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Die Erfindung betrifft eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Verpackungsapier- oder Kartonbahn mit wenigstens einer Rohstoffaufbereitung, wenigstens einem Stoffauflauf, wenigstens einer Blattbildungseinheit, einer Pressenpartie, die nur einen einzigen Pressnip aufweist, wenigstens einer Vortrockenpartie, wenigstens einem Oberflächenauftragsaggregat, wenigstens einer Nachtrockenpartie und einer Aufrolleinheit.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn mit solch einer oben genannten Maschine.
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Maschinen zur Herstellung von Faserstoffbahnen sind in verschiedenen Ausführungen bereits bekannt. Diese weisen eine Rohstoffaufbereitung zur gezielten Behandlung des Faser-Rohstoffs, bevor er dem Stoffauflauf zugeführt wird, auf. Der Rohstoff kann dabei aus einem Zellstoff, einer Art von Holzstoff oder aus Altpapier oder altpapierhaltigem Stoff bzw. aus einer Mischung dieser Komponenten bestehen. Ferner weisen diese bekannten Maschinen auch eine Pressenpartie zur Entwässerung der Papierbahn, einer Trockenpartie zur Trocknung der Papierbahn und eine Aufrollung auf. Üblicherweise wird die Faserstoffbahn in der Pressenpartie durch mehrere Pressnips geführt, um einen möglichst hohen Trockengehalt zu erreichen, bevor die Bahn in die Trockenpartie geführt wird. Das hat den Vorteil, dass die Festigkeit der nassen Bahn erhöht wird, was zu einer besseren Runnability in den nachfolgenden Partien führt. Und es hat den Vorteil, dass die Menge an aus der Faserstoffbahn zu verdampfendem Wasser reduziert wird, was die Betriebskosten der Trockenpartie reduziert.
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Da auf der anderen Seite die komplexen Pressenpartien mit zwei, drei oder vier Pressnips hohen Investitions- und auch Betriebskosten verursachen, wurden vereinfachte Pressenpartien mit nur einem einzigen Pressnip entwickelt. Bei Maschinen zur Herstellung von grafischen Papieren aus reinem Zellstoff hat sich dieses Konzept für Maschinen im mittleren Geschwindigkeitsbereich, die nicht so hohe Anforderungen stellen, als guter Kompromiss bewährt.
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Bei anderen Papiersorten, insbesondere bei Verpackungspapier- und Kartonsorten bzw. wenn andere Rohstoffen, beispielsweise mit Holzstoff oder altpapier-haltigem Faserstoff verwendet werden, treten allerdings Schwierigkeiten auf, da die beiden Filze des einzigen Pressnips zu schnell verschmutzen und dann keine gute Entwässerung mehr erzielt werden kann. Bei diesen Rohstoffen ist eine höhere Feinstoff- und Störstofffracht im ausgepressten Wasser vorhanden, welches von den Filzen aufgenommen und abgeführt werden muss. In Mehrnip-Pressenpartien wird diese Fracht auf mehrere Pressfilze verteilt und stört daher nicht, zusätzlich kann die durch verschmutzte Pressfilze reduzierte Entwässerungsleistung in einem Pressnip durch die Entwässerung in den anderen Pressnips kompensiert werden. In einer Pressenpartie mit nur einem Pressnip lagern sich alle Fein- und Störstoffe dagegen in den beiden Filzen des einzigen Pressnips ab, was zu einer schnelleren Verschmutzung und damit gleich zu einer starken Reduzierung der gesamten Entwässerungsleistung der Pressenpartie führt. Folge davon sind vermehrte Bahnabrisse und Produktionsunterbrechungen. Abhilfe kann nur durch häufigere Reinigungsstillstände oder kürzere Filzwechselintervalle geschafften werden, was ebenso die Produktivität der Anlage verringert.
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Darüber hinaus ist die Bahnfestigkeit bei diesen Rohstoffen ohnehin schon etwas geringer und auch der Trockengehalt der Faserstoffbahn nach der Pressenpartie aufgrund des nur einen Pressnips und der schlechteren Entwässerbarkeit dieser Rohstoffe nicht ganz so hoch. Dadurch wirkt sich eine weitere Reduktion der Bahnfestigkeit, wie sie aufgrund der verringerten Entwässerungsleistung durch verschmutzte Filze auftreten würde, zusätzlich negativ auf die Anzahl der Bahnabrisse und die Stabilität der Produktion aus.
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Aus diesen Gründen ist die Pressenpartie mit nur einem Pressnip trotz der vorteilhaften Investitionskosten derzeit bei diesen oben genannten Rohstoffen nicht effizient einsetzbar.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Maschine beziehungsweise ein Verfahren zur Herstellung von Faserstoffbahnen so weiterzuentwickeln, dass eine Pressenpartie mit nur einem Pressnip verwendet werden kann, ohne dass Einschränkungen bei der Rohstoffauswahl berücksichtigt werden müssen und ohne dass die obengenannten Nachtteile auftreten.
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Die Aufgabe wird für die Maschine erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in der Rohstoffaufbereitung eines oder mehrere Stoffreinigungsaggregate vorgesehen sind, welche als Schlitzsortierer mit einer Schlitzweite von höchstens 0,15 mm ausgebildet sind. Schlitzsortierer sind Stoffreinigungsaggregate, die schlitzförmige Öffnungen für den Durchtritt des Gutstoffs aufweisen. Der zurückgehaltene und damit aussortierte Stoffanteil wird Reject genannt. Schlitzsortierer eignen sich besonders gut um Stickies oder andere Störstoffe aus dem Faserstoff abzutrennen ohne allzu viel Faserstoff über das Reject zu verlieren. Wird zuviel Faserstoff im Reject zurückgehalten, ist die Ausbeute bezogen auf den eingesetzten Rohstoff schlecht und es entstehen hohe Entsorgungskosten. Für die erfindungsgemäße Lösung wird die Schlitzweite, das ist die Breite der Durchtrittsöffnungen für den Gutstoff, mit höchsten 0,15 mm so klein gewählt, dass Fasern durchkommen, Agglomerationen von Störstoffen und Stickies aber zurückgehalten werden. Durch diese Abtrennung wird die Schmutzfracht die mit dem Stoffstrom in die Faserstoffbahn und über das aus dieser ausgepresste Wasser in die Pressfilze gelangen kann deutlich reduziert. Damit wird eine längere Filzstandzeit ohne zu starke Beeinträchtigung der Entwässerungsleistung in Maschinen mit einer Pressenpartie mit nur einem einzigen Pressnip bei jeglicher Art von Rohstoff erreicht. Durch die längere Zeit auf höherem Niveau gehaltene Entwässerungsleistung können Filzwechselintervalle oder Reinigungsintervalle vergrößert werden, ohne dass vermehrte Bahnabrisse in den nachfolgenden Partien zu befürchten sind.
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Besonders vorteilhaft lässt sich die erfinderische Lösung einsetzten, wenn der einzige Pressnip ein verlängerter Pressnip, insbesondere ein Schuhpressnip, ist. Ein Schuhpressnip wird aus einer zylindrischen Gegenwalze und einer Presswalze gebildet, die einen umlaufenden flexiblen Mantel besitzt, der durch ein hydraulisch an den Mantel angepresstes Schuhpresselement, das sich auf einem feststehenden Tragkörper abstützt, an die Gegenwalze gedrückt wird. Durch die Ausbildung als verlängerter Nip wird die Entwässerungsleistung erhöht und damit auch die Bahnfestigkeit weiter gesteigert, andererseits werden die Pressfilze durch die größere mit Fein- und Störstoffen beladene Wassermenge, die ausgepresst wird, auch leichter verschmutzt.
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Neben der Bahnfestigkeit bezogen auf die nasse Faserstoffbahn während der Herstellung ist auch die Festigkeit der getrockneten Faserstoffbahn wichtig und zwar für die Weiterverarbeitung oder den späteren Gebrauch. Entscheidend können je nach Sorte der Faserstoffbahn beispielsweise Reißfestigkeit, Stauchfestigkeit, Biegesteifigkeit oder auch Spaltfestigkeit sein.
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Durch die Verringerung der Feinstoffmenge in der Faserstoffbahn aufgrund der verbesserten Stoffreinigung kann allerdings ein Festigkeitsverlust eintreten, da die Feinstoffe aufgrund der großen Oberfläche hohen Anteil an der Festigkeitsausbildung haben können. Wenn eine Trockenpartie als Vortrockenpartie ausgebildet ist, und wenigstens ein Oberflächenauftragsaggregat und wenigstens eine Nachtrockenpartie vorgesehen sind, kann zum Beispiel Stärke auf die Oberfläche aufgetragen werden, wodurch unter anderem die Festigkeit der Bahn wieder gesteigert wird.
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Um eine für die vorteilhafte Wirkung ausreichende Stoffreinigung zu erzielen, ist vorteilhaft, wenn ein wesentlicher Teilstrom des Rohstoffes, insbesondere mindestens 30%, durch eines der genannten Stoffreinigungsaggregate geführt wird. Gesteigert wird die Wirkung noch, wenn der gesamte Stoffstrom des Rohstoffes, als Gesamtstrom oder in Teilströme aufgeteilt, durch diese Stoffreinigungsaggregate geführt wird. Vorteilhaft kann es auch sein, wenn vor der Stoffreinigung eine Fraktioniereinheit vorgesehen ist, die den gesamten Stoffstrom in einen Teilstrom mit längeren Fasern und einen Teilstrom mit kürzeren Fasern aufteilt, und wenigstens eines der Stoffreinigungsaggregate für die Reinigung des Teilstroms mit längeren Fasern vorgesehen ist. Ebenso kann es vorteilhaft sein, um die Reinigung zu verbessern, wenn wenigstens eines der Stoffreinigungsaggregate für die Reinigung des Teilstroms mit kürzeren Fasern vorgesehen ist. Je nachdem in welchem Teilstrom mehr Störstoffe oder Stickies enthalten sind.
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Um die Festigkeit noch weiter zu steigern kann es zusätzlich vorteilhaft sein, in der Trockenpartie ein Trocknungsaggregat zur Presstrocknung einzusetzen. Solch ein Trocknungsaggregat umfasst ein undurchlässiges Metall- oder Kunststoffband und trocknet die Faserstoffbahn, während gleichzeitig erhöhter mechanischer Druck auf die Bahn ausgeübt wird, Erfolgt zumindest ein Teil der Trocknung unter Ausübung von Druck, so stellt sich in der Faserstoffbahn eine höhere Festigkeit ein. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der ausgeübte Druck mindestens 1 bar Überdruck, insbesondere mindestens 1,5 bar Überdruck beträgt. Bei einer bevorzugten Ausführung solch eines Trocknungsaggregates wird die Faserstoffbahn zwischen dem Metall- oder Kunststoffband und einem Trocknungszylinder oder zwischen dem Metall- oder Kunststoffband und einem weiteren undurchlässigen Band geführt und durch eine Druckkammer der nötige Druck auf das Metall- oder Kunststoffband und damit auf die Bahn ausgeübt.
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Eine weitere Reduktion der Bahnabrisse wenn die Trockenpartie in der erfindungsgemäßen Maschine als Vortrockenpartie ausgebildet ist und in der Vortrockenpartie oder zwischen Pressenpartie und Vortrockenpartie ein Prallström-Lufttrockner vorgesehen ist. Durch die erhöhte Trocknungsleistung des Prallström-Lufttrockners wird die Festigkeit der noch feuchten Faserstoffbahn schnell erhöht, was sich entsprechend positiv auf die Runnability auswirkt.
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Beim Verfahren wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Bahn insbesondere mit einer Maschine nach Anspruch 1 hergestellt wird, und zumindest ein wesentlicher Teil des Rohstoffs, insbesondere mindestens 30%, durch einen Schlitzsortierer mit einer Schlitzweite von höchstens 0,15 mm gereinigt wird. Dadurch werden die bereits oben beschriebenen Vorteile erzielt.
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Testliner und Wellenstoff sind Verpackungspapiere, aus denen in einer Weiterverarbeitung Verpackungsmaterialien wie zum Beispiel Wellpappe hergestellt werden. Für die Wirtschaftlichkeit der Herstellung von Verpackungspapieren ist es wichtig einen günstigen Rohstoff zu verwenden, weshalb oft Altpapier eingesetzt wird. Meist haben die Rohstoffe keine hohe Festigkeit aber eine hohen Anteil an Störstoffen und Stickies. Zudem fallen bei Faserstoffbahnen mit mehr als 60 g/m2 schon bei vergleichsweise niedrigen Produktionsgeschwindigkeiten relativ hohe Wassermengen und damit Schmutzfrachten in der Pressenpartie an. Deshalb kann das erfindungsgemäße Verfahren besonders bei der Herstellung von solchen Papieren vorteilhaft eingesetzt werden.
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Das Verfahren bietet auch Vorteile bei mehrlagig oder mehrschichtig hergestellten Faserstoffbahnen. Je nach Anforderung kann die Rohstoffreinigung für eine oder mehrere oder alle Lagen oder Schichten der Faserstoffbahn eingesetzt werden. Insbesondere sinnvoll ist es, wenn zumindest die äußeren Lagen oder Schichten, die mit den Pressfilzen direkt in Kontakt kommen, oder wenn zumindest die aus altpapierhaltigem Rohstoff hergestellten Lagen oder Schichten erfindungsgemäß gereinigt werden.
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Ebenso vorteilhaft kann das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt werden, wenn Rohstoff verwendet wird, der zu mindestens 50%, bevorzugt zu mindestens 80%, insbesondere zu 100% aus Altpapier oder aufbereitetem Altpapier besteht, da dieser Rohstoff besonders viele Störstoffe und Stickies mitbringt.
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Um eine weiter verbesserte Reinigungswirkung zu erzielen, kann der gesamte Stoffstrom des Rohstoffes, als Gesamtstrom oder in Teilströme aufgeteilt, durch diese Stoffreinigungsaggregate geführt werden. Dazu können auch mehrere dieser Stoffreinigungsaggregate parallel oder in Reihe geschaltet sein.
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Zur zusätzlichen Steigerung der Festigkeit kann es von Vorteil sein, wenn die Faserstoffbahn durch mindestens ein Oberflächenauftragsaggregat und mindestens eine Nachtrockenpartie geführt wird und im Oberflächenauftragsaggregat auf beide Seiten der Faserstoffbahn Stärke aufgetragen wird.
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Außerdem kann die Festigkeit durch eine erhöhte Feststoffkonzentration des Stoffstroms im Stoffauflauf verbessert werden. Als vorteilhaft hat sich eine Feststoffkonzentration von mindestens 1,3% bevorzugt mindestens 1,5% erwiesen.
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Anhand von Ausführungsbeispielen werden weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung erläutert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Die Zeichnungen zeigen
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in 1 ein Blockschema einer mögliche Ausführung der erfindungsgemäßen Maschine mit Oberflächenauftragsaggregat und
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in 2 ein Schema einer erfindungsgemäßen Ausführung der Rohstoffaufbereitung mit zweistufiger Fraktionierung.
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Nachfolgend werden die Figuren detaillierter beschrieben. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Maschine als schematische Blockdarstellung. Der Rohstoff RS wird zunächst in der Rohstoffaufbereitung 1 aufbereitet und zumindest teilweise gemäß der Erfindung gereinigt wird. Durch den Konstantteil 2 wird ein konstanter je nach Produktionsleistung gewünschter Stoffstrom gewährleistet und zum Stoffauflauf 3 geführt. Werden in der Rohstoffaufbereitung 1 mehrere Teilströme erzeugt, wie zum Beispiel bei einer vorhandenen Fraktionierung, so hat der Konstantteil 2 zusätzlich noch die Aufgabe der gleichmäßigen Mischung der Teilströme. In der Blattbildungseinheit 4 wird die Faserstoffbahn gebildet und entwässert. In der anschließenden Pressenpartie 5 wird die Faserstoffbahn mechanisch in einen einzigen Pressnip entwässert. In der Vortrockenpartie 6 erfolgt eine thermische Trocknung beispielsweise durch beheizte Zylinder. Danach wird mittels eines Oberflächenauftragaggregats 7 zum Beispiel Stärke zur Festigkeitssteigerung auf die vorgetrocknete Faserstoffbahn aufgebracht. Das durch den Auftrag mit eingebrachte Wasser wird in der Nachtrockenpartie 8 wieder getrocknet und ein gewünschter Endtrockengehalt eingestellt. In der Aufrollung 9 wird die fertige Faserstoffbahn auf Tambourwalzen aufgewickelt.
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2 verdeutlicht an einem Schema eine mögliche erfindungsgemäße Ausführung der Rohstoffaufbereitung. Der Rohstoff RS wird zunächst in einer Auflösung 10 aufgelöst und in einer Vorreinigung 11, die auch aus verschiedenen Aggregaten oder Schritten bestehen kann, vorbehandelt. Danach wird der Stoffstrom durch eine erste Fraktionierung 112 und eine zweite Fraktionierung II 13 in einen Teilstrom mit längeren Fasern LF und einen Teilstrom mit kürzeren Fasern aufgeteilt. In dieser Ausführungsform wird der Teilstrom mit den längeren Fasern über einen erfindungsgemäßen Schlitzsortierer 14 weiter gereinigt, so dass möglichst viele Stickies und Störstoffagglomerationen entfernt werden. Über weitere Aufbereitungsaggregate 15 und 16, wie zum Beispiel Eindickung oder Dispergierung, werden die Teilströme so behandelt, dass sie zum Konstantteil 2 geführt werden können.
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Bei der Herstellung einer mehrlagigen Faserstoffbahn, wie es besonders bei schweren Verpackungspapier oder Kartonbahnen vorkommt, gibt es entsprechend mehrere Rohstoffaufbereitungen, mehrere Konstantteile, mehrere Stoffaufläufe und mehrere Blattbildungseinheiten. Die einzelnen Lagen werden nach oder in der Blattbildungseinheit zusammengeführt und dann miteinander vergautscht.
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Bei der Herstellung mehrschichtiger Faserstoffbahnen können mehrere Rohstoffaufbereitungen und mehrere Konstantteile vorgesehen sein, wobei die verschiedenen Stoffströme in einem Stoffauflauf in mehreren Schichten einer Blattbildungseinheit zugeführt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rohstoffaufbereitung
- 2
- Konstantteil
- 3
- Stoffauflauf
- 4
- Blattbildungseinheit
- 5
- Pressenpartie
- 6
- Vortrockenpartie
- 7
- Oberflächenauftragsaggregat
- 8
- Nachtrockenpartie
- 9
- Auftrollung
- 10
- Auflösung
- 11
- Vorreinigung
- 12
- Fraktionierung I
- 13
- Fraktionierung II
- 14
- Schlitzsortierer
- 15
- weitere Aufbereitungsaggregate
- 16
- andere Aufbereitungsaggregate
- RS
- Rohstoff
- LF
- Teilstrom mit längeren Fasern
- KF
- Teilstrom mit kürzeren Fasern
