CH652772A5

CH652772A5 - Verfahren zur bildung einer papierbahn in einer langsiebmaschine und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens.

Info

Publication number: CH652772A5
Application number: CH786/81A
Authority: CH
Inventors: Per Lennart Reiner; Sven Ulrik Torbjoern Aberg
Original assignee: Moelnlycke Ab
Priority date: 1979-05-23
Filing date: 1980-05-20
Publication date: 1985-11-29
Also published as: FI74500B; ES491735A0; NL8020187A; NO810156L; BE883429A; NO153227B; GB2071174A; SE421808B; DE3045279C2; AT381332B; AU5988880A; DK152926C; NO153227C; DK496780A; US4565603A; FR2457340A1; GB2071174B; ES8102239A1; CA1118258A; DE3045279T1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bildung einer Papierbahn in einer Langsiebmaschine und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist von ausserordentlicher Wichtigkeit für die Eigenschaften des hergestellten Papiers, dass die Papierbahn im nassen Abschnitt der Maschine tinter kontrollierten Bedingungen gebildet wird.

Normalerweise wird der Lagervorrat in der Form eines freien Strahles vom Stoffauflaufkasten auf das Langsieb ausgeschleudert, wo der Lagervorrat entwässert und eine Papierbahn gebildet wird. Die Bildung der Papierbahn wird durch viele verschiedene störende Faktoren beeinflusst, wie z.B. unvollständige Verteilung der Fasern im Lagervorrat, nicht einheitlicher Fluss des Papierzeuges aus dem Stoffauflaufkasten, Unterschied in der Geschwindigkeit zwischen dem Papierzeugstrahl und dem Langsieb, nicht einheitliche Entwässerung infolge von unpassenden oder mangelhaften Entwässerungselementen. Es ist speziell schwierig, mit den zwei erstgenannten Störfaktoren fertig zu werden. Aus geometrisch-mechanischen Gründen weisen die Fasern eine Tendenz auf, auszuflocken. Diese Ausflockungstendenz wird mit zunehmender Fasernkonzentration und Fasernlänge betont. Um ein Papier mit guter Formung herstellen zu können, müssen die Faserflocken im Lagervorrat gut verteilt sein.

Dies kann durch eine sehr tiefe Fasernkonzentration erreicht werden, ist jedoch meist nicht attraktiv, da es notwendigerweise die Handhabung grosser Durchflussmengen in sich schliesst. Eine Verminderung der Fasernflocken kann mit Hilfe einer feinen Turbulenz im Durchfluss des Lagervorrates erzielt werden. Die Hersteller von Maschinen versuchen deshalb, im Stoffauflaufkasten eine solche Flussgeometrie zu schaffen, welche eine niedrige Turbulenz der Skala von genügender Intensität ergeben. Erfahrung aus praktischem Betrieb zeigt, dass dies ein Dilemma geschaffen hat. Die erzeugte Turbulenz weist oftmals ein relativ breites Spektrums auf, d.h. dass eine Turbulenz eines relativ hohen Skalenwertes mit einem tiefen Skalenwert vermischt ist. Die Turbulenz mit einem tiefen Skalenwert verfällt rasch und verursacht dabei ein schnelles Wiederausflocken. Die grossen Wirbel, welche eine hohe Energie aufweisen, weisen eine längere Dauer auf und haben manchmal die Gelegenheit, beim Ausfliessen aus dem Stoffauflaufkasten teilzunehmen. Ein zu hoher Turbulenzpegel im vom Stoffauflaufkasten ausgestos-senen Strahl hat eine Änderung in der Strahlgeometrie (welche ursprünglich durch die Geometrie der Scheibe bestimmt ist) zur Folge. Die Dicke des Lagervorratsstrahls zeigt örtliche Veränderungen in der Zeit und gleichzeitig über die Maschine. Da die Substanz des gebildeten Blattes von der Dicke der Lagervorratsschicht über das Langsieb abhängt, ändert die Substanz folgerichtig von einer Lage zur anderen in der Papierbahn.

Die Probleme, auf welche oben Bezug genommen wird und welche oftmals ungenügende Entflockung des Lagervorrates zur Folge haben, da der notwendige Turbulenzpegel die Bildung der Bahn auf dem Langsieb unannehmbar stören würde, sind natürlich ernster auf einer Langsiebmaschine als auf einer Doppellangsiebmaschine. Auf der letzteren Maschine ist die Länge des freien Strahles im allgemeinen kurz, wobei eine Entwässerung schnell stattfindet, so dass

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Dicke-Variationen in der Lagervorratsschicht nicht genügend Zeit zum Wachsen auf den gleichen Betrag wie auf einer Langsiebmaschine haben.

Die Entwässerung auf einen festen Zustand der einzelnen Fasern in einem Fasernbett auf einer Langsiebmaschine wird durch verschiedene Typen von Entwässerungselementen, Formungstischen, Tischrollen, Folien, Nassaugkasten ausgeführt. Zusätzlich zur primären Aufgabe der Entwässerung haben diese Elemente gemeinsam, dass sie in einem grösseren oder kleineren Umfang Störungen in die Lagervorratsschicht einführen. Als Beispiel kann die Entwässerung mit Hilfe von Folien beschrieben werden. Ein Folienstreifen wird unter einem gewissen Winkel relativ zum Langsieb angeordnet, um einen divergierenden Zwischenraum mit dem Langsieb in Richtung der Maschine zu bilden. Wenn das Langsieb mit der Lagervorratsschicht vorwärts über den Streifen stürzt, bildet sich ein Vakuum im divergierenden Raum, welches die Entwässerung verursacht. Ein grösserer oder kleinerer Betrag des abgelassenen Wassers folgt entlang mit dem Langsieb auf der unteren Seite desselben zum nächsten vorderen Streifen, wobei an der Vorderkante desselben das Wasser abgeschabt wird. Dieses Abschaben des Wassers hat einen Druckimpuls zur Folge, welcher nach oben gegen das Langsieb und die schon gebildete und auf dem Langsieb liegende Bahn gerichtet ist. Die Grösse des Druckimpulses ist eine Funktion der abgeschabten Wassermenge des Abschabwinkels und der Langsiebgeschwindigkeit. Aus schon erwähnten Gründen existiert im aus dem Stoffauflaufkasten ausfliessenden Lagervorrat oftmals ein Zustand der Ausflockung, welche unannehmbar für die Papierbildung ist. Die an der Frontkante der Folienstreifen erzeugten Druckimpulse führen Scherbeanspruchungen in den Lagervorrat auf dem Langsieb ein,

welche Beanspruchungen einen positiven Ausflockungseffekt in einem frühen Zustand der Bahnbildung erzeugen. Dieser Effekt ist schwierig zu steuern, wobei zu starke Druckimpulse in einem etwas späteren Zustand der Bahnbildung ein Fasernnetzwerk, welches schon auf dem Langsieb gebildet ist, zerstören können und dabei die Bahnbildung negativ beeinflussen.

Verschiedene Verfahren und Konstruktionen wurden zur Lösung der obgenannten Probleme vorgeschlagen. Es ist z.B. aus der SE-Patentschrift 349 076 bekannt, eine Scheibe auf einem Stoffauflaufkasten in solcher Weise anzuwenden, dass ein oberer Scheibenrand sich vorwärts über das Langsieb in seiner Bewegungsrichtung und über ein Entwässerungselement unterhalb des Langsiebes erstreckt. Es besteht die Absicht, einen konvergierenden Zwischenraum zwischen dem oberen Rand und dem Langsieb zu bilden, welcher Zwischenraum der Entwässerungsgeschwindigkeit angepasst ist, so dass der Fluss des Lagervorrates in diesem Zwischenraum als konstant aufrechterhalten werden kann. Dies erfolgt während des grösseren Teils des Entwässerungsvorganges in einer Lagervorratsschicht, der durch den erweiterten oberen Rand und das Langsieb gut definiert ist, und in welchem hydrodynamische im Stoffauflaufkasten erzeugte Störungen sich nicht entwickeln können. Der konvergierende Zwischenraum zwischen dem erweiterten oberen Rand und dem Langsieb kann so mit Bezug auf seine Form definiert werden, dass der obere Rand steif ist und das Langsieb durch ein Entwässerungselement gestützt wird, welches das Langsieb mit einer vorgegebenen Spannung versieht. Das Entwässerungselement kann eine Saugbrustwalze oder ein ebener Saugkasten sein, wobei die äussere Erscheinung des letzteren variieren kann. Die offene Fläche im Saugkastendeckel kann ein Muster von Löchern oder Schlitzen sein, die sich quer zur Maschine erstrecken. Alle Saugkastendeckel haben gemeinsam, dass die offene Fläche und entsprechend die Grundfläche so angeordnet sind, dass das Langsieb in einer

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Weise gestützt wird, welche ein Minimum an Durchbiegung in den Saugzonen zur Folge hat. Der Saugkasten kann in Abschnitte unterteilt sein, so dass verschiedene Vakuumpegel an die verschiedenen Abschnitte angelegt werden können. Durch diese Anordnung kann die Entwässerungsrate gesteuert werden, um dem konvergierenden formenden Zwischenraum angepasst zu werden. Wie oben in bezug auf die Folien erwähnt wurde, hat eine Stütze unterhalb des Langsiebes während einer Entwässerungsphase zur Folge, dass Druckimpulse nach oben gegen das Langsieb gerichtet werden und einen Qualitäts verlust auf die gebildete Bahn zur Folge haben. Die Situation wird zusätzlich verschlimmert, indem das gebildete Fasernetzwerk nicht den stabilisierten Saugkräften über den Grundflächen ausgesetzt ist.

Entsprechend einem anderen Verfahren gemäss der US-Patentschrift 3 079 990 wird eine Entwässerungsvorrichtung verwendet, welche einen Saugkasten umgibt, um einen Teil des Drahtes aufzunehmen, und eine gekrümmte Bewegungsbahn für den Draht in Verbindung mit der Papierherstellungsvorrichtung bildet. Es ist beabsichtigt, dass diese Vorrichtung den Ausgleich des durch den Kasten auf den Draht ausgeübten Sauggrads unterstützt. Der gekrümmte Teil des Drahtes wird einer Saugwirkung ausgesetzt, um den Hauptteil des Wassers aus hinzutransportierten Suspensionen zu entfernen, um angeblich die Notwendigkeit der Verwendung von Registerwalzen zu eliminieren. Es ist ebenfalls bekannt, dass in solchen Systemen immer Störungen auftreten, die bei der Bildung von Papierbahnen dieses Typs gebildet werden. Dies resultiert aus der unvollständigen Dispersion und dem nicht-gleichförmigen Fluss der Fasern aus dem Saugkasten. Mit der bekannten Vorrichtung können diese Störungen nicht verhindert werden. Im Gegenteil bewirkt die schnelle und ungesteuerte Entwässerung in Verbindung mit dem gekrümmten Drahtteil eine extreme Nicht-Gleichmässigkeit der erzeugten Papierbahn.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, in grösstmög-lichstem Umfang die oben genannten Nachteile, die in Verbindung mit der Bildung von Papierbahnen auftreten, zu eliminieren. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 und 6 gelöst.

Infolge der Tatsache, dass mindestens das Ende der Formung der Papierbahn in einem Zwischenraum zwischen einem flexiblen oberen Rand und einem ungestützten Teil des Langsiebes stattfindet, werden die hydrodynamischen Störungen gedämpft und dadurch kann eine mehr einheitliche Substanz der Papierbahn aufrechterhalten werden. Der konvergierende formende Zwischenraum passt sich selbst automatisch der Art und Weise des Entwässerungsprozesses an. Die Konzentration des Lagervorrates im Stoffauflaufkasten kann erhöht werden, ohne den Formungsprozess zu stören. Dies ist speziell vorteilhaft, wenn Papier mit grosser Masse hergestellt wird. Die Entwässerung wird durch Vakuum an der unteren Oberfläche des Langsiebes während der Bildung durchgeführt. Infolge der Tatsache, dass der ungestützte Langsiebteil sich über den flexiblen oberen Rand bei aufrechterhaltenem Vakuum erstreckt, treten keine Störungen in der Papierbahn auf, wenn sie den formenden Zwischenraum verlässt. Der flüssige Film, der sich zwischen dem flexiblen oberen Rand und der Bahn bildet, wird nach unten in die Bahn gezogen, sobald die Bahn den formenden Zwischenraum verlässt.

Zusätzlich zu einer ungestörten Bahnbildung ermöglicht die Erfindung ebenfalls eine hohe Entwässerungskapazität. Dies schliesst die Möglichkeit ein, den Langsiebabschnitt der Papierherstellungsmaschine zu kürzen.

Die Erfindung kann auch bei der Herstellung von mehrschichtigem Papier angewendet werden, wobei der Lagervorrat zum Langsieb durch zwei oder mehr Scheiben über3

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tragen wird, und wo vorzugsweise ein beweglicher oberer Rand am oberen Teil jeder Scheibe in einer solchen Art und Weise vorgesehen ist, dass der obere Rand für eine höhere Schicht sich über den oberen Rand für eine darunterliegende Schicht hinaus erstreckt.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand einiger Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:

Fig. 1 bis 3 Querschnitte durch drei Ausführungsbeispiele der Vorrichtung sind,

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel zur Herstellung von mehrschichtigem Papier zeigt,

Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zeigt.

Fig. 1 zeigt eine Scheibe 1 auf einem Stoffauflaufkasten (nicht gezeigt). Der Lagervorrat 2 wird durch die Scheibe auf ein Langsieb 3 ausgestossen, welches über eine Brustwalze 4 läuft. Ein flexibler oberer Rand 5 erstreckt sich vom oberen Teil der Scheibe und ist mit der Scheibe durch Befestigungsmittel 6 verbunden. Die Scheibenöffnung kann durch ein Einstellmittel 7 eingestellt werden. Die Scheibe 1 muss so ausgerichtet werden, dass ein kleiner Winkel zwischen dem Lagervorrat-Strahl und dem Langsieb gebildet wird, welcher Winkel vorzugsweise kleiner als 15° ist.

Zwischen dem flexiblen oberen Rand 5 und dem Langsieb wird ein Formungszwischenraum 8 für die Papierbahn ausgebildet. Zwischen diesem Zwischenraum 8 ist ein Saugkasten 9 angeordnet, welcher sich über die ganze Breite der Bahn erstreckt und nach oben offen ist, so dass das Langsieb ungestützt über den Saugkasten läuft. Der Saugkasten und der nicht gestützte Langsiebteil erstrecken sich über eine Strecke nach dem oberen Rand 5. Die Länge dieser überschüssigen Strecke sollte mindestens 10% der Länge des formenden Zwischenraumes betragen.

Dank dem Vakuum im Saugkasten wird der Lagervorrat schnell im formenden Zwischenraum entwässert. Das Vakuum im Saugkasten sollte 0,2-1,0 m Wassersäule, vorzugsweise etwa 0,5 m Wassersäule betragen.

Infolge der gesteuerten Bildung der Papierbahn im Zwischenraum zwischen dem flexiblen oberen Rand und dem ungestützten Teil des Langsiebes kann die Konzentration des Lagervorrates im Stoffauflaufkasten innerhalb 0,1-1,0%, vorzugsweise innerhalb 0,3-0,8% gehalten werden, wenn Papier mit einer niedrigen Substanz gemacht wird und innerhalb von 1,0-2,0%, vorzugsweise 1,3-1,7%, bei der Herstellung von Papierbogen.

Der flexible obere Rand 5, der in Fig. 1 gezeigt ist, hat eine glatte untere Oberfläche. Um die Mikroturbulenz im Lagervorrat im Anfangsteil des bildenden Zwischenraumes zu erhöhen, kann die untere Oberfläche des oberen Randes mit Unebenheiten 10, wie in Fig. 2 gezeigt, versehen werden, welche Scherkräfte in die Strömung einführen. Diese Kräfte haben einen Entflockungseffekt auf den Lagervorrat und verbessern dabei die Bildung der Bahn. Entsprechende Details in Fig. 2 sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet. Entsprechend Fig. 2 ist der obere Rand 5 so befestigt, dass der Austausch der Ränder einfacher und schneller ausgeführt werden kann.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Scheibe 1, wo der flexible obere Rand 5 entlang der befestigten Kante mit einem verdickten Teil versehen ist, welcher in eine Rille 12 in den Befestigungsmitteln 6 passt. Diese Rille 12 erstreckt sich entlang der ganzen Breite der Scheibe und vereinfacht den Austausch des oberen Randes 5.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel zur Herstellung von mehrschichtigem Papier. Der Stoffauflaufkasten 13 ist mit drei Kammern 13a, b, c ausgebildet, welche drei Scheiben la, b, c aufweisen, von denen jede mit einem flexiblen oberen Rand 5a, b, c versehen ist. Der unterste obere Rand 5a erstreckt sich über eine Strecke unterhalb des ungestützten Teils des Langsiebes 3. Der mittlere untere Rand 5b erstreckt sich über eine Distanz über den oberen Rand 5a hinaus, und der oberste obere Rand 5c erstreckt sich über eine Distanz über den oberen Rand 5b hinaus. Wenn die Papierbahn eine andere Anzahl von Schichten umfasst, wird die Vorrichtung entsprechend konstruiert.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, wo, wie gemäss dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2, eine erhöhte Mikroturbulenz im Lagervorrat am Anfang des formenden Zwischenraumes erhalten wird. Entsprechend diesem Ausführungsbeispiel sind eine Anzahl von Entwässerungsstreifen 14 unter dem Langsieb beim Beginn der Saugzone vorgesehen. Die Streifen 14 haben die Funktion, hydrodynamische Schubfelder in den Fluss in der Nähe des Langsiebes einzuführen. Diese haben einen Entflockungseffekt auf den Lagervorrat. Zur selben Zeit wird das schon gebildete Fasernetzwerk gelockert, was das fortgesetzte Entwässern erleichtert. Andererseits entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1.

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PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Bildung einer Papierbahn in einer Langsiebmaschine, wobei der Lagervorrat durch eine Scheibe (1) auf das Langsieb (3) ausgestossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Papierbahn in einem Zwischenraum (8) zwischen einem flexiblen oberen Rand (5), der von der Scheibe vorsteht, und einem Teil des Langsiebes (3) gebildet wird, welcher Teil mindestens am Ende der Formung unge-stützt ist, währenddem zur gleichen Zeit eine Entwässerung des Lagervorrates durch den Teil des Langsiebes mit Hilfe eines Vakuums stattfindet und das Vakuum ungeändert nach der Formung aufrecht erhalten wird, währenddem die Papierbahn sich auf dem ungestützten Teil des Langsiebes befindet.
2. Verfahrennach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Papierbahn im Zwischenraum (8) zwischen dem flexiblen oberen Rand (5) und einem ungestützten Teil des Langsiebes (3) gebildet wird.
3. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagervorrat im formenden Zwischenraum (8) in solcher Art entwässert wird, dass keine freie Flüssigkeitsoberfläche auf der Papierbahn nach dem formenden Zwischenraum (8) verbleibt.
4. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Mikroturbulenz dem Lagervorrat beim Beginn der Bildung erteilt wird.
5. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Papierbahn, welche verschiedene Schichten umfasst, dadurch gebildet wird, dass der Lagervorrat durch aufeinanderfolgende Scheiben (la, b) ausgestossen wird und dass die Schichten eine nach der anderen und eine über der anderen zwischen dem flexiblen oberen Rand (5a, b, c) und dem Teil des Langsiebes (3) gebildet werden, welcher Teil mindestens am Ende der Formung nicht gestützt ist.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1 mit einem Stoffauflaufkasten mit einer Scheibe zur Ausstossung des Lagervorrates (2) auf das Langsieb (3), dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (8) zur Formung der Papierbahn durch einen beweglichen oberen Rand (5), der vom oberen Teil der Scheibe (1) absteht, und einem Teil des Langsiebes (3), der mindestens am Ende des formenden Zwischenraumes (8) ungestützt ist, gebildet wird, dass der ungestützte Teil des Langsiebes über einem nach oben offenen Saugkasten (9) zur Entwässerung des Lagervorrates angeordnet ist und dass der ungestützte Teil des Langsiebes (3) sich über einer Strecke nach dem beweglichen oberen Rand (5) in Richtung der Bewegung des Langsiebes (3) erstreckt.
7. Vorrichtung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (8) zur Bildung der Papierbahn durch den beweglichen oberen Rand (5) und einen ungestützten Teil des Langsiebes (3) gebildet wird.
8. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der ungestützte Teil des Langsiebes (3) sich über eine Distanz nach dem oberen Rand (5) erstreckt, wobei die Länge dieser Überschussdistanz mindestens 10% der Länge des bildenden Zwischenraumes (8) beträgt.
9. Vorrichtung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Entwässerungsstreifen (14) unterhalb des Langsiebes am Anfang des formenden Zwischenraumes (8) vorgesehen sind.
10. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Scheiben (la, b, c) eine nach der anderen angeordnet sind, um ein mehrschichtiges Papier herzustellen, und dass jede Scheibe (la, b, c) mit einem beweglichen oberen Rand (5a, b, c) in solcher Art versehen ist, dass sich der obere Rand für eine höhere Schicht über den oberen Rand für die nächst untere Schicht erstreckt und formende Zwischenräume zusammen mit dem Teil des Langsiebes (3), welcher Teil mindestens am Ende des formenden Zwischenraumes (8) ungestützt ist, bildet.