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Gemäß einem ersten Gesichtspunkt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung von White Top Kraftliner, insbesondere zur Herstellung von White Top Kraftliner mit einem Flächengewicht von mindestens 125 g/m2.
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Im Unterschied zu der Papiersorte Testliner, die überwiegend, wenn nicht gar vollständig aus recycelten Fasern hergestellt wird, wird die Papiersorte Kraftliner überwiegend, wenn nicht gar vollständig aus Frischfasern hergestellt. Frischfasern sind jedoch, im Vergleich zu recycelten Fasern, zumindest in der Pressenpartie, schwer zu entwässern.
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White Top Kraftliner besitzt eine hellere Deckenlage aus gebleichtem und überwiegend Kurzfaser-Kraftzellstoff, die für den Namensbestandteil „White Top“ verantwortlich ist, und eine dunklere Rückenlage aus ungebleichtem und überwiegend Langfaser-Kraftzellstoff. Am Ende der Herstellung des White Top Kraftliners soll die hellere Deckenlage möglichst weiß und glatt sein, um eine gute Bedruckbarkeit sicherzustellen, während die dunklere Rückenlage der Papierbahn die notwendige Stabilität bzw. Festigkeit verleiht.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein besonders kostengünstiges Konzept für eine Vorrichtung zur Herstellung von White Top Kraftliner bereitzustellen, das es gleichzeitig ermöglicht, White Top Kraftliner hoher Qualität herzustellen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zur Herstellung von White Top Kraftliner, d.h. einer mehrlagigen Faserstoffbahn mit wenigstens einer dunkleren Rückenlage und einer helleren Deckenlage, die Vorrichtung umfassend eine Siebpartie zur Bildung des White Top Kraftliners, eine Pressenpartie zur weiteren Entwässerung des White Top Kraftliners und eine Trockenpartie zur Trocknung des White Top Kraftliners, wobei die Siebpartie mindestens eine erste Formiereinheit zur Bildung der dunkleren Rückenlage und mindestens eine zweite Formiereinheit zur Bildung der helleren Deckenlage des White Top Kraftliners sowie eine Vergautschungszone umfasst, wobei die erste Formiereinheit und die zweite Formiereinheit derart angeordnet und ausgebildet sind, dass die dunklere Rückenlage zur Bildung des White Top Kraftliners in der Vergautschungszone auf die hellere Deckenlage übertragen wird, so dass die hellere Deckenlage beim Verlassen der Siebpartie nach unten weist, wobei die Pressenpartie mindestens drei Pressnips umfasst, wobei ein erster Pressnip von einer Schuhpresswalze und einer besaugten Gegenwalze, ein zweiter Pressnip von der besaugten Gegenwalze und einer glatten Zentralwalze und ein dritter Pressnip von der glatten Zentralwalze und einer weiteren Schuhpresswalze gebildet sind, und wobei der White Top Kraftliner derart durch die drei Pressnips geführt ist, dass er sowohl im zweiten Pressnip als auch im dritten Pressnip mit seiner helleren Deckenlage in Kontakt mit der glatten Oberfläche der glatten Zentralwalze kommt.
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Erfindungsgemäß wird der White Top Kraftliner in der sogenannten „top on bottom“-Anordnung hergestellt, d.h. die hellere Deckenlage weist beim Verlassen der Siebpartie nach unten. Dies ist eigentlich unvorteilhaft, da nach dem Vergautschen die Entwässerung der dunkleren Rückenlage durch die hellere Deckenlage erfolgt, woraus sich die Gefahr einer Vergrauung der helleren Deckenlage ergibt. Der Erfinder hat jedoch erkannt, dass dieser Nachteil in Kauf genommen werden kann, da sich auf diese Weise ein Maschinenkonzept verwirklichen lässt, bei welchem die hellere Deckenlage auf einfache Weise mit der glatten Oberfläche der Zentralwalze in Kontakt tritt, und das sogar in zwei Pressnips, so dass die hellere Deckenlage effektiv geglättet wird.
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Erfindungsgemäß kann der White Top Kraftliner in der Pressenpartie zudem effektiv entwässert werden, da der erste Pressnip und der dritte Pressnip durch Verwendung einer Schuhpresswalze als verlängerte Pressnips ausgebildet sind. Ferner wird der White Top Kraftliner im ersten Pressnip aufgrund der Wirkung der Saugwalze zur dunkleren Rückenlage hin entwässert.
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In Weiterbildung der Erfindung kann die Entwässerungswirkung im ersten Pressnip dadurch symmetrischer ausgebildet sein, dass auch auf der von der Saugwalze abgewandten Seite des White Top Kraftliners ein Pressfilz angeordnet ist. Ferner wird hierdurch bewirkt, dass sich die asymmetrische Entwässerung in einem zweiten und dritten Pressnip weniger stark auf die Blattsymmetrie in der Presse auswirkt. Eine gewisse Entwässerung durch die hellere Deckenlage ist in der Pressenpartie nämlich sogar erwünscht, da auf diese Weise mehr Füllstoffe in der helleren Deckenlage verbleiben, was wiederum zu einer größeren Verdichtung der Deckenlage führt, was vorteilhaft ist. Eine stärkere Verdichtung der Decklage bedeutet, dass die Fasern und die Füllstoffe stärker verankert sind und weniger Defekte, wie so genanntes Linting oder Dusting, in einem späteren Druckprozess erzeugen.
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Aber auch in der Siebpartie kann eine gewisse Entwässerung auch durch die dunklere Rückenlage erzielt werden, beispielsweise dadurch, dass ein Sieb der ersten Formiereinheit und ein Sieb der zweiten Formiereinheit unmittelbar im Anschluss an die Vergautschungszone über eine vorbestimmte Distanz parallel zueinander verlaufen und dass in dieser vorbestimmten Distanz aufseiten der dunkleren Rückenlage wenigstens eine Entwässerungseinheit, beispielsweise wenigstens ein Saugkasten, angeordnet ist. Zusätzlich oder alternativ ist es auch denkbar, dass der White Top Kraftliner nach dem Vergautschen um eine Umlenkwalze nach unten umgelenkt wird.
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Infolge der Umlenkung nach unten wirken auf das im White Top Kraftliner enthaltene Wasser Fliehkräfte, welche das Wasser durch die dunklere Rückenlage aus dem White Top Kraftliner heraustreiben. Gewünschtenfalls kann an der Umlenkstelle auch noch eine Schuhpresswalze angeordnet sein, um den Effekt zu verstärken
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Eine weitere Entwässerung des White Top Kraftliners kann im zweiten Pressnip und/oder im dritten Pressnip erzielt werden, wenn der White Top Kraftliner hier von der dunkleren Rückenlage her mittels eines Filzes gestützt ist.
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Nachzutragen ist noch, dass aufgrund des Einsatzes der beiden verlängerten Pressnips die Gefahr einer zu hohen Linienbelastung des White Top Kraftliners und damit einer Beschädigung des White Top Kraftliners zuverlässig ausgeschlossen werden kann. So können insbesondere im ersten Pressnip relativ hohe Kräfte, insbesondere Linienkräfte, auf die Faserstoffbahn appliziert werden, um die Entwässerung zu steigern, ohne dabei das Risiko einer hydraulischen Beschädigung, so genanntes „crashing“, einzugehen.
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Nach einem weiteren Gesichtspunkt betrifft die Erfindung ferner die Verwendung der vorstehend erläuterten Vorrichtung zur Herstellung von White Top Kraftliner. Bezüglich der durch diese Verwendung erzielbaren Vorteile sei auf die vorstehende Beschreibung der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwiesen.
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Die Erfindung wird im Folgenden an einem Ausführungsbeispiel mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert werden. Es stellt dar:
- 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von White Top Kraftliner.
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In 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung ganz allgemein mit 100 bezeichnet. Die Vorrichtung 100 dient zur Herstellung einer mehrlagigen Faserstoffbahn 102 der Papiersorte White Top Kraftliner. Die Vorrichtung 100 umfasst eine Siebpartie 104 zur Bildung der Faserstoffbahn 102, eine Pressenpartie 106 zur weiteren Entwässerung der Faserstoffbahn 102 und eine erste Trockengruppe 108a einer Trockenpartie 108 zur Trocknung der Faserstoffbahn 102. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass in 1 der übersichtlicheren Darstellung halber lediglich ein erster Teil der Trockenpartie 108 gezeigt ist.
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Der White Top Kraftliner 102 weist mindestens zwei Lagen auf. Eine erste Lage 110 bildet den dunkleren Rücken oder die Rückenlage, und eine zweite Lage 112 bildet die hellere Decke oder die Deckenlage des White Top Kraftliners 102. Das Flächengewicht des White Top Kraftliners 102 kann beispielsweise mindestens 125 g/m2 betragen.
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Zur Bildung der ersten Lage 110 des White Top Kraftliners 102 umfasst die Siebpartie 104 eine erste Formiereinheit 120 mit einem ersten Stoffauflauf 122, über den Faserstoffsuspension zugeführt wird, welche beispielsweise ungebleichten Langfaser-Kraftzellstoff enthält. Ferner umfasst die Siebpartie 104 zur Bildung der zweiten Lage 112 des White Top Kraftliners 102 eine zweite Formiereinheit 130 mit einem zweiten Stoffauflauf 132, über den Faserstoffsuspension zugeführt wird, welche beispielsweise gebleichten Kurzfaser-Kraftzellstoff enthält. Zur Entwässerung der Rückenlage 110 und der Deckenlage 112 sind in der Schlaufe des Siebs 124 der ersten Formiereinheit 120 und in der Schlaufe des Siebs 134 der zweiten Formiereinheit 130 stationäre Entwässerungselemente 126 bzw. 136 angeordnet.
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Schließlich sind die Formiereinheiten 120, 130 zur Ausbildung des White Top Kraftliners 102 so zueinander angeordnet und ausgebildet, dass die in der ersten Formiereinheit 120 gebildete dunklere Rückenlage 110 in einer Vergautschungszone 140, d.h. bei der Gautschwalze 142, auf die in der zweiten Formiereinheit 130 gebildete hellere Deckenlage 112 des White Top Kraftliners 102 übertragen wird. Die hellere Deckenlage 112 weist beim Verlassen der Siebpartie 104 also nach unten.
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Mit anderen Worten ist der White Top Kraftliner 102 beim Verlassen der Siebpartie 104 „top on bottom“ angeordnet. Dies ist eigentlich unvorteilhaft, da nach dem Vergautschen die Entwässerung der dunkleren Rückenlage 110 durch die hellere Deckenlage 112 erfolgt, woraus die Gefahr einer Vergrauung der helleren Deckenlage 112 resultiert. Um diesem Effekt entgegenzuwirken, können die beiden Siebe 124, 134 nach der Gautschwalze 142 noch über eine vorbestimmte Distanz parallel zueinander geführt sein, wobei sie die vergautschten Lagen 110 und 112 zwischen sich aufnehmen. Dies ermöglicht es, nicht nur unterhalb des Siebs 134, sondern auch oberhalb des Siebs 124 weitere Entwässerungselemente 128 bzw. 138 vorzusehen, welche den White Top Kraftliner 102 nicht nur durch die hellere Deckenlage 112, sondern auch durch die dunklere Rückenlage 110 entwässern.
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An dieser Stelle sei angemerkt, dass die stationären Entwässerungselemente 126, 128, 136, 138 von wenigstens einem Blade und/oder wenigstens einem Foil gebildet sein können, welche gewünschtenfalls in wenigstens einem Saugkasten angeordnet sein können.
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Von dem Sieb 134 wird der in der Siebpartie 104 gebildete White Top Kraftliner 102 durch ein wasseraufnehmendes, oberes Entwässerungsband 160 abgenommen und zur Pressenpartie 106 geführt.
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Dieses Entwässerungsband 160 führt die Faserstoffbahn 102 anschließend gemeinsam mit einem unter der Faserstoffbahn 102 verlaufenden, wasseraufnehmenden Entwässerungsband 162 durch einen ersten Pressnip 164 der Pressenpartie 106.
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Der erste Pressnip 164 ist verlängert ausgebildet und wird hierzu von einer unteren Schuhpresswalze 166 und einer oberen, besaugten Presswalze 168 gebildet. Schuhpresswalzen besitzen üblicherweise einen flexiblen Walzenmantel, der von einem Pressschuh mit konkaver Pressfläche zur Bildung eines verlängerten Pressnips gegen eine zylindrische Gegenpresswalze gedrückt wird. Wegen der verlängerten Verweilzeit der Faserstoffbahn 102 im Pressnip ermöglichen sie eine intensive und dennoch schonende Entwässerung.
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Da die Faserstoffbahn 102 im ersten Pressnip 164 einen relativ hohen Feuchtegehalt hat, genügt es zur Schonung des Volumens der Faserstoffbahn 102, wenn die Schuhlänge der entsprechenden Schuhpresswalze 166 kleiner als 270 mm, vorzugsweise kleiner als 220 mm und insbesondere kleiner als 140 mm ist. Dabei sollte die Linienlast im ersten Pressnip 164 größer 100 kN/m, vorzugsweise größer als 150 kN/m, und insbesondere größer als 175 kN/m, sein.
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Um die Entwässerung über die Breite der Faserstoffbahn 102 besser beeinflussen zu können, ist es ebenso von Vorteil, wenn die Schuhpresswalze 166 des ersten Pressnips 164 mehrere, vorzugsweise drei, quer zur Bahnlaufrichtung L nebeneinander angeordnete und separat steuerbare Druckzonen besitzt.
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Die besaugte Presswalze 168 besitzt ebenso wie die von den luftdurchlässigen Entwässerungsbändern 160 und 162 umschlungenen Saugleitwalzen, von denen der übersichtlicheren Darstellung halber lediglich eine einzige mit dem Bezugszeichen 170 versehen ist, einen perforierten Walzenmantel, dessen Innenraum, zumindest teilweise mit einer Unterdruckquelle verbunden ist. Ferner ist es vorteilhaft, wenn mindestens eine der Saugleitwalzen 170 mit einem Antrieb gekoppelt ist.
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Wegen der erhöhten Belastung im ersten Pressnip 164 ist es vorteilhaft, wenn die zylindrische, besaugte Presswalze 168 des ersten verlängerten Pressnips 164 eine Mantelstärke von mindestens 40 mm aufweist. Auch die besaugte Presswalze 168 kann vorteilhafterweise mit einem Antrieb gekoppelt sein.
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Der in der besaugten Presswalze 168 herrschende Unterdruck unterstützt nicht nur die Abführung des aus der Faserstoffbahn 102 gepressten Wassers, sondern auch die Haftung der Faserstoffbahn 102 am oberen Entwässerungsband 160, so dass das untere Entwässerungsband 162 nach dem ersten Pressnip 164 problemlos von der Faserstoffbahn 102 weggeführt werden kann.
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Nach dem ersten Pressnip 164 läuft die Faserstoffbahn 102 gemeinsam mit dem oberen Entwässerungsband 160 durch einen zweiten Pressnip 172 der Pressenpartie 106, welcher von der besaugten Presswalze 168 und einer weiteren zylindrischen Presswalze 174 mit einer glatten Mantelfläche gebildet wird.
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Anschließend wird die Faserstoffbahn 102 allein an der glatten Mantelfläche der Presswalze 174 zu einem dritten Pressnip 176 geführt, der ebenfalls als verlängerter Pressnip ausgebildet ist. Der dritte Pressnip 176 wird von der weiteren, zylindrischen Presswalze 174 und einer weiteren, über der Faserstoffbahn 102 angeordneten und von einem wasseraufnehmenden Entwässerungsband 178 umschlungenen Schuhpresswalze 180 gebildet.
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Da der Feuchtegehalt im ersten Pressnip 164 wesentlich größer ist als im dritten Pressnip 176, die beide verlängerte Pressnips sind, genügt es zur Schonung des Bahnvolumens, wenn der erste Pressnip 164 höchstens so lang ist wie der dritte Pressnip 176 und/oder die Linienlast im ersten Pressnip 164 höchstens so groß ist wie im dritten Pressnip 176. Beispielsweise kann im ersten Pressnip eine Linienlast zwischen 100kN/m und 300kN/m, zum Beispiel ca. 200kN/m, auf die Faserstoffbahn wirken, wohingegen im dritten Pressnip eine Linienlast von über 900kN/m, vorzugsweise über 1000kN/m auf die Faserstoffbahn wirken. Der zur Bildung des dritten Pressnips verwendete Schuh ist vorzugsweise länger als der zur Bildung des ersten Pressnips verwendete Schuh.
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Zur Intensivierung der Entwässerung kann die Faserstoffbahn 102 innerhalb der Pressenpartie 106 über einen oder mehrere (nicht im einzelnen dargestellten) Dampfblaskästen mit heißem Dampf beaufschlagt werden. Hierfür eignen sich besonders die in 1 mit 182 bezeichneten Bereiche zwischen dem ersten Pressnip 164 und dem zweiten Pressnip 172 sowie zwischen dem zweiten Pressnip 172 und dem dritten Pressnip 176.
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Des Weiteren kann die Bahnführung im Bereich der verlängerten Pressnips 164, 176 verbessert werden, indem die Faserstoffbahn 102 die entsprechende zylindrische Presswalze 168, 174 vor und nach jedem verlängerten Pressnip auf einem Laufweg von jeweils wenigstens 20 mm umschlingt.
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Die wasseraufnehmenden Entwässerungsbänder 160, 162, 178 können vorteilhafterweise als Pressfilze ausgebildet sein.
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In der Ausführungsform der 1 wird das obere Entwässerungsband 178 nach dem dritten Pressnip 176 von der Faserstoffbahn 102 weg und die Faserstoffbahn 102 allein am Mantel der glatten zylindrischen Presswalze 174 bis zur Übergabe an ein Trockensieb 190 einer nachfolgenden Trockenpartie 108 zur Trocknung der Faserstoffbahn 102 weitergeführt.
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Grundsätzlich ist es jedoch alternativ auch denkbar, die zylindrische Presswalze 174 mit einem endlos umlaufenden, semipermeablen oder impermeablen und glatten Transferband zu umschlingen, welches dementsprechend unterhalb und gemeinsam mit der Faserstoffbahn 102 durch den zweiten Pressnip 172 und den dritten Pressnip 176 läuft. Nach dem dritten Pressnip 176 und einer Nachumschlingung der glatten Zentralwalze 174 kann die Faserstoffbahn 102 dann ohne freien Zug von dem Transferband an das Trockensieb 190 der folgenden Trockenpartie 108 übergeben werden.
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Die zylindrische Presswalze 174 gemäß 1 und das vorstehend erwähnte Transferband sind so glatt, dass es zu einer ausreichenden Haftung der Faserstoffbahn 102 an der Presswalze 174 bzw. dem Transferband kommt und das Entwässerungsband 178 nach dem dritten Pressnip 176 von der Faserstoffbahn 102 weggeführt werden kann. Diese Haftung kann noch durch eine kurze Nachumschlingung der unteren Presswalze 174 durch das obere Entwässerungsband 178 verstärkt werden.
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Um die Übergabe der Faserstoffbahn 102 an das luftdurchlässige Trockensieb 190 zu unterstützen, umschlingt diese während der Übernahme eine Saugleitwalze 192, deren Vakuum bei Abnahme von der Presswalze 174 jedoch nicht größer als 20 kPa ist.
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In der Trockenpartie 108 wird die Faserstoffbahn 102 vom Trockensieb 190 gestützt und mäanderförmig abwechselnd über beheizte Trockenzylinder 194 und Saugleitwalzen 196 geführt. Die Achsen der Trockenzylinder 194 und die Achsen der Saugleitwalzen 196 sind vertikal zueinander versetzt. Darüber hinaus haben diese Achsen einen horizontalen Abstand voneinander, der größer ist als 80%, vorzugsweise größer als 90% und insbesondere größer als 95% der Summe der Radien eines Trockenzylinders 194 und einer Saugleitwalze 196.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Vorrichtung zur Herstellung der Papiersorte „White Top Kraftliner“
- 102
- Faserstoffbahn
- 104
- Siebpartie
- 106
- Pressenpartie
- 108
- Trockenpartie
- 110
- dunklere Rückenlage
- 112
- hellere Deckenlage
- 120
- erste Formiereinheit
- 122
- Stoffauflauf
- 124
- Sieb
- 126
- Entwässerungselemente
- 128
- weitere Entwässerungselemente
- 130
- zweite Formiereinheit
- 132
- Stoffauflauf
- 134
- Sieb
- 136
- Entwässerungselemente
- 138
- weitere Entwässerungselemente
- 140
- Vergautschungszone
- 142
- Gautschwalze
- 160
- Entwässerungsband
- 162
- Entwässerungsband
- 164
- erster Pressnip
- 166
- Schuhpresswalze
- 168
- besaugte Presswalze
- 170
- Saugleitwalze
- 172
- zweiter Pressnip
- 174
- glatte Zentralwalze
- 176
- dritter Pressnip
- 178
- Entwässerungsband
- 180
- Schuhpresswalze
- 190
- Trockensieb
- 192
- Saugleitwalze
- 194
- Trockenzylinder
- 196
- Saugleitwalze
