DE102008041953A1

DE102008041953A1 - Blattbildungsvorrichtung und Verfahren zur Herstellung symmetrischer Blattstrukturen

Info

Publication number: DE102008041953A1
Application number: DE200810041953
Authority: DE
Inventors: Horst Leiss; Michael Dr. Schwarz
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2008-09-10
Filing date: 2008-09-10
Publication date: 2010-03-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Blattbildungsvorrichtung (1) zur Herstellung einer mehrlagigen Faserstoffbahn (F), insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuebahn, umfassend zumindest zwei jeweils über einen Stoffauflauf (9, 10) mit Stoffströmen (11A bis 11C, 12A bis 12C) beschickbare Former (3, 4) zur Herstellung einer mehrschichtigen Faserstoffbahnlage (5, 6) und eine den Formern (3, 4) nachgeordnete Gautschzone (8) zum vergautschten der einzelnen Lagen (5, 6). Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Former (3, 4) und der diesem zugeordnete Stoffauflauf (9, 10) derart angeordnet und ausgebildet sind, geeignet zu sein, eine zumindest dreischichtige Lage (5, 6) zu erzeugen, wobei in Durchlaufrichtung durch den Former (3, 4) im Endbereich des Formers (3, 4) Mittel (29, 30) zur Auswaschung vorgesehen sind. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung symmetrischer Blattstrukturen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Blattbildungsvorrichtung zur Herstellung einer mehrlagigen Faserstoffbahn, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuebahn, umfassend zumindest zwei jeweils über einen Stoffauflauf mit Stoffströmen beschickbare Former zur Herstellung einer mehrschichtigen Faserstoffbahnlage und eine den Formern nachgeordnete Gautschzone zum Vergautschen der einzelnen Lagen.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung senkrecht zur Blattbildungsebene ausgebildeter symmetrischer Blattstrukturen. Unter Blattbildungsebene wird die Ebene verstanden, welche örtlich durch die Durchlaufrichtung und die Erstreckung der Faserstoffsuspension beziehungsweise der diese abstützenden Elemente in Breitenrichtung der Blattbildungsvorrichtung charakterisiert ist.
Blattbildungsvorrichtungen in Maschinen zur Herstellung von Faserstoffbahnen, insbesondere in Form von Papier-, Karton- oder Tissuebahnen sind in einer Vielzahl von unterschiedlichen Ausführungen aus dem Stand der Technik vorbekannt. Der Aufbau richtet sich im Wesentlichen nach den zu erzielenden Eigenschaften an der herzustellenden Materialbahn. Allgemein erfolgt bei schnell laufenden Papiermaschinen zur Herstellung graphischer Papiere die Blattbildung in einem Doppelsiebformer. Die Entwässerung erfolgt im Wesentlichen symmetrisch nach außen und innen, das heißt, in Richtung der Blattober- und -unterseite. Diese Art der Entwässerung hat jedoch den Nachteil, dass eine aus Gründen der Blattfunktionalität sehr wünschenswerte Anreicherung von Fein- und Füllstoffen an den Außenseiten der entstehenden Faserstoffbahn unmöglich ist, da diese durch die hohen hydraulischen Kräfte bei der Entwässerung immer mit ausgewaschen werden. Bei einer Mehrschicht- oder Mehrlagenbildung ist es zwar denkbar, in den Außenlagen diesen Stoff überproportional zuzugeben, jedoch werden ein verstärktes Auswaschen der Fein- und Füllstoffe sowie eine unerwünschte Anreicherung mit Siebwasser hervorgerufen. Um dies zu vermeiden, werden die einzelnen Faserstoffbahnen mehrlagig ausgeführt, mit dem Ziel, unterschiedliche Faserverteilungen in den beiden Außenlagen sowie in der Innenlage zu erzielen. Da eine komplette Faserabdeckung in der Regel erst ab einem konkreten Flächengewicht von 30–40 g/m² möglich ist, gelangt diese Technik bei graphischen Papieren mit einem Gesamtblattgewicht von 80 g/m² oder weniger nicht zum Tragen. Anwendungsgebiete sind jedoch Verpackungspapiere, für die der Blattaufbau systematisch vorgenommen wird. Dabei werden Dekorationspapiere ausnahmslos in langen Siebausführungen hergestellt, um auf der Oberseite den teuren Füllstoff anzureichern, um am Endprodukt entsprechende Eigenschaften zu erzeugen.
Bei der Tissueherstellung werden überwiegend Crescent-Former eingesetzt, welche aus einer Kombination aus einem Siebband und von einem Filz umschlungener Formierwalze bestehen, womit nur eine einseitige Entwässerung in Richtung zum Außensieb erfolgt.
Zur Ausbildung mehrlagiger Faserstoffbahnen, deren Eigenschaften konkret durch Ausbildung der Einzellagen definiert werden können, sind Blattbildungsvorrichtungen bekannt, die zumindest zwei einzelne Former umfassen, wobei die durch den jeweiligen Former gebildeten Faserstoffbahnlagen miteinander vergautscht werden. Um Produktionssteigerungen im Bereich der Nasspartie mit der Möglichkeit der Steuerung der Eigenschaften der gebildeten Faserstoffbahnen bei gleichzeitig geringem Flächengewicht der einzelnen Lage zu erzielen, kann zumindest eine einzelne Lage vorzugsweise mehrschichtig ausgebildet werden, wobei bereits durch den gewählten Schichtaufbau Grundeigenschaften verstärkt ausgebildet werden können. Das Flächengewicht kann durch die Erhöhung der Anzahl der Lagen erhöht werden. Eine derartige Ausführung ist aus der Druckschrift EP 1 262 596 A2 vorbekannt. Bei dieser ist zumindest einer der Former zur Bildung einer mehrschichtigen Lage mit einem Mehrschicht-Stoffauflauf ausgeführt, welcher mit wenigstens zwei unterschiedlichen Stoffen beziehungsweise Stoffströmen unterschiedlicher Zusammensetzung für die unterschiedlichen Schichten beschickt wird. Mit dieser Ausführung kann mit einem der Former jeweils eine Lage erzeugt werden, die durch eine faserstoffreiche und eine fein- und füllstoffreiche Schicht charakterisiert ist. Dabei wird durch die Ausgestaltung der einzelnen Former die Ausbildung der miteinander zu vergautschenden Lagen und damit insgesamt die Struktur der Faserstoffbahn in Z-Richtung charakterisiert, wodurch auch starke Unterschiede in Z-Richtung erzeugt werden können.
Aus der Druckschrift WO 00/44980 A1 ist eine Maschine und ein Verfahren zur Herstellung einer mehrlagigen Faserstoffbahn vorbekannt, welcher die Aufgabe zugrunde lag, eine bessere Lagenhaftung beim Vergautschen zu gewährleisten. Dazu werden jeweils wenigstens zwei miteinander zu vergautschende, auf einer Seite jeweils einen höheren Feinstoffgehalt aufweisende Lagen der Gautschzone derart zugeführt, dass diese mit ihren Seiten höheren Feinstoffgehalts miteinander in Kontakt kommen und dass zumindest eine dieser beiden Lagen durch einen Gapformer erzeugt wird. Dadurch werden eine bessere Lagenhaftung sowie geringere Ablagerungsneigung beim Trocknen und eine positive Beeinflussung der Papiereigenschaften hinsichtlich der Porosität, der Rauhigkeit und der Bedruckbarkeit gewährleistet, allerdings wird auch hier nicht zwangsläufig eine symmetrische Ausbildung der Faserstoffbahn in Z-Richtung erzielt.
Eine definierte Lagentrennung ist ferner aus der Druckschrift EP 1 138 822 A2 vorbekannt. Die offenbarte Blattbildungsvorrichtung ist derart ausgeführt, dass wenigstens zwei miteinander zu vergautschende, auf einer Seite jeweils einen geringeren Feinstoffgehalt aufweisende Lagen der Gautschzone derart zugeführt werden, dass diese mit ihren Seiten geringeren Feinstoffgehaltes miteinander in Kontakt kommen, wobei zumindest eine der Lagen durch einen Gapformer erzeugt wird.
Bezüglich weiterer Ausführungen wird auf die Druckschrift US 2002/0060003 A1 für eine Lagenbildung mittels eines Einsieb- und eines Doppelsiebformers sowie auf die Druckschrift EP 0 863 254 A2 für die Ausbildung einer mehrlagigen Faserstoffbahn mittels Crescent-Former verwiesen.
Die zunehmenden Anforderungen an die herzustellenden Faserstoffbahnen bedingen zunehmend erhöhte Anforderungen an die Möglichkeiten einer feinfühligeren Steuerung des Eigenschaftsprofils dieser.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Blattbildungsvorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass mit dieser die erforderlichen Eigenschaften der zu erzeugenden Faserstoffbahnen im Rahmen der Möglichkeiten bei der Blattbildung bei hohem Durchsatz noch besser beeinflussbar sind.
Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 18 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Eine Blattbildungsvorrichtung zur Herstellung einer mehrlagigen Faserstoffbahn, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuebahn, umfassend zumindest zwei jeweils über einen Stoffauflauf mit Stoffströmen beschickbare Former zur Herstellung einer Faserstoffbahnlage und eine den Formern nachgeordnete Gautschzone zum Vergautschen der einzelnen Lagen ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Former und der diesem zugeordnete Stoffauflauf derart angeordnet und ausgebildet sind, geeignet zu sein, eine zumindest dreischichtige Lage zu erzeugen, wobei in Durchlaufrichtung durch diesen Former im Endbereich Mittel zur Auswaschung vorgesehen sind.
Unter Faserstoffbahn wird eine Materialbahn in Form einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn verstanden.
Eine Lage der Faserstoffbahn besteht aus zumindest einer oder mehreren in Richtung senkrecht zur Blattbildungsebene unterteilten Schichten, welche hinsichtlich ihrer Zusammensetzung und Eigenschaften voneinander differieren können. Unter Schicht wird ein Bereich verstanden, welcher durch die Blattbildungsebene und eine Erstreckung senkrecht zu dieser charakterisiert ist und durch die gleiche Zusammensetzung und Eigenschaften charakterisiert ist.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht die Herstellung von Faserstoffbahnen mit variablen Schichtaufbau, wobei die Eigenschaften der einzelnen Schichten zumindest teilweise als Funktion der über die Stoffaufläufe eingebrachten Stoffströme, insbesondere Fasersuspensionsströme und die Prozesse innerhalb des Formers beeinflussbar sind. Dabei ermöglicht ein mehrschichtiger Lagenaufbau durch Beschickung des Formers mit unterschiedlichen Stoffströmen bereits eine Ausgangssuspensionszusammensetzung mit gewünschter Eigenschaftsverteilung, welche durch die weitere Entwässerung noch verstärkt und besser eingestellt werden kann, und mit der Lagen mit sehr geringem Flächengewicht bei gleichzeitig hohem Strukturierungsgrad in Z-Richtung erzeugbar sind.
In vorteilhafter Weise sind beide Former derart aufgebaut und ausgeführt, geeignet zu sein, eine im Wesentlichen mit gleichem Aufbau ausgeführte Lage zu erzeugen. Durch das Vergautschen einer Lage mit einer weiteren Lage, die vorzugsweise in gleicher Weise aufgebaut ist, kann auf einfache Art und Weise eine hinsichtlich ihrer Struktur in Richtung senkrecht zur Blattbildungsebene symmetrische Faserstoffbahn erzeugt werden. Die einzelnen Former sind dazu derart angeordnet und ausgerichtet, dass die Bandlaufrichtung einander entgegengesetzt ausgerichtet ist, wobei die Zufuhr zur Gautschzone jeweils mit den Entwässerungsbändern erfolgt, die die Schichten mit gleichen Eigenschaften abstützen. Dadurch wird eine spiegelbildliche Vergautschung realisiert.
In vorteilhafter Ausführung ist zumindest einer, vorzugsweise sind beide Former als Gapformer ausgebildet, umfassend zwei endlos umlaufende Entwässerungsbänder, die unter Bildung eines Einlaufspaltes zusammenlaufen und im Bereich des Einlaufspaltes gemeinsam über ein Formierelement und unter Ausbildung einer Doppelsiebzone geführt werden, wodurch eine sehr intensive Entwässerung über eine kurze Durchlaufstrecke realisiert werden kann. Das Formierelement kann in einer ersten Ausführung von einer rotierbaren Formierwalze gebildet werden oder einem ortsfesten gekrümmten Formierschuh und je nach Ausführung und Anforderung im Umschlingungsbereich durch eine geschlossene oder besaugte Oberfläche charakterisiert sein.
Die Ausführung als Gapformer eignet sich besonders in der Kombination mit einem Mehrschicht-Stoffauflauf, über welchen wenigstens drei unterschiedliche Stoffströme einbringbar sind. Je nach Zusammensetzung und Konsistenz dieser kann es jedoch auch von Vorteil sein, den oder die Former als Hybridformer auszubilden, umfassend eine von einem Entwässerungsband ausgebildete Vorentwässerungsstrecke und eine dieser durch gemeinsame Führung mit einem weiteren Entwässerungsband gebildete nachgeordnete Doppelsiebzone. In diesem Fall können in vorteilhafter Weise die einzelnen Schichten durch unterschiedliche Stoffaufläufe, welche in Reihe zueinander geschaltet sind, erzeugt werden und die erste Schicht bereits über die Vorentwässerungsstrecke in gewünschter Weise fixiert werden, so dass diese eine bereits hinsichtlich ihrer Struktur vorgefertigte Ausgangslage für den Auftrag der weiteren Schichten und die Möglichkeit der Einbettung der Bestandteile dieser aufgrund der Filterwirkung bietet.
Bezüglich der Ausführung und Anordnung der einzelnen Entwässerungselemente in den einzelnen Formern bestehen keine Beschränkungen. Vorzugsweise werden jedoch möglichst kurz bauende Former gewählt.
In einer vorteilhaften Weiterentwicklung wird zur Verstärkung des Entwässerungseffektes und der Beeinflussung der Formation im Bereich der Doppelsiebzone zumindest ein weiteres Entwässerungselement einem der beiden Entwässerungsbänder zugeordnet. Dieses kann als eines der nachfolgenden Elemente oder eine Kombination aus diesen ausgeführt sein:

– gekrümmtes Entwässerungselement mit variabel anpressbaren Formationsleisten;
– Saugkasten;
– Saugwalze.

Je nach Ausführung der Former sind die einzelnen Entwässerungsbänder als Siebbänder ausgeführt oder eines als Siebband und das weitere als Filzband.
Die Gautschzone kann von den Entwässerungsbändern der einzelnen Former oder aber durch zusätzliche Unterstützung einer Gautscheinrichtung in Form einer Nasspresse gebildet werden. Letztere Möglichkeit bietet den Vorteil der Einstellbarkeit des Druckes zur Verbindung der einzelnen Lagen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung einer symmetrischen Blattstruktur senkrecht zur Blattbildungsebene durch spiegelbildliches Vergautschen zweier gleich aufgebauter mehrschichtiger Lagen ist erfindungsgemäß dadurch charakterisiert, dass die Lagen zumindest dreischichtig ausgeführt werden und im Endbereich des jeweiligen Formers eine Auswaschung mit Fluid zum Zwecke de Einlagerung und Einbettung der Fein- und Füllstoffe erfolgt.
Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen Folgendes dargestellt:
1a und 1b verdeutlichen mögliche Ausgestaltungen einer ersten Ausführung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Blattbildungsvorrichtung;
2a verdeutlicht den Aufbau einer Lage;
2b verdeutlicht den Aufbau einer Faserstoffbahn aus zwei Lagen;
3 verdeutlicht eine Weiterentwicklung gemäß 1a mit einem Former mit zwei Stoffaufläufen und mit einem weiteren Entwässerungselement; und
4 verdeutlicht beispielhaft eine Ausführung einer erfindungsgemäßen Blattbildungsvorrichtung gemäß 1a mit zwei Formern in Form von Crescent-Formern.
Die 1a verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung eine erste Ausführung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Blattbildungsvorrichtung 1 in einer Maschine 2 zur Herstellung von Faserstoffbahnen, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuebahnen. Die Blattbildungsvorrichtung 1 umfasst zumindest zwei Former 3 und 4 zur Herstellung einzelner mehrschichtiger Lagen 5 und 6, die in einer, beiden Formern 3, 4 in Durchlaufrichtung der herzustellenden Faserstoffbahn nachgeordneten Gautschzone 8 miteinander vergautscht werden. Mehrschichtige Lagen 5 und 6 sind durch einen Aufbau aus einzelnen, mehr oder weniger stark hinsichtlich der Eigenschaften voneinander abweichenden Schichten S1 bis Sn, die den Aufbau einer am Ende der Blattbildungsvorrichtung 1 vorliegenden Faserstoffbahn F in senkrechter Richtung zur Blattbildungsebene bestimmen, charakterisiert. Der Aufbau der Lage 5 aus drei Schichten S1 bis S3 ist beispielhaft in 2a wiedergegeben. Diese Schichten S1 bis Sn, beispielhaft S1 bis S3 in 2a können unterschiedlich ausgebildet sein, so dass in vertikaler Richtung, das heißt senkrecht zur Blattbildungsebene, welche durch die Durchlaufrichtung durch die Maschine 2 und die Breitenrichtung dieser, die der Y-Richtung im angelegten Koordinatensystem entspricht, charakterisiert ist, eine unterschiedliche Eigenschaftsverteilung innerhalb der einzelnen Lage 5, 6 erzielt wird. Dabei ist zumindest eine der Lagen 5 oder 6, vorzugsweise sind beide Lagen 5, 6 als dreischichtige Lagen oder mehr als drei Schichten umfassende Lagen ausgebildet. Die einzelnen Schichten S1 bis Sn können hinsichtlich ihrer Zusammensetzung und Eigenschaften variieren.
Beide Former 3 und 4 umfassen jeweils zur Bildung einer derartigen mehrschichtigen Lage 5 beziehungsweise 6 einen Stoffauflauf 9 beziehungsweise 10, die derart aufgebaut und angeordnet ist, dass diese zur Bereitstellung der Stoffströme für die einzelnen Schichten S1 bis Sn der mehrschichtigen Lagen 5 und 6 geeignet ist. Dabei werden über den Stoffauflauf 9 beziehungsweise 10 jeweils zumindest zwei, vorzugsweise zumindest drei unterschiedliche Stoffströme, für den Stoffauflauf 9 11A, 11B und 11C und für den Stoffauflauf 10 12A, 12B und 12C bereitgestellt. Diese können hinsichtlich Zusammensetzung, insbesondere Faser anteil, Faserart, Eigenschaften der Fasern, Fein- und Füllstoffgehalt, Konsistenz variieren. Die Bereitstellung erfolgt gemäß 1a in den Stoffaufläufen 9 und 10, welche jeweils einen Mehrschicht-Stoffauflauf 13 und 14 mit einer Mehrzahl von Austrittsdüsen für die einzelnen hinsichtlich der Art und Zusammensetzung unterschiedlichen Stoffströme für die verschiedenen Schichten S1 bis Sn umfassen. Die über den jeweiligen Former 3 und 4 erzeugbaren Lagen 5 und 6 sind derart aufgebaut, dass diese aus unterschiedlichen Schichten, vorzugsweise zumindest S1 bis S3 bestehen, um die Eigenschaften der auszubildenden Faserstoffbahn F in vertikaler Richtung bei gleichzeitig hoher Maschinenleistung feinfühliger einstellen und steuern zu können. Vorzugsweise sind beide Former 3 und 4 derart angeordnet und ausgebildet, dass diese im Wesentlichen hinsichtlich des Aufbaus gleiche oder ähnliche Lagen 5 beziehungsweise 6 bilden, welche miteinander innerhalb der Gautschzone 8 spiegelbildlich vergautscht werden und somit eine Faserstoffbahn F mit symmetrischer Blattstruktur senkrecht zur Blattbildungsebene und damit in Z-Richtung, wie in 2b anhand eines Ausschnittes aus einem Schnitt in der XZ-Ebene der Faserstoffbahn F dargestellt, ausgebildet wird. Die Faserstoffbahn F wird durch das Vergautschen der beiden Lagen 5 und 6 gebildet. Dazu werden die einzelnen hinsichtlich ihres Aufbaus und der Eigenschaften gleichen oder zumindest vorzugsweise ähnlichen Lagen 5, 6 mit den jeweiligen Schichten S1 bis S3 spiegelbildlich bezüglich der durch die Gautschzone 8 beschreibbaren Gautschebene geführt. Der Schichtaufbau einer einzelnen Lage 5, 6 erfolgt vorzugsweise derart, dass diese durch eine festigkeitsgebende erste Faserschicht S1, welche auch als faserdominante Filterhilfsschicht fungiert und eine fein- und füllstoffhaltige Schicht S2 oder vorzugsweise S3 charakterisiert ist. Die fein- und füllstoffhaltige Schicht S3 kann direkt auf die festigkeitsgebende erste Faserschicht S1 oder eine auf diese aufgetragene Schicht, hier S2 aufgetragen werden. Die Entwässerung wird gezielt einseitig vorgenommen, und zwar für alle Schichten S1 bis S3. Dadurch wird ein unsymmetrischer Aufbau der einzelnen Lagen 5, 6 mit einer entsprechenden Eigenschaftsverteilung hinsichtlich Faserorientierung, Fein- und Füllstoffverteilung in den einzelnen Schichten S1 bis Sn innerhalb einer einzelnen Lage 5, 6 erzielt. Insbesondere werden Fein- und Füllstoffe in die Faserschicht S1, die bei einseitiger Entwässerung in Richtung der Schicht S1 als Filterschicht fungiert, eingebettet. In Abhängigkeit der Beschickung der Former 3, 4 sowie der Entwässerungsrichtung erfolgt die Ausbildung der einzelnen Lagen 5 und 6 vorzugsweise mit höherem Feinstoffgehalt auf einer Seite, wobei je nach Zufuhr zur Gautschzone 8 entweder die fein- und füllstoffhaltigen Schichten S3 und/oder die Faserschichten S1 der einzelnen Lagen 5, 6 miteinander vergautscht werden. Zur Erzielung einer symmetrischen Blattstruktur werden die einzelnen Lagen spiegelbildlich miteinander vergautscht. Die Zuführung der einzelnen Lagen 5 und 6 zur Gautschzone 8 erfolgt dazu derart, dass diese mit ihren Schichten gleicher oder ähnlicher Eigenschaften zusammengeführt werden. Nach dem Vergautschen ist aufgrund des spiegelbildlichen Vergautschens die im Ergebnis erzielte Faserstoffbahn F hinsichtlich ihres Aufbaus in vertikaler Richtung, das heißt Z-Richtung beziehungsweise senkrecht zur Blattbildungsebene wieder symmetrisch, wie in der 2b dargestellt.
Die 1a verdeutlicht eine Ausführung der beiden Former 3, 4 als Gapformer, wobei dem einzelnen Gapformer jeweils ein Stoffauflauf 9 beziehungsweise 10 vorgeordnet ist. Die Gapformer umfassen jeweils zwei endlos umlaufende Entwässerungsbänder 19, 20 und 21, 22, welche unter Bildung eines Einlaufspaltes 15, 16 zusammenlaufen und im Bereich des Einlaufspaltes 15, 16 über ein Entwässerungselement, insbesondere Formierelement 23, 24, welches im dargestellten Fall als Formierwalze ausgebildet ist, geführt sind. Das äußere Entwässerungsband 20 und 21 wird dem Formierelement 23, 24 jeweils über eine Brustwalze 25, 26 zugeführt. Der Gapformer wird über den jeweiligen Einlaufspalt 15, 16 durch den Stoffauflauf 9, 10 mit den, die einzelnen Schichten S1 bis S3 bildenden Stoffströmen 11A bis 11C und 12A bis 12C beschickt, welche hinsichtlich ihrer Zusammensetzung variieren können. Die bevorzugt einseitige Entwässerung wird durch die Nutzung der Strahlenenergie in Verbindung mit der Spannung der Entwässerungsbänder 19, 20, 21, 22 und Zentrifugalkraft erzielt. Bei den Entwässerungsbändern 19 und 20 beziehungsweise 21 und 22 handelt es sich je nach Ausführung des einzelnen Formers 3 und 4 um Siebbänder oder aber hier nicht dargestellt, um ein Siebband und ein Band, insbesondere Filzband.
1a verdeutlicht eine Ausführung eines Gapformers in Form eines Doppelsiebformers 17, 18. Das Entwässerungsband 19, 21 bildet ein inneres Entwässerungsband und das Entwässerungsband 20, 22 jeweils ein äußeres Entwässerungsband. Der Bereich der ausgebildeten Doppelsiebzone erstreckt sich bis zu einer Umlenkrolle U1, U2 in einem der beiden Entwässerungsbänder, hier jeweils dem äußeren Entwässerungsband 20, 22. Die gebildete Lage 5, 6 wird dann mit dem jeweils inneren Entwässerungsband 19, 21 weitergeführt, welches dem Entwässerungsband entspricht, welches entgegengesetzt zur Entwässerungsrichtung bei einseitiger Entwässerung ausgerichtet ist.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung ist es ferner vorgesehen, dass bei idealem Trockengehalt, gegebenenfalls unter Einsprühung von zusätzlichen chemischen Additiven, wie beispielsweise Stärke, auf die bereits gebildeten Lagen das Vergautschen erfolgt. In diesem Fall ist eine entsprechende, hier im Einzelnen nicht dargestellte Einrichtung vor der Gautschzone 8 vorgesehen.
Die sich in Führungsrichtung der einzelnen Lagen 5, 6 anschließende Gautschzone 8 wird durch Zusammenführen jeweils eines Entwässerungsbandes der einzelnen Former, hier 19 und 21 über einen Teilbereich ihres Umlaufweges in Faserstoffbahnführungsrichtung gebildet. Bei der Gautschzone 8 kann es sich gemäß der 1a um eine Zone örtlich begrenzten höheren Druckes handeln. In diesem Fall ist eine Gautscheinrichtung 7 vorgesehen, die von zwei in den jeweiligen Bespannungen 19 und 21 angeordneten und einen Pressspalt miteinander bildenden Walzen gebildet wird. Gemäß 1b ist es auch denkbar, die Gautschzone 8 von einem Bereich der Entwässerungsbänder, der allein durch einen Bereich der gemeinsame Führung der jeweiligen Entwässerungsbänder 19 und 20 der einzelnen Former 3 und 4 charakterisiert ist, zu bilden. In diesem Fall ist jedoch ein entsprechend hoher Trockengehalt der einzelnen Lagen 5, 6 vor der Vergautschung sicherzustellen, weshalb in 1b weitere Entwässerungselemente E dem ersten Former 3 nachgeordnet und der Gautschzone 8 vorgeordnet vorgesehen sind. Im Anschluss an die Gautschzone 8 erfolgt die Trennung der beiden Entwässerungsbänder 19, 21 und die Weiterführung mit einem, vorzugs weise dem Entwässerungsband 19. Im anschließenden Übergabebereich B erfolgt die Übergabe der vergautschten Faserstoffbahn F an die nachfolgende Funktionseinheit in Form einer Pressenpartie.
Die Beschickungsrichtungen der einzelnen Former 3 und 4 beziehungsweise deren Durchlaufrichtung ausgehend von dem jeweiligen Stoffauflauf 9, 10 erfolgt einander entgegengerichtet. Dadurch wird bei Zusammenführung der beiden inneren Entwässerungsbänder 19, 21 gewährleistet, dass die Oberflächen beziehungsweise Seiten der Lagen 5, 6, welche frei von einer direkten Stützung durch diese sind, miteinander in Berührung gelangen und verbunden werden. Der einzelne Former 3 beziehungsweise 4 ist derart aufgebaut, dass jeweils das Entwässerungsband 19, 21 die untere oder innere Bespannung darstellt, während das zweite Entwässerungsband 20 beziehungsweise 22 die obere oder äußere Bespannung darstellt. Die Entwässerungsbänder 19, 21 bilden die fein- und füllstoffhaltige Schicht S3 stützende und berührende Bespannung. Dazu ist der einzelne Former 3 und 4 derart aufgebaut, dass die Blattbildung bereits im Bereich des Anfanges beziehungsweise Einlaufspaltes 15, 16 in den jeweiligen Former 3 beziehungsweise 4 erfolgt. Die Entwässerung an der so genannten Formierwalze erfolgt aufgrund der Zentrifugalkräfte sowie der Spannung der diese umschlingenden Entwässerungsbänder 19, 20 beziehungsweise 21, 22 im Umschlingungsbereich. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung kann zur Erhöhung des Entwässerungseffektes das Formierelement 23 beziehungsweise 24 zusätzlich besaugt ausgebildet werden. Des Weiteren ist dem Formierelement 23, 24 ein weiteres Entwässerungselement 27, 28 nachgeordnet. Dieses ist in Form eines Saugkastens ausgebildet und im äußeren Entwässerungsband 20, 22 angeordnet. Bei zumindest dreischichtiger Ausbildung der einzelnen Lagen 5, 6 sind im Endbereich des jeweiligen Formers 3, 4 erfindungsgemäß des weiteren Mittel 29, 30 zur Auswaschung vorgesehen, um die Fein- und Füllstoffe aus den Schichten S3 in die Faserschicht S1 einzubetten.
Die Ausführungen gemäß der 1a und 1b sind durch Stoffaufläufe 9 beziehungsweise 10 in Form von Mehrschicht-Stoffaufläufen charakterisiert. Diese sind dadurch charakterisiert, dass durch eine Einrichtung gleichzeitig eine Mehrzahl von einzelnen Faserstoffsuspensionsströmen 11A bis 11C, 12A bis 12C in die Blattbildungsvorrichtung 1 eingebracht werden. Die einzelnen Stoffströme können hinsichtlich der Art und/oder Konsistenz und/oder anderer Eigenschaften voneinander variieren. Dabei ist jedoch darauf zu achten, dass die Einbringung zur Erzeugung der einzelnen Schichten derart zueinander erfolgt, dass diese auch geeignet sind, den entsprechend genannten und gewünschten Schichtaufbau zu gewährleisten. Dies heißt, dass bereits der die erste Schicht S1 bildende Stoffstrom 11A beziehungsweise 12A im Wesentlichen sehr faserstoffhaltig ist, während in dem, die zweite oder dritte Schicht bildenden Stoffstrom 11C überwiegend Füllstoffe enthalten sind. Je nach Ausführung der unmittelbar in den Einlaufbereich 15, 16 sich anschließenden Entwässerungselemente sowie der Betriebsparameter dieser kann unter Umständen auch bei annähernd gleicher Zusammensetzung und Konsistenz der einzelnen Stoffströme eine derartige Verteilung erzielt werden, was jedoch mit zusätzlichem Aufwand verbunden ist, weshalb vorzugsweise eine Beschickung mit Stoffströmen entsprechender Eigenschaften erfolgt.
Bei den in den 1a und 1b dargestellten Ausführungen umfasst der Mehrschicht-Stoffauflauf zumindest drei Austrittsdüsen für jeweils unterschiedliche oder auch gleichartige Stoffströme 11A bis 11C, 12A bis 12C zur Erzeugung unterschiedlicher Schichten S1 bis S3 an den einzelnen Lagen 5 und 6. Auch ist es denkbar, den Stoffauflauf mit einer größeren Anzahl derartiger Stoffauflaufdüsen auszugestalten, beispielsweise zur Erzeugung von drei- oder mehrschichtigen Lagen 5 und 6.
Gemäß einer Weiterentwicklung ist es gemäß 3 am Beispiel eines Ausschnittes für einen Former 3 vorgesehen, der Stoffauflauf 9 aus zumindest zwei in Reihe geschalteten einzelnen Stoffaufläufen 31 und 32 auszubilden. Dabei kann beispielhaft der Stoffauflauf 32 als Mehrschichten-Stoffauflauf für die Beschickung mit den Stoffströmen 11B und 11C zur Ausbildung der zwei Schichten S2 und S3 ausgeführt sein, während der Stoffauflauf 31 lediglich dem Aufbringen eines Stoffstromes 11A dient. Durch eine nacheinander in Reihe geschaltete Anordnung von Stoffaufläufen 31 und 32 ist es möglich, eine einseitige Vorentwässerung der ersten Faserschicht S1, welche als Filterhilfsschicht fungiert, auf jeden Fall zu gewährleisten, wobei dann der zweite in Durchlaufrichtung der Faserstoffsuspension nachgeordnete Stoffauflauf 32 auf die gebildete Schicht S1 aufträgt und erst in diesem Bereich das zweite Entwässerungsband 20 hinzugelangt. Der Former 3 ist in diesem Fall als Hybridformer ausgeführt, wobei das innere Entwässerungsband 19 einen Einsiebbereich unter Ausbildung einer Vorentwässerungsstrecke 33 bildet. Der Stoffstrom 11A, welcher vorzugsweise sehr faserhaltig ist, wird direkt auf den vom Entwässerungsband 19 über einen Siebtisch 34 gebildeten Bereich aufgebracht und bereits vorformiert, so dass die Schicht S1 vor dem Auftrag der weiteren Stoffströme 11B und 11C durch eine bestimmte Formation charakterisiert ist und als Filterschicht fungieren kann. Die beiden Stoffströme 11B und 11C werden über einen Stoffauflauf 32 in Form eines Mehrschichten-Stoffauflaufes im Bereich eines zwischen den Entwässerungsbändern 19 und 20, insbesondere Siebbändern gebildeten Einlaufspaltes 15 eingebracht. Die Entwässerungsbänder 19, 20 bilden im Bereich ihrer gemeinsamen Führung eine Doppelsiebzone 35. In diesem sind Entwässerungselemente, insbesondere ein besaugbarer Obersiebsaugkasten 36 im äußeren Entwässerungsband 20 und in einer vorteilhaften Weiterentwicklung ein Entwässerungselement 37 mit flexibel anpressbaren Leisten im inneren Entwässerungsband 19 angeordnet, um die Entwässerung in Richtung der späteren Außenseite der entstehenden Faserstoffbahn F zu erhöhen und damit die fein- und füllstoffhaltige Schicht an der Außenseite der Faserstoffbahn durch Ausbildung an der jeweiligen Lage 5 und 6 an der Unterseite auszubilden. Das Entwässerungselement 37 ist als Formierschuh mit flexiblen Formierleisten ausgebildet. Dieses umfasst in vorteilhafter Weise zumindest zwei Zonen, welche mit Vakuum beaufschlagt werden. Mit dem Vakuum kann die Struktur der entstehenden Lage 5 beziehungsweise 6 in Z-Richtung gesteuert werden. Dazu werden die einzelnen Formierleisten mit einem pneumatischen Anpresssystem flexibel an den Formierschuh gepresst. Dabei ist die Qualität der entsprechenden Faserstoffbahn F im Wesentlichen von der Geometrie der Leisten und deren Halterungen abhängig. Ein derartiges Entwässe rungselement 37 ist auch in den Ausführungen gemäß der 1a und 1b in den Former 3, 4 integrierbar.
Bezüglich der konkreten Ausführung der einzelnen Former 3 und 4 bestehen keine Restriktionen. Entscheidend ist, dass der Former 3 beziehungsweise 4 geeignet sein muss, zumindest eine Lage mit unsymmetrischem Schichtaufbau senkrecht zur Durchlaufrichtung der Faserstoffsuspension beziehungsweise der dann entstehenden Lage zu erzielen, wobei jeweils mit beiden Formern vorzugsweise annähernd hinsichtlich ihrer Eigenschaften gleiche Lagen erzeugt werden, die miteinander so zur Faserstoffbahn F vergautscht werden, die dann senkrecht zur Durchlaufrichtung durch einen symmetrischen Aufbau charakterisiert ist.
Demgegenüber verdeutlicht die 4 eine weitere Ausführung der einzelnen Former 3, 4 in Form von so genannten Crescent-Formern. Bei diesen handelt es sich um Maschinen, bei denen die Blattbildung nicht mit einem Doppelsieb, sondern zwischen einer Bespannung in Form eines Siebbandes als Entwässerungsband 20, 22 und einem Entwässerungsband 19, 21 in Form eines Filzbandes erfolgt. Eine derartige Anordnung ist beispielhaft in der 5 wiedergegeben, wobei die Vergautschung an den von dem Filzband freien Seiten der entstehenden Lage 5 und 6 erfolgt. Der Grundaufbau entspricht dem in 1a beschriebenen, weshalb für gleiche Elemente die gleichen Bezugsziffern verwendet werden. Allerdings ist hier der Formierwalze 23, 24 im Umschlingungsbereich mit den Entwässerungsbändern 19, 20 und 21, 22 im äußeren Entwässerungsband 20, 22 ein Entwässerungselement 27, 28 in Form eines Saugkastens zugeordnet.

1: Blattbildungsvorrichtung
2: Maschine zur Herstellung von Faserstoffbahnen
3: Former
4: Former
5: Lage
6: Lage
7: Gautscheinrichtung
8: Gautschzone
9: Stoffauflauf
10: Stoffauflauf
11A, 11B, 11C: Stoffstrom
12A, 12B, 12C: Stoffstrom
13: Mehrschichten-Stoffauflauf
14: Mehrschichten-Stoffauflauf
15: Einlaufspalt
16: Einlaufspalt
17: Doppelsiebformer
18: Doppelsiebformer
19: Entwässerungsband
20: Entwässerungsband
21: Entwässerungsband
22: Entwässerungsband
23: Formierelement
24: Formierelement
25: Brustwalze
26: Brustwalze
27: Entwässerungselement
28: Entwässerungselement
29: Mittel zum Auswaschen
30: Mittel zum Auswaschen
31: Stoffauflauf
32: Stoffauflauf
33: Vorentwässerungsstrecke
34: Siebtisch
35: Doppelsiebzone
36: Obersiebsaugkasten
37: Entwässerungselement
B: Übergabebereich
F: Faserstoffbahn
F: Faserstoffbahn
S1, S2, S3: Schicht
U1: Umlenkrolle
U2: Umlenkrolle
X, Y, Z: Koordinatensystem

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1262596 A2 [0005]
- WO 00/44980 A1 [0006]
- EP 1138822 A2 [0007]
- US 2002/0060003 A1 [0008]
- EP 0863254 A2 [0008]

Claims

Blattbildungsvorrichtung (1) zur Herstellung einer mehrlagigen Faserstoffbahn (F), insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuebahn, umfassend zumindest zwei jeweils über einen Stoffauflauf (9, 10) mit Stoffströmen (11A bis 11C, 12A bis 12C) beschickbare Former (3, 4) zur Herstellung einer mehrschichtigen Faserstoffbahnlage (5, 6) und eine den Formern (3, 4) nachgeordnete Gautschzone (8) zum Vergautschen der einzelnen Lagen (5, 6), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Former (3, 4) und der diesem zugeordnete Stoffauflauf (9, 10) derart angeordnet und ausgebildet sind, geeignet zu sein, eine zumindest dreischichtige Lage (5, 6) zu erzeugen, wobei in Durchlaufrichtung durch den Former (3, 4) im Endbereich des Formers (3, 4) Mittel (29, 30) zur Auswaschung vorgesehen sind.
Blattbildungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Former (3, 4) derart aufgebaut und ausgeführt sind, geeignet zu sein, jeweils eine im wesentlichen mit gleichem Aufbau ausgeführte Lage (5, 6) zu erzeugen.
Blattbildungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Former (3, 4) derart angeordnet und ausgerichtet sind, dass die Durchlaufrichtung der Faserstoffsuspension im Beschickungsbereich mit den einzelnen Stoffströmen (11A bis 11C, 12A bis 12C) einander entgegengesetzt ausgerichtet ist.
Blattbildungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der beiden Former (3, 4) als Gapformer ausgebildet ist, umfassend zwei endlos umlaufende Entwässerungsbänder (19, 20, 21, 22), die unter Bildung eines Einlaufspaltes (15, 16) zusammenlaufen und im Bereich des Einlaufspaltes (15, 16) gemeinsam über ein Formierelement (23, 24) und unter Ausbildung einer Doppelsiebzone (35) geführt werden.
Blattbildungsvorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Formierelement (23, 24) von einer Formierwalze gebildet wird.
Blattbildungsvorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Formierelement (23, 24) von einem gekrümmten Entwässerungselement gebildet wird.
Blattbildungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Formierelement (23, 24) eine geschlossene Oberfläche im Umschlingungsbereich mit den Entwässerungsbändern (19, 20, 21, 22) aufweist.
Blattbildungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Formierelement (23, 24) eine perforierte, vorzugsweise besaugte Oberfläche im Umschlingungsbereich mit den Entwässerungsbändern (19, 20, 21, 22) aufweist.
Blattbildungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der beiden Former (3, 4) als Hybridformer ausgebildet ist, umfassend eine von einem Entwässerungsband (19) ausgebildete Vorentwässerungsstrecke (33) und eine dieser durch gemeinsame Führung mit einem weiteren Entwässerungsband (20) über einen Teilbereich ihres Umlaufweges gebildete nachgeordnete Doppelsiebzone (35).
Blattbildungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Doppelsiebzone (35) zumindest ein weiteres Entwässerungselement (27, 28, 36, 37) einem der beiden Entwässerungsbänder (19, 20, 21, 22) zugeordnet ist.
Blattbildungsvorrichtung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Entwässerungselement (27, 28, 36, 37) als eines der nachfolgenden Elemente oder eine Kombination aus diesen ausgeführt ist: – gekrümmtes Entwässerungselement (37) mit variabel anpressbaren Formationsleisten; – Saugkasten (36); – Saugwalze.
Blattbildungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der einzelne, einem Former (3, 4) zugeordnete Stoffauflauf (9, 10) zumindest zwei hintereinander geschaltete Stoffaufläufe (31, 32) umfasst.
Blattbildungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der einzelne Stoffauflauf (9, 10) zumindest einen Mehrschichten-Stoffauflauf (13, 14) umfasst.
Blattbildungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Entwässerungsbänder (19, 20, 21, 22) als Siebbänder ausgeführt sind.
Blattbildungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Entwässerungsband (20, 22) als Siebband und das weitere Entwässerungsband (19, 21) als Filzband ausgeführt ist.
Blattbildungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gautschzone (8) durch die gemeinsame Führung jeweils eines Entwässerungsbandes (19, 21) der beiden Former (3, 4) über einen Teilbereich ihres Umlaufweges gebildet wird.
Blattbildungsvorrichtung (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Gautschzone (8) eine Gautscheinrichtung (7), umfassend eine Presseinrichtung angeordnet ist.
Verfahren zur Erzeugung einer Faserstoffbahn (F) mit symmetrischer Blattstruktur aus wenigstens zwei Lagen (5, 6), die in jeweils einem Former (3, 4) erzeugt werden und in einer diesen nachgeordneten Gautschzone (8) miteinander spiegelbildlich vergautscht werden, dadurch gekennzeichnet, dass beide Former (3, 4) und die diesen zugeordneten Stoffaufläufe (9, 10) derart aufgebaut und ausgeführt sind, geeignet zu sein, zumindest eine dreischichtige Lage (5, 6) zu erzeugen, welche im Endbereich des jeweiligen Formers (3, 4) ausgewaschen wird.