materialbahn durch das Wasser, das im Wasser aufnehmenden Band vorhanden ist, stattfindet.

Durch die Anordnung des Wasser aufnehmenden Bandes außen an der Papierbahn unterstützen die im Umlenkbereich wirkenden Fliehkräfte die Entwässerung der Materialbahn, d.h. die Entwässerung erfolgt von der Materialbahn zum Wasser aufnehmenden Band hin radial nach außen.

Vorzugsweise ist das Pressband wasser- und luftundurchlässig. Dadurch ist das Pressband sehr belastbar und es können damit höhere Presskräfte realisiert werden. Bevorzugt ist das Pressband ein Metallband. Bei einer derartigen Bauweise, wird auf eine Durchluftströmung in der erfindungsgemäßen Entwässerungsvorrichtung verzichtet und die Entwässerung erfolgt rein mechanisch.

Es ist vorteilhaft, wenn das Wasser aufnehmende Band ein Filz ist, da Filze eine besonders hohe Aufnahmefähigkeit für Wasser aufweisen und in der Papierherstellung weit verbreitet sind. Es ist natürlich auch denkbar, dass mehrere Wasser aufnehmende Bänder bzw. Filze zwischen der Materialbahn und dem Pressband durch den Pressbereich geführt werden.

Die thermische Trocknungseinrichtung nach der Entwässerungsvorrichtung ist vorzugsweise eine Durchströmtrocknung (Trough Air Drying - TAD), also eine TAD- Trommel, oder ein Yankee. Es ist auch denkbar, dass diese beiden Einheiten hintereinander angeordnet sind. Diese Trocknungssysteme sind bereits in der Tissueherstellung weit verbreitet, somit können bestehende Anlagen durch den Einbau der erfindungsgemäßen Entwässerungsvorrichtung vor diesen thermischen Trocknungseinrichtungen mit geringem Aufwand verbessert werden.

Es ist vorteilhaft, wenn die Presswalze im Auslaufbereich besaugt ist, dadurch kann nach der Entwässerung das Wasser aufnehmende Band leicht von der Materialbahn abgenommen werden.

Gegenstand der Erfindung bildet auch ein entsprechendes Verfahren zur Entwässerung einer Materialbahn, insbesondere einer Tissuebahn, in einer Papiermaschine nach einer Formierung und vor einer thermischen Trocknung bei dem die Materialbahn durch einen Pressbereich geführt wird, der durch die Umschlingung zumindest eines Pressbandes um die Mantelfläche einer Presswalze gebildet wird, wobei die Materialbahn auf einem Wasser aufnehmenden Band durch den Pressbereich geführt wird und wobei das Wasser aufnehmende Band zwischen der Materialbahn und dem mindestens einem Pressband durch den Pressbereich geführt wird. Zwischen der Presswalze und der Materialbahn wird ein Transferband durch den Pressbereich geführt, wobei am Ende der Umschlingung zunächst das Pressband und danach das Wasser aufnehmende Band von der Materialbahn abgehoben wird, wobei die Materialbahn am 5 5 4 AT 505 760 B1

Transferband weitergeführt wird.

Eine derartige Anordnung erleichtert die Weiterführung der Materialbahn nach dem Pressbereich.

Durch die Anordnung des Wasser aufnehmenden Bandes, welches insbesondere ein Filz sein kann, außen an der Papierbahn, unterstützen die durch die Umlenkung wirkenden Fliehkräfte die Entwässerung der Materialbahn. Die Entwässerung erfolgt also von der Materialbahn zum Wasser aufnehmenden Band hin radial nach außen. 10 Günstig dabei ist, wenn die Materialbahn auf dem Wasser aufnehmenden Band, welches insbesondere ein Filz sein kann, formiert wird. Dadurch wird ein besonders einfacher Aufbau erreicht, da die Materialbahn auf einem Band vom Stoffauflauf bis in den Pressbereich transportiert wird. 15

Es ist sinnvoll, wenn die Presswalze besaugt ist, da dabei das Wasser aufnehmende Band leicht von der Materialbahn getrennt werden kann.

Im Folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen be-20 schrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Entwässerungsvorrichtung; Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer weiteren Variante einer erfindungsgemäßen Entwässerungsvorrichtung; 25

In Figur 1 ist die erfindungsgemäße Entwässerungsvorrichtung dargestellt. Sie umfasst eine Presswalze 1, die in einem Winkelbereich der Mantelfläche durch zumindest ein Pressband 3 umschlungen ist. Das Pressband 3 wird dabei von drei Leitwalzen 2a, 2b und 2c geführt. Die Leitwalzen 2a, 2b und 2c liegen innen im umlaufenden Pressband 3. 30

Vor der Entwässerungsvorrichtung ist eine Formiereinheit 16, in der die Materialbahn 5 gebildet wird, angeordnet. Die Formiereinheit 16 besteht in der Regel aus einem Stoffauflauf 17, aus dem eine Faserstoffsuspension zwischen einer Brustwalze 20a und einer Formierwalze 20b austritt, von denen die Brustwalze 20a von einem Außensieb 18 umschlungen wird. In der 35 Formiereinheit 16 wird die Faserstoffsuspension soweit entwässert, dass sich eine Materialbahn 5 auf dem Wasser aufnehmenden Band 4 bildet. Dieses Wasser aufnehmende Band 4 ist vorzugsweise ein Filz, der vor dem Einlauf in die erfindungsgemäße Entwässerungsvorrichtung durch eine Saugeinrichtung 8 entwässert wird. Die Saugeinrichtung 8 ist hier beispielhaft als besaugte Walze ausgeführt, die vom Wasser aufnehmenden Band 4 teilweise umschlungen 40 wird.

Die Materialbahn 5 wird auf dem Wasser aufnehmenden Band 4 durch den Pressbereich der Entwässerungsvorrichtung geführt und zwar so, dass das Wasser aufnehmende Band 4 zwischen dem Pressband 3 und der Materialbahn 5 angeordnet ist. Durch die Umlenkung der 45 Materialbahn 5 im Pressbereich werden Fliehkräfte hervorgerufen, die den Wasserübertritt von der Materialbahn 5 in das Wasser aufnehmende Band 4 begünstigen. Der Kontakt zwischen dem Pressband 3 und dem Wasser aufnehmenden Band 4 erfolgt erst direkt am Presseneintritt, d.h. das Wasser aufnehmende Band 4 wird nicht um die einlaufseitige Leitwalze 2b geführt. so Das Pressband 3 erlaubt die Übertragung von Bandspannungen von 80 N/mm2 und höher. Das Pressband 3 kann als Metallband ausgeführt sein. Die auf die Materialbahn 5 wirkende Druckkraft ist größer als 0,8 bar, bevorzugt größer als 1,5 bar. In der gezeigten Ausführungsform ist das Pressband 3 wasser- und luftundurchlässig, es ist somit keine Durchluftströmung vorgesehen. Es sind aber auch Ausführungsformen denkbar, bei denen zusätzlich zur mechanischen 55 Entwässerung im Pressbereich eine Durchluftströmung erfolgt. 5 AT 505 760 B1

Die durch das Pressband 3 auf das Wasser aufnehmende Band 4 und in Folge auf die Materialbahn 5 ausgeübte Presskraft, folgt aus der gewählten Pressbandspannung und dem Durchmesser der Presswalze 1. Bei konstanter Pressbandspannung ist der Pressdruck bei geringerem Walzendurchmesser höher, wobei die Verweilzeit der Materialbahn 5 im Pressbereich bei gegebener Materialbahngeschwindigkeit geringer ist. Durch Erhöhung der Pressbandspannung wird allgemein der wirkende Pressdruck erhöht.

Zusätzlich zum Wasser aufnehmenden Band 4 und der Materialbahn 5 wird auch ein Transferband 6 durch den Pressbereich der Entwässerungsvorrichtung geführt. Dieses Transferband 6 übernimmt unmittelbar nach dem Pressbereich die Materialbahn 5. Durch diese Bahnübernahme wird eine Rückbefeuchtung der Materialbahn 5 verhindert. Das Abheben des Wasser aufnehmenden Bandes 4 von der Materialbahn 5 sollte so schnell wie möglich erfolgen, um die Rückbefeuchtung der Materialbahn 5 zu minimieren, und so langsam wie nötig, um das Folgen der Materialbahn 5 mit dem Transferband 6 zu ermöglichen.

Die Presswalze 1 kann im Auslaufbereich besaugt sein, wodurch die Abnahme des Wasser aufnehmenden Bandes 4 von der Materialbahn 5 nach dem Pressbereich erleichtert wird.

Die Presswalze 1 kann an der Oberfläche strukturiert, z.B. gerillt sein, da dadurch die Laufeigenschaften des Transferbandes 6 auf der Presswalze 1 verbessert werden.

Nach der Entwässerungsvorrichtung wird die Materialbahn 5 durch eine besaugte Walze 9 vom Transferband 6 abgenommen und auf ein Sieb 7 übergeben. Das Sieb 7 kann auch strukturiert sein. Zur Unterstützung der Übergabe der Materialbahn 5 vom Transferband 6 auf das Sieb 7 kann das Sieb 7 schneller laufen als das Transferband 6 und somit einen Zug auf die Materialbahn 5 ausüben.

Das Sieb 7 transportiert die Materialbahn 5 weiter zu einer thermischen Trocknungseinrichtung 11, die aus einer TAD Trommel 12 und einer TAD Haube 13 besteht. In anderen Ausführungsformen kann die thermische Trocknungseinrichtung 11 nach der Entwässerungseinrichtung auch durch einen Yankee samt Trockenhaube gebildet werden.

Es wäre auch denkbar, dass die Materialbahn 5 vom Sieb 7 auf nachfolgende Siebe übergeben wird. Dabei kann eine beabsichtigte Geschwindigkeitsdifferenz der Siebe auftreten. Wenn ein nachfolgendes Sieb langsamer läuft als das vorhergehende Sieb, kommt es zu einer Stauchung der Materialbahn 5 und somit zu einem Volumengewinn (Bulk Gewinn).

Figur 2 stellt eine weitere Ausführung der Erfindung dar, wobei die verwendeten Bezugszeichen denen in Fig. 1 entsprechen. Bei dieser Ausführung wird jedoch die Materialbahn 5 auf einem Sieb 10 durch die Entwässerungsvorrichtung geführt.

Die vor der Presseneinheit erfolgte Formierung in der Formiereinheit 16 der Materialbahn aus einer Suspension erfolgt dabei schon auf dem Sieb 10. Dieses Sieb 10 kann auch ein TAD Sieb sein.

Das Wasser aufnehmende Band 4 wird vor der Entwässerungsvorrichtung durch eine Saugeinrichtung 8 entwässert und erst danach unmittelbar vor dem Pressbereich mit der Materialbahn 5 in Kontakt gebracht.

Im Pressbereich wird das Wasser aufnehmende Band 4 zwischen dem Pressband 3 und der Materialbahn 5 geführt.

Nach dem Pressbereich wird zuerst das Pressband 3 vom Wasser aufnehmenden Band 4 abgenommen, danach wird das Wasser aufnehmende Band 4 von der Materialbahn 5 abgenommen und die Materialbahn 5 am Sieb 10 weitergeführt.

Claims

6 AT 505 760 B1 Die Presswalze 1 ist im Auslaufbereich besaugt. Dies dient der Unterstützung der Trennung des Wasser aufnehmenden Bandes 4 von der Materialbahn 5. Nach der Entwässerungsvorrichtung wird die Materialbahn 5 zu einer thermischen Trocknungseinrichtung 11 geführt, die im vorliegenden Fall aus einem Yankee 14 und einer Haube 15 besteht. Ein Crepschaber 19 schabt die getrocknete Materialbahn 5 vom Yankee 14 ab. Selbstverständlich kann anstatt des Yankees 14 auch eine TAD Trommel 12 mit einer TAD Haube 13 vorgesehen sein. Die getrocknete Materialbahn 5 hat typischerweise ein Flächengewicht von 40 g/m2 und weniger. Dieser Wert ist typisch für Tissue Papier. Die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich eine bevorzugte Ausführung der Erfindung dar. Die Erfindung umfasst auch andere Ausführungsformen, bei denen beispielsweise neben dem Wasser aufnehmende Band 4 weitere Wasser aufnehmende Bänder durch den Pressbereich geführt werden. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Entwässerung einer Materialbahn (5), insbesondere einer Tissuebahn, in einer Papiermaschine nach einer Formiereinheit (16) und vor einer thermischen Trocknungseinrichtung (11), beispielsweise einer TAD- Trommel (12) oder eines Yankee (14), mit einer Presswalze (1) welche von einem Pressband (3) umschlungen wird, wobei die Materialbahn (5) auf einem Wasser aufnehmenden Band (4) in die Entwässerungsvorrichtung geführt wird und das Wasser aufnehmende Band (4) zwischen der Materialbahn (5) und dem Pressband (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Materialbahn (5) und der Presswalze (1) ein Transferband (6) angeordnet ist, auf welchem die Materialbahn (5) im Anschluss an die Entwässerungsvorrichtung geführt ist.
2. Entwässerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Pressband (3) wasser- und luftundurchlässig ist.
3. Entwässerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Pressband (3) ein Metallband ist.
4. Entwässerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser aufnehmende Band (4) ein Filz ist.
5. Entwässerungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Presswalze 1 im Auslaufbereich besaugt ist.
6. Verfahren zur Entwässerung einer Materialbahn (5), insbesondere einer Tissuebahn, in einer Papiermaschine nach einer Formierung und vor einer thermischen Trocknung bei dem die Materialbahn (5) durch einen Pressbereich geführt wird, der durch die Umschlingung zumindest eines Pressbandes (3) um die Mantelfläche einer Presswalze (1) gebildet wird, wobei die Materialbahn (5) auf einem Wasser aufnehmenden Band (4) in den Pressbereich geführt wird, und das Wasser aufnehmende Band (4) zwischen der Materialbahn (5) und dem mindestens einem Pressband (3) durch den Pressbereich geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Presswalze (1) und der Materialbahn (5) ein Transferband (6) durch den Pressbereich geführt wird und dass am Ende der Umschlingung zunächst das Pressband (3) und danach das Wasser aufnehmende Band (4) von der Materialbahn (5) abgehoben wird, wobei die Materialbahn (5) auf dem Transferband (6) weitergeführt wird. 7 AT 505 760 B1
7. Entwässerungsverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahn (5) auf dem Wasser aufnehmenden Band (4) formiert wird.
8. Entwässerungsverfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Presswalze (1) im Auslaufbereich besaugt wird. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen