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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine zur Herstellung und/oder Behandlung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Wellpappenrohpapierbahn, wie etwa einer Testlinerbahn oder einer CM- oder Wellenbahn (CM: Corrugated Medium).
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Bei Wellpappenrohpapieren handelt es sich um plane Papierbahnen, die zur Herstellung von Wellpappe verwendet werden. Üblicherweise bildet Altpapier einen wesentlichen Teil ihrer Rohstoffbasis. Rohpapiere auf Altpapierbasis oder auf der Basis von Kurzfasern erfahren in der Regel eine Oberflächenleimung. Durch diese Leimung werden entscheidende Festigkeitsparameter der Rohpapiere deutlich gesteigert. Oftmals ist es auch erst mit ihrer Hilfe möglich, die Festigkeitsvorgaben der Verpackungsmittelproduzenten zu erfüllen.
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Grundsätzlich ist es bekannt, eine derartige Oberflächenleimung durch Filmstreichaggregate, wie beispielsweise Filmpressen (z.B. Voith SpeedSizer), zu bewerkstelligen. Vor dem Leimauftrag wird die Faserstoffbahn getrocknet. In der Regel erfolgt dies in einer einer Pressenpartie nachgelagerten Vortrockenpartie. Da mit dem Auftrag des Leims, üblicherweise eines Leims auf Stärkebasis, die Feuchtigkeit der Faserstoffbahn wieder erhöht wird (d.h. der Trockengehalt sinkt), ist dem Leimauftrag üblicherweise eine Nachtrockenpartie nachgelagert.
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Eine Maschine und ein Verfahren zur Herstellung und/oder Behandlung einer Wellpappenrohpapierbahn ist beispielsweise in
DE 10 2020 125 040 A1 offenbart.
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Unter anderem da Papier und/oder Pappe inzwischen häufiger recycelt werden, weist die Altpapierrohstoffbasis eine reduzierte Festigkeit auf. Zudem enthält sie zunehmend mehr Pigmente. Aufgrund dieser Faktoren muss deutlich mehr Leim aufgetragen werden als früher, um die Spezifikationen der Verpackungsmittelhersteller zu erfüllen.
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Dies hat wiederum zur Folge, dass der Trockengehalt der Faserstoffbahn nach dem Leimauftrag erheblich sinkt, so dass die Wahrscheinlichkeit eines Bahnabrisses zunimmt. Gerade bei Hochleistungsmaschinen mit Geschwindigkeiten von mehr als 1500 m/min und/oder bei besonders leichtem Bahngewicht (Gewicht < 90 g/m2) nimmt die Abrisshäufigkeit stark zu. Nach bisherigen Erfahrungen ist ein Betrieb solcher Hochleistungsmaschinen mit Geschwindigkeiten über 1700 m/min, insbesondere bei vergleichsweise geringen Bahngewichten, nicht störungsfrei und stabil möglich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine der eingangs genannten Art anzugeben, bei der die zuvor erwähnten Nachteile beseitigt sind. Dabei soll auf möglichst einfache und effiziente Art und Weise insbesondere die Gefahr von Bahnabrissen minimiert werden.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die Maschine weist ein Oberseitenauftragswerk zum Auftrag eines Leims an der Oberseite der Faserstoffbahn und ein Unterseitenauftragswerk zum Auftrag eines Leims an der Unterseite der Faserstoffbahn auf. Die beiden Auftragswerke sind getrennt voneinander ausgebildet und angeordnet, so dass der Leim in Bahnlaufrichtung in hintereinander angeordneten und räumlich getrennten Bereichen der Maschine auf die jeweilige Seite der Faserstoffbahn aufbringbar ist. Durch den räumlich getrennten Auftrag des Leims wird die Faserstoffbahn nicht zeitgleich beidseitig mit Leim beaufschlagt, wie es herkömmlicherweise der Fall ist und was zu einer schlagartigen Erhöhung der Feuchtigkeit der Faserstoffbahn führt. Durch den getrennten Leimauftrag wird die schlagartige Erhöhung der Feuchtigkeit der Faserstoffbahn und damit die Verringerung ihrer Festigkeit vermieden. Zudem kann nach dem ersten Leimauftrag eine Trocknung stattfinden, so dass die Faserstoffbahn bei dem zweiten Leimauftrag nicht übermäßig feucht und damit hinreichend stabil ist.
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Der Leim kann ein Leim auf Stärkebasis sein. Das der Erfindung zugrunde liegende Konzept ist aber auch mit Leimen anderen Typs umsetzbar.
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Um die Maschine möglichst kompakt zu halten und gleichzeitig eine gute Trocknung nach dem Leimauftrag zu erzielen, ist wenigstens eines der vorstehend genannten Auftragswerke einer vertikalen Prallströmungstrockenanordnung der Vortrockenpartie, die vorzugsweise einer Pressenpartie nachgelagert ist, zugeordnet. Insbesondere kann dieses Auftragswerk in die Prallströmungstrockenanordnung integriert sein. Aufgrund der hohen Trocknungsleistung der Prallströmungstrockenanordnung wird die Faserbahn gleich nach dem Leimauftrag effizient getrocknet, was die Gefahr eines Bahnabrisses zusätzlich erheblich verringert. Die vertikale Prallströmungstrockenanordnung beansprucht auch nur wenig horizontalen Bauraum, der in den meisten Fällen knapp ist.
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Einerseits wird durch die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Ausgestaltung der Maschine nicht nur die Prozesssicherheit verbessert, sondern es werden auch deutlich höhere Produktionsgeschwindigkeiten und/oder die Produktion/Behandlung von Faserbahnen mit vergleichsweise geringem Bahngewicht (z.B. < 90 g/m2, bis zu 60 g/m2) ermöglicht.
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Andererseits kann durch die räumliche Trennung des Leimauftrags in dem jeweiligen Auftragswerk effizienter Leim aufgetragen werden, da Leim mit einem vergleichsweise niedrigen Feststoffgehalt (z.B. < 10%) und einer niedrigen Viskosität, beispielsweise im Bereich zwischen 15 mPas und 30 mPas, verwendet werden kann. Ein Leim mit derartigen Eigenschaften dringt schneller und tiefer in die Faserstoffbahn ein (was sich positiv auf die Eigenschaften der hergestellten oder behandelten Produkte auswirkt), als Leim, der in herkömmlichen Anlagen verwendet wird. Würde man einen niedrigviskosen Leim in einer herkömmlichen Anlage einsetzen, so würde die entsprechende Faserstoffbahn aufgrund des gleichzeitig erfolgenden Leimauftrags auf beiden Bahnseiten viel zu feucht werden, was wiederum eine sehr hoher Abrissgefahr mit sich brächte.
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Verglichen mit bekannten Anlagen oder Systemen können durch die erfindungsgemäße Maschine somit letztlich bessere Produkte mit einem höheren Durchsatz und höherer Produktivität hergestellt und/oder behandelt werden.
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Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in der Beschreibung, den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen angegeben.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das der Prallströmungstrockenanordnung zugeordnete Auftragswerk das in Bahnlaufrichtung vordere oder erste Auftragswerk. Bevorzugt ist dieses Auftragswerk das Unterseitenauftragswerk. Bei dieser Ausführungsform wird somit zunächst die Unterseite der Faserstoffbahn mit Leim beaufschlagt und diese Seite dann mit einer Prallströmung getrocknet.
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Die Vortrockenpartie der erfindungsgemäßen Maschine kann derart ausgestaltet sein, dass vor der Prallströmungstrockenanordnung oder vor dem der Prallströmungstrockenanordnung zugeordneten Auftragswerk ein Trockengehalt der Faserstoffbahn von mehr als 80%, insbesondere mehr als 92%, erreicht wird. Es soll also sichergestellt sein, dass die Faserstoffbahn bei der Leimbeaufschlagung hinreichend trocken ist, so dass auch durch den Auftrag von Leim die Faserstoffbahn nicht zu feucht wird. Diese Maßnahme trägt zur Minimierung der Gefahr eines Bahnabrisses bei.
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Eine weitere Maßnahme zur Reduktion der Wahrscheinlichkeit eines Bahnabrisses und damit zur Erhöhung der Prozesssicherheit kann darin bestehen, dass die Faserbahn zumindest in der Prallströmungstrockenanordnung von einem Stützband mechanisch gestützt ist, insbesondere von einem Siebgewebeband oder einem gelochten Band oder einem anderen luftdurchlässigen Band. Bevorzugt wird die Faserbahn nicht nur in der Prallströmungstrockenanordnung, sondern in der Vortrockenpartie von dem Stützband gestützt, bis ein Trockengehalt der Faserbahn von mehr als 75%, bevorzugt mehr als 90% oder mehr als 92%, erreicht ist. Die Stützung kann durchgehend sein, bevorzugt findet eine Stützung der Faserbahn durch das Stützband in der gesamten Vortrockenpartie statt.
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In Bahnlaufrichtung vor und hinter der Prallströmungstrockenanordnung kann jeweils ein Trockenzylinder vorgesehen sein, wobei die beiden Trockenzylinder oberhalb der Prallströmungstrockenanordnung angeordnet sind. Die Faserstoffbahn wird also von dem in Bahnlaufrichtung vorderen Trockenzylinder nach unten abgelenkt, wo sie die vertikal angeordnete Prallströmungstrockenanordnung durchläuft und von unten wieder dem in Bahnlaufrichtung hinteren Trockenzylinder zugeführt wird. Vor dem vorderen Trockenzylinder und/oder hinter dem hinteren Trockenzylinder können weitere Trocknungseinrichtungen vorgesehen sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das nicht der Prallströmungstrockenanordnung zugeordnete Auftragswerk in Bahnrichtung hinter, das heißt nach der Vortrockenpartie angeordnet. Da die Faserstoffbahn nach der Vortrockenpartie hinreichend trocken und daher vergleichsweise stabil ist, kann hier auf eine mechanische Stützung der Faserstoffbahn durch ein Stützband verzichtet werden. In bestimmten Fällen kann jedoch auch nach der Vortrockenpartie und insbesondere im Bereich des hinteren Auftragswerks eine mechanische Stützung der Faserstoffbahn vorgesehen sein.
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Das nicht der Prallströmungstrockenanordnung zugeordnete Auftragswerk kann das in Bahnlaufrichtung hintere, das heißt nachfolgende Auftragswerk sein. Bevorzugt ist dieses das Oberseitenauftragswerk.
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Das Oberseitenauftragswerk und/oder das Unterseitenauftragswerk können eine indirekt wirkende Auftragseinheit, insbesondere eine Rakelauftragseinheit, oder eine direkt wirkende Auftragseinheit, insbesondere einen Spray-Coater oder einen Curtain-Coater, umfassen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Maschine umfasst das Oberseitenauftragswerk und/oder das Unterseitenauftragswerk eine Presse, die eine Auftragswalze und eine Saugwalze aufweist. Die Saugwalze kann eine Mehrzonen-Saugwalze sein, die - in Umfangsrichtung gesehen - zumindest zwei Zonen umfasst, in denen unterschiedliche Saugleistungen erbringbar sind, beispielsweise um die über die Saugwalze laufende Bahn bedarfsgerecht in unterschiedlichen Winkelbereichen unterschiedlich stark anzusaugen.
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Der Nip der Presse ist bevorzugt ein harter Nip. Es können Walzen/Walzenbezüge mit Härten von weniger als 5 P&J, bevorzugt weniger als 3 P&J vorgesehen sein. Die Presse kann derart ausgestaltet sein, dass im Nip Linienkräfte von mehr als 60 kN/m, bevorzugt von mehr als 80 kN/m, von mehr als 100 kN/m oder von mehr als 120 kN/m, erzeugbar sind. Erfindungsgemäß wurde nämlich erkannt, dass hohe Linienkräfte bei einem einseitigen Leimauftrag weniger problematisch sind als bei dem bisher üblichen simultanen beidseitigen Filmauftrag. Die Häufigkeit eines Bahnabrisses sinkt im Vergleich zu herkömmlichen Systemen mit einem Simultanleimauftrag in einem Hartnip deutlich.
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Wie eingangs erwähnt wurde, ist die Verwendung eines niedrigviskosen Leims vorteilhaft. Das Oberseitenauftragswerk und/oder das Unterseitenauftragswerk können daher zum Auftrag eines Leims mit einem Feststoffgehalt von 10% oder weniger ausgebildet sein.
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft anhand einer vorteilhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.
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1 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Maschine 10 zur Herstellung und/oder Behandlung einer Wellpappenrohpapierbahn 12 (im Folgenden auch als Rohpapierbahn 12 bezeichnet).
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Bei der Rohpapierbahn 12 kann es sich beispielsweise um eine Testlinerbahn oder eine CM- oder Wellenbahn (CM: Corrugated Medium) auf der Basis von Altpapier oder um einer Kraftlinerbahn auf der Basis von Kurzfasern handeln. Grundsätzlich ist das erfindungsgemäße Konzept aber auch auf Maschinen zur Herstellung und/oder Behandlung von Faserbahnen anderen Typs anwendbar.
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In der Maschine 10 wird die Rohpapierbahn 12 sowohl auf deren Oberseite OS als auch auf deren Unterseite US oberflächengeleimt. Dabei erfolgen der Leimauftrag auf die Oberseite und der Leimauftrag auf die Unterseite räumlich getrennt voneinander, insbesondere zur Minimierung von Bahnabrissen an und nach dem Leimauftrag. Im vorliegenden Beispiel wird mittels eines Unterseitenauftragswerks 14 zunächst die Unterseite US der Rohpapierbahn 12 mit Leim versehen. Das Auftragswerk 14 ist in eine vertikale Prallströmungstrockenanordnung 16 integriert, die wiederum Teil einer Vortrockenpartie VTP der Maschine 10 ist. Der Vortrockenpartie VTP ist in bekannter Weise eine Pressenpartie (nicht gezeigt) vorgeschaltet.
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Im Bereich der Vortrockenpartie VTP wird die Rohpapierbahn 12 durchgehend von einem Stütz- oder Transferband, Trockensieb o.ä. mechanisch gestützt. Diese Stützung minimiert zuverlässig die Gefahr eines Bahnabrisses, insbesondere in einem Bereich hinter dem Unterseitenauftragswerk 14, wo die Festigkeit der Rohpapierbahn 12 aufgrund der Rückbefeuchtung durch den Leim reduziert ist.
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Die Vortrockenpartie VTP umfasst neben der Prallströmungstrockenanordnung 16 eine Mehrzahl von Trockenzylindern 18 und Trockensiebsaugwalzen 20. In der Figur sind drei Trockenzylinder 18 nebst den ihnen jeweils zugeordneten Walzen 20 sowie die vertikale Prallströmungstrockenanordnung 16 gezeigt. Es versteht sich aber, dass die Vortrockenpartie VTP eine beliebige Anzahl von Zylindern 18 bzw. Walzen 20 aufweisen kann. Außerdem können bei Bedarf auch weitere Prallströmungstrockner (auch in einer horizontalen Anordnung) oder andere Trockensysteme vorgesehen sein.
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Den Trockenzylindern 18 ist jeweils ein Schaber 22 zugeordnet, mit dem deren Mantelfläche gereinigt wird.
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Zur Stabilisierung des Bahnlaufs ist den Walzen 20 jeweils ein Bahnlaufstabilisierungskasten 24 zugeordnet. Bei den Walzen 20 kann es sich beispielsweise um das System Voith DuoStabilizer handeln.
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Die Prallströmungstrockenanordnung 16 umfasst eine Mehrzahl von Saugkästen 26 und Leitwalzen 28, durch die die Rohpapierbahn 12 im Bereich der Anordnung 16 geführt wird. Dabei läuft sie in ihrem unteren Scheitelpunkt über eine Saugwalze 30, die zusammen mit einer Auftragswalze 32 das Unterseitenauftragswerk 14 bildet. In an sich bekannter Weise wird durch eine Rakelanordnung 34 ein Leimfilm auf die Auftragswalze 32 aufgebracht, der wiederum in einem Nip N1, der durch die Walzen 32 und 30 gebildet ist, auf die Rohpapierbahn 12 übertragen wird. Anstelle einer Rakelanordnung 34 ist es grundsätzlich auch denkbar, einen direkten Auftrag des Leims vorzusehen.
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Die Saugwalze 30 ist derart ausgestaltet, dass Zonen mit unterschiedlich starker Saugleistung und/oder unterschiedlich hohem Unterdruck bereitgestellt werden können. In einem Bereich um den Nip N1 ist eine Saugpresszone S1 vorgesehen, in der die Bahn 12 sowie das sie stützende Stützband stärker an die Saugwalze 30 angesaugt werden als in einer sich daran anschließenden Haltezone S2. Durch das stärkere Ansaugen in der Zone S1 wird eine qualitativ verbesserte Oberflächenleimung der Unterseite der Rohpapierbahn 12 erreicht.
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In Bahnlaufrichtung L hinter der Walze 30 wird die mit Leim versehene Unterseite US der Bahn 12 mit einer heißen Prallströmung beaufschlagt, die durch eine Heißlaufhaube 36 bereitgestellt wird. Die Heißlufthaube 36 kann sich bei Bedarf auch teilweise über die Saugwalze 30 erstrecken, um möglichst nah hinter dem Nip N1 für eine Trocknung der Bahn 12 zu sorgen.
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Grundsätzlich ist es denkbar, auch in dem rechten Bereich der Prallströmungstrockenanordnung 16, in dem die Rohpapierbahn 12 nach unten geführt wird, eine Heißlufthaube vorzusehen. In der Regel ist dies jedoch nicht erforderlich, da bei einer geeigneten Ausgestaltung der Vortrockenpartie VTP hier bereits ein Trockengehalt von mindestens 80% oder sogar mindestens 92% erreicht wird. Falls hier keine Heißlufthaube vorhanden ist, kann auch die Führung der Rohpapierbahn 12 in diesem Bereich vereinfacht werden.
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Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird - wie bereits erwähnt - die Rohpapierbahn 12 in dem im Wesentlichen gesamten, zumindest im letzten Bereich der Vortrockenpartie VTP durch ein Trockensieb 38 oder eine andere Art eines stützenden Bandes mechanisch unterstützt. Im linken Bereich der Vortrockenpartie VTP ist angedeutet, wie das Trockensieb 38 von dem linken Trockenzylinder 18 abgeführt wird. Die eingangsseitige Zusammenführung des Trockensiebs 38 mit der Rohpapierbahn 12 ist der Einfachheit halber nicht gezeigt.
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Die mechanische Unterstützung der Rohpapierbahn 12 trägt zur deutlichen Verbesserung der Prozesssicherheit bei. Besonders vorteilhaft ist diese Unterstützung gerade im Bereich des Auftragswerks 14, da - wie bereits beschrieben - die Bahn hier wieder feuchter wird. Durch die sehr effiziente und raumsparend angeordnete vertikale Prallströmungstrockenanordnung 16 wird jedoch für eine rasche Nachtrocknung der Rohpapierbahn 12 gesorgt, die dann durch die nachfolgenden Trockenzylinder 18 weiter getrocknet wird, bis wieder ein Trockengehalt von etwa 92% erreicht wird.
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Dann verlässt die Rohpapierbahn 12, nun nicht mehr unterstützt durch das Trockensieb 38, die Vortrockenpartie VTP und wird anschließend einem Oberseitenauftragswerk 40 zugeführt, um auch die Oberseite OS der Rohpapierbahn 12 mit einem Leimauftrag zu versehen. Das Oberseitenauftragswerk 40 umfasst eine Auftragswalze 32', mit einer ihr zugeordneten Rakelanordnung 34 und einer Gegenwalze 30'. Die Gegenwalze 30` kann bei Bedarf ebenfalls eine (Mehrzonen-) Saugwalze sein.
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Die Walzen 32', 30' bilden einen zweiten Auftragsnip N2. Der Nip N2 ist ein sogenannter harter Nip, so dass hier hohe Linienkräfte auftreten, die bevorzugt größer als 60 kN/m sind und bis zu 150 kN/m oder sogar mehr betragen können. Die Härte der Walzen 32', 30' beträgt bevorzugt weniger als 5 P&J oder sogar weniger als 3 P&J. Dies bedeutet, dass erfindungsgemäß Walzen zum Einsatz gelangen, die um etwa um den Faktor 10 härter sind als die Walzen, die bei einem bisher üblichen simultanen Leimauftrag zum Einsatz gelangen. Bei bekannten Maschinen sind so große Belastungen der Rohpapierbahn nicht möglich, da aufgrund des gleichzeitigen Auftrags des Leims auf der Oberseite und der Unterseite und der damit einhergehenden starken Erhöhung der Feuchtigkeit der Rohpapierbahn deren mechanische Festigkeit stark abnimmt.
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Nach dem Oberseitenauftragswerk 40 kann eine Trocknung der Rohpapierbahn 12 durch eine bedarfsgerecht ausgestaltete Nachtrockenpartie (nicht gezeigt) vorgesehen sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Maschine
- 12
- Wellpappenrohpapierbahn
- 14
- Unterseitenauftragswerk
- 16
- Prallströmungstrockenanordnung
- 18
- Trockenzylinder
- 20
- Trockensiebsaugwalze
- 22
- Schaber
- 24
- Bahnlaufstabilisierungskasten
- 26
- Saugkasten
- 28
- Leitwalze
- 30
- Saugwalze
- 30'
- Gegenwalze
- 32, 32'
- Auftragswalze
- 34
- Rakelanordnung
- 36
- Heißlufthaube
- 38
- Trockensieb
- 40
- Oberseitenauftragswerk
- US
- Unterseite
- OS
- Oberseite
- L
- Bahnlaufrichtung
- VTP
- Vortrockenpartie
- N1, N2
- Auftragsnip
- S1
- Saugpresszone
- S2
- Haltezone
