-
TECHNISCHES GEBIET
-
Gegenstand
der Erfindung ist die im Oberbegriff von Patentanspruch 1 definierte
Vorrichtung zur Herstellung einer Materialbahn.
-
Gegenstand
der Erfindung ist auch das im Oberbegriff von Patentanspruch 13
definierte Verfahren.
-
STAND DER TECHNIK
-
Zu
den Vorrichtungen zur Herstellung einer Materialbahn zählen
Papier-, Karton-, Tissue- und Zellstoffmaschinen. Unter „Einzelpresse"
der Pressenpartie der Materialbahn-Herstellungsmaschine ist in der
vorliegenden Anmeldung eine Presse zu verstehen, bei der die gegeneinander
gerichteten Pressenelemente nur einen einzigen Pressnip bilden.
Der Pressnip der Einzelpresse kann entweder ein Walzennip oder ein
Breitnip sein. Den Gegensatz zur Einzelpresse bildet die Zentralwalzenpresse,
bei der die Zentralwalze mit wenigstens zwei anderen Walzen je einen
Pressnip bildet. Die Pressnips der Zentralwalzenpresse können
Walzennips und/oder Breitnips sein.
-
Unter „Streichen
der Materialbahn" ist in der vorliegenden Anmeldung jede beliebige
Maßnahme zu verstehen, mit der die Oberfläche
der Materialbahn irgendeine Beschichtung, wie z. B. Oberflächenleimung,
Pigmentierung oder eigentlichen Aufstrich erhält.
-
Im
US-Patent 7,067,040 ist
ein Stoffauflauf beschrieben, der sich zum Einsatz in der erfindungsgemäßen
Materialbahn-Herstellungsmaschine eignet. Der Stoffauflauf umfasst
ein Stoffverteilersystem und einen Lippenkanal (Düsenraum), über
dessen Auslaufschlitz die Faserstoffsuspension auf das Formersieb
gelangt, wobei die Strömung des Stoffs vom Verteilersystem
zum Ausflussspalt hin erfolgt. Weiter hat der Stoffauflauf einen
Turbulenzgenerator, der sich in den Raum zwischen Verteilersystem
und Auslaufschlitz erstreckt. Der Turbulenzgenerator umfasst mehrere
erste Rohre, die alle einen ersten Durchmesser haben und je in ei nem
Fluidisierungselement enden, das aus einer kranzförmigen
Wand besteht, die sich bis zur Innenfläche eines zweiten,
runden Querschnitt aufweisenden Rohres erstreckt, wobei dieses zweite
Rohr koaxial zum ersten Rohr ausgerichtet ist. Das zweite Rohr hat
einen größeren Durchmesser als das erste Rohr,
und die zweiten Rohre haben ein ausgangsseitiges Ende, das in den Lippenkanal
führt. Der Lippenkanal hat Lamellen, deren eingangsseitiges
Ende an den Ausgangsenden der zweiten Rohre des Turbulenzgenerators
befestigt ist. Der Strömungsweg zwischen Turbulenzgenerator und
Auslaufschlitz hat eine höchstens ca. 2 mm große
Vertikalstufe.
-
In
der
WO-Schrift 2004/018768 ist
in
7 ein Hybridformer mit einem kurzen Langsiebabschnitt
und einem daran anschließenden Doppelsiebabschnitt gezeigt.
Am Anfang des Doppelsiebabschnittes sind wenigstens zwei hintereinander
angeordnete Entwässerungszonen vorhanden, die von innerhalb
der Obersiebschlaufe angeordneten Entwässerungselementen
gebildet werden. Die erste Entwässerungszone wird von einem
nichtpulsierenden, leicht gekrümmten, mit Öffnungen
versehenen Entwässerungsschuh gebildet. Die Öffnungen
bestehen aus Löchern oder in Maschinenrichtung verlaufenden Schlitzen,
die mit Vakuum beaufschlagt sind und also an der Materialbahn keine
Impulse bewirken. Die zweite Entwässerungszone besteht
aus einen quer gerichteten, pulsierenden Leistendeckel, der mit
Vakuum beaufschlagt ist.
-
In
der
WO-Schrift 2005/068713 ist
eine Pressenpartie mit anschließender Trockenpartie beschrieben.
3a zeigt eine Lösung bestehend
aus einer Pressenpartie mit einer Einzelpresse und aus einer Trockenpartie
mit einem horizontalen Prallströmungstrockner und einem
darauf folgenden vertikalen Prallströmungstrockner. Auf
den vertikalen Prallströmungstrockner folgt eine Zylindertrockenpartie mit
Einsiebführung.
-
In
der
EP-Patentschrift 856084 sind
ein Verfahren und eine Anlage zum Streichen einer Papier- oder Kartonbahn
beschrieben. Das Streichen erfolgt in einer berührungslosen
Sprühstreicheinheit, wobei die Streichfarbe mit Hochdruck-Spritzdüsen
luftlos auf die Oberfläche der Bahn gesprüht wird.
Das Atomisieren der Streichfarbe erfolgt ausschließlich
durch den inneren Druck der Streichfarbe, d. h. es wird keine Luft
zum Atomisieren der Streichfarbe eingesetzt.
-
In
der
US-Patentschrift 5,771,602 sind
eine Verfahren und eine Anlage zum Trocknen des Aufstrichs von Papier
beschrieben. Die Anlage umfasst eine erste Trockenvorrichtung, die
auf der ersten Seite der Papierbahn angeordnet ist und Heißluft
auf die erste Seite der Papierbahn bläst, und eine zweite Trockenvorrichtung,
die auf der zweiten Seite der Papierbahn wenigstens teilweise der
ersten Trockenvorrichtung gegenüberliegend angeordnet ist
und Heißluft auf die zweite Seite der Papierbahn bläst. Weiter
umfasst die Anlage eine auf der ersten Seite der Bahn angeordnete
Umlenkvorrichtung, die längs eines gekrümmten
Segments Heißluft so zur ersten Seite der Bahn hin bläst,
dass sich die Bahn auf der Oberfläche des gekrümmten
Segments bewegt ohne die Umlenkvorrichtung zu berühren.
Die Anlage umfasst ferner eine gemeinsame Haube, unter der die genannte
erste Trockenvorrichtung und die Umlenkvorrichtung angeordnet und
von der Umgebung der Haube isoliert sind, und eine gemeinsame in
Verbindung mit der ersten Trockenvorrichtung und der Umlenkvorrichtung
angeordnete Abführvorrichtung, mit der Luft aus der näheren
Umgebung der ersten Trockenvorrichtung und der Umlenkvorrichtung
abgeführt wird.
-
In
der
WO-Schrift 03/064761 ist
ein Bandkalander beschrieben. Ein Metallband läuft, von
Leitwalzen geführt, mit einem großen Umschlingungswinkel
um eine Gegenwalze. Die Gegenwalze kann aus einer unbeheizten Walze
oder einer Thermowalze bestehen. Zwischen dem Metallband und der
Gegenwalze kann ein außerordentlich breiter Nip gebildet
werden, in dem die Materialbahn läuft. Die Nipbreite und
der Nipdruck können durch Verändern der Leitwalzenpositionen
reguliert werden. Das Metallband des Kalanders wird mit einer Aufheizvorrichtung
auf die gewünschte Temperatur aufgeheizt. Die Nipbreite
kann in einem solchen Kalander im Be reich von 30–3000 mm
liegen, der Nipdruck im Bereich von 0,01–200 MPa und die
Temperatur im Bereich von 50–400 Grad Celsius.
-
In
der
US-Patentschrift 5,251,835 sind
ein Aufroller und ein Aufrollverfahren beschrieben. Der Aufroller
umfasst eine Tragtrommel, Vorrichtungen zum Stützen der
Rollstange (d. h. des Tambours) in der Aufrollstation relativ zur
Tragtrommel dergestalt, dass die Tragtrommel und die Maschinenrolle
einen Nip bilden, durch den die Papierbahn auf die Maschinenrolle
läuft. Weiter umfasst der Aufroller eine erste Trag- und
Transportvorrichtung, mit der der erste Tambour in der Aufrollstation
abgestützt wird und der erste Tambour in die Wechselstation
transportiert wird, sowie eine zweite Trag- und Transportvorrichtung,
die, befindet sich der erste Tambour in der Wechselstation, den
zweiten Tambour aufnimmt und den zweiten Tambour in die Aufrollstation
transportiert. Die erste und die zweite Trag- und Transportvorrichtung
haben je ein Gabelpaar. Die Gabeln eines jeden Gabelpaares sind
so auf einer Transportschiene abgestützt, dass die auf
der gleichen Seite der Maschinenrolle befindlichen Gabeln gegenseitig
passieren können, d. h. die Aufstützpunkte der
Gabeln befinden sich in axialer Richtung der Rollstange in einem
gegenseitigen Abstand voneinander.
-
In
der
FI-Patentanmeldung 20065577 ist eine
Papier- oder Kartonmaschine beschrieben, die einen Hybridformer,
eine mit einem Breitnip ausgestattete Einzelpresse, einen horizontalen
Prallströmungstrockner, einen vertikalen Prallströmungstrockner
und eine Zylindertrockenpartie aufweist. Der Langsiebabschnitt des
Hybridformers hat einen Siebtisch mit zwei hintereinander geschalteten
Entwässerungskammern mit unterschiedlichen Vakua und Deckelkonstruktionen.
Der Deckel der ersten Entwässerungskammer hat Löcher,
die so angeordnet sind, dass keine Druckimpulse entstehen können,
sondern der Entwässerungsdruck im Wesentlichen konstant ist.
Den Deckel der zweiten Entwässerungskammer bilden quer
zur Maschinenrichtung verlaufende Entwässerungsleisten,
die in ihrer Richtung abwechselnde Druckimpulse erzeugen und Wasser
von der Siebunterseite abschaben. Der Doppelsiebabschnitt des Hybridformers
hat einen Entwässerungskasten mit drei aufeinander folgenden
Saugkammern, deren jede mit einem Vakuum gewünschter Stärke
beaufschlagt werden kann. Die erste Saugkammer ist für impulsfreie
Entwässerung konstruiert, während die zweite und
dritte Saugkammer eine pulsierende Entwässerung bewirken.
Die Offenlegung dieser
FI-Anmeldung
20065577 erfolgt am 21.3.2008, also erst nach dem Einreichungsdatum
der vorliegenden Anmeldung, so dass sie ein bloßes Neuheitshindernis für
die vorliegende Anmeldung ist.
-
Ein
Problem der Materialbahn-Herstellungsmaschinen gemäß Stand
der Technik besteht darin, dass sie sich jeweils nur für
eine bestimmte Papiersorte eignen. Für jede Papiersorte
mussten eigene Maschinen konstruiert werden, was zu hohen Investitionskosten
geführt hat. Der ständig sinkende Papier-Realpreis
hat die Erneuerung des Maschinenbestands erschwert, weil ja die
Investitions- und Betriebskosten nicht im gleichen Maße
zurückgegangen sind.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
bzw. eine Materialbahn-Herstellungsmaschine zu schaffen, die sich
zur Herstellung mehrerer verschiedener Papiersorten eignet.
-
Für
die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung
einer Materialbahn ist hauptsächlich charakteristisch,
wie im kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1 ausgeführt.
-
Für
das erfindungsgemäße Verfahren ist hauptsächlich
charakteristisch, wie im kennzeichnenden Teil von Patentanspruch
13 ausgeführt.
-
Erreicht
werden die Ziele der Erfindung überraschenderweise mit
einer Vorrichtung zur Herstellung einer Materialbahn, die aus an
sich bekannten Teilen besteht und
- – einen
Stoffauflauf, mit dem die Faserstoffsuspension auf das Blattbildungs-
d. h. Formiersieb der Blattbildungspartie gespritzt wird,
- – einen Hybridformer, der einen Langsiebabschnitt und
einen daran anschließenden Doppelsiebabschnitt mit wenigstens
einer nichtpulsierenden Entwässerungszone und wenigstens
einer darauf folgenden pulsierenden Entwässerungszone hat,
- – eine Pressenpartie, die wenigstens einen Breitnip
aufweist, und in der geschlossene Bahnführung zur Anwendung
gebracht wird,
- – eine Trockenpartie, die wenigstens eine Trockenzylindergruppe
mit Einsiebführung hat,
- – eine On-line-Streichpartie, an der die nicht zu streichenden
Papierbahnen vorbeigeleitet werden, und in der die zu streichenden
Papierbahnen durch berührungsloses Sprühstreichen
gestrichen werden,
- – eine Nachtrockenpartie, in der die gestrichenen Bahnen
wenigstens durch berührungsloses Schwebetrocknen getrocknet
werden,
- – einen On-line-Bandkalander, in dem die Bahn in dem
Kalandernip zwischen Metallband und Gegenwalze geglättet
wird, und
- – einen On-line-Aufroller, in dem die Bahn aufgewickelt
wird,
umfasst.
-
Mit
einer solchen Vorrichtung zur Herstellung einer Materialbahn bzw.
Materialbahn-Herstellungsmaschine lassen sich überraschenderweise
wenigstens folgende Papiersorten und deren Mischungen aus minderwertigen
Stoffen herstellen:
Newsprint, d. h. Zeitungsdruckpapier, das
traditionell schon ausschließlich Holzstoff oder Stoff,
bei dem 0–15% des Holzstoffs durch Zellstoff ersetzt sind, enthält.
Die Flächenmasse liegt im Bereich von 35–50 g/m2. In der Praxis wird fast sämtliches
Zeitungsdruckpapier aus Recyclingfasern hergestellt.
SC, d.
h. satiniertes ungestrichenes Druckpapier, das traditionell 50–70%
Holzstoff, 10–15% Zellstoff und 15–30% Füllstoff
enthält. Die Flächenmasse liegt im Bereich von
40–80 g/m2.
LWC, d. h. leichtes
gestrichenes Druckpapier, das traditionell 40–60% Holzstoff,
25–40% Zellstoff und 20–35% Füllstoff
enthält. Die Flächenmasse liegt im Bereich von
40–80 g/m2.
-
Unter
schwachen Stoffen sind hier Stoffe, die einen hohen Anteil oder
sogar ausschließlich ein oder mehrere Male recycelte Fasern
enthalten, Stoffe, die aus extrem kurzfasrigen außereuropäischen Holzarten
hergestellt sind, und Stoffe, die aus Bambus oder Stroh hergestellt
sind, d. h. so genannte Non-wood-Stoffe, zu verstehen. Die Faserqualität von
Recyclingstoffen ist schwächer als die von Primärstoff.
Die Fasern von Recyclingstoffen neigen zum Brechen, und Recyclingstoffe
enthalten auch weniger Fasern pro Stofftonne. Die aus solchen schwachen
Stoffen hergestellten Materialbahnen haben somit schlechtere Festigkeitseigenschaften
als aus Primärstoff hergestellte Materialbahnen.
-
Die
erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine
Herstellung der Papierbahn unter niedrigeren Investitionskosten
als bisher, denn solche erfindungsgemäßen Papierherstellungslinien
können in Serienproduktion gebaut werden, wodurch die Konstruktions-
und Herstellungskosten minimiert werden.
-
Die
erfindungsgemäße Lösung ermöglicht weiter,
bei der Herstellung aller oben genannten Papiersorten schwächere
Rohstoffe als bisher einzusetzen. Die Runnability und der Wirkungsgrad
der erfindungsgemäßen Papiermaschine bleiben auch
bei Verarbeitung schwacher Rohstoffe auf einem akzeptablen Niveau.
-
Bei
dem in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung
einer Materialbahn einzusetzenden Stoffauflauf werden an sich keinerlei
Sondereigenschaften vorausgesetzt. Zum Beispiel der in dem o. g.
US-Patent 7,067,040 beschriebene
Stoffauflauf eignet sich gut für die erfindungsgemäße
Materialbahn-Herstellungsmaschine.
-
Der
Hybridformer hat ein großes Betriebsfenster und eignet
sich somit gut für die Herstellung verschiedenartiger Papiersorten.
Die am Anfang des Doppelsiebabschnitts befindliche nichtpulsierende Entwässerungszone
ermöglicht ohne weiteres das Überführen
von Bahnen sehr verschiedener Dicke in die Doppelsiebzone. Die für
die verschiedenen Papiersorten geeigneten Stoffe weisen in ihren
Filtrationseigenschaften große gegenseitige Unterschiede auf.
Schwer zu filtrierenden Stoffen kann auf dem Langsiebabschnitt nicht
so viel Wasser entzogen werden; entsprechend muss auf dem Doppelsiebabschnitt
kräftig entwässert werden. Der in der o. g.
WO-Schrift 2004/018768 beschriebene
Former eignet sich gut für die erfindungsgemäße
Materialbahn-Herstellungsmaschine.
-
Die
Pressenpartie kann auf der Zentralwalzenpresse oder der Einzelpresse,
beide mit geschlossener Bahnführung, basieren. Die geschlossene
Bahnführung gewährleistet eine gute Runnability bei
verschiedenen Flächenmassen und auch bei Verarbeitung schwacher
Stoffe, weil ja die auf die Bahn wirkende Zugbeanspruchung bei geschlossener Bahnführung
relativ gering ist. Bei der Ein-Nip-Einzelpresse kann es zur Bildung
einer rauen, porösen Bahn kommen, jedoch lässt
sich dieses Problem mit dem in der erfindungsgemäßen
Materialbahn-Herstellungsmaschine enthaltenen Metallbandkalander beheben.
Bei der Zentralwalzenpresse tritt als Problem Zweiseitigkeit der
Bahn in Erscheinung, aber auch das lässt sich mit dem in
der erfindungsgemäßen Materialbahn-Herstellungsmaschine
enthaltenen Metallbandkalander eliminieren. Die in der o. g.
WO-Schrift 2005/068713 beschriebene
auf Einzelpressen basierende Pressenpartie eignet sich gut für die
erfindungsgemäße Materialbahn-Herstellungsmaschine.
-
Die
Trockenpartie kann auf bloßer Zylindertrocknung oder auf
kombinierter Zylinder- und Prallströmungstrocknung basieren.
Bei Prallströmungstrocknung werden eine gute Runnability
und Einsparungen beim spezifischen Volumen und der Porosität erzielt,
was bei Verarbeitung schwacher Stoffe besonders wichtig ist. Der
vertikale Prallströmungstrockner spart außerdem
Platz in Maschinenrichtung. Die in der o. g.
WO-Schrift 2005/068713 beschriebene
auf Prallströmungstrocknung basierende Trockenpartie eignet
sich gut für die erfindungsgemäße Materialbahn-Herstellungsmaschine.
-
Beim
Streichen nach dem berührungslosen Sprühstreichverfahren
wird auch bei Verarbeitung schwacher Stoffe eine gute Runnability
erzielt, da die Bahn keiner starken Zugbeanspruchung ausgesetzt wird.
Beim Sprühstreichen kann die Strichmenge schnell entsprechend
dem jeweiligen Bedarf eingestellt werden. Bei dieser Art des Streichens
sind auch keine rotierenden Massen, wie z. B. Walzen, vorhanden,
so dass die Streichanlage oben in der Maschine angeordnet werden
kann und so ei ne geringe Baulänge der Produktionslinie
erreicht wird. Wird die Streichanlage oben angeordnet, kann sie
mit solchen Papiersorten, die nicht gestrichen werden sollen, leicht
umgangen werden. Die auf dem Sprühverfahren basierende
Streichanlage ist auch erheblich leichter als die auf rotierenden
Walzen basierenden Streichanlagen. Das in der o. g.
EP-Schrift 856084 beschriebene Sprühstreichverfahren
eignet sich gut für die erfindungsgemäße
Materialbahn-Herstellungsmaschine, wobei das Sprühstreichen
nicht unbedingt mit luftlosen Sprühdüsen erfolgen
muss.
-
Berührungsfreies
Nachtrocknen kann auch zum zusätzlichen Trocknen ungestrichener
Papiersorten, wie zum Beispiel Zeitungsdruckpapier, und zum Übertrocknen
von SC-B-Papier zwecks Verringerung der Welligkeit angewendet werden.
Berührungsfreies Nachtrocknen kann auch zur Regulierung
des Einrollens eingesetzt werden, und die berührungsfreie
schnell regulierbare Lufttrocknung reagiert bei Sortenwechsel schnell
auf die neuen Einstellwerte. Die in der o. g.
US-Patentschrift 5,771,602 beschriebene
berührungsfreie Nachtrockenvorrichtung eignet sich gut
für die erfindungsgemäße Materialbahn-Herstellungsmaschine.
-
Der
Bandkalander eignet sich, da sich mit ihm Verweilzeit und Nipdruck
leicht regulieren lassen, für alle Sorten. Mit dem Bandkalander
werden bei allen Papiersorten Einsparungen beim spezifischen Volumen
er zielt, da das Kalandrieren bei niedrigen Nipdrücken sowie
mit langen Verweilzeiten und aufgeheiztem Metallband erfolgt. Der
zum Softkalandrieren dienende Bandkalander eignet sich besonders
gut zum Glätten schwache Stoffe enthaltender Bahnen, weil
die Fasern schwacher Stoffe auch eine schlechte Steifigkeit haben.
In dem mit aufgeheiztem Metallband und Thermowalze ausgerüsteten
Bandkalander wird die Bahn einer Wärmewirkung ausgesetzt,
die der Wärmeleistung von etwa vier Trockenzylindern entspricht,
so dass im Bandkalander auch ein Trocknen der Bahn erfolgt. Der
Bandkalander hat ein beträchtlich geringeres Gewicht als
die herkömmlichen Superkalander. Der Bandkalander kann
in der vorliegenden Erfindung als Vorkalander oder als Endkalander
eingesetzt werden. Wird der Bandkalander als Vorkalander eingesetzt
und werden gestrichene Sorten hergestellt, so genügt zum
Endglätten der gestrichenen Bahn ein Softkalander. Der
in der o. g.
WO-Schrift 03/064761 beschriebene
Bandkalander eignet sich gut für die erfindungsgemäße
Materialbahn-Herstellungsmaschine.
-
Der
in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung
einer Materialbahn einzusetzende Aufroller braucht an sich keine
Sondereigenschaften aufzuweisen. Zum Beispiel der in der o. g.
US-Patentschrift 5,251,835 beschriebene
Aufroller eignet sich gut für die erfindungsgemäße
Materialbahn-Herstellungsmaschine.
-
Die
erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung einer
Materialbahn ist beträchtlich kürzer und leichter
als die traditionellen Lösungen. Dank der kürzeren
Papiermaschinenhalle und der leichteren Fundamente verringern sich
so die Investitionskosten erheblich.
-
Im
Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die in den beigefügten
Zeichnungen beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen der
Erfindung, auf deren Details die Erfindung jedoch in keinerlei Weise
eng begrenzt ist, im Einzelnen beschrieben.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 zeigt
in schematischer Darstellung eine für die erfindungsgemäße
Vorrichtung zur Herstellung einer Materialbahn bzw. Materialbahn-Herstellungsmaschine.
-
2 zeigt
in schematischer Darstellung eine für die erfindungsgemäße
Vorrichtung zur Herstellung einer Materialbahn geeignete Pressenpartie und
das darauf folgende vordere Ende der auf Zylindertrocknung basierenden
Trockenpartie.
-
3 zeigt
in schematischer Darstellung eine Variante der in 2 dargestellten
Lösung, bei der nun die Trockenpartie mit Prallströmungstrocknern
beginnt, an die sich Trockenzylindergruppen anschließen.
-
4 zeigt
in schematischer Darstellung eine andere für die erfindungsgemäße
Vorrichtung zur Herstellung einer Materialbahn geeignete Pressenpartie,
an die sich die Trockenpartie aus 2 anschließt.
-
5 zeigt
in schematischer Darstellung eine für die erfindungsgemäße
Vorrichtung zur Herstellung einer Materialbahn geeignete Streichpartie und
Nachtrockenpartie.
-
6 zeigt
in schematischer Darstellung einen für die erfindungsgemäße
Vorrichtung zur Herstellung einer Materialbahn geeigneten Kalander
und Aufroller.
-
7 zeigt
in schematischer Darstellung eine alternative Ausführungsform
der Erfindung, bei der der Bandkalander vor der Streichpartie angeordnet
ist.
-
8 zeigt
in schematischer Darstellung den auf die in 7 gezeigte
Streichpartie folgenden Endkalander und Aufroller.
-
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
1 zeigt
in schematischer Darstellung die für die erfindungsgemäße
Vorrichtung zur Herstellung einer Materialbahn bzw. Materialbahn-Herstellungsmaschine.
Die Blattbildungspartie 100 umfasst einen Stoffauflauf 101,
ein Untersieb 110, das, von der Brustwalze 111,
der Saugwalze 112, der Umlenkwalze 113 und von
Leitwalze geführt, eine Endlosschlaufe bildet, und ein
Obersieb 120, das, von der ersten Walze 121, der
zweiten Walze 122 und von Leitwalzen geführt,
eine zweite Endlosschlaufe bildet. Das Untersieb 110 und
das Obersieb 120 bilden zusammen einen Doppelsiebabschnitt,
dem ein vom Untersieb 110 gebildeter Langsiebabschnitt
vorangeht. Die Faserstoffsuspension wird aus dem Stoffauflauf 101 auf
das Untersieb 110 aufgespritzt, auf dessen Langsiebschnitt
der Faserstoffsuspension mit den Entwässerungselementen 115, 116 Wasser durch
das Untersieb 110 hindurch nach unten entzogen wird. Am
Anfang des Doppelsiebabschnitts befindet sich in der Obersiebschlaufe
eine mit gekrümmtem Deckel versehene, vakuumbeaufschlagte Entwässerungsvorrichtung 130,
die das Obersieb 120 gegen die Oberfläche der
auf dem Untersieb 110 befindlichen Faserstoffsuspensionsschicht
führt.
-
Die
Entwässerungsvorrichtung 130 umfasst drei aufeinander
folgende Entwässerungszonen 131, 132, 133,
deren Vakua getrennt voneinander geregelt werden können.
Die erste Entwässerungszone 131 ist so konstruiert,
dass die auf dem Untersieb 110 in den Doppelsiebabschnitt
gebrachte Bahn im Bereich der ersten Entwässerungszone 131 das
Obersieb 120 berührt. Der gekrümmte,
gelochte, vakuumbeaufschlagte Formierschuh der ersten Entwässerungszone 131 bewirkt
eine nichtpulsierende Entwässe rung der zwischen den beiden
Sieben 110, 120 laufenden Faserstoffsuspension,
während die zweite und dritte Entwässerungszone 132, 133 eine
pulsierende Entwässerung der zwischen den Sieben 110, 120 laufenden
Faserstoffsuspension bewirken. Außerdem sind in der Untersiebschlaufe 110 bei
der zweiten Entwässerungszone 132 Belastungsleisten 132a angeordnet,
die eine kräftige Pulsationswirkung auf die Faserstoffsuspension
ausüben. In einer solchen Blattbildungspartie kann die
Bahndicke beim Übergang auf den Doppelsiebabschnitt variieren.
Dadurch wird der Einsatz verschiedenartiger Stoffzusammensetzungen
auch bei hoher Maschinengeschwindigkeit ermöglicht, so
dass die Maschinengeschwindigkeit beim Einsatz schwer filtrierbarer
Stoffmischungen nicht gesenkt zu werden braucht.
-
Hinter
der Entwässerungsvorrichtung 130 ist in der Untersiebschlaufe 110 ein
Transfersaugkasten 116 angeordnet, mit dem sichergestellt
wird, dass die Bahn W in jener Phase, in der sich das Obersieb 120 vom
Untersieb 110 trennt, dem Untersieb 110 folgt. Hinter
dem Doppelsiebabschnitt folgt wieder ein Langsiebabschnitt, auf
dem die Bahn W mit dem Entwässerungselement 116 durch
das Untersieb 110 hindurch nach unten entwässert
wird. Am Ende des Langsiebabschnittes befindet sich eine Saugwalze 112,
mit der die Bahn W schräg nach unten in Richtung Umlenkwalze 113 gelenkt
wird, an der der Rücklauf des Untersiebes 110 beginnt.
-
2 zeigt
in schematischer Darstellung eine für die erfindungsgemäße
Materialbahn-Herstellungsmaschine geeignete Pressenpartie und das darauf
folgende vordere Ende der auf Zylindertrocknung basierenden Trockenpartie.
Die Pressenpartie basiert auf einer Zentralwalzenpresse, in der
um die Zentralwalze 214 herum das erste Transferband 240 läuft.
Die Bahn W wird an der Abnahme-, d. h. Pick-up-Stelle P mit der
Pick-up-Saugwalze 211 vom Formiersieb 110 auf
den Pick-up-Filz 210 übernommen. Hinter der Pick-up-Stelle
P wird die Bahn W zunächst an die Unterseite des Wasser
aufnehmenden Pick-up-Filzes 211 gedrückt und danach
zwischen dem Pick-up-Filz 211 und dem Wasser aufnehmenden
Vorpressen-Unterfilz 220 befindlich in geradem Lauf im
Wesentlichen in waagrechter Ebene in den in der Zentralwalzenpresse
ausgebildeten Vorpressnip NO, der aus einem Zwei-Filz-Walzennip
besteht, geführt. Die Oberwalze des Vorpressnips NO besteht aus
der Saugpresswalze 213, die Unterwalze aus der profilierten
Vorpresswalze 212. Hinter dem Vorpressnip NO wird die Bahn
W durch das im Saugsektor der Saugpresswalze 213 wirkende
Vakuum an der Außenseite des Pick-up-Filzes 210 gehalten
und in den ersten Pressnip N1 der Zentralwalzenpresse geführt, der
aus einem Ein-Filz-Walzennip besteht. Die Unterwalze des ersten
Pressnips N1 wird von der beim Vorpressnip NO als Oberwalze dienenden
Saugpresswalze 213 gebildet, und als Oberwalze dient die Zentralwalze 214.
Hinter dem ersten Pressnip N1 der Zentralwalzenpresse gelangt die
Bahn W, an der Außenseite des um die Zentralwalze 214 laufenden
ersten Transferbandes 240 befindlich, in den aus einem Ein-Filz-Breitnip
bestehenden zweiten Pressnip NP1 der Zentralwalzenpresse. Als Unterwalze
des zweiten Pressnips NP1 der Zentralwalzenpresse dient die Zentralwalze 214,
als Oberwalze die erste Breitnipwalze 215, die aus einem
flexiblen Schlauchmantel besteht, in dessen Innerem ein durch ein
hydraulisches Druckmedium belastbarer Pressschuh angeordnet ist,
mit dem der erforderlich Pressdruck auf die zwischen dem ersten
Oberfilz 230 und der Außenseite des um die Zentralwalze 214 laufenden
ersten Transferbandes 240 laufende Bahn W ausgeübt
wird. Der zweite Pressnip NP1 der Zentralwalze bildet somit den
ersten Breitnip der Pressenpartie.
-
Hinter
dem zweiten Pressnip NP1 der Zentralwalzenpresse wird die Bahn W
an der Außenseite des um die Zentralwalze 214 laufenden
ersten Transferbandes 240 zur ersten Übergabestelle
S1 zwischen der Außenseite des ersten Transferbandes 240 und
der ersten Transfersaugwalze 330 geführt. Um die
erste Transfersaugwalze 330 läuft das erste Trockensieb 310.
Die Bahn W wird an der ersten Übergabestelle S1 im Saugsektor
der ersten Transfersaugwalze 330 an die Außenseite
des ersten Trockensiebes 310 gedrückt und von
diesem getragen zur ersten Trockengruppe R1 transportiert. Die erste, mit
Einsiebführung arbeitende Trockengruppe R1 umfasst in der
oberen Reihe angeordnete Trockenzylinder 311, 312, 313 und
in der unteren Reihe angeordnete Saugumlenkwalzen 321, 322.
Vom letzten Trockenzylinder 313 der ersten Trockengruppe
R1 wird die Bahn W auf das zweite Trockensieb 320 übernommen.
Die Anzahl der Trockenzylindergruppen der Trockenpartie beträgt
1 bis N, wobei N eine positive ganze Zahl ist.
-
3 zeigt
in schematischer Darstellung eine Variante der in 2 dargestellten
Lösung, bei der nun die Trockenpartie mit Prallströmungstrocknern
beginnt, an die sich Trockenzylindergruppen anschließen.
Die in 3 gezeigte, auf einer Zentralwalzenpresse basierende
Pressenpartie entspricht voll der in 2 dargestellten
Pressenpartie. Die Bahn W wird hinter dem zweiten Pressnip NP1 der Zentralwalzenpresse
mit dem um die Zentralwalze 214 laufenden ersten Transferband 240 zur
ersten Übergabestelle S1 transportiert. An der ersten Übergabestelle
S1 wird die Bahn W im Saugsektor der ersten Transfersaugwalze 251 an
die Außenseite des ersten Transfersiebens 250 gedrückt
und von diesem getragen zur zweiten Übergabestelle S2 transportiert.
An der zweiten Übergabestelle S2 wird die Bahn W im Saugsektor
der Transfersaugwalze 341 an die Außenseite des
Trockensiebes 340 der ersten Trockeneinheit D1 gedrückt
und dann von diesem Trockensieb 340 gestützt durch
die erste Trockeneinheit D1 geschleust. In der ersten Trockeneinheit
D1 wird die Bahn W in dem im Wesentlichen waagrechten Prallströmungstrockner 345 getrocknet.
In diesem Trockner 345 hat die Bahn einen geraden oder
gekrümmten Lauf, herbeigeführt durch Vakuumelemente 343,
wie z. B. Saugkästen 343, und durch Leitwalzen 344,
die bevorzugt aus Saugwalzen oder aus mit tiefen Rillen versehenen
so genannten Scheibenwalzen bestehen.
-
Hinter
der ersten Trockeneinheit D1 wird die Bahn W an der dritten Übergabestelle
S3 auf das Trockensieb 90 der zweiten Trockeneinheit D2
gebracht. Die dritte Übergabestelle S3 befindet sich zwischen der
Leitwalze 342 des Trockensiebes 340 der ersten Trockeneinheit
D1 und dem Trockensieb 350 der zweiten Trockeneinheit D2.
In der zweiten Trockeneinheit D2 erfolgt das Trocknen der Bahn W
in den im Wesentlichen vertikalen Prallströmungstrocknern 355, 356.
Innerhalb der Trockensiebschlaufe 350 der zweiten Trockeneinheit
D2 sind Vakuumelemente, wie z. B. Saugkästen 353,
sowie Leitwalzen, die bevorzugt aus Saugwalzen oder aus mit tiefen
Rillen versehenen so genannten Scheibenwalzen bestehen und der Bahn
W einen geraden oder gekrümmten Lauf verleihen, angeordnet.
-
Hinter
der zweiten Trockeneinheit D2 wird die Bahn W mit dem Trockensieb 350 der
zweiten Trockeneinheit D2 auf die Oberfläche des ersten
Trockenzylinders 361 geführt. Von diesem ersten
Trockenzylinder 361 wird die Bahn auf das Trockensieb 360 der
ersten Trockenzylindergruppe gebracht. Die Anzahl der Trockenzylinder gruppen
der Trockenpartie beträgt 1 bis N, wobei N eine positive
ganze Zahl ist.
-
4 zeigt
in schematischer Darstellung eine andere für die erfindungsgemäße
Materialbahn-Herstellungsmaschine geeignete Pressenpartie, an die
sich die Trockenpartie aus 2 anschließt.
Die Pressenpartie 200 umfasst hier eine Einzelpresse. Die
Bahn W wird an der Abnahme-, d. h. Pick-up-Stelle P mit der Pick-up-Saugwalze 211 vom
Formiersieb 110 auf den Pick-up-Filz 210 der Pressenpartie übernommen.
Hinter der Pick-up-Stelle P wird die Bahn W zunächst an
der Unterseite des Wasser aufnehmenden Pick-up-Filzes 211 und
danach zwischen dem Pick-up-Filz 211 und dem Wasser aufnehmenden
Pressen-Unterfilz 220 befindlich in geradem Lauf und im
Wesentlichen in waagrechter Ebene zum Pressnip NP1, der aus einem Zwei-Filz-Breitnip
besteht, geführt. Hinter dem Breitnip NP1 wird die Bahn
W zwischen dem Pick-up-Filz 210 und dem Unterfilz 220 befindlich
zur ersten Übergabestelle S1 geführt, wo sie im
Saugsektor der ersten Transfersaugwalze 218 an den Unterfilz 220 gedrückt
wird. Danach wird die Bahn W, vom Unterfilz 220 gestützt,
zur zweiten Übergabestelle S2 transportiert, wo sie im
Saugsektor der zweiten Transfersaugwalze 251 auf das erste
Transfersieb 250 gebracht wird, mit dem die Bahn W zur
dritten Übergabestelle S3 transportiert wird. Die daran
anschließende Trockenpartie entspricht der in 3 gezeigten Lösung.
-
5 zeigt
in schematischer Darstellung eine für die erfindungsgemäße
Materialbahn-Herstellungsmaschine geeignete Streichpartie und Nachtrockenpartie.
Die Streichpartie 400 umfasst eine im oberen Teil der Maschine
angeordnete Sprühstreicheinheit 410, in der die
Bahn entweder auf einer oder auf beiden Seiten durch berührungsloses
Sprühstreichen gestrichen wird. Auf die Streichpartie 400 folgt die
Nachtrockenpartie 500, in der die Bahn in dem Schwebetrockner 510 und
durch Zylindertrocknung 520, wobei die Bahn W mit dem Trockensieb 522 gegen
die Oberfläche des Trockenzylinders 521 gedrückt
wird, getrocknet wird. Bei der Herstellung ungestrichener Sorten
ist die Maschinengeschwindigkeit höher, so dass die Nachtrockenpartie 500 bei
Bedarf auch zum Trocknen der ungestrichenen Bahn W eingesetzt werden
kann. Bei der Herstellung ungestrichener Sorten kann die Bahn W
auch lediglich durch die Nachtrockenpartie 500 geschleust
werden, ohne dass sie dabei eine nennenswerte Trocknung erfährt.
-
6 zeigt
in schematischer Darstellung einen für die erfindungsgemäße
Materialbahn-Herstellungsmaschine geeigneten Kalander und Aufroller. Der
Kalander 600 besteht aus einem Bandkalander, in dem ein
Metallband 610 von Leitwalzen 612, 613, 614 geführt
mit großem Umschlingungswinkel α über die
Gegenwalze 611 läuft. Das Metallband 610 wird mit
der Aufheizvorrichtung 620 aufgeheizt, und die Gegenwalze 611 besteht
aus einer Thermowalze. Die Bahn W läuft in dem von dem
aufgeheizten Metallband 610 und der Oberfläche
der glatten Thermowalze 611 gebildeten Kalandernip Nk.
Der Umschlingungswinkel α, d. h. also die Breite des Kalandernips Nk,
und der im Kalandernip Nk wirkende Nipdruck lassen sich durch Verstellen
der beiden unteren Leitwalzen 612, 613 regulieren.
Durch Verstellen der oberen Leitwalze 614 kann auch die
Spannung des Metallbandes 610 erhöht oder verringert
werden, wobei sich auch der im Kalandernip Nk wirkende Druck ändert.
Die Verstellmöglichkeiten der Leitwalzen 612, 613, 614 sind
durch Zwei-Richtungs-Pfeile veranschaulicht. Im Aufroller 800 läuft
die Bahn durch den von der Tragtrommel 811 und der entstehenden
Maschinenrolle 812 gebildeten Wickelspalt Nr auf die entstehende
Maschinenrolle 812.
-
7 zeigt
in schematischer Darstellung eine alternative Ausführungsform
der Erfindung, bei der der Bandkalander vor der Streichpartie angeordnet
ist. Dabei wird die Bahn W, werden zu streichende Sorten hergestellt,
vor dem Streichen vorkalandriert. Bei ungestrichenen Sorten dient
der Bandkalander als Endkalander. Die Bahn W wird also hinter der
Trockenpartie in den Bandvorkalander 600a geleitet, der
in jeder Beziehung dem in 6 als Endkalander
gezeigten Bandkalander 600 entspricht. Das Metallband 610a des
Bandvorkalanders 600a wird, von den Leitwalzen 612a, 613a, 614a gelenkt, mit
einem großen Umschlingungswinkel α um die Gegenwalze 611a geführt.
Das Metallband 610a wird mit der Aufheizvorrichtung 620a aufgeheizt,
und die Gegenwalze 611a besteht aus einer Thermowalze. Die
Bahn W läuft in dem von dem aufgeheizten Metallband 610a und
der Oberfläche der glatten Thermowalze 611a gebildeten
Kalandernip Nk. Auf den Bandvorkalander 600a folgt die
in 5 gezeigte berührungslose Sprühstreichpartie 400 und
die Nachtrockenpartie 500, die einen Schwebetrockner 510 und
eine Zylindertrockenpartie 520 umfasst.
-
8 zeigt
in schematischer Darstellung den auf die in 7 gezeigte
Streichpartie und die anschließende Nachtrockenpartie folgenden
Endkalander und Aufroller. Als Endkalander 700 dient hier ein
zwei Nips N1, N2 aufweisender Softkalander. Der erste Kalandernip
N1 wird zwischen der unteren, ersten Thermowalze 711 und
der oberen, ersten weichen Walze 712 gebildet, der zweite
Kalandernip N2 wiederum zwischen der oberen, zweiten Thermowalze 721 und
der unteren, zweiten weichen Walze 722. Auf diese Weise
werden beide Seiten der Bahn W gegen eine Thermowalze geglättet.
Auf den Softkalander 700 folgt der Aufroller 800,
der dem in 6 gezeigten entspricht.
-
Das
in 6 gezeigte Konzept, bei dem der Bandkalander 600 der
einzige Kalander der Materialbahn-Herstellungsmaschine ist, eignet
sich zur Herstellung aller oben aufgeführten Papiersorten,
also Zeitungsdruckpapier, SC und LWC.
-
Das
in 7 und 8 gezeigte Konzept, bei dem
der Bandkalander 600a als Vorkalander dient, und als Endkalander
ein Softkalander 700 eingesetzt wird, eignet sich gleichfalls
zur Herstellung aller oben aufgeführten Papiersorten, d.
h. Zeitungsdruckpapier, SC und LWC. Bei der Herstellung einer ungestrichenen
Sorte kann der als Endkalander dienende Softkalander 700 umgangen
oder mit geöffneten Nips N1, N2 gefahren werden.
-
Die
verschiedenen Details der Erfindung können im Rahmen des
in den folgenden Patentansprüchen definierten Erfindungsgedanken
variieren und von den obigen, lediglich beispielartigen Ausführungen
abweichen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - US 7067040 [0005, 0022]
- - WO 2004/018768 [0006, 0023]
- - WO 2005/068713 [0007, 0024, 0025]
- - EP 856084 [0008, 0026]
- - US 5771602 [0009, 0027]
- - WO 03/064761 [0010, 0028]
- - US 5251835 [0011, 0029]
- - FI 20065577 [0012, 0012]