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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Faserstoffbahn in einer Maschine, sowie eine Maschine, insbesondere zur Ausführung des Verfahrens.
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Die Anforderungen an die Papierherstellung werden hinsichtlich steigender Produktionsgeschwindigkeiten und hinsichtlich dem Einsatz kostengünstiger Rohstoffe ständig höher. Mit steigender Recyclingquote von Altpapier sinkt das Festigkeitspotential der Rohstoffeinträge für die Papierherstellung. Dies führt zur Zunahme von Abrissen der Papierbahn in der Papiermaschine. Durch steigende Papiermaschinengeschwindigkeiten wird die Situation weiter verschärft. Ebenso auch durch die Forderung nach immer leichteren Papieren zur Einsparung von teuren Rohstoffen.
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Den bekannten Herstellungsprozessen sind durch die Tendenz der steigenden Zahl von Abrissen Grenzen gesetzt. Die wirtschaftlichen Produktionsraten stagnieren. Dies gilt besonders für die Herstellung von Wellpappenrohpapieren, wie beispielsweise Testliner und Corrugated Medium.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, um auf wirtschaftliche Art und Weise die Produktionsraten, insbesondere für die Herstellung von Testliner und Corrugated Medium, zu steigern und gleichzeitig die Abrisshäufigkeit zu reduzieren.
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Die Aufgabe wird durch Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Es wird Verfahren zur Herstellung einer Faserstoffbahn in einer Maschine, die eine Führerseite und eine Triebseite aufweist, vorgeschlagen. Die Maschine ist mit einem mehrschichtigen Stoffauflauf und einem Formierbereich ausgestattet. Die Faserstoffbahn umfasst zumindest eine zweischichtig hergestellten Lage, wobei eine erste Schicht im Wesentlichen Langfaserzellstoff umfasst und eine Langfaserschicht bildet und eine zweite Schicht im Wesentlichen Kurzfaserzellstoff umfasst und eine Kurzfaserschicht bildet und wobei im Stoffauflauf zumindest in der Kurzfaserschicht auf Führerseite und auf Triebseite mindestens je eine Randsektion zum sektionalen Zuführen eines Langfaserrandsektionsstromes gebildet wird und wobei der Langfaserrandsektionsstrom zumindest teilweise aus Langfaserzellstoff gebildet wird und im Formierbereich die Ränder der Faserstoffbahn im Bereich der jeweiligen Randsektion geschnitten werden, sodass die Bildung von Einrissen an den geschnittenen Rändern der Faserstoffbahn oder das Weiterreißen vermindert wird.
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Durch das Abschneiden von Randstreifen von der Faserstoffbahn in der verstärkten Zone entstehen somit widerstandsfähige neue Ränder der Faserstoffbahn.
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Durch das sektionale Zuführen eines Langfaserrandsektionsstromes in eine Randsektion auf der Führerseite und der Triebseite der Kurzfaserschicht wird zumindest ein Teil der Kurzfasern im Bereich der Randsektionen durch Langfaserzellstoff ersetzt. Dadurch wird die Weiterreißfestigkeit der Faserstoffbahn (Norm: DIN EN ISO 1974) in dieser Randsektion der Faserstoffbahn verbessert. Die Vorteile wirken sich nach der Erfindung dann besonders gut aus, wenn die bekannten, im Formierbereich eingesetzten, Randschneidevorrichtungen zum Schneiden der Bahnränder in Laufrichtung der Maschine derart positioniert werden, dass die Schnittlinien in dem Teil der Faserstoffbahn verlaufen, der im Bereich der Randsektionen in denen Kurzfasern zumindest teilweise durch Langfaserzellstoff ersetzt wurden, liegen.
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In einem praktischen Beispiel ist es möglich, wenn als Langfaserrandsektionsstrom eine Mischung aus maximal 80% Kurzfaserzellstoff und mindestens 20% Langfaserzellstoff, insbesondere eine Mischung aus maximal 50% Kurzfaserzellstoff und mindestens 50% Langfaserzellstoff, vorzugsweise 100% Langfaserzellstoff eingesetzt wird. So kann der Herstellungsprozess unter Berücksichtigung wirtschaftlicher Bedingungen und der Qualität der Faserstoffbahn angepasst werden. Für hohe Ansprüche an die Runability bei hoher Produktion ist beispielsweise ein 100%iger Ersatz des Kurzfaserzellstoffs durch Langfaserzellstoff vorteilhaft.
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Der Langfaserzellstoff kann aus unterschiedlichen Quellen stammen. Beispielsweise kann als Langfaserzellstoff die Langfaserfraktion einer Fraktionierung eines Faserstoffgemisches und/oder die Frischfaser einer Zellstoffherstellungsanlage verwendet werden. Vorzugsweise kann der Frischfaser-Langfaserzellstoff gemahlen werden beziehungsweise gemahlen sein. Eine Fraktionierung oder Mahlung findet beispielsweise in einer der Papiermaschine vorgelagerten Stoffaufbereitung, in der der Faserrohstoff, beispielsweise Altpapier, aufbereitet wird, statt. Frischfaser stammt hingegen aus einer Zellstoffanlage, wobei der Faserstoff ungetrocknet in die Stoffaufbereitung gepumpt wird oder getrocknet über Ballen mittels Ballenauflösung (Pulper) in die Stoffaufbereitung gelangt. Solche Zellstofffasern erzeugen dadurch verbesserte technologische Eigenschaften der Faserstoffbahn.
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Vorteilhaft ist auch die mögliche Ausführung, wenn auf Führerseite und auf Triebseite jeweils zwei Randsektionen, insbesondere je 3 Randsektionen, vorzugsweise je 4 Randsektionen vorgesehen werden und dass jeweils mindestens eine Randsektion mit einem Langfaserrandsektionsstrom versorgt wird.
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Ferner können die Randsektionen so ausgebildet sein, dass benachbarte Randsektionen zumindest auf einem Teil ihrer Länge strömungstechnisch voneinander getrennt sein. Randsektionen können Strömungskanäle umfassen. Dies ermöglicht für den Fall, dass in benachbarten Randsektionen Randsektionsströme mit unterschiedlichen Zusammensetzungen geführt werden.
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Ferner ist es möglich, wenn auf Führerseite und auf Triebseite jeweils eine äußerste Randsektion vorgesehen wird, welche mit einem Langfaserrandsektionsstrom versorgt wird. Dies ist vorteilhaft für durch die Randschneidevorrichtung im Formierbereich sehr schmal geschnittene Ränder der Faserstoffbahn.
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In einer möglichen Weiterbildung werden auf Führerseite und auf Triebseite je zwei Randsektionen, insbesondere je 3 Randsektionen, vorzugsweise je 4 Randsektionen vorgesehen und wobei jeweils die äußerste Randsektion mit einem Kurzfaserrandsektionsstrom versorgt wird. Dies ist vorteilhaft für durch die Randschneidevorrichtungen im Formierbereich breiter geschnittene Ränder der Faserstoffbahn.
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Die Breite einer Randsektion kann im Bereich von 25 mm bis 150 mm, vorzugsweise zwischen 50 mm und 100mm liegen.
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Vorteilhaft ist es, wenn die mit einem Langfaserrandsektionsstrom beschickbaren Randsektionen auf Führerseite und/oder auf Triebseite jeweils zusammen eine Breite von vorzugsweise weniger als 500mm, insbesondere von weniger als 400mm einnehmen. Dies reduziert den Aufwand für die Aufbereitung der durch die Randschneidevorrichtungen abgetrennten Randstreifen der Faserstoffbahn, welche sowohl Kurzfasern als auch Langfasern enthalten.
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In einer möglichen praktischen Ausführung wird die Faserstoffbahn einlagig und zweischichtig hergestellt.
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Die Erfindung kann sich besonders vorteilhaft auswirken, wenn es sich bei der Faserstoffbahn um Wellpappenrohpapiere handelt, wie beispielsweise Testliner und Corrugated Medium.
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Die Aufgabe wird auch durch eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gelöst. Die Maschine weist eine Führerseite und eine Triebseite auf und umfasst einem Formierbereich und einen mehrschichtigen Stoffauflauf zur Erzeugung mindestens einer zweischichtig hergestellten Lage, wobei eine erste Schicht im Wesentlichen Langfaserzellstoff umfasst und eine Langfaserschicht bildet und eine zweite Schicht im Wesentlichen Kurzfaserzellstoff umfasst und eine Kurzfaserschicht bildet und wobei im Stoffauflauf zumindest in der Kurzfaserschicht auf Führerseite und auf Triebseite mindestens je eine Randsektion zum sektionalen Zuführen eines Langfaserrandsektionsstromes gebildet ist und wobei der Langfaserrandsektionsstrom zumindest teilweise aus Langfaserzellstoff gebildet ist und der Formierbereich auf Führerseite und auf Triebseite jeweils eine Randschneidevorrichtung zum Schneiden der Ränder der Faserstoffbahn im Bereich der jeweiligen Randsektion aufweist, sodass die Bildung von Einrissen an den geschnittenen Rändern der Faserstoffbahn oder das Weiterreißen vermindert wird.
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Vorteilhaft ist auch die mögliche Ausführung, wenn auf Führerseite und auf Triebseite jeweils zwei Randsektionen, insbesondere je 3 Randsektionen, vorzugsweise je 4 Randsektionen vorgesehen werden und dass jeweils mindestens eine Randsektion mit einem Langfaserrandsektionsstrom versorgt ist.
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Ferner ist es möglich, wenn auf Führerseite und auf Triebseite jeweils eine äußerste Randsektion vorgesehen ist, welche mit einem Langfaserrandsektionsstrom versorgt ist. Dies ist vorteilhaft für durch die Randschneidevorrichtung im Formierbereich sehr schmal geschnittene Ränder der Faserstoffbahn.
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Es ist auch möglich, wenn auf Führerseite und auf Triebseite je zwei Randsektionen, insbesondere je 3 Randsektionen, vorzugsweise je 4 Randsektionen vorgesehen sind und wobei jeweils die äußerste Randsektion mit einem Kurzfaserrandsektionsstrom versorgt ist.
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Ferner können die Randsektionen so ausgebildet sein, dass benachbarte Randsektionen zumindest auf einem Teil ihrer Länge strömungstechnisch voneinander getrennt sein. Randsektionen können Strömungskanäle umfassen. Dies ermöglicht für den Fall, dass in benachbarten Randsektionen Randsektionsströme mit unterschiedlichen Zusammensetzungen geführt werden.
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Die Breite einer Randsektion kann im Bereich von 25 mm bis 200 mm, insbesondere im Bereich von 25 mm bis 150 mm, vorzugsweise zwischen 50 mm und 100mm liegen.
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Vorteilhaft ist es, wenn die mit einem Langfaserrandsektionsstrom beschickbaren Randsektionen auf Führerseite und/oder auf Triebseite jeweils zusammen eine Breite von vorzugsweise weniger als 500mm, insbesondere von weniger als 400mm einnehmen. Dies minimiert den teuren Langfaserverbrauch, und reduziert den Aufwand für die Aufbereitung der durch die Randschneidevorrichtungen abgetrennten Randstreifen der Faserstoffbahn, welche sowohl Kurzfasern als auch Langfasern enthalten.
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Die Erfindung erstreckt sich ausdrücklich auch auf solche Ausführungsformen, welche nicht durch Merkmalskombinationen aus expliziten Rückbezügen der Ansprüche gegeben sind, womit die offenbarten Merkmale der Erfindung - soweit dies technisch sinnvoll ist - beliebig miteinander kombiniert sein können.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
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Es zeigen
- 1 einen bekannten zweischichtigen Stoffauflauf in vereinfachter Darstellung;
- 2 eine beispielhafte Ausführungsform eines mehrschichtigen Stoffauflaufes entsprechend der Erfindung in vereinfachter Darstellung;
- 3 einen möglichen Aufbau einer nach der Erfindung hergestellten Faserstoffbahn im Querschnitt in einer schematischen Darstellung;
- 4 einen weiteren möglichen Aufbau einer nach der Erfindung hergestellten Faserstoffbahn im Querschnitt in einer schematischen Darstellung;
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Die 1 zeigt einen bekannten zweischichtigen Stoffauflauf 1 für eine Maschine zur Herstellung einer zweischichtigen Faserstoffbahn 10 in vereinfachter Darstellung. Der Stoffauflauf 1 besitzt eine Düse 2 mit einem Düsenspalt 4, der durch eine Blende 3 einseitig begrenzt ist. Innerhalb der Düse 2 ist eine Lamelle 5 zur Trennung der beiden Schichten angeordnet. Der Einfachheit halber ist lediglich der führerseitige Randbereich des Stoffauflaufes 1 dargestellt. Der mittlere Teil ist lediglich angedeutet. Der triebseitige Randbereich ist entsprechend dem führerseitigen Randbereich ausgeführt Dieser Stoffauflauf 1 wird mit zwei unterschiedlichen Suspensionen versorgt. Die untere Schicht bildet eine Langfaserschicht 6 und wird mit Langfaserzellstoff 11 aus dem zugeordneten Langfaserquerverteilrohr VL in Querrichtung CD versorgt. Die obere Schicht bildet entsprechend eine Kurzfaserschicht 7 und wird mit Kurzfaserzellstoff 12 aus dem zugeordneten Kurzfaserquerverteilrohr VK in Querrichtung CD durch die Kurzfaserrandsektionsströme Q1K, Q2K, Q3K, Q4K versorgt. Der Stoffauflauf 1 ist sowohl in der Langfaserschicht 6 als auch in der Kurzfaserschicht 7 über die gesamte Breite sektioniert ausgeführt und besitzt im Randbereich Randsektionen R1, R2, R3, R4. Das bedeutet, dass der Langfaserzellstoff 11 und der Kurzfaserzellstoff 12 über die Breite CD in den beiden Randbereichen gleichermaßen wie im mittleren Bereich in sektionalen Teilströmen den Schichten 6, 7 zugeführt werden. Jeder sektionale Teilstrom der Kurzfaserschicht ist zur Einstellung des Flächengewichtsquerprofiles der Faserstoffbahn, stoffdichtegeregelt. Dafür werden den sektionalen Teilströmen der Kurzfaserschicht jeweils über Drosselorgane 9 einstellbare Verdünnungswasserströme aus einem Verdünnungswasser-Querverteilrohr VV zugemischt. Dem Stoffauflauf 1 ist ein nicht dargestellter Formierbereich zur Formierung der mehrschichtigen Faserstoffbahn, nachgeordnet. Der Formierbereich umfasst üblicherweise Schneideinrichtungen zum Schneiden der Ränder der Faserstoffbahn 10, um eine gewünschte Breite der Faserstoffbahn zu erhalten und um die Qualität der Bahnränder zu verbessern. Es hat sich jedoch gezeigt, dass trotz dieser Maßnahme die Zahl der Bahnabrisse während dem Betrieb der Papiermaschine unbefriedigend ist.
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In der 2 ist eine beispielhafte Ausführungsform eines zweischichtigen Stoffauflauf 1 für eine Maschine zur Herstellung einer zweischichtigen Faserstoffbahn 10 entsprechend der Erfindung in vereinfachter Darstellung gezeigt. Dem Stoffauflauf 1 ist ein nicht dargestellter Formierbereich in Laufrichtung MD zur Formierung der mehrschichtigen Faserstoffbahn, nachgeordnet. Der Formierbereich umfasst Randschneidevorrichtungen zum Schneiden der Ränder der Faserstoffbahn 10 auf Führerseite FS und auf Triebseite TS, um eine gewünschte Breite der Faserstoffbahn 10 zu erhalten und um die Qualität der Bahnränder zu verbessern. Der zweischichtige Stoffauflauf 1 zur Erzeugung mindestens einer zweischichtig hergestellten Lage einer Faserstoffbahn 10, hat eine erste Schicht die im Wesentlichen Langfaserzellstoff 11 umfasst und eine Langfaserschicht 6 bildet und eine zweite Schicht die im Wesentlichen Kurzfaserzellstoff 12 umfasst und eine Kurzfaserschicht 7 bildet. Im Stoffauflauf 1 ist zumindest in der Kurzfaserschicht 7 auf Führerseite FS und auf Triebseite TS mindestens je eine Randsektion R1, R2, R3, R4 zum sektionalen Zuführen eines Langfaserrandsektionsstromes Q2LK, Q2LK gebildet ist und wobei der Langfaserrandsektionsstrom Q2LK, Q2LK zumindest teilweise aus Langfaserzellstoff 11 gebildet ist und der Formierbereich auf Führerseite FS und auf Triebseite TS jeweils eine Randschneidevorrichtung zum Schneiden der Ränder der Faserstoffbahn 10 im Bereich der jeweiligen Randsektion R1, R2, R3, R4 aufweist, sodass die Bildung von Einrissen der geschnittenen Ränder vermindert wird. Im dargestellten Beispiel weist der Randbereich vier Randsektionen R1, R2, R3, R4 wobei die beiden äußeren Randsektionen R1, R2 jeweils mit einem ersten Langfaserrandsektionsstrom Q1LK und einem zweiten Langfaserrandsektionsstrom Q2LK versorgt werden. In diesem Beispiel werden die Randsektionen R1, R2 der Kurzfaserschicht 7 ausschließlich mit Langfaserzellstoff 11 versorgt. Es ist auch möglich, wenn nur eine äußerste Randsektion R1 vorgesehen ist, welche mit einem Langfaserrandsektionsstrom Q1LK versorgt ist. Denkbar ist auch, wenn zwei Randsektionen R1, R2, vorgesehen sind und die äußerste Randsektion R 1 mit einem Kurzfaserrandsektionsstrom Q1K versorgt ist. Die Breite einer Randsektion R1, R2, R3, R4 beträgt 50mm. Die mit einem Langfaserrandsektionsstrom Q2LK, Q2LK beschickbaren Randsektionen R1, R2 haben eine Breite von 100mm. Für den Fall, dass in einer Randzone R1, R2, R3, R4 der Kurzfaserzellstoff 12 nicht vollständig durch Langfaserzellstoff 11 ersetzt werden soll, so kann in den betreffenden Langfaserrandsektionsstrom Q1LK, Q2LK zusätzlich Kurzfaserzellstoff 12 aus dem Kurzfaserquerverteilrohr VK zugegeben werden. So können beliebige Mischungsverhältnisse für die entsprechenden Randsektionen R1, R2, R3, R4 eingestellt werden, beispielsweise eine Mischung aus maximal 80% Kurzfaserzellstoff und mindestens 20% Langfaserzellstoff 11, oder eine Mischung aus maximal 50% Kurzfaserzellstoff 12 und mindestens 50% Langfaserzellstoff 11. Die Langfaserschicht 6 muss nicht zwangsläufig sektioniert sein, wie im Beispiel der 2 dargestellt. In 2 ist die Langfaserschicht 6 sektioniert und wird durch Langfaserrandteilströme Q1L, Q2L, Q3L, Q4L aus dem Langfaserquerverteilrohr VL gespeist. Der Langfaserrandsektionsstrom Q1LK, Q2LK kommt direkt oder indirekt ebenfalls aus dem Langfaserquerverteilrohr VL. Zur Flächengewichtseinstellung, -regelung kann dem jeweiligen Langfaserrandsektionsstrom Q1LK, Q2LK ein über ein Drosselorgan D1LK, D2LK regelbarer/steuerbarer Verdünnungswasserstrom aus dem Verdünnungswasser-Querverteilrohr VV zugeführt werden.
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3 zeigt einen möglichen Aufbau in z-Richtung, das heißt in Dickenrichtung, einer nach der Erfindung hergestellten Faserstoffbahn 10 im Querschnitt in einer schematischen Darstellung in Laufrichtung MD gesehen. Die Langfaserschicht 6 mit Langfaserzellstoff 11 erstreckt sich über die gesamte Breite der Faserstoffbahn 10 von. Die Kurzfaserschicht 7 mit Kurzfaserzellstoff 12 ist jedoch im Bereich der durch den Langfaserzellstoff 11 verstärkten Zone 13 unterbrochen. In diesem Bereich wurde der Kurzfaserzellstoff 12 vollständig Langfaserzellstoff 11 ersetzt. Auf Führerseite FS sind zwei Randzonen R1, R2 vorhanden, wobei die äußerste Randzone R1 mit Kurzfaserzellstoff 12 und die benachbarte Randsektion R2 mit Langfaserzellstoff 11 beschickt sind. Auf der Triebseite TS ist beispielhaft ein weiterer, möglicher Aufbau der Faserstoffbahn gezeigt. Hier wurden 3 Randsektionen R1, R2, R3 vorgesehen, wobei die äußerste Randzone R1 mit Kurzfaserzellstoff 12 und die beiden benachbarten Randsektionen R2, R3 mit Langfaserzellstoff 11 beschickt sind. Die Positionen 14, 15 der verstärkten Zonen 13 ist so gewählt, dass die im Formierbereich angeordneten Randschneidevorrichtungen innerhalb der verstärkten Zonen 13 den Längsschnitt an den Rändern der Faserstoffbahn 10 in den verstärkten Zonen 13 durchführen.
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Die 4 zeigt einen weiteren möglichen Aufbau einer nach der Erfindung hergestellten Faserstoffbahn 10 im Querschnitt in einer schematischen Darstellung. Der unterscheidet sich dadurch, dass die verstärkte Zone 13 auf Führerseite FS und auf Triebseite TS im Bereich beider Randsektionen R1, R2 ausgebildet ist.
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Korrespondierende Elemente der Ausführungsbeispiele in den Figuren sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Funktionen solcher Elemente in den einzelnen Figuren entsprechen einander, sofern nichts anderes beschrieben ist und es nicht zu Widersprüchen führt. Auf eine wiederholte Beschreibung wird daher verzichtet. Es wird auch darauf hingewiesen, dass die sich unterscheidenden Merkmale der gezeigten Ausführungsbeispiele gegeneinander ausgetauscht und miteinander kombiniert werden können. Die Erfindung ist daher nicht auf die gezeigten Merkmalskombinationen der gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stoffauflauf
- 2
- Düse
- 3
- Blende
- 4
- Düsenspalt
- 5
- Lamelle
- 6
- Langfaserschicht
- 7
- Kurzfaserschicht
- 8
- Turbulenzblock
- 9
- Drosselorgan
- 10
- Faserstoffbahn
- 11
- Langfaserzellstoff
- 12
- Kurzfaserzellstoff
- 13
- Verstärkte Zone
- 14
- Position der Randschneidevorrichtung FS
- 15
- Position der Randschneidevorrichtung TS
- MD
- Laufrichtung
- CD
- Querrichtung
- FS
- Führerseite
- TS
- Triebseite
- VV
- Verdünnungswasser-Querverteilrohr
- VK
- Kurzfaserquerverteilrohr
- VL
- Langfaserquerverteilrohr
- R1
- erste Randsektion
- R2
- zweite Randsektion
- R3
- dritte Randsektion
- R4
- Vierte Randsektion
- Q1K
- erster Kurzfaserrandsektionsstrom
- Q2K
- zweiter Kurzfaserrandsektionsstrom
- Q3K
- dritter Kurzfaserrandsektionsstrom
- Q4K
- vierter Kurzfaserrandsektionsstrom
- Q1L
- erster Langfaserrandteilstrom
- Q1LK
- erster Langfaserrandsektionsstrom für die Kurzfaserschicht
- Q2L
- zweiter Langfaserrandteilstrom
- Q2LK
- zweiter Langfaserrandsektionsstrom für die Kurzfaserschicht
- Q3L
- dritter Langfaserrandteilstrom
- Q4L
- vierter Langfaserrandteilstrom
- D1LK
- Drosselorgan für ersten Langfaserrandsektionsstrom für die Kurzfaserschicht
- D2LK
- Drosselorgan für zweiten Langfaserrandsektionsstrom für die Kurzfaserschicht
