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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entwässerung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Tissuebahn, mit einer ersten Presszone, durch die die Faserstoffbahn zwischen einem umlaufenden permeablen Führungsband und einem umlaufenden, permeablen Stützband liegend hindurchgeführt wird, wobei die erste Presszone derart ausgebildet ist, dass das permeable Führungsband, die Faserstoffbahn und das Stützband, zumindest auf einem Teil der Presszone, von einem Fluid durchströmt werden kann, und mit einer darauffolgenden zweiten Presszone.
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Die Erfindung betrifft ebenso eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn in Form einer Tissuebahn, umfassend die beiden Presszonen.
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Solche Maschinen sind, zur Herstellung von voluminösen Tissueprodukten von hoher Qualität, bekannt. Besonders wichtig ist bei diesen Sorten ein voluminöser Blattaufbau mit guter Saugfähigkeit und hohem Wasserrückhaltevermögen. Die Herstellverfahren sind sehr aufwändig und energieintensiv. Die Kosten für diese Tissueprodukte sind daher sehr hoch.
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Das Dokument
WO2005/075736 A2 beschreibt eine Maschine und ein Verfahren zur Herstellung von Premium-Tissue. Die Faserstoffbahn wird nach der Formierzone in einer Entwässerungseinheit mit Bandpresse entwässert.
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Die Faserstoffbahn liegt dabei zwischen einem strukturierten Sieb und einem Band, beispielsweise einem Filz, und wird über eine Saugwalze geführt. Diese wird mit hohem Vakuum betrieben, um die Bahn durch die durchströmende heiße Luft schonend zu entwässern, wobei die Entwässerung durch die Bandpresse unterstützt wird. Zur weiteren schonenden Trockengehaltserhöhung sind optional noch eine Luftpresse oder ein BoostDryer nachgeschaltet. Diese Vorrichtungen sind sehr aufwändig.
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Eine weitere Möglichkeit, Premium-Tissue herzustellen, bietet das bekannte „Through Air Drying“-Verfahren (TAD). Bei diesem Verfahren werden große Volumenströme an Heißluft oder Heißdampf mittels Druckhauben und Ventilatoren durch die auf einem strukturierten Sieb liegenden und über einen großen Durchströmzylinder geführten Faserstoffbahn gedrückt. Es ist ein aufwändiges Luft-, Dampfsystem notwendig. Im Formerbereich ist eine Vielzahl von Vakuumpumpen mit einem hohen Energiebedarf notwendig.
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Neben der Premium-Tissue gibt es Tissue mit Standard Qualität. Diese Qualität wird auf sogenannten Crescent-Tissuemaschinen hergestellt. Diese bewährten Tissuemaschinen sind sehr einfach aufgebaut, verbrauchen weniger Energie und sind kostengünstig. Allerdings liegt die Qualität der hergestellten Faserstoffbahn deutlich unterhalb der von Premium-Tissue. Dies gilt entsprechend auch für die Preise.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es daher die Entwässerung bei Tissuemaschinen mit möglichst geringem Aufwand zu verbessern.
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Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Faserstoffbahn vor beiden Presszonen wenigstens jeweils ein Dampfblaskasten zur Beaufschlagung der Faserstoffbahn mit Dampf zugeordnet ist, wobei sich die Faserstoffbahn auf der dem Dampfblaskasten gegenüberliegenden Seite auf dem Führungsband abstützt.
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Durch die Trennung von Durchström-/Kapillarentwässerung in der ersten Presszone und Nasspressen in der zweiten Presszone können die Pressdrücke sowie die umlaufenden Bänder entsprechend angepasst werden.
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Außerdem wird über die Dampfblaskästen die Viskosität des in der Faserstoffbahn vorhandenen Wassers gesenkt, was die Entwässerung in der jeweils nachfolgenden Presszone wesentlich verbessert.
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Dabei kann die Wirkung der Dampfbeaufschlagung noch gesteigert werden, indem sich das Führungsband während der Dampfbeaufschlagung der Faserstoffbahn auf einer Saugeinrichtung in Form einer besaugten, rotierenden Walze oder eines feststehenden Saugkastens abstützt.
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Insbesondere für die Tissueherstellung ist es vorteilhaft, wenn die erste Presszone durch ein permeables Presselement und ein permeables Gegenelement gebildet wird. Dabei sollte das permeable Presselement aus einem Pressband und/oder einem Pressschuh bestehen.
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Das Pressband besteht aus einem zugfesten Band, vorzugsweise aus einem Siebgewebe oder Spiralsieb oder Metallsieb oder perforiertem Metallband oder einem Band aus Verbundmaterial.
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Zur Bereitstellung des Fluids, welches vorzugsweise von Luft, Heißluft, Dampf oder ein Luft- Dampfgemisch gebildet wird, ist in einer bevorzugten Ausführungsform dem Presselement eine Blashaube zugeordnet. Das Fluid wird mit hoher Geschwindigkeit aus der Blashaube auf das Führungsband geblasen.
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Dabei durchströmt das Fluid mit Vorteil zuerst das Führungsband, danach die Faserstoffbahn und dann das Stützband.
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Das Gegenelement wird mit Vorteil von einer Walze oder einem Kasten mit gekrümmter oder ebener Kontaktfläche gebildet und/oder besaugt.
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Das permeable Führungsband besitzt eine strukturierte Oberfläche und/oder ist ein TAD-Sieb.
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Ein strukturiertes Führungsband entsprechend der Erfindung ist so gestaltet, dass die Faserstoffbahn durch die Struktur der strukturierten Oberfläche des Führungsbandes selbst eine Oberflächenstruktur erhält, wodurch die Qualität der Tissuebahn verbessert wird.
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Durch die zweite Presszone wird die Faserstoffbahn mit Vorteil zwischen dem Führungsband sowie einem wasseraufnehmenden, separaten und umlaufenden Entwässerungsband der zweiten Presszone liegend hindurchgeführt.
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Dies bietet den Vorteil, dass die Faserstoffbahn auf der strukturierten Oberfläche des permeablen Führungsbandes verbleiben kann und nicht übergeben werden muss. Dadurch werden ein hohes spezifisches Volumen und die Struktur der Faserstoffbahn erhalten.
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Für einen einfachen Aufbau sollte die zweite Presszone von zwei rotierenden, gegeneinander gedrückten Presswalzen gebildet werden, wobei wenigstens eine Presswalze der zweiten Presszone besaugt ausgebildet und bevorzugt vom Entwässerungsband umschlingt ist.
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Zur Anpassung an die spezifischen Aufgaben sollten das Führungsband und das Entwässerungsband unterschiedlich aufgebaut sein. So ist es meist von Vorteil, wenn das durch die zweite Presszone geführte Entwässerungsband kompressibler als das Führungsband und/oder ein Filz ist.
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Diese Lösung hat den Vorteil, dass die Entwässerung der Faserstoffbahn in der zweiten Presszone schonend und effizient durchgeführt wird. Durch die unterschiedliche Kompressibilität der Bänder in der zweiten Presszone wird gewährleistet, dass sich die Faserstoffbahn an die Oberflächenstruktur des Führungsbandes mit der geringeren Kompressibilität anschmiegt, während sie durch das Entwässerungsband mit der höheren Kompressibilität in der Presszone dagegen gedrückt wird.
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Durch diese unterschiedliche Kompressibilität oder Weichheit, bei gleichzeitig vorliegendem elastischem Verhalten des Entwässerungsbandes mit höherer Kompressibilität, entsteht so ein inniger, über die Fläche gleichmäßiger Kontakt zwischen Faserstoffbahn und den Bändern. Dieser gleichmäßige Kontakt begünstigt die Entwässerung, wodurch ein höherer Trockengehalt der Tissuebahn erreicht wird. Der Energieverbrauch des gesamten Herstellungsprozesses kann dadurch deutlich gesenkt werden.
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Es ist ebenso vorteilhaft, wenn das Band mit geringerer Kompressibilität eine rauere Oberfläche und/oder eine höhere Luftdurchlässigkeit, als das Band mit höherer Kompressibilität, das heißt mit größerer Weichheit, besitzt.
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Vorzugsweise ist die Vorrichtung zur Entwässerung einer Faserstoffbahn Teil einer Tissuemaschine, wobei das permeable Führungsband durch den Formierbereich der Tissuemaschine läuft und die Faserstoffbahn auf diesem Führungsband entsteht und formiert wird.
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Zweckmäßigerweise bleibt die Faserstoffbahn bis zur Übergabe an einen Trockenzylinder zur Fertigtrocknung der Faserstoffbahn auf dem permeablen Führungsband. Die Übergabe der Faserstoffbahn erfolgt dann in einer, durch ein Presselement, insbesondere in Form einer Presswalze und einem Yankee-Trockenzylinder gebildeten dritten Presszone, durch die die Faserstoffbahn zusammen mit dem Führungsband geführt ist. Für Premium Tissue ist dabei diese Presswalze als glatte, nicht besaugte Presswalze und für eine mittlere Tissue-Qualität durch eine besaugte Saugpresswalze ausgebildet.
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Darüber hinaus lässt sich der Trockengehalt der Faserstoffbahn noch dadurch steigern, dass zwischen der zweiten und der dritten Presszone wenigstens eine Trockenhaube zur Beaufschlagung der Faserstoffbahn mit Heißluft angeordnet wird.
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Durch die erfindungsgemäße Lösung wird eine dreidimensionale Struktur der Faserstoffbahn und deren Oberfläche erzeugt bzw. aufrechterhalten und gleichzeitig ein hoher Trockengehalt erreicht.
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Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigt die Figur einen schematischen Querschnitt durch eine Tissuemaschine.
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Die Tissuemaschine besteht aus einem Former 21, einer erfindungsgemäßen Entwässerungsvorrichtung 22 und einem Trocknungsbereich 23. Die Faserstoffbahn 1 in Form einer Tissuebahn wird im Former 21 gebildet. Hierfür wird eine Faserstoffsuspension durch einen Stoffauflauf 20 in einen Spalt gespritzt, der durch ein permeables Führungsband 6 und ein Außenformiersieb 24 gebildet wird.
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Beide Bespannungen 6,24 werden über eine Formierwalze 25 geführt und dabei wird die Fasersuspension entwässert und die Tissuepapierbahn 1 gebildet.
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Die Formierwalze 25 ist eine Vollmantelwalze. Die Entwässerung der Tissuebahn 1 findet nur durch das Außenformiersieb 24 statt. Das permeable Führungsband 6 ist als Sieb mit strukturierter Oberfläche ausgeführt. Diese weist erhabene und zurückgesetzte Zonen auf, wobei die zurückgesetzten Zonen Taschen (pockets) bilden. Die erhabenen und zurückgesetzten Zonen sind gleichmäßig auf der Siebfläche angeordnet. Es können auch Ornamentstrukturen überlagert sein.
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Während der Bildung der Tissuebahn 1 im Bereich der Formierwalze 25 werden die Taschen mit Fasern der Faserstoffsuspension gefüllt. Es entstehen so in den Bereichen der Taschen kissenartige, voluminöse Zonen in der Tissuebahn 1.
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Die so gebildete Tissuebahn 1 wird am Führungsband 6 haftend durch die gesamte Tissuemaschine bis zur Übergabe an die Oberfläche des Yankee-Trockenzylinders 18 des Trocknungsbereiches 23 transportiert.
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Nach dem Former 21 wird die Tissuebahn 1 zur Entwässerungsvorrichtung 22 geführt, die aus der ersten 2 und einer zweiten 3 Presszone besteht. In dieser Entwässerungsvorrichtung 22 wird die Tissuebahn 1 auf einen Trockengehalt von über 35% entwässert.
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Die erste Presszone 2 wird durch ein permeables Presselement 9 in Form eines Pressbandes sowie durch ein permeables Gegenelement 10 in Form einer rotierenden Saugwalze gebildet. Die Tissuebahn 1 wird zwischen dem strukturierten Führungsband 6 in Form eines endlos umlaufenden Siebes und einem endlos um die Saugwalze laufenden, permeablen Stützband 5 liegend durch die erste Presszone 2 geführt.
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Der Pressdruck wird durch das mit ca. 50 kN/m gespannte Pressband erzeugt und beträgt, bei einem Durchmesser der Saugwalze von beispielsweise 1,4 m, 71 kPa. Die erste Presszone 2 ist so gestaltet, dass während des Pressens ein Fluid, in diesem Falle erhitzte Luft, durch die Tissuebahn 1 strömen kann.
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Hierfür ist dem Presselement 9 eine Blashaube 13 zur Bereitstellung der erhitzen Luft zugeordnet. Die erhitzte Luft durchströmt zuerst das Pressband, dann das strukturierte Führungsband 6, dann die Tissuebahn 1 und danach das permeables Stützband 5. Die erhitzte Luft wird mit dem Wasser aus der Tissuebahn 1 durch die Saugwalze abgesaugt. Der Unterdruck liegt im Bereich von 0,3 bis 0,4 bar.
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Nach der ersten Presszone 2 wird die entwässerte Tissuebahn 1 zur weiteren Entwässerung allein vom strukturierten Führungsband 6 zur zweiten Presszone 3 der Entwässerungsvorrichtung 22 geführt.
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Diese zweite Presszone 3 wird von zwei rotierenden, zylindrischen und gegeneinander gedrückten Presswalzen 15,16 gebildet. Die untere, von einem endlos umlaufenden, wasseraufnehmenden Entwässerungsband 14 in Form eines Pressfilzes umschlungene Presswalze 16 ist besaugt ausgeführt. Die Besaugung unterstützt die Wasserabfuhr im Pressspalt in Richtung des besaugten Entwässerungsbandes 14.
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Besaugte Walzen 10 bzw. Presswalzen 16 können direkt über Bohrungen im Walzenmantel von innen oder indirekt über Rillen in der Mantelfläche vom nichtumschlungenen Umfangsbereich her besaugt werden.
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Die obere Presswalze 15 hat eine glatte Mantelfläche.
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Die Faserstoffbahn 1 wird zwischen dem oberen Führungsband 6 und dem unteren Entwässerungsband 14 liegend durch die zweite Presszone 3 geführt. Da sich die Tissuebahn 1 in der hier gezeigten Entwässerungsvorrichtung 22 auf der Unterseite des Führungsbandes 6 befindet, verläuft das Führungsband 6 dementsprechend auf der, zur glatten Presswalze 15 weisenden Seite der Tissuebahn 1.
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Das separate Entwässerungsband 14 der zweiten Presszone 3 nimmt einen wesentlichen Teil des aus der Tissuebahn 1 ausgepressten Wassers auf. Zur Vermeidung einer Rückbefeuchtung der Tissuebahn 1 wird das Entwässerungsband 14 unmittelbar nach der zweite Presszone 3 von der Tissuebahn 1 und dem Führungsband 6 weggeführt.
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Das strukturierte Führungsband 6 besitzt eine geringere Kompressibilität als das Entwässerungsband 14. Da das Entwässerungsband 14 weicher als das Führungsband 6 ist, entsteht auch im Bereich der Taschen des Führungsbandes 6 ein guter Kontakt zwischen der Tissuebahn 1 und dem Entwässerungsband 14. Dies begünstigt die Entwässerung, wodurch ein höherer Trockengehalt der Tissuebahn 1 erreicht wird. Die höhere Kompressibilität des Entwässerungsbandes 14 gewährleistet dabei auch eine ausreichende Wasseraufnahmefähigkeit desselben.
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Da das mit der Tissuebahn 1 in Kontakt kommende, hier untere Entwässerungsband 14 weicher als das Führungsband 6 ist, entsteht auch im Bereich der Taschen des Führungsbandes 6 ein guter Kontakt mit der Tissuebahn 1. Dies begünstigt die Entwässerung, wodurch ein höherer Trockengehalt der Tissuebahn 1 erreicht wird.
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Nach der Entwässerungsvorrichtung 22 läuft die Tissuebahn 1 zusammen mit dem strukturierten Führungsband 6 zu einer dritten Presszone 4 in Form eines Übergabe-Pressspaltes, der durch ein Presselement 17 in Form einer eine Saugwalze und den Yankee-Trockenzylinder 18 gebildet wird. In diesem Übergabe-Pressspalt wird die Tissuebahn 1 nur im Bereich der Kontaktfläche des strukturierten Führungsbandes 6 gegen die Oberfläche des Yankee-Trockenzylinders 18 gedrückt.
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Die Tissuebahn 1 wird vom Führungsband 6 getrennt und an die heiße Mantelfläche des Trockenzylinders 18 übergeben. Dort und im Bereich einer folgenden Heißlufthaube 26 des Trockenzylinders 18 findet eine weitere Trocknung statt. Schließlich wird die Tissuebahn 1 mittels Schaber 27 gekreppt und von der Mantelfläche des Trockenzylinders 18 abgenommen.
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Um die Viskosität des in der Faserstoffbahn 1 vorhandenen Wassers zu senken und so ddie Entwässerung zu erleichtern, ist der Faserstoffbahn 1 vor der ersten 2 sowie vor der zweiten 3 Presszone je einen Dampfblaskasten 7,8 zur Beaufschlagung der Faserstoffbahn 1 mit Dampf zugeordnet.
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Während dabei eine Seite der Faserstoffbahn 1 zum jeweiligen Dampfblaskasten 7,8 weist, stützt sich die andere Seite auf dem Führungsband 6 ab. Um während der Dampfbeaufschlagung den Lauf des Führungsbandes 6 und damit auch der Faserstoffbahn 1 zu stabilisieren, stützt sich das Führungsband 6 während der Dampfbeaufschlagung der Faserstoffbahn 1 auf einer Saugeinrichtung 11,12 ab. Vor der ersten Presszone 2 ist die Saugeinrichtung 11 als rotierende, Saugwalze und vor der zweiten Presszone 3 als feststehenden Saugkasten ausgebildet.
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Zur weiteren Erhöhung des Trockengehaltes der Tissuebahn 1 ist zusätzlich zwischen der zweiten 3 und der dritten 4 Presszone eine Trockenhaube 19 zur Beaufschlagung der Faserstoffbahn 1 mit Heißluft angeordnet. Auch hier wird das Führungsband 6 auf der, der Trockenhaube 19 abgewandten Seite von beispielhaft feststehenden Elementen abgestützt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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