AT517329A4 - Verfahren zur herstellung einer faserstoffbahn - Google Patents

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AT517329A4 ATA50843/2015A AT508432015A AT517329A4 AT 517329 A4 AT517329 A4 AT 517329A4 AT 508432015 A AT508432015 A AT 508432015A AT 517329 A4 AT517329 A4 AT 517329A4
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Abstract

Den Gegenstand dieser Erfindung bildet ein Verfahren zur Herstellung einer Faserstoffbahn (9), insbesondere zur Herstellung einer Tissue- oder Hygienepapierbahn, bei dem eine Faserstoffsuspension zur Bildung einer Faserstoffbahn (9) in einem Doppelsiebformer (18) entwässert und die Faserstoffbahn (9) mit Hilfe eines TAD-Trockners (19) getrocknet wird. Nach dem Doppelsiebformer (18) und vor dem TAD Trockner (19) ist eine Vorentwässerungseinrichtung (20) vorgesehen, mit einer Haube (17) und einer Saugwalze (16), dabei wird die zwischen jeweils genau einer Bespannung (3, 4, 5) eingebettete Faserstoffbahn (9) von einem heißen Fluid durchströmt. Die Bespannung (5) zwischen Saugwalze (16) und Faserstoffbahn (9) ist ein Filz (5) und die Bespannung (3, 4) zwischen Faserstoffbahn (9) und Haube (17) ist ein Sieb (3, 4). In der Vorentwässerungseinrichtung (20) wird ein Volumenstrom des Fluids größer 100 m3/(m 2.min), insbesondere größer 200 m3/(m 2m.in), vorzugsweise größer 250 m3/(m 2m. in) durch die Faserstoffbahn (9) hindurchgesaugt.

Description

VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER FASERSTOFFBAHN
Den Gegenstand dieser Erfindung bildet ein Verfahren zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere zur Herstellung einer Tissue- oder Hygienepapierbahn. Dabei wird eine Faserstoffsuspension zur Bildung einer Faserstoffbahn in einem Doppelsiebformer entwässert und mit Hilfe eines TAD-Trockners getrocknet. Vor dem TAD-Trockner ist eine Vorentwässerungseinrichtung vorgesehen, mit einer Haube und einer Saugwalze, dabei wird die zwischen jeweils genau einer Bespannung eingebettete Faserstoffbahn von einem heißen Fluid durchströmt, wobei die Bespannung zwischen Saugwalze und Faserstoffbahn ein Filz ist und wobei die Bespannung zwischen Faserstoffbahn und Haube ein Sieb ist.
Bei herkömmlichen Maschinen zur Herstellung von Tissue mit sogenannten Durchströmtrocknern (TAD = Through Air Dryer) wird die Faserstoffbahn zuerst mit Hilfe von Vakuum auf einen Trockengehalt von ungefähr 25% vorentwässert und im Anschluss im TAD-Trockner mit Hilfe von großen Mengen Heißluft getrocknet. Dabei wird Luft durch Brenner erwärmt und mit Hilfe von Gebläsen über die TAD Haube durch die Faserstoffbahn in die TAD Trommel geleitet, dabei verdampft das Wasser in der Faserstoffbahn. Der Differenzdruck zwischen Haube und Trommel ist dabei gering.
Mit Hilfe dieser Durchströmtrocknung lässt sich besonders weiches Tissue produzieren.
Bei der Durchströmtrocknung mit TAD Trommeln ist jedoch die Luftdurchlässigkeit der Faserstoffbahn ein kritischer Faktor. Wenn die Faserstoffbahn zu feucht ist, kann die Heißluft nicht die Faserstoffbahn durchdringen. Im
Anfangsbereich der TAD Trommel findet dann nur eine Aufpralltrocknung statt und zwar so lange, bis der Trockengehalt der Faserstoffbahn hoch genug ist, sodass die Luft durch die Faserstoffbahn strömen kann. Erst dann gelangt man in den Bereich der Durchströmtrocknung. Diese unerwünschte Aufpralltrocknung im TAD-Trockner wirkt sich nachteilig auf das Feuchteprofil der Faserstoffbahn aus, außerdem sinkt die Trocknungseffizienz bzw. steigt der Energieverbrauch. Zur Erzielung eines ausreichenden Trockengehaltes sind oft auch zwei TAD Trockner hintereinander angeordnet. EP 1 397 587 B1 offenbart eine Tissuemaschine, die auf den Einsatz von TAD Trocknern verzichtet. Hier wird die Faserstoffbahn in einer Vorentwässerungseinrichtung vorgetrocknet, dabei ist die Faserstoffbahn zwischen einem Sieb und einem Filz eingebettet und wird dabei von heißer Luft bei einer Temperatur < 220°C, vorzugsweise < 150°C und einem Luftvolumenstrom von weniger als 50 m/(m min) durchströmt. Im Anschluss erfolgt die Übergabe der Faserstoffbahn auf einen Yankee Zylinder, wo sie endgültig getrocknet wird. Ein Yankee Zylinder arbeitet nur nach dem Prinzip der Aufpralltrocknung.
Im Gegensatz zu EP 1 397 587 B1 erlaubt die Erfindung viel höhere Maschinengeschwindigkeiten bzw.
Produktionskapazitäten, wie auch bessere Papierqualität -hinsichtlich Caliper, Bulk, Wasseraufnahmekapazität und Weichheit. In einer Ausführungsform der Erfindung kann die Vorentwässerungseinrichtung auch ohne spezielles Prägeband betrieben werden, und erlaubt weiterhin die Herstellung einer mit einer dreidimensionalen Oberflächenstruktur versehenen Faserstoffbahn.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Trockengehalt der Faserstoffbahn zu erhöhen, damit die Effizienz der TAD Trommel erhöht wird bzw. der Energieverbrauch vermindert wird. Außerdem soil das Feuchteprofil der Faserstoffbahn quer zur Maschinenlaufrichtung gegenüber herkömmlicher TAD Anlagen einheitlicher werden und vorzugsweise soil die Verwendung nur noch einer TAD Trommel mbglich sein.
Die Vorentwässerung soil aber derart sanft erfolgen, dass dadurch die Qualität der Faserstoffbahn nicht vermindert wird, eine Vorentwässerung mit Pressen oder Pressbändern kann die Faserstoffbahn zu stark komprimieren und so die Qualität negativ beeinflussen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Herstellungsverfahren gemäß Patentanspruch 1.
Erfindungsgemäß verwendet das Verfahren im Gegensatz zur EP 1 397 587 B1 eine TAD Trommel und zusätzlich wird in der Vortrocknungseinrichtung ein sehr hoher Volumenstrom des Fluids größer 100 m/(m min), insbesondere größer 200 m/(m min), vorzugsweise größer 250 m/(m min) durch die Faserstoffbahn hindurchgesaugt.
Der Differenzdruck in der Vorentwässerungseinrichtung zwischen Haubenseite und Saugwalzenseite sollte auf größer 0,25bar, insbesondere größer 0,45 bar, vorzugsweise größer 0,55 bar eingestellt werden. Dadurch wird die Vorentwässerungseinrichtung bei einer Druckdifferenz betrieben, die urn Größenordnungen größer ist, als der Differenzdruck in der TAD Trommel, der im Regelfall bei 0,05 bar liegt. Durch diesen großen Differenzdruck in der
Vorentwässerungseinrichtung kann auch bereits dort eine Durchströmtrocknung erfolgen, zumindest bereichsweise.
Durch diese Erfindung kann der Trockengehalt vor der TAD Trommel von bisher ungefähr 25% in herkömmlichen Maschinen auf über 30%, insbesondere auf über 35%, vorzugsweise auf sogar über 40% erhöht werden. Dadurch steigt die Permeabilität der Faserstoffbahn und in der TAD Trommel kann eine Durchströmtrocknung über den gesamten Umschlingungsbereich erfolgen.
Beim heißen Fluid kann es sich beispielsweise urn heiße Luft oder urn heißen Dampf handeln. Günstige Temperaturbereiche der Heißluft liegen dabei bei Temperaturen von iiber 150°C, insbesondere über 200 °C, vorzugsweise iiber 250°C.
Die Vorentwässerungseinrichtung kann auch in Maschinenlaufrichtung betrachtet in mehreren Zonen, beispielsweise in zwei Zonen unterteilt sein. Dadurch kann in der ersten Zone eine Trocknung mit anderen Betriebsparametern erfolgen, beispielsweise mit einem höheren Druck, einer hdheren Temperatur oder mit einem anderen Medium.
Es ist giinstig, wenn der Filz eine feinporige Struktur aufweist, wobei die durchschnittliche Porengröße der zur Faserstoffbahn weisenden Oberfläche des Filzes kleiner ist als die durchschnittliche Porengröße der zur Saugwalze weisenden Seite. Eine feine und weiche Filzoberseite zur Faserstoffbahn vergrößert die Kontaktfläche zwischen Filz und Faserstoffbahn, wodurch die Kapillarentwässerung begünstigt wird. Eine grdbere Filzstruktur zur Saugwalze hin begünstigt hingegen die Wasserabfuhr durch die perforierte Saugwalzenoberfläche ins Walzeninnere. Die Feinheit der feineren Filzoberfläche sollte weniger als 6,7 dtex, vorzugsweise weniger 3,3 dtex betragen, die Schicht direkt darunter sollte eine Feinheit von weniger als 17 dtex, vorzugsweise weniger 11 dtex aufweisen, wohingegen die gegeniiberliegende zur Saugwalze weisende Filzseite dann viel offener (gröber) sein sollte, um die Abfuhr des Wassers durch die Bohrungen der Saugwalze zu erleichtern. Diese Werte beziehen sich auf den Grundfaseranteil des Filzes .
Damit ein möglichst guter Kontakt zwischen Filz und Faserstoffbahn in der Vorentwässerungseinrichtung realisiert werden kann, ist es günstig, wenn zu Beginn der Vorentwässerungseinrichtung eine Kontaktwalze vorgesehen ist, die sanft gegen die Saugwalze drückt, sodass dadurch der Kontakt der Faserstoffbahn mit dem Filz verbessert wird. Dabei soil die Faserstoffbahn jedoch nicht oder nur in sehr geringem Maße gepresst werden. Die Kontaktwalze sollte daher nur mit einer Linienkraft von weniger als 30kN/m, besser weniger als 15 kN/m, vorzugsweise weniger als 10 kN/m betragen.
Damit ein möglichst großer Volumenfluss realisiert werden kann, sollte die Saugwalze eine möglichst große freie Oberfläche haben, beispielsweise größer 25%, besser jedoch größer 35%.
Es ist günstig, wenn im Anschluss an den TAD Trockner ein Yankee vorgesehen ist.
Im Folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische (Seitenansicht) Tissuemaschine, die sich zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet;
Fig. 2 eine weitere schematische (Seitenansicht) einer geeigneten Tissuemaschine;
Gleiche Bezugszeichen in den beiden Figuren bezeichnen jeweils gleiche Anlagenteile.
In Figur 1 wird die Faserstoffsuspension in einem Doppelsiebformer 18 über einen Stoffauflauf 1 zwischen zwei Siebe 3 eingebracht, iiber eine Formierwalze 2 geleitet und mit Hilfe von Vakuumkästen (nicht dargestellt) auf einen Trockengehalt von ungefähr 24% entwässert.
Im Anschluss erfolgt beim Überführkasten 11 die Übergabe der Faserstoffbahn 9 auf ein strukturiertes TAD-Sieb 4. Das strukturierte TAD-Sieb 4 kann (muss nicht) dabei etwas langsamer als das Sieb 3 bewegt werden, sodass sich die Fasern gut in die Vertiefungen des TAD-Siebes 4 einfügen können (wet crepe), durch den Saugkasten 10 zum Nassstrukturieren werden die Fasern in die Struktur des TAD Siebes 4 gesaugt.
Im Anschluss erfolgt eine weitere Entwässerung in der Vorentwässerungseinrichtung 20. Die
Vorentwässerungseinrichtung 20 weist eine Haube 17, einen Filz 5 und eine Saugwalze 16 auf. Die auf dem TAD-Sieb 4 fixierte Faserstoffbahn 9 kann durch die Presswalze (kiss press roll) 15 gegen den Filz 5 und gegen die Saugwalze 16 gepresst werden. Dies verbessert den Kontakt zwischen Filz 5 und Faserstoffbahn 9. Die Linienkraft in diesem Pressnip beträgt zwischen 5 kN/m und 30 kN/m. Bei diesen Drücken werden nur ungefähr 20% der Fasern verdichtet, die restlichen 80 % der Fasern sind durch die Vertiefungen des TAD-Siebes 4 geschützt und werden daher nicht komprimiert.
Die Faserstoffbahn 9 wird zwischen dem Filz 5 und dem TAD-Sieb 4 durch die Vorentwässerungseinrichtung 20 geführt. Über die Haube 17 wird in einer ersten Zone Dampf auf die Faserstoffbahn 9 geblasen und zwar mehr als 0,3 Tonnen Dampf pro Tonne Faserstoff, besser noch mehr als 0,5 Tonnen Dampf pro Tonne Faserstoff, idealerweise sogar mehr als 1 Tonne Dampf pro Tonne Faserstoff.
In der zweiten nachfolgenden Zone wird feuchte Heißluft mit einer Temperatur von über 150°C, vorzugsweise über 250°C durch die Faserstoffbahn 9 geblasen. Die Luftfeuchtigkeit der über die Haube 17 zugeführten Heißluft sollte vorzugsweise über 150 gH2o/kgLUft, insbesondere über 300 gH2o/kgLuft, vorzugsweise sogar über 450 gH2o/kgLuft betragen.
Da im Bereich der Vorentwässerungseinrichtung 20 die Faserstoffbahn 9 noch sehr feucht ist, kommt es hier kaum zu Verdampfungsprozessen. Hier wird vielmehr durch die Warmezufuhr die Viskosität des Wassers in der Faserstoffbahn 9 herabgesetzt, wodurch das Wasser über die Saugwalze 16 aus der Faserstoffbahn 9 gesaugt wird. Der feinporige Filz 5 unterstiitzt die Entwässerung durch Kapillarentwässerung. Die über die Haube 17 zugeführte Luftmenge entspricht im Wesentlich der über die Saugwalze 16 abgesaugten Menge. Die zugefiihrten Luft- bzw.
Dampfmengen betragen erfindungsgemäß mehr als 100 m/'' (m min) , insbesondere mehr als 200 m/3(m nfin) , vorzugsweise sogar mehr als 250 m/(m min).
Der Druck in der Haube 17 liegt hier über dem Umgebungsdruck, damit keine kalte Umgebungsluft über die Saugwalze 16 angesaugt wird.
Im Anschluss an die Vorentwässerungseinrichtung 20 wird die Faserstoffbahn 9 mit einem Trockengehalt von mehr als 30%, insbesondere mehr als 35% und vorzugsweise mehr als 40% an den Heißlufttrockner 19 übergeben. Der Heißlufttrockner 19 ist ein TAD-Trockner und besteht aus einer TAD Trommel 13 und einer TAD Haube 14. Bei einem Trockengehalt ab 35% kann eine zweite TAD Trommel entfalien.
Nachfolgend wird die Faserstoffbahn mit einer Presswalze 12 vom TAD-Sieb 4 auf einen Yankee Zylinder 6 übergeben. Am Yankee Zylinder 6 wird die Faserstof fbahn 9 mit iiber die Haube 7 zugeführter Heißluft weiter getrocknet und danach abgeschabt. Die Yankeeoberfläche wird iiber eine Beschichtungseinrichtung 8 mit Chemikalien bespriiht, damit sich die Faserstoffbahn leichter von der Yankeeoberfläche abschaben lässt.
In Figur 2 ist eine weitere Vorrichtung zur Durchfiihrung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Im Unterschied zur Figur 1 ist hier die Vorentwässerungseinrichtung 20 nicht innerhalb des strukturierten TAD-Siebes 4, sondern bereits innerhalb des Siebes 3 des Doppelsiebformers 18 angeordnet. Die Übergabe der Faserstoffbahn 9 auf das strukturierte TAD-Sieb 4 erfolgt erst nach der Vorentwässerungseinrichtung 20. Beim Sieb 3 des Doppelsiebformers 18 kann es sich urn ein strukturiertes Oder um ein unstrukturiertes Sieb handeln.

Claims (12)

  1. Patentansprüche
    1. Verfahren zur Herstellung einer Faserstoffbahn (9), insbesondere zur Herstellung einer Tissue- Oder Hygienepapierbahn, bei dem eine Faserstoffsuspension zur Bildung einer Faserstoffbahn (9) in einem Doppelsiebformer (18) entwässert wird und die Faserstoffbahn (9) mit Hilfe eines Heißlufttrockners (19) getrocknet wird, wobei nach dem Doppelsiebformer (18) und vor dem Heißlufttrockner (19) eine Vorentwässerungseinrichtung (20) vorgesehen ist, mit einer Haube (17) und einer Saugwalze (16), dabei wird die zwischen jeweils genau einer Bespannung (3, 4, 5) eingebettete Faserstoffbahn (9) von einem heißen Fluid durchstrdmt, wobei die Bespannung (5) zwischen Saugwalze (16) und Faserstoffbahn (9) ein Filz (5) ist und wobei die Bespannung (3, 4) zwischen Faserstoffbahn (9) und Haube (17) ein sieb (3, 4) ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffbahn (9) im Heißlufttrockner (19) auf einem strukturierten TAD-Sieb (4) mit Hilfe einer mit Heißluft beaufschlagten TAD Trommel (13) getrocknet wird und dass in der Vorentwässerungseinrichtung (20) ein Volumenstrom des Fluids größer 100 m/(m min), insbesondere größer 200 m/(m min), vorzugsweise größer 250 m/(m min) durch die Faserstoffbahn (9) hindurchgesaugt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffbahn (9) auf einem strukturierten Sieb (3, 4) durch die Vorentwässerungsvorrichtung (20) geführt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die auf dem sieb (3) des Doppelsiebformers (18) gebildete Faserstoffbahn (9) auf ebendiesem Sieb (3) durch die Vorentwässerungsvorrichtung (20) geführt wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffbahn (9) auf einem strukturierten oder unstrukturierten Sieb (3) im Doppelsiebformer (18) gebildet wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffbahn (9) in der Vorentwässerungseinrichtung (20) von heißer Luft mit einer Temperatur von über 150°C, insbesondere über 200°C, vorzugsweise über 250°C durchströmt wird. 6. verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffbahn (9) von feuchter Heißluft durchströmt wird, wobei der Feuchtegehalt liber 150 gH2o/kgLuft, insbesondere liber 300 gtmo/kgnjft, vorzugsweise sogar liber 450 gimo/kgLuft beträgt.
  6. 7. Verfahren nach einem der Anspriiche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffbahn (9) in der Vorentwässerungseinrichtung (20) von heißem Dampf durchströmt wird.
  7. 8. Verfahren nach einem der Anspriiche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffbahn (9) in der Vorentwässerungseinrichtung (20) nacheinander zwei Zonen durchläuft, wobei die Faserstoffbahn (9) in der ersten Zone vorzugsweise von Dampf und heißer Luft und in der zweiten Zone von heißer Luft durchströmt wird.
  8. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Differenzdruck in der Vorentwässerungseinrichtung (20) zwischen Haubenseite und Saugwalzenseite auf größer 0,25 bar, insbesondere größer 0,45 bar, vorzugsweise größer 0,55 bar eingestellt wird.
  9. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Filz (5) eine feinporige Struktur aufweist, wobei die durchschnittliche Porengröße der zur Faserstoffbahn (9) weisenden Oberfläche des Filzes (5) kleiner ist, als die durchschnittliche Porengröße der zur Saugwalze (16) weisenden Seite.
  10. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1,2 oder 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstof fbahn (9) auf dem TAD-Sieb (4) durch die Vorentwässerungseinrichtung (20) geführt wird.
  11. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffbahn (9) nach der Durchströmtrommel (13) einem Yankee (6) zugeführt wird.
  12. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn der Vorentwässerungseinrichtung (20) eine Kontaktwalze (15) vorgesehen ist, die gegen die Saugwalze (16) drückt, sodass dadurch die Faserstoffbahn (9) gegen den Filz (5) gedrückt wird.
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