DE102005031202A1

DE102005031202A1 - Verfahren zur Herstellung einer Papierbahn, insbesondere Tiefdruckpapier

Info

Publication number: DE102005031202A1
Application number: DE102005031202A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Begemann
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2005-07-01
Filing date: 2005-07-01
Publication date: 2007-01-25
Also published as: CN101213340A; EP1910613A1; WO2007003504A1; JP2008545068A; US20080236776A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Papier- oder einer anderen Faserstoffbahn, bei dem die Faserstoffbahn in einem vorletzten Pressnip und anschließend in einem letzten Pressnip einer Pressenpartie mit Druck beaufschlagt wird, wobei eine Seite der Faserstoffbahn beim Durchgang durch den vorletzten Pressnip in Kontakt mit einer glatten Fläche ist und wobei die andere Seite der Faserstoffbahn beim Durchgang durch den letzten Pressnip in Kontakt mit einer glatten Fläche ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Papier- oder einer anderen Faserstoffbahn nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Als schnelllaufende Papiermaschinen sind für die Erzeugung hochwertiger SC Papier (SC = super calendered) derzeit folgende Konfigurationen ausgeführt: Es werden sogenannte Roll-Blade-Former, d. h. Siebformer mit einer Formierwalze und Entwässerungsleisten, ohne flexible Leisten in Verbindung mit einer nachgeordneten konventionellen Pressenpartie mit drei Pressnips gebaut. Die Pressnips können auch von Schuhpresswalzen gebildet werden. Daran anschließend ist vorzugsweise eine freistehende Presseneinheit für einen vierten Pressnip angeordnet. Außerhalb der Papiermaschine wird die Faserstoffbahn durch wenigstens zwei Offline Mulitnip-Kalander geglättet, die bei geringerer Satiniergeschwindigkeit der Papiermaschinenproduktion folgen.

Zur Einstellung der benötigten Einlauffeuchte und einer möglichst gleichmäßigen Feuchteverteilung über die gesamte Bahnbreite wird die Faserstoffbahn in der Trockenpartie üblicherweise bis auf eine Restfeuchte von 2 bis 3 % ausgetrocknet und vor der Aufrollstation noch innerhalb der Papiermaschine mit Hilfe eines Wasserauftragsaggregates, beispielsweise eines Düsenfeuchters, aufgefeuchtet. Die Verweilzeit des mit der Papierbahn bewickelten Tambours des nach dem Aufrollen in der Papiermaschine bis zur Satinierung der Papierbahn in den Kalandern beträgt zwischen 0,5 und 2 Stunden. Dank des Austrocknens und der langen Verweilzeit kann von einer sehr guten Feuchteverteilung in allen Richtungen innerhalb der Papierbahn ausgegangen werden.

Die Integration des Multinip-Kalanders in der Papiermaschine (Online-Prozess) hat im allgemeinen eine deutliche Geschwindigkeitssteigerung des Satinageprozesses zur Folge. Aufgrund der kürzeren Verweilzeit im Nip und aufgrund anderer Bahnlaufbedingungen hat der Online-Prozess im Vergleich zum klassischen, oben beschriebenen Offline-Prozess zwar Kostenvorteile; er führt jedoch gleichzeitig zu Qualitätsnachteilen, die sich insbesondere in der Bedruckbarkeit im Tiefdruckverfahren in Form von Druckunruhe und einer höheren Anzahl fehlender Rasterpunkte (missing dots) äußern.

Derartige Online-Prozesse werden auf die folgende Weise ausgeführt: Es kommt ein Roll-Blade-Former mit oder ohne flexible Leisten im Doppelsiebbereich in Verbindung mit zwei freistehenden Schuhpressen oder einer freistehenden Walzenpresse und einer nachfolgenden Schuhpresse in Verbindung mit einem Multinip-Kalander zum Einsatz.

Alternativ wird ein Roll-Blade-Former mit oder ohne flexible Leisten im Doppelsiebbereich und eine konventionelle Drei-Nip-Presse mit oder ohne Schuhnip in Verbindung mit einem Multinip-Kalander eingesetzt.

Oder es wird ein Roll-Blade-Former ohne flexible Leisten im Doppelsiebbereich und eine konventionelle Drei-Nip-Presse mit oder ohne Schuhnip und einer freistehenden vierten Presse in Verbindung mit einem Multinip-Kalander eingesetzt.

Im Vergleich zu einem Offline-Prozess kann die Produktivität in einem Online-Prozess aufgrund der entfallenden Umrollverluste durch das Aufwickeln, das Abwickeln und das nochmalige Aufwickeln der Papierbahn nach dem Kalandrieren deutlich höher liegen.

Eine konventionelle Pressenpartie, die als Drei-Nip-Presse ohne eine zusätzliche freistehende vierte Presse ausgebildet ist, zeigt generell eine sehr starke Strukturzweiseitigkeit des Papiers aufgrund asymmetrischer Entwässerungsverhältnisse in der Presse, da im zweiten und dritten Pressnip die Entwässerung nur zur Oberseite hin erfolgt. Bei Betrieb eines Schuhnips in der dritten Position kann der Trockengehalt zwar deutlich gesteigert werden, was im allgemeinen zu einer höheren Geschwindigkeit und demzufolge auch zu einer höheren Produktivität führt. Allerdings wird durch die stärkere Entwässerung zur Oberseite hin die Papierzweiseitigkeit weiter erhöht.

Die Pressenkonfigurationen mit zwei frei stehenden Pressnips sind entweder vierfach befilzt oder haben ein impermeables Transferband in der zweiten unteren Position. Hierdurch wird ein gestützter Bahnlauf mit geringen Bahnzügen ermöglicht. Bei der vierfach befilzten Konfiguration hat dies eine erhöhte Rauhigkeit des Rohpapiers zur Folge. Bei der Konfiguration mit dem Transferband in der zweiten unteren Position weist das Rohpapier eine erhöhte Zweiseitigkeit auf.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Faserstoffbahn vorzuschlagen, insbesondere hochwertige SC-Papiere, bei dem in Hinblick auf die Lauffähigkeit (Runnability), d. h. den Laufzeit- und Materialwirkungsgrad, und die Produktqualität, die Rauhigkeit der Papieroberfläche und die Bedruckbarkeit (Missing Dots) verbesserte Ergebnisse erzielt werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung einer Papier- oder einer anderen Faserstoffbahn gelöst, bei dem die Faserstoffbahn in einer Pressenpartie an mehreren Pressnips mit Druck beaufschlagt wird, wobei eine Seite der Faserstoffbahn in Kontakt mit einer glatten Fläche durch den vorletzten Pressnip der Pressenpartie geführt wird und wobei die der einen Seite gegenüberliegende Seite der Faserstoffbahn in Kontakt mit einer glatten Fläche durch den letzten Pressnip der Pressenpartie geführt wird.

Erfindungsgemäß wird somit die Faserstoffbahn bei geringen Trockengehalten in den beiden letzten Pressnips der Pressenpartie beidseitig geglättet, da jede Seite der Faserstoffbahn mit einer glatten Seite in Kontakt durch einen Pressnip geführt wird. Somit erfolgt in den beiden letzten Pressnips eine beidseitige Makroglättung der Oberfläche der Faserstoffbahn, die zu einer deutlich verbesserten Kalandrierbarkeit im nachfolgenden Kalander führt.

Versuche der Anmelderin hierzu haben gezeigt, dass aufgrund des erfindungsgemäßen beidseitigen Nassglättens in der Pressenpartie die für eine bestimmte PPS-Rauhigkeit nach Satinage erforderlichen Satinage-Linienkräfte um bis zu 100 kN/m geringer sein können.

Dies hat eine erheblich verbesserte Endproduktqualität zur Folge, da negative Effekte der Satinage, wie bspw. Schwarzsatinage oder Volumenabnahme, durch die Reduktion der Satinage-Linienkräfte deutlich reduziert werden können.

Die glatte Fläche mit der die Faserstoffbahn beim Durchgang durch einen Pressnip in Kontakt gebracht wird, kann sowohl durch einen Walzenmantel mit glattem Bezug oder durch ein glattes Transferband gebildet werden.

Handelt es sich um ein Transferband mit dem in Kontakt die Faserstoffbahn durch den Pressnip geführt wird, so kann diese abhängig von Anwendung permeabel oder impermeabel sein.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Pressenpartie eine Drei-Nip Presse mit einer Zentralwalze und eine freistehende Presse mit einem einzigen Nip umfasst, wobei der dritte Nip der Drei-Nip Presse der vorletzte Pressnip der Pressenpartie ist und wobei der Einzelnip der freistehenden Presse der letzte Pressnip der Pressenpartie ist.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Faserstoffbahn zusammen mit einem Transferband durch die zwischen der Zentralwalze und den Presswalzen gebildeten zweiten und dritten Pressnips der Drei-Nip Presse hindurchgeführt wird.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die eine Seite der Faserstoffbahn im Kontakt mit dem Transferband und die andere Seite der Faserstoffbahn in Kontakt mit einem Pressfilz durch den vorletzten Pressnip geführt wird. Somit findet eine Entwässerung in Richtung des Pressfilzes statt, wohingegen die Faserstoffbahn durch den Kontakt mit dem glatten Transferband in nassem Zustand geglättet wird.

Wird die Presse, wie oben beschrieben, bspw. durch eine Drei-Nip Presse mit Zentralwalze und nachgeschalteter freistehender Presse mit einem einzigen Nip gebildet, so wird vorzugsweise die eine Seite der Faserstoffbahn in Kontakt mit der Mantelfläche der Zentralwalze und die andere Seite der Faserstoffbahn in Kontakt mit einem Pressfilz durch den dritten Pressnip der Drei-Nip Presse geführt, der den vorletzten Pressnip der Presse bildet.

Des weiteren wird vorzugsweise die eine Seite der Faserstoffbahn in Kontakt mit einem Pressfilz und die andere Seite der Faserstoffbahn in Kontakt mit der Mantelfläche der Presswalze durch den letzten Pressnip geführt, der durch den einzigen Pressnip der freistehenden Presse gebildet werden kann.

Um höhere Produktionsgeschwindigkeiten erreichen zu können, ist es notwendig den Trockengehalt nach der Pressenpartie zu steigern, um somit bspw. ein Überstrecken und ein Abreißen der Faserstoffbahn aufgrund von Bahnzug zu vermeiden. Durch Ausbildung des vorletzten Pressnips und/oder des letzten Pressnip als Schuhpressnip, kann der Trockengehalt der Faserstoffbahn gesteigert werden. So wird bspw. durch Verwendung einer Schuhpresse im vorletzten Pressnip der Trockengehalt um 4% gesteigert. Des weiteren wird durch die längere Verweilzeit der Faserstoffbahn im Schuhpressnip im Vergleich zu konventionellen Pressnips der Glätteffekt verstärkt.

Wird die Faserstoffbahn bspw. auf dem Transferband durch die Drei-Nip Presse und anschließend durch den einzigen Pressnip der freistehenden Presse geführt, ist es sinnvoll wenn die Faserstoffbahn durch eine Transfersaugwalze von dem Transferband auf das Pressfilz überführt wird, auf dem diese den einzigen Pressnip der freistehenden Presse passiert.

Soll bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bspw. in einem nachfolgenden Schritt eine Glättung der Faserstoffbahn in einem Online Prozess (Online-Kalandrierung) durchgeführt werden, so stellt dies wegen der höheren Satiniergeschwindigkeiten gegenüber dem Offline Prozess sehr hohe Anforderungen an die Querprofilgüte von flächenbezogender Masse und Feuchte. Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht demzufolge vor, dass zur Korrektur des Feuchtequerprofils der Faserstoffbahn bei einem Feuchtegehalt von kleiner 50%, vorzugsweise nach der Pressenpartie, in Maschinenquerrichtung selektiv zumindest einmal ein Feuchtmittel auf die Faserstoffbahn aufgebracht wird.

Des weiteren kann es sinnvoll sein, zur Korrektur des Feuchtequerprofils in der Formierpartie und/oder in der Pressenpartie auf die Faserstoffbahn in Maschinenquerrichtung selektiv zumindest einmal ein Feuchtmittel aufzubringen.

Vorzugsweise wird die Faserstoffbahn in einem vertikalen Gapformer, insbesondere Doppelsiebformer formiert.

Der Gapformer weist hierbei flexible Formationsleisten auf. Hierdurch wird die Formation und die Druckruhe in Halb- und Volltönen verbessert. Versuche haben gezeigt, dass durch die Verwendung von flexiblen Formationsleisten in einem Entwässerungsbereich zwischen 2% und 8% Trockengehalt, vorzugsweise zwischen 3% und 6% Trockengehalt, der Formationsindex nach Ambertec deutlich reduziert werden kann.

Versuche ergaben eine Formationsverbesserung von durchschnittlich 20% sowie eine Verbesserung der Druckruhe (Mottling) von 10%. Bei der Formation mit flexiblen Formationsleisten kann im Vergleich zur Formation ohne Formationsleisten ein Faserstoff mit einem deutlich geringeren Mahlgrad zum Erhalt einer Faserstoffbahn mit gleichen Qualitätseigenschaften verwendet werden. Durch den geringeren Mahlgrad wird die benötigte spezifische Mahlenergie deutlich reduziert. Unter der Annahme, dass die spezifische Mahlenergie, der Mahlgard und die Formation/Druckruhe linear miteinander verknüpft sind ergibt sich somit ein Energiekostenvorteil von bis zu 20% im Bereich der Faserstoffaufbereitung.

Es hat sich herausgestellt, dass die besten Ergebnisse bzgl. der oben genannten Eigenschaften erzielt werden, wenn vorzugsweise 1 bis 10 flexible Formationsleisten, besonders bevorzugt 3 bis 5 flexible Formationsleisten eingesetzt werden.

Des weiteren werden die Formationsleisten vorteilhafterweise gegen das Sandwich, bestehend aus den beiden Formiersieben mit dazwischen angeordneter Faserstoffbahn, mit einem Anpressdruck im Bereich zwischen 5 kPA und 30 kPa, vorzugsweise zwischen 8 kPa und 25 kPa gedrückt.

Des weiteren bewirken die flexiblen Formationsleisten eine zusätzliche Entwässerung im Doppelsiebbereich.

Für eine optimale Entwässerung beträgt der Umschlingungswinkel der Formierwalze durch die beiden Formiersiebe zwischen 30° und 60°, vorzugsweise zwischen 40° und 55°. Somit ist es möglich auch bei Geschwindigkeiten von bis zu 2000 m/min Trockengehalten von 18% bis 20% am Ende der Formierpartie zu erzielen.

Mit steigender Geschwindigkeit der Faserstoffbahn spielen die Eigenschaften der verwendeten Formiersiebe für das Entwässerungsregime und die Struktur der Papieroberfläche eine immer stärkere Rolle.

Hierbei sollten die verwendeten Formiersiebe eine ausreichend hohe Entwässerungsgeschwindigkeit gewährleisten, ein geringes Wasserspeichervolumen haben und eine feine papierseitige Oberfläche aufweisen. Formiersiebe mit einer Siebdicke kleiner als 0,7 mm, vorzugsweise kleiner als 0,65 mm und mit einer Anzahl von Faserunterstützungsstellen von mehr als 1400/cm², vorzugsweise von mehr als 1500/cm², besonders bevorzugt von mehr als 1600/cm² sind hierfür besonders geeignet.

Nach der Pressenpartie durchläuft die Faserstoffbahn eine Trockenpartie und wird in dieser getrocknet. Es gibt unterschiedliche Möglichkeiten die Faserstoffbahn zu trocknen, bspw. durch Trocknung auf beheizten Zylindern oder mittels Prallströmtrocknung mit heißer Luft.

Bei einer anderen Variante der Erfindung besteht die Pressenpartie lediglich aus drei Pressnips und ist zwischen der Pressenpartie und der eigentlichen Trockenpartie zusätzlich eine Prallström-Trocknungseinrichtung, auch Impingement-Trocknungseinrichtung genannt, angeordnet. Auch mit dieser Anordnung können gute Ergebnisse, insbesondere eine gute Runability und eine gute Tiefdruck-Bedruckbarkeit erreicht werden. Insbesondere kann auch durch diese Anordnung die Zweiseitigkeit der Papierbahn deutlich verringert werden.

Bevorzugt werden die drei Pressnips durch eine Drei-Nip Presse mit einer Zentralwalze und zwei Presswalzen gebildet. Dies ergibt einen kompakten Aufbau und hat daher Vorteile beim Platzbedarf und in den Herstellungskosten.

Der erste und/oder der dritte Pressnip können bei dieser Variante jeweils als Walzenpresse oder als Schuhpresse ausgebildet sein. Mit Schuhpressen kann die Trocknungsleistung erhöht werden.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Prallström-Trocknungseinrichtung bzw. Impingement-Einrichtung besteht in einem HighDryer, der insbesondere zwei Trockenzylinder sowie Impingement-Hauben umfasst. Bevorzugt ist es dabei, wenn die Trockenzylinder leicht besaugt werden. Zur Besaugung können vorteilhafterweise Stabilisatoren eingesetzt werden. Die Trockenzylinder der Prallström-Trocknungseinrichtung weisen hierbei vorzugsweise einen Durchmesser von 3 Meter oder mehr auf.

Nach der Trocknung der Faserstoffbahn in der Trockenpartie wird diese, wenn es sich bspw. um Tiefdruckpapier handelt, einer Multinip-Kalandriereinrichtung zugeführt. Die Multinip-Kalandriereinrichtung kann hierbei zwischen 6 und 12 Walzen aufweisen.

Zur Erhöhung der Produktivität ist es sinnvoll, wenn die Multinip-Kalandriereinrichtung eine Online-Kalandriereinrichtung ist, da bspw. Offline-Kalander deutlich geringere Bahngeschwindigkeiten zulassen und ein mehrmaliges Umrollen der Papierbahn notwendig ist.

Speziell für Offestdruck- Anwendungen hat sich bspw. bei Versuchen mit Faserstoffen mit einem hohen Feinstoffanteil gezeigt, dass ein Übertrocknen der Faserstoffbahn und anschließendes Rückbefeuchten zwischen Trockenpartie und Online-Multinip-Kalander vorteilhaft ist, wodurch Störungen der Dimensionsstabilität wie Cockling und Fluting deutlich vermindert bzw. verhindert werden. Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht demzufolge vor, dass der Feuchtgehalt der Faserstoffbahn beim Verlassen der Trockenpartie unterhalb des Gleichgewichtsfeuchtegehalts bei Normklima ist. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht des weiteren vor, dass die Faserstoffbahn vor dem Eintritt in die Kalandriereinrichtung vorzugsweise in Maschinenquerrichtung selektiv befeuchtet wird. Durch die selektive Befeuchtung in Maschinenquerrichtung können Feuchtequerprofilschwankungen ausgeglichen werden.

Zur Erzeugung einer gleichen beidseitigen Papieroberfläche ist eine gleiche beidseitige Behandlung der Papierbahn vorteilhaft. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht deshalb vor, dass eine der beiden Seiten der Faserstoffbahn in einer ersten Abfolge von Kalandernips jeweils mit einer beheizten Walze in Kontakt gebracht wird und dass die andere der beiden Seiten der Faserstoffbahn darauf folgend in einer zweiten Abfolge von Kalandernips jeweils mit einer beheizten Walze in Kontakt gebracht wird.

Um eine beidseitige gleiche Glätte erzielen zu können ist es sinnvoll, wenn die Faserstoffbahn nach Verlassen der Trockenpartie beidseitig befeuchtet wird.

Hierbei ist es möglich, dass vor jeder Abfolge von Kalandernips jeweils die Seite der Faserstoffbahn befeuchtet wird, die mit den beheizten Walzen in Kontakt gebracht wird.

Eine andere Ausführungsform sieht dagegen vor, dass die Faserstoffbahn vor Eintritt in die Kalandriereinrichtung beidseitig befeuchtet wird.

Des weiteren ist es möglich zwischen den oben genannten Orten weitere Befeuchtungseinrichtungen vorzusehen, um die erforderliche Feuchtmenge auf die Faserstoffbahn aufzubringen.

Beste Glätte der kalandrierten Faserstoffbahn wird erreicht, wenn die Faserstoffbahn auf einen Feuchtgehalt von 7% bis 9%, vorzugsweise auf einen Feuchtgehalt von 8% befeuchtet wird.

Hierbei ist es sinnvoll, wenn die Faserstoffbahn vor jeder Abfolge von Kalandernips einen Feuchtgehalt von 7% bis 9%, vorzugsweise von 8% aufweist.

Vorzugsweise wird die Faserstoffbahn mittels Dampffeuchter und/oder Düsenfeuchter befeuchtet.

Aufgrund der sehr kurzen Verweilzeit zwischen Feuchtmittelauftrag und erstem Kalandernip müssen die Tröpfchen für eine ausreichende Befeuchtung der Faserstoffbahn fein verteilt sein. Dies kann durch einen Zweistoffdüsenbefeuchter mit Luft und Feuchtmittel erreicht werden.

Das oben beschriebene Verfahren mit seinen vielfältigen erfindungsgemäßen Ausführungsformen wird vorzugsweise zur Herstellung von Tiefdruckpapier bzw. SC- oder SCA+-Papier verwendet, welches vorzugsweise einen Füllstoffgehalt von 25% oder mehr, besonders bevorzugt einen Füllstoffgehalt von 30% oder mehr hat.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 Eine schematische Ansicht einer Papiermaschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
2 eine Variante zu 1.
Die 1 zeigt eine Papiermaschine 1 zur Herstellung von SC Papier, welches vorzugsweise einen Füllstoffgehalt von 25% oder mehr aufweist.
Bei der Herstellung einer Faserstoffbahn 2 durchläuft diese nacheinander die folgenden Sektionen der Papiermaschine 1. Formierpartie 3, Pressenpartie 4, Trockenpartie 5 und Kalandriereinrichtung 6 bevor diese in einer nicht dargestellten Wickeleinrichtung aufgewickelt wird.
Die Faserstoffbahn 2 wird in der als vertikaler Gapformer ausgebildeten Formierpartie 3 in einem Stoffeinlaufspalt 7 zwischen einem oberen Formiersieb 11 und einem unteren Formiersieb 10 gebildet. Nach dem Stoffeinlaufspalt 7 umschlingen das Sandwich bestehend aus oberem Formiersieb 11, Faserstoffbahn 2 und unterem Formiersieb 10 zur Entwässerung der Faserstoffbahn 2 eine Formierwalze 8 im Winkelbereich zwischen 30° und 60°, vorzugsweise zwischen 40° und 55°.
Anschließend wird die Faserstoffbahn 2 in einem Entwässerungsbereich zwischen 2% und 8% Trockengehalt, vorzugsweise zwischen 3% und 6% Trockengehalt mittels drei flexibler Formationsleisten 12 weiter entwässert. Die flexiblen Formationsleisten 12 werden hierbei mit einem Anpressdruck im Bereich zwischen 8 kPa und 25 kPa gegen das Sandwich bestehend aus oberem Formiersieb 11, Faserstoffbahn 2 und unterem Formiersieb 10 gedrückt.
Hierdurch wird die Formation und die Druckruhe in Halb- und Volltönen verbessert. Versuche haben gezeigt, dass durch die Verwendung von flexiblen Formationsleisten, der Formationsindex nach Ambertec deutlich reduziert werden kann. Des weiteren wird eine Formationsverbesserung von durchschnittlich 20% sowie eine Verbesserung der Druckruhe (Mottling) von 10% beobachtet. Bei der Formation mit flexiblen Formationsleisten kann im Vergleich zur Formation ohne Formationsleisten ein Faserstoff mit einem deutlich geringeren Mahlgrad zum Erhalt einer Faserstoffbahn mit gleichen Qualitätseigenschaften verwendet werden. Durch den geringeren Mahlgrad wird die benötigte spezifische Mahlenergie deutlich reduziert. Unter der Annahme, dass die spezifische Mahlenergie, der Mahlgard und die Formation/Druckruhe linear miteinander verknüpft sind ergibt sich somit ein Energiekostenvorteil von bis zu 20% im Bereich der Faserstoffaufbereitung.
Die Faserstoffbahn weist eine obere Seite 27 und eine der oberen Seite 27 gegenüberliegend angeordnete untere Seite 28 auf.
Anschließend wird das Sandwich bestehend aus oberem Formiersieb 11, Faserstoffbahn 2 und unterem Formiersieb 10 über eine Siebsaugwalze 13 geführt, bevor das obere Formiersieb 11 von der oberen Seite 27 der Faserstoffbahn 2 abgehoben wird und diese mit der unteren Seite 28 auf dem unteren Formiersieb 10 zur Pressenpartie 4 geführt wird.
Durch die oben beschriebene Konfiguration der Formierpartie 3 findet eine optimale Entwässerung der Faserstoffbahn 2 statt, sodass es möglich ist, auch bei Geschwindigkeiten von bis zu 2000 m/min Trockengehalte der Faserstoffbahn 2 von 18% bis 20% am Ende der Formierpartie 3 zu erzielen.
Um eine ausreichend hohe Entwässerungsgeschwindigkeit kombiniert mit einem geringen Wasserspeichervolumen und einer feinen papierseitigen Oberfläche zu gewährleisten, weisen das obere Formiersieb 11 und das untere Formiersieb 10 eine Siebdicke kleiner als 0,7 mm auf und haben eine Anzahl von Faserunterstützungsstellen von mehr als 1500/cm².
Die Faserstoffbahn 2 wird am Ende der Formierpartie 2 über eine Pick-up Walze 24 vom unteren Formiersieb 10 auf ein Pressfilz 20 der Pressenpartie 4 überführt.
Mittels des Pressfilzes 20 wird die Faserstoffbahn 2 auf seiner oberen Seite 27 zu einem ersten Pressnip 14 einer Drei-Nip Presse 13 geführt und im Sandwich zwischen dem Pressfilz 20 und einem Pressfilz 19 durch den ersten Pressnip 14 gelenkt.
Die Drei-Nip Presse 13 weist eine Zentralwalze 21 auf, die mit einer Walze 25 einen zweiten Pressnip 15 und mit einer Walze 26 einen dritten Pressnip 16 bildet.
Beim Durchgang durch den zweiten Pressnip 15 ist die obere Seite 27 der Faserstoffbahn 2 in Kontakt mit dem Pressfilz 20 und die untere Seite 28 der Faserstoffbahn 2 in Kontakt mit der glatten Mantelfläche der Zentralwalze 21.
Beim Durchgang durch den dritten Pressnip 16 ist die obere Seite 27 der Faserstoffbahn 2 in Kontakt mit einem Pressfilz 22 und die untere Seite 28 der Faserstoffbahn 2 in Kontakt mit der glatten Mantelfläche der Zentralwalze 21. Der dritte Pressnip 16 stellt den vorletzten Pressnip der Pressenpartie 4 dar.
Anschließend passiert die Faserstoffbahn 2 den einzigen Pressnip 17 einer frei stehenden Presse 18. Der Pressnip 17 bildet den letzten Pressnip der Pressenpartie 4.
Beim Durchgang durch den Pressnip 17 ist die obere Seite 27 der Faserstoffbahn 2 in Kontakt der glatten Mantelfläche einer Presswalze 29 und die untere Seite 28 der Faserstoffbahn 2 in Kontakt mit einem Pressfilz 23.
Somit wird die Faserstoffbahn 2 bei einem geringen Trockengehalt in den beiden letzten Pressnips 16, 17 der Pressenpartie 4 nacheinander auf beiden Seiten 27, 28 geglättet, da jede Seite 27, 28 der Faserstoffbahn 2 mit einer glatten Seite in Kontakt durch einen der Pressnips 16, 17 geführt wird. Somit erfolgt in den beiden letzten Pressnips 16, 17 eine beidseitige Makroglättung der Oberfläche der Faserstoffbahn 2, die zu einer deutlich verbesserten Kalandrierbarkeit im nachfolgenden Kalander führt.
Um höhere Produktionsgeschwindigkeiten erreichen zu können, ist es notwendig den Trockengehalt nach der Pressenpartie zu steigern, um somit bspw. ein Überstrecken und ein Abreißen der Faserstoffbahn aufgrund von Bahnzug zu vermeiden. Daher könnte optional der vorletzte Pressnip 16 und/oder der letzte Pressnip 17 als Schuhpressnip ausgebildet sein Des weiteren würde durch die längere Verweilzeit der Faserstoffbahn 2 im Schuhpressnip im Vergleich zu konventionellen Pressnips der Glätteffekt verstärkt.
Aufgrund der in einem nachfolgenden Schritt durchzuführenden Glättung der Faserstoffbahn 2 in einem Online Prozess (Online-Kalandrierung) werden an die Faserstoffbahn 2 wegen der höheren Satiniergeschwindigkeiten gegenüber dem Offline Prozess sehr hohe Anforderungen an die Querprofilgüte von flächenbezogender Masse und Feuchte gestellt. Demzufolge kann zur Korrektur des Feuchtequerprofils der Faserstoffbahn 2 bei einem Feuchtegehalt von kleiner 50% nach der Pressenpartie 4 in Maschinenquerrichtung selektiv zumindest einmal ein Feuchtmittel auf die Faserstoffbahn 2 aufgebracht werden.
Nach der Pressenpartie 4 wird die Faserstoffbahn 2 in die Trockenpartie 5 überführt, welche in der vorliegenden Ausführungsform mehrere einreihig angeordnete Trockenzylinder 30 aufweist und in ihrer Länge nicht vollständig dargestellt ist.
Nach der Trocknung der Faserstoffbahn 2 in der Trockenpartie 5 wird diese einer Online-Multinip-Kalandriereinrichtung 6 zugeführt.
Beim Verlassen der Trockenpartie 5 weist die Faserstoffbahn einen Feuchtgehalt auf, der unterhalb des Gleichgewichtsfeuchtegehalts bei Normklima ist. Die Faserstoffbahn 2 hat einen Feuchtgehalt von ca. 2,5%. Vor dem Eintritt in die Kalandriereinrichtung 6 wird die Faserstoffbahn 2 in Maschinenquerrichtung selektiv befeuchtet, so dass die Faserstoffbahn 2 über die Bahnbreite einen gleichmäßigen Feuchtgehalt von ca. 8% aufweist.
Die Befeuchtung erfolgt auf der unteren Seite 28 der Faserstoffbahn 2 mittels eines Düsenfeuchters 35, der als Zweistoffdüsenbefeuchter ausgebildet ist, aus dem ein Luft – Feuchtmittel – Gemisch austritt.
Der oben beschriebene Verfahrensschritt der Übertrocknung der Faserstoffbahn 2 mit nachfolgender Rückbefeuchtung vor dem Eintritt in den Multinip-Kalander 6 hat sich insbesondere bei Versuchen mit Faserstoffen mit einem hohen Feinstoffanteil als vorteilhaft herausgestellt, da hierdurch Störungen der Dimensionsstabilität wie Cockling und Fluting deutlich vermindert bzw. verhindert werden. Durch die selektive Befeuchtung in Maschinenquerrichtung können Feuchtequerprofilschwankungen ausgeglichen werden.
Die Online-Multinip-Kalandriereinrichtung 6 weist sechs elastische Walzen 31 und vier Heizwalzen 32 auf, die acht Kalandernips 33 und einen Kalandernip 34 bilden.
Durch die Kalandriereinrichtung 6 findet eine gleiche beidseitige Behandlung der Faserstoffbahn 2 statt. Dies wird dadurch erreicht, dass zuerst die untere Seite 28 der Faserstoffbahn 2 in einer ersten Abfolge 37 von vier Kalandernips 33 jeweils mit einer der Heizwalzen 32 in Kontakt gebracht wird und dass nachfolgend nach Durchgang durch den Kalandernip 34, der auch als Wechselspalt bezeichnet wird, die obere Seite 27 der Faserstoffbahn 2 in einer zweiten Abfolge 38 von vier Kalandernips 33 jeweils mit einer der Heizwalzen 32 in Kontakt gebracht wird.
Nach Verlassen der ersten Abfolge 37 von Kalandernips 33 und vor Eintritt in die zweite Abfolge 38 on Kalandernips 38 wird die obere Seite 27 der Faserstoffbahn 2 mittels eines Düsenfeuchters 36, der als Zweistoffdüsenbefeuchter ausgebildet ist, befeuchtet. Nach dieser Befeuchtung weist die Faserstoffbahn 2 eine Feuchte von ca. 8% auf.
Des weiteren sind Dampffeuchter 39 bis 41 vorgesehen, um die erforderliche Feuchtmenge auf die Faserstoffbahn 2 aufzubringen.
Die in 2 dargestellte Variante stimmt zu einem großen Teil mit der Variante von 1 überein. Jedoch ist hier keine freistehende Presse 18 vorhanden. Stattdessen ist nach der Drei-Nip Presse 13 eine Prallström-Trocknungseinrichtung bzw. Impingement-Trocknungseinrichtung 42 vorgesehen. Diese umfasst einen ersten besaugten Trockenzylinder 43 und einen diesem gegenüberliegend angeordneten zweiten besaugten Trockenzylinder 44. Des weiteren weist die Prallström-Trocknungseinrichtung 42 eine Bespannung 55 auf, welche den ersten Trockenzylinder 43 abschnittweise umschlingt und eine Bespannung 56, welche den zweiten Trockenzylinder 44 abschnittweise umschlingt. Bei der Prallström-Trocknungseinrichtung 42 wird die Faserstoffbahn 2 nicht zwischen den die Trockenzylinder 43 bzw. 44 umschlingenden Bespannungen 55 bzw. 56 geführt, so dass die Faserstoffbahn 2 nicht von diesen gegen die Trockenzylinder 43 bzw. 44 gedrückt wird, was Bahnführungsprobleme zur Folge haben kann. Durch die Besaugung der beiden Trockenzylinder 43 und 44 wird die Führung der Faserstoffbahn 2 durch die Prallström-Trocknungseinrichtung 42 verbessert. Die beiden Bespannungen 55 und 56 sind jeweils als Sieb ausgebildet. Der erste Trockenzylinder 43 ist mit einer obenliegenden Heißlufthaube 45 versehen, der zweite Trockenzylinder 44 ist mit zwei untenliegenden Heißlufthauben 46 versehen, von denen jeweils Heißluft direkt auf die Faserstoffbahn 2 gerichtet wird und welche im wesentlichen, im Gegensatz zum TAD-Prinzip, nicht durch die Faserstoffbahn 2 tritt, sondern von der Faserstoffbahn 2 zurückreflektiert wird. Hierdurch wird die Trockenleistung erheblich gesteigert. In der Prallström-Trocknungseinrichtung 42 wird demzufolge die Heißluft ohne dazwischen befindliche Bespannung von den Heißlufthauben 45 und 46 direkt auf die Faserstoffbahn 2 gerichtet.
Die Zentralwalze 21 ist von einem Transferband 47 umschlungen, welches mit der Papierbahn 2 durch den zweiten und den dritten Pressnip 15, 16 geführt ist. Vom Transferband 47 wird die Faserstoffbahn 2 mittels einer Saugwalze 48 abgenommen und an den ersten Trockenzylinder 43 übergeben. Die Saugwalze 48 ist von einem Filzband 49 umschlungen, welches zudem über drei Bahnleitwalzen 50 geführt ist.
Vom ersten Trockenzylinder 43 wird die Faserstoffbahn 2 unmittelbar an den zweiten Trockenzylinder 44 übergeben. Von diesem gelangt die Faserstoffbahn 2 über eine Walze 51 und eine Saugwalze 52 in die Trockenpartie 5. Die Saugwalze 52 ist dabei vom Trockenfilz 53 der Trockenpartie 5 umschlungen. Von der Trockenpartie 5 sind lediglich die ersten beiden Trockenzylinder 30 dargestellt.
Schließlich sind die beiden Trockenzylinder 43 und 44 jeweils über Stabilisatoren 54 besaugt, die außerhalb der beiden Trockenzylinder 43, 44 jeweils auf der den Impingementhauben 45, 46 abgewandten Seite angeordnet sind. Die Stabilisatoren 54 befinden sich jeweils innerhalb der durch die Siebe 55, 56 gebildeten Schlaufen, welche den ersten Trockenzylinder 43 bzw. den zweiten Trockenzylinder 44 der Prallström-Trocknungseinrichtung 42 abschnittweise umschlingen. Zudem sind für die Schlaufen jeweils Bahnleitwalzen 57, 58 vorgesehen.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Papier- oder einer anderen Faserstoffbahn, bei dem die Faserstoffbahn in einem vorletzten Pressnip und anschließend in einem letzten Presnip einer Pressenpartie mit Druck beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Seite der Faserstoffbahn beim Durchgang durch den vorletzten Pressnip in Kontakt mit einer glatten Fläche ist und dass die andere Seite der Faserstoffbahn beim Durchgang durch den letzten Pressnip in Kontakt mit einer glatten Fläche ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die glatte Fläche durch einen Walzenmantel mit glattem Bezug und/oder durch ein glattes Transferband gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Transferband permeabel oder impermeabel ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressenpartie eine Drei-Nip Presse mit einer Zentralwalze und eine freistehende Presse mit einem einzigen Nip umfasst, wobei der dritte Nip der Drei-Nip Presse der vorletzte Pressnip der Pressenpartie ist und wobei der Einzelnip der freistehenden Presse der letzte Pressnip der Pressenpartie ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffbahn zusammen mit einem Transferband durch die zwischen der Zentralwalze und Presswalzen gebildeten zweiten und dritten Pressnips der Drei-Nip Presse hindurchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Seite der Faserstoffbahn im Kontakt mit dem Transferband und die andere Seite der Faserstoffbahn in Kontakt mit einem Pressfilz durch den vorletzten Pressnip geführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Seite der Faserstoffbahn im Kontakt mit der Mantelfläche einer Walze, insbesondere der Zentralwalze, und die andere Seite der Faserstoffbahn in Kontakt mit einem Pressfilz durch den vorletzten Pressnip geführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Seite der Faserstoffbahn im Kontakt mit einem Pressfilz und die andere Seite der Faserstoffbahn in Kontakt mit der Mantelfläche einer Presswalze durch den letzten Pressnip geführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der vorletzte Pressnip und/oder der letzte Pressnip als Schuhpressnip ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffbahn in der Pressenpartie durch vier Pressnips geführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffbahn durch eine Transfersaugwalze von dem Transferband auf das Pressfilz des letzten Pressnips überführt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Transfersaugwalze eine gummierte Manteloberfläche und/oder ein Bohrmuster in der Manteloberfläche aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Transfersaugwalze in ihrer Eintauchtiefe gegenüber dem Transferband und der Faserstoffbahn verstellbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Korrektur des Feuchtequerprofils bei einem Feuchtegehalt der Faserstoffbahn von kleiner 50%, vorzugsweise nach der Pressenpartie, in Maschinenquerrichtung selektiv zumindest einmal ein Feuchtmittel auf die Faserstoffbahn aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur Korrektur des Feuchtequerprofils in der Formierpartie und/oder in der Pressenpartie auf die Faserstoffbahn in Maschinenquerrichtung selektiv zumindest einmal ein Feuchtmittel aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffbahn in einem Gapformer, insbesondere Doppelsiebformer formiert wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Gapformer flexible Formationsleisten, vorzugsweise 1 bis 10 Formationsleisten, besonders bevorzugt 3 bis 5 Formationsleisten aufweist.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Gapformer ein vertikaler Gapformer ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Umschlingungswinkel der Formierwalze durch die beiden Formiersiebe im Bereich von 30° bis 60°, vorzugsweise von 40° bis 55° beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Formationsleisten gegen das Sandwich bestehend aus den beiden Formiersieben mit dazwischen angeordneter Faserstoffbahn mit einem Anpressdruck im Bereich zwischen 5 kPA und 30 kPa, vorzugsweise zwischen 8 kPa und 25 kPa gedrückt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass Formiersiebe Verwendung finden mit einer Siebdicke kleiner als 0,7 mm, vorzugsweise kleiner als 0,65 mm und mit einer Anzahl von Faserunterstützungsstellen von mehr als 1400/cm², vorzugsweise von mehr als 1500/cm², besonders bevorzugt von mehr als 1600/cm².
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffbahn nach Durchlaufen der Pressenpartie in einer Trockenpartie getrocknet wird.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffbahn nach Durchlaufen der Pressenpartie einer Prallströmtrocknung ausgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressenpartie (4) lediglich drei Pressnips (14, 15, 16) umfasst und dass zwischen Pressenpartie (4) und Trockenpartie (5) eine Prallström-Trocknungseinrichtung (42) angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Pressnips (14, 15, 16) durch eine Drei-Nip Presse (13) mit einer Zentralwalze (21) und zwei Presswalzen (25, 26) gebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder der dritte Pressnip (14, 16) als Schuhpressnip ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallström-Trocknungseinrichtung (42) als HighDryer ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Trockenzylinder (43, 44) der Prallström-Trocknungseinrichtung (42) leicht besaugt wird.
Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass zur Besaugung der Trockenzylinder (43, 44) Stabilisatoren (54) verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffbahn nach deren Trocknung in der Trockenpartie einer Multinip-Kalandriereinrichtung zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Multinip-Kalandriereinrichtung eine Online-Kalandriereinrichtung ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Feuchtgehalt der Faserstoffbahn beim Verlassen der Trockenpartie unterhalb des Gleichgewichtsfeuchtegehalts bei Normklima ist.
Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffbahn vor dem Eintritt in die Kalandriereinrichtung befeuchtet wird.
Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffbahn in Maschinenquerrichtung selektiv befeuchtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass eine der beiden Seiten der Faserstoffbahn in einer ersten Abfolge von Nips jeweils mit einer beheizten Walze in Kontakt gebracht wird und dass die andere der beiden Seiten der Faserstoffbahn darauf folgend in einer zweiten Abfolge von Nips jeweils mit einer beheizten Walze in Kontakt gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass vor jeder Abfolge von Nips jeweils die Seite der Faserstoffbahn, die mit der beheizten Walze in Kontakt gebracht wird, befeuchtet wird.
Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffbahn vorzugsweise auf einen Feuchtgehalt von 7% bis 9%, besonders bevorzugt auf einen Feuchtgehalt von 8% befeuchtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffbahn vor dem Eintritt in die Kalandriereinrichtung befeuchtet wird, vorzugsweise auf einen Feuchtgehalt von 7% bis 9%, besonders bevorzugt auf einen Feuchtgehalt von 8%.
Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffbahn vor Eintritt in die Kalandriereinrichtung beidseitig befeuchtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffbahn mittels Dampffeuchter und/oder Düsenfeuchter befeuchtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass die produzierte Faserstoffbahn Tiefdruckpapier (SC- bzw. SCA+-Papier) ist.
Verfahren nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, dass das Tiefdruckpapier einen Füllstoffgehalt von 25% oder mehr, vorzugsweise von 30% oder mehr hat.