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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung
einer Faserstoffbahn, insbesondere Papiermaschine zur Herstellung
von SC-Papier, mit
zwei aufeinander folgenden, doppelt befilzten Schuhpressen und mindestens
einem darauf folgenden weiteren Pressnip.
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Schnell
laufende Papiermaschinen für
die Erzeugung hochwertiger SC-A-Papiere
sind derzeit in folgenden Konfigurationen ausgeführt:
Roll-Blade-Former
mit oder ohne flexible Leisten plus konventionelle 3-Nip Presse
mit Schuh im 3. Nip und nachfolgender freistehender 4. Presse sowie
mindestens zwei Offline-Multinip-Kalandern, die bei geringerer Satiniergeschwindigkeit
der Papiermaschinen-Produktion folgen. Zur Einstellung der benötigten Einlauffeuchte
und einer möglichst
gleichmäßigen Feuchteverteilung über die
gesamte Bahnbreite wird die Bahn in der Trockenpartie üblicherweise
bis auf 2 bis 3 % ausgetrocknet und vor der Aufrollstation noch
innerhalb der Papiermaschine mit Hilfe eines Wasserauftragsaggregates,
beispielsweise Düsenfeuchter,
aufgefeuchtet. Die Verweilzeit des Tambours zwischen Aufrollen in
der Papiermaschine und Offline-Satinage beträgt üblicherweise 0,5 – 2 Stunden.
Dank des Austrocknens und der langen Verweilzeit kann von einer
sehr guten Feuchteverteilung in X-Y-Z-Richtung ausgegangen werden.
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Mit
dem o.g. Konzept kann bei entsprechenden Faserstoffeigenschaften
eine maximale Betriebsgeschwindigkeit von 1.800 m/min erreicht werden,
jedoch liegt die durchschnittliche Rekordgeschwindigkeit eines Monats
derzeit bei ca. 1.750 m/min. Die erreichbaren Trockengehalte nach
der Pressenpartie liegen bei max. 54 %, abhängig von Stoff und Füllstoffge halt.
Haupthinderungsgrund für eine
weitere Steigerung der Produktionsgeschwindigkeit sind die freien
Bahnzüge
beim Ablösen
der Bahn von der Zentralwalze nach dem 3. Nip sowie von der oben
liegenden Walze der 4. Presse und den damit verbundenen negativen
Beeinträchtigungen von
Bahnlauf, wie Einrisse und Überdehnungen,
und Blattqualität,
wie z.B. Porosität
und Reißlängenverhältnis. Durch
Eliminierung der 4. Presse könnten Bahnlaufvorteile
erzielt werden, jedoch zu Lasten der Blattstruktur-Symmetrie. Voraussetzung
für die gleichseitige
Blattverdichtung ist eine ausgewogene Entwässerung der Bahn zu beiden
Seiten hin, die im Anschluss an die 3. Presse durch eine freistehende 4.
Presse mit Entwässerungsumkehr
nach oben erreicht wird. Die Strukturzweiseitigkeit führt zu Bedruckbarkeitszweiseitigkeit
in Form von unterschiedlichem Farbstand, Missing Dots im Tiefdruck
sowie unterschiedlichem Druckglanz und Mottling/Druckunruhe auf
Ober- und Unterseite.
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Neben
der Blattverdichtung spielen Oberflächeneinprägungen und Entwässerungsmarkierungen
eine große
Rolle bei hochwertigen Druckpapieren, da hierdurch das Druckbild
nachhaltig beeinträchtigt
werden kann. Bei Einsatz eines glatten Transferbandes im zweiten
Nip wird die Unterseite zwar geglättet, jedoch wird ebenfalls
eine hohe Strukturzweiseitigkeit festgestellt, da hier die Bahn
nur zur Oberseite hin entwässert
werden kann. Bei einer doppeltbefilzten 2. Presse mit nachfolgender
dritter Presse mit Oberfilz können
sehr geringe Strukturzweiseitigkeitswerte erzielt werden, jedoch
unterliegt die Oberseite dem Nachteil, seinen Kontakt zu einer glatten
Walze zu haben. Praxisuntersuchungen zeigen auf der Oberseite daher
auch eine deutlich höhere
Anzahl Missing Dots im Tiefdruck.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren
der eingangs genannten Art anzugeben, welche diese Nachteile nicht aufweisen.
Insbesondere soll die Produktivität durch höhere Ge schwindigkeit bei hohem
Wirkungsgrad erhöht
und gleichzeitig die Oberflächeneigenschaften zumindest
beibehalten oder ebenfalls verbessert werden.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Vorrichtung dadurch gelöst, dass auf die beiden doppelt
befilzten Schuhpressen zwei weitere Pressnips mit Glätteigenschaft
folgen. Während
im ersten Glättnip
zumindest eine Seite der Faserstoffbahn vorgeglättet wird, erfolgt die Hauptglättung im
zweiten Glättnip.
Dabei unterstützt
der erste Glättnip
die Übergabe
der Faserstoffbahn.
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Bei
einem Verfahren wird diese Aufgabe durch die Merkmale von Anspruch
19 gelöst.
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Durch
den Einsatz von zwei Glättnips
werden beide Papierseiten im noch feuchten Zustand geglättet. Durch
die symmetrische Entwässerung
ergibt sich eine gleichseitige Blattstruktur mit sehr geringer Zweiseitigkeit.
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Gleichzeitig
bleiben die Vorteile der doppeltbefilzten Schuhpresse in Bezug auf
die Entwässerungskapazität und den
gestützten
Bahnlauf erhalten. Daher können
mit dieser Anordnung hohe Bahnlaufgeschwindigkeiten bis zu 2000
m/min und darüber
erreicht werden.
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Die
Glättung
nach den beiden Schuhpressnips kann vorteilhaft durch mindestens
eine Walze mit glattem Bezug und/oder mindestens eine Walze mit
umlaufendem glatten Transferband erreicht werden.
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Eine
sichere Überführung der
Faserstoffbahn von den beiden Schuhpressnips in den ersten der beiden
Glättnips
kann durch eine Saugwalze erreicht werden. Dabei ist es besonders
vorteilhaft, wenn die Saugwalze zugleich als Presswalze für den ersten
der beiden Glättnips
ausgebildet ist. Dadurch können
Kosten und Platz eingespart werden.
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Um
freie Bahnzüge
vollständig
zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn die Saugwalze von einem der
beiden Filze, insbesondere dem Oberfilz, der zweiten Schuhpresse
umschlungen ist.
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Eine
gute Glättung
kann durch eine Linienkraft von bis zu 150 kN/m im ersten Glättnip und/oder im
zweiten Glättnip
erreicht werden.
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Konstruktiv
vorteilhaft ist es, wenn einer der beiden Glättnips als Offset-Nip ausgebildet ist.
Insbesondere wenn die beiden Glättnips
an einer gemeinsamen Glättpresse
vorgesehen sind, ergibt sich ein geringer Platzbedarf und eine Einsparung
an Material.
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Der
Einsatz von zusätzlichen
Mitteln mit Antihaftwirkung kann den Bahnlauf insbesondere im Randbereich
stabilisieren und verbessern, so dass kein Randzupfen mit folgenden
Bahneinrissen auftritt.
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Eine
weitere Verbesserung hinsichtlich der Zweiseitigkeit ergibt sich
durch Verwendung eines vertikalen Gapformers vor den beiden Schuhpressen,
insbesondere eines Doppelsieb-Formers. Vorteilhaft ist es dabei,
wenn der Gapformer flexible Formationsleisten aufweist.
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Die
Sicherheit der Bahnführung
kann dadurch weiter erhöht
werden, dass hinter dem zweiten Glättnip ein Transferband zur Übergabe
der Faserstoffbahn an die Trockenpartie angeordnet ist. Auch in
diesem Bereich wird dadurch ein freier Bahnzug vermieden, wodurch
die Arbeitsgeschwindigkeit erhöht
werden kann.
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Durch
Einsatz von mindestens einem Prallströmtrockner nach dem zweiten
Glättnip
kann eine schnelle Trocknung erreicht werden. Darüber hinaus muss
die Faserstoffbahn nicht von einem glatten Zylinder abgezogen werden,
da das Sieb des Prallströmtrockners
die feuchte Faserstoffbahn führt. Auch
dies erhöht
die Bahnführungssicherheit.
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Im
Anschluss an den oder die Prallströmtrockner kann eine einreihige
Trockenpartie und danach zwei Offline-Multinip-Kalander oder ein
Online-Multinip-Kalander
vorgesehen sein. Offline-Multinip-Kalander werden insbesondere für SC-A-Anwendungen,
Online-Multinip-Kalander vor allem für SC-B-Anwendungen eingesetzt.
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Nicht
beschränkende
Ausführungsbeispiele der
Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend
beschrieben. Es zeigen, jeweils in schematischer Darstellung:
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1 eine
Pressenanordnung einer ersten Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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2 eine
Pressenanordnung einer zweiten Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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3 eine
Pressenanordnung einer dritten Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung
einschließlich
Gapformer, Aufroller und zwei Offline-Multinip-Kalander, und
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4 eine
Pressenanordnung gemäß einer vierten
Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung einschließlich Gapformer,
Aufrollung und Online-Multinip-Kalander.
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Die
in 1 dargestellte Anordnung umfasst eine erste Schuhpresse 1 mit
einer ersten Schuhpresswalze 2 und einer Gegenwalze 3.
Sowohl die Schuhpresswalze 2 als auch die Gegenwalze 3 sind von
einem Filz 4, 5 umgeben, die jeweils über Umlenkwalzen 6 und
Saugwalzen 7 geführt
sind.
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Auf
die erste Schuhpresse 1 folgt eine zweite Schuhpresse 8 mit
einer zweiten Schuhpresswalze 9 und einer Gegenwalze 10.
Auch die zweite Schuhpresse 8 ist doppelt befilzt, indem
die Schuhwalze 9 und die Gegenwalze 10 jeweils
von einem Filz 11, 12 umschlungen sind. Beide
Filze 11, 12 sind auch hier über Saugwalzen 13 und
Umlenkwalzen 14 geführt.
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Auf
die zweite Schuhwalze 8 folgt eine Glättpresse 15. Die Glättpresse 15 umfasst
eine Glättwalze 16,
die zusammen mit einer Saugpresswalze 17 einen ersten Glättnip 18 bildet.
Die Saugpresswalze 17 ist dabei vom Oberfilz 11 der
zweiten Schuhpresse 8 umschlungen. Diese Glättpresse
unterstützt
die Übergabe
der Faserstoffbahn vom Oberfilz an die Glättwalze 16.
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Die
Glättwalze 16 bildet
außerdem
zusammen mit einer Offsetwalze 19 einen zweiten Glättnip 20.
Sowohl die Oberfläche
der Glättwalze 16 als
auch der Offsetwalze 19 weisen einen glatten Bezug auf. Sowohl
im ersten Glättnip 18 als
auch im zweiten Glättnip 20 können Linienkräfte bis
zu 150 kN/m erzeugt werden. Aufgrund der Vergautschung der Bahn auf
den glatten Kontaktflächen
wird ein problemloser Bahnlauf erwartet. Dennoch können zusätzlich Mittel mit
Antihaftwirkung eingesetzt werden, um insbesondere im Randbereich
den Bahnlauf weiter zu stabilisieren und zu verbessern, so dass
kein Randzupfen mit folgenden Bahneinrissen auftritt.
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Mit
einem glatten Transferband 21 welches die Glättwalze 16 umschlingt
wird die Faserstoffbahn zugfrei bis zu einer Transfersaugwalze 22 mit
umlaufendem Trockensieb 22a geführt, welche sodann die Bahn
in die Trockenpartie überführt. Dargestellt
hiervon ist lediglich der erste Trockenzylinder 23.
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Die
in 2 dargestellte Variante stimmt weitgehend mit
der Variante von 1 überein. Nach der Glättpresse 15 ist
hier jedoch eine Trockenpartie mit zwei Prallströmtrocknern 24 und 25 dargestellt. Auf
den zweiten Prallströmtrockner 25 folgt
eine einreihige Trockenpartie 26 mit beheizten Walzen 27 und
Gegenwalzen 28.
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3 stimmt
von der Nasspartie ebenfalls wieder mit den 1 und 2 weitgehend überein. Die
Trockenpartie entspricht derjenigen von 2. Zusätzlich dargestellt
ist hier ein vertikaler Gapformer 29 vor der ersten Schuhpresse 1 und
ein Aufroller 31 nach der Trockenpartie. Außerdem sind
zwei Offline-Multinip-Kalander 32 dargestellt.
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Auch 4 stimmt
wiederum hinsichtlich der Nasspartie mit den 1 bis 3 weitgehend überein sowie
hinsichtlich der Trockenpartie mit den 2 und 3.
Allerdings ist am Ende der Trockenpartie 26 und vor der
Aufrollung 31 ein Online-Multinip-Kalander 33 vorgesehen.
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Im
Betrieb wird eine Faserstoffsuspension über den vertikalen Gapformer 29 gemäß Pfeil
I der Nasspartie mit erster Schuhpresse 1, zweiter Schuhpresse 8 und
Glättpresse 15 zugeführt. In
den beiden Schuhpressen 1, 8 wird die Faserstoffbahn
entwässert,
wobei dies durch die Doppelbefilzung symmetrisch geschieht. Danach
wird die Faserstoffbahn durch die Saugpresswalze 17 vom
Unterfilz 12 der zweiten Schuhpresse 8 abgenommen
und in den ersten Glättnip 18 zwischen
der Saugpresswalze 17 und der Glättwalze 16 geführt. Die
Faserstoffbahn läuft über die
glatte Oberfläche
der Glättwalze 16 und
gelangt in den zweiten Glättnip 20 zwischen
der Glättwalze 16 und
der Offsetwalze 19. Nachdem im ersten Glättnip 18 im
wesentlichen die Unterseite der Faserstoffbahn vorgeglättet wurde,
wird die Ober- und Unterseite im zweiten Glättnip 20 geglättet. Dadurch
ergibt sich eine gute Gleichseitigkeit der Faserstoffbahn.
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Von
der Glättpresse 15 gelangt
die Faserstoffbahn über
das die Glättwalze 16 umschlingende Transferband 21 an
das die Saugwalze 22 umschlingende Trockensieb 22a und
zum ersten Trockenzylinder 23.
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Der
erste Trockenzylinder 23 kann Teil eines ersten Prallströmtrockners 24 sein.
In diesem und in dem zweiten Prallströmtrockner 25 wird
die Faserstoffbahn stark entwässert,
wobei Trockengehalte von bis zu 60 % am ersten freien Zug zwischen
dem zweiten Prallströmtrockner 25 und
der Trockenpartie 26 erreicht werden können.
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Nach
Durchlaufen der Trockenpartie 26 wird die Faserstoffbahn
entweder, wie in 3 dargestellt, aufgerollt und
dann zwei Offline-Multinip-Kalander 32 zugeführt, oder
die Faserstoffbahn durchläuft nach
der Trockenpartie 26 einen Online-Multinip-Kalander 33 und
wird danach aufgerollt.
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Insgesamt
ergibt sich so eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung
einer Faserstoffbahn, insbesondere einer SC-Papierbahn, bei welchen
die Faserstoffbahn den ersten freien Zug in der Trockenpartie bei
einem Trockengehalt von bis zu 60 % erfährt. Die Bahnlaufgeschwindigkeit
kann dadurch auf bis zu 2000 m/min und darüber gesteigert werden. Durch
die symmetrische Hauptentwässerung
mit Einsatz eines vertikalen Gapformers 29 sowie doppelt
befilzten Schuhpressen 1, 8 und einer symmetrischen
Glättpresse 15 ergibt
sich eine besonders gleichseitige Blatt struktur. Aufgrund des initial
geglätteten
Papiers ergeben sich auch niedrigere erforderliche Linienkräfte im Kalander
bei gleicher Zielrauhigkeit bzw. geringerer Anzahl an Kalanderwalzen.
Die hohe Gleichseitigkeit führt
vorteilhafterweise auch zu einer gleichseitig guten Bedruckbarkeit
im Offset- und Tiefdruckverfahren. Bei gleicher Geschwindigkeit
ergeben sich dagegen deutlich geringere Bahnzüge und somit deutlich reduzierte
Porosität
und Reißlängenverhältnis. Auch
die Kalandrierbarkeit sowohl im Online- als auch im Offline-Satinageprozess
ist durch die initial geglätteten
Oberflächen
verbessert.
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- 1
- erste
Schuhpresse
- 2
- erste
Schuhwalze
- 3
- Gegenwalze
- 4
- Oberfilz
- 5
- Unterfilz
- 6
- Umlenkwalze
- 7
- Saugwalze
- 8
- zweite
Schuhpresse
- 9
- zweite
Schuhwalze
- 10
- Gegenwalze
- 11
- Oberfilz
- 12
- Unterfilz
- 13
- Saugwalze
- 14
- Umlenkwalze
- 15
- Glättpresse
- 16
- Glättwalze
- 17
- Saugpresswalze
- 18
- erster
Glättnip
- 19
- Offsetwalze
- 20
- zweiter
Glättnip
- 21
- Transferband
- 22
- Saugwalze
- 22a
- umlaufendes
Trockensieb
- 23
- erster
Trockenzylinder
- 24
- erster
Prallströmtrockner
- 25
- zweiter
Prallströmtrockner
- 26
- Trockenpartie
- 27
- beheizte
Walze
- 28
- Gegenwalze
- 29
- vertikaler
Gapformer
- 31
- Aufrollung
- 32
- Offline-Multinip-Kalander
- 33
- Online-Multinip-Kalander
- I
- Bahnlaufrichtung