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Die
Erfindung betrifft eine Papier- oder Pappemaschine zur Herstellung
einer Papier- oder Pappebahn, welche ein niedriges MD/CD-Reißfestigkeitsverhältnis
aufweist, mit einer Bahnbildungspartie zum Bilden einer Bahn aus
einer Fasersuspension, einer Pressenpartie zur Entwässerung
der gebildeten Bahn und einer Trockenpartie zum Trocknen der gepressten
Bahn.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer Papier-
oder Pappebahn mit einem niedrigen MD/CD-Reißfestigkeitsverhältnis.
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Die
Pressenpartie der Papiermaschine hat traditionell wenigstens zwei
Presswalzenspalte aufgewiesen, durch welche die Bahn, gestützt
von wenigstens einem Pressfilz, durchgeführt worden ist. Die
Entwicklung von Pressen mit verlängertem Walzenspalt bzw.
Breitspaltpressen hat die Einführung von Einzelspalt-Pressenpartien
ermöglicht, was es erlaubt, dass eine wesentliche Kosteneinsparung
erreicht und der für die Pressenpartie erforderliche Raum
reduziert werden kann. Die Vorteile der Anordnung beinhalten auch
ihre Einfachheit, geschlossene Züge und verringerte Zweiseitigkeit
von Papier.
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Einzelspaltpresspartien
sind zum Beispiel in den Veröffentlichungen
US 6,638,395 und
WO 2006/018388 beschrieben, wobei
in beiden die Bahn zu der Pressenpartie mit einem Trockenfeststoffgehalt
von wenigstens 18% geführt wird, und sie von der Bahnbildungspartie
zu der Trockenpartie ohne offene Züge geführt
wird. In dem
US-Patent 6,638,395 weist
die Bahnbildungspartie einen Vor-Presswalzenspalt auf, um einen
ausreichenden Trockenfeststoffgehalt der Bahn vor der Pressenpartie
sicherzustellen. Die erste Zylindergruppe der Trockenpartie weist
wenigstens drei Trocknungszylinder auf, was es eher ermöglicht,
die Dehnung der Bahn unmittelbar nach dem Anfangsabschnitt des Trocknens
mittels Geschwindigkeitsdifferenzen zwischen Trocknungsgruppen zu
kompensieren. In der Veröffentlichung
WO 2006/018388 ist eine Trocknungseinheit vorhanden, welche
auf Luft basiert, die an dem Beginn der Trockenpartie bläst.
Ein konventioneller Spaltformer wird als die Bahnbildungspartie
verwendet.
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Um
ausreichende Trockenfeststoffgehalte zu erreichen, wird bei hohen
Geschwindigkeiten und bei hohen Flächen- bzw. Riesgewichten
eine größere Entwässerungskapazität
benötigt, als diese durch einen Presswalzenspalt erzeugt
werden kann. Dies beschränkt die Möglichkeit der
Verwendung einer Pressenpartie mit Einzelwalzenspalt. Eine genaue
Steuerung des Prozesses und eine gleichförmige Qualität der
Pressfilze werden auch von der Presse gefordert, weil keine nachfolgenden
Presswalzenspalte vorhanden sind, in denen es möglich wäre,
die unebenen Bereiche in der gepressten Bahn zu korrigieren und zu
glätten.
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Des
weiteren wurde festgestellt, dass eine ausreichend gute Steifigkeit
in Querrichtung des Papiers mit bekannten Pressenpartien mit Einzelwalzenspalt
nicht immer erreicht werden kann. Eine gute Steifigkeit in Querrichtung
ist zum Beispiel für Kopierpapiere eine wichtige Eigenschaft.
Ein Grund für eine niedrige Steifigkeit der Bahn in Querrichtung
kann die anisotrope Streckung und Schrumpfung der Bahn in der Pressenpartie
und in der Trockenpartie sein.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu
schaffen, welche es ermöglichen, dass ein qualitativ hochwertiges
Papier oder eine Pappe mit einem geringen MD/CD-Reißfestigkeitsverhältnis
mit einer hohen Produktivität hergestellt werden kann.
Es ist auch ein Ziel, die bekannten Nachteile, die mit der Herstellung
von Papier oder Pappe verbunden sind, zu minimieren.
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Im
Hinblick auf die Lösung dieser Aufgabe sowie diejenigen,
die später deutlich werden, ist die Papier- oder Pappemaschine
gemäß der Erfindung durch das gekennzeichnet,
was in Anspruch 1 angegeben ist.
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Entsprechend
ist das Verfahren gemäß der Erfindung zur Herstellung
von Papier oder Pappe durch das gekennzeichnet, was in Anspruch
12 angegeben ist.
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Die
Papier- oder Pappemaschine gemäß der Erfindung
weist eine bestimmte Art eines Hybrid-Blattbildners und eine Pressenpartie
mit nur einem Presswalzenspalt bzw. einem Einzelpresswalzenspalt
als eine Kombination auf. Der Doppelsiebzugabschnitt des Hybrid-Blattbildners
beginnt mit einem Formschuh, welcher das Obersieb auf die Oberfläche
einer Fasersuspensionsschicht führt, welche auf dem Untersieb
aufliegt, und eine nicht pulsierende Entwässerung erzeugt.
Diese Art von Hybrid-Blattbildner stellt eine Bahn her, in welcher
die Faserorientierung und die sich daraus ergebende Anisotropie
relativ unwichtig sind.
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Das
Verfahren zur Herstellung von Papier oder Pappe mit einem niedrigen
MD/CD-Reißfestigkeitsverhältnis weist die Schritte
des Zuführens einer Fasersuspension von einem Stoffauflauf
zu einem durch ein Untersieb gebildeten Einzelsiebzuganfangsentwässerungsabschnitt;
Führen eines Obersiebs mittels eines Formschuhs auf die
Oberfläche einer auf dem Untersieb aufgelegten Fasersuspension,
um einen Doppelsiebzugentwässerungsabschnitt zu bilden,
in welchem eine Bahn zuerst mittels des Formschuhs, der ein nicht
pulsierendes Entwässern erzeugt, und danach mittels wenigstens
eines Entwässerungselements, welches ein pulsierendes Entwässern
erzeugt, entwässert wird; Übertragen der Bahn
als einen geschlossenen Zug von der Bahnbildungspartie zu einer
Pressenpartie, in welcher sie durch einen einzelnen Presswalzenspalt
zwischen zwei Pressgeweben eingelegt hindurchgeführt wird, wobei
der Presswalzenspalt ein Breitspalt ist; und Hindurchführen
der Bahn als einen geschlossenen Zug von der Pressenpartie zu einer
Trockenpartie, wo sie getrocknet wird, auf.
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Anisotropie
in der Struktur von Papier beeinflusst fast alle physikalischen
Eigenschaften von Papier, aber sie ist vom Gesichtspunkte der Festigkeitseigenschaften
besonders wichtig. Anisotropie auf gleicher Ebene tritt derart auf,
dass die physikalischen Eigenschaften in der Maschinen- und Maschinenquerrichtung
von Papier unterschiedlich sind. Anisotropie wird auf der einen
Seite als ein Ergebnis der Bahnbildung, die eine Orientierung in
der Bahnbildungspartie erzeugt, und auf der anderen Seite als ein
Ergebnis von anisotropischen Maßänderungen erzeugt,
die in der Pressen- und Trockenpartie hervorgerufen werden. Mit
Maschinen hergestelltes Papier hat stets mehr Fasern in Maschinenrichtung
als in Quermaschinenrichtung. Dehnung in Maschinenrichtung und Schrumpfung
in Quermaschinenrichtung der Bahn treten in der Pressen- und Trockenpartie
auf.
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In
den meisten Fällen wird versucht, einen niedrigen Orientierungsindex
zu erreichen, weil die Papiereigenschaften dann in allen in einer
Ebene liegenden Richtungen identisch sind. Das MD/CD-Festigkeitsverhältnis
oder ein anders MD/CD-Verhältnis von physikalischen Eigenschaften
(d. h. das Verhältnis von Eigenschaften, die in der Maschinenrichtung und
in der Querrichtung gemessen wurden) kann als ein indirekter Indikator
des Orientierungsindex verwendet werden. Die Variation der Faserorientierung in
der Dickenrichtung des Papiers ist im Bezug auf die Papiereigenschaften
ebenfalls von Bedeutung. Orientierungsunterschiede zwischen der
Oberfläche der Bahn und ihren inneren Teilen erhöht
die Steifigkeit von Papier, während Orientierungsunterschiede zwischen
den gegenüberliegenden Oberflächen der Bahn die
Tendenz des Papiers, sich zu kräuseln, erhöht.
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Zum
Beispiel sollten Kopierpapiere, von denen gefordert wird, dass sie
eine geringfügige Tendenz zum Kräuseln und eine
ausreichende Steifigkeit in Querrichtung aufweisen, ein MD/CD-Reißfestigkeitsverhältnis
von maximal 2,5 aufweisen.
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In
der Bahnbildungsphase beeinflussen verschiedene hydrodynamische
Kräfte die Verteilung der Faserorientierung im Papier.
Der wichtigste Faktor ist der Geschwindigkeitsunterschied zwischen dem
Stoffauflaufdüsenstrahl und dem Sieb. Andere wichtige Faktoren
beinhalten die Beschleunigung und Verzögerung der Fasersuspensionsströmung
in dem Stoffauflauf und in der Siebpartie und die durch die Turbulenz
entstehenden zufälligen Variationen. Die Faserorientierung
von auf einem Langsieb hergestellten Papier ist eindeutig stärker
auf der Siebseite als auf der Oberseite. Das Orientierungsprofil
in z-Richtung von auf einem Spaltformer hergestelltem Papier ist
symmetrisch. Ein Hybridformer macht es möglich, Papier
herzustellen, dessen Orientierungsprofil eindeutig am niedrigsten
ist. Die Anisotropie der physikalischen Eigenschaften von auf einem
Hybridformer hergestellten Papier ist aus diesem Grund im Allgemeinen
als die von auf einem Langsieb oder auf einem Spaltformer hergestellten
Papier.
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Die
Fasersuspension in einem Doppelsiebformer, der mit einer Vorentwässerung
versehen ist, wird von dem Stoffauflauf auf das untere Sieb zugeführt,
auf welchem sie in einer nach unten gerichteten Richtung entwässert
wird, wonach die Fasersuspension, gestützt auf das untere
Sieb, sich zu einer Doppelsiebzone bewegt, wo sie sowohl durch das
untere Sieb in einer nach unten gerichteten Richtung als auch durch
das obere Sieb in einer nach oben gerichteten Richtung entwässert
wird. Am Beginn der Doppelsiebzone wird das obere Sieb in Kontakt
mit der Fasersuspensionsschicht auf dem unteren Sieb gebracht. In
Schienen- bzw. Klingenhybridformern (zum Beispiel SymFormer MB,
Duoformer D, Bel-Bond) wird die Bahn am Beginn der Doppelsiebzone
unter Verwendung von pulsierender Entwässerung entwässert,
mit dem Ergebnis, dass die Bahn leicht bricht, falls die Konsistenz
der Bahn zu niedrig ist. Wenn pulsierende Entwässerung
am Beginn der Doppelsiebzone mit nicht pulsierender Entwässerung
ersetzt wird, werden negative Druckpulsationen verhindert, was zu
verringerter Faserorientierung und einem niedrigeren Grad von Anisotropie
der Papiereigenschaften in einer Ebene beiträgt.
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Wenn
die Doppelsiebzone mit nicht pulsierender Entwässerung
beginnt, kann die Retention gut aufrecht erhalten werden, weil das
auf der Oberfläche der Fasersuspensionsschicht gebildete
Fasernetzwerk in der Lage ist, Fein- und Füllstoffe in
den nachfolgenden Entwässerungsstufen zurückzuhalten,
in welchen die Entwässerung pulsierend ist. Durch Erhöhen
des Unterdrucks des nicht pulsierenden Formschuhs kann die Entwässerungskapazität nur
bis zu einer bestimmten Grenze erhöht werden, nach welcher
die Entwässerungskapazität trotz der Erhöhung
des Unterdrucks sich zu verringern beginnt. Die Verschlechterung
der Entwässerung ist wahrscheinlich auf die Tatsache zurückzuführen, dass
mit Erhöhung des Unterdrucks die Oberfläche der
an dem Sieb anliegenden Faserschicht verdichtet wird, so dass die
Entwässerung durch die obere Schicht schwieriger wird.
Aus diesem Grund muss die Wirkung des Unterdrucks von Zeit zu Zeit
unterbrochen werden, mit dem Ergebnis, dass die Dicke der Faserschicht
teilweise wiederhergestellt ist und sich die Porenstruktur ihrer
Oberfläche öffnet. Relativ leichte Druckpulse
sind ausreichend, um die Oberflächenstruktur des Fasernetzwerks
zu öffnen, so dass die Entwässerung fortschreiten
kann. Pulsierende Entwässerung wird unter Verwendung von
Entwässerungsklingen bzw. -schienen erzeugt, welche dafür vorgesehen
sind, die Siebe quer zu der Laufrichtung der Siebe zu stützen.
Die Verwendung von Entwässerungsschienen und Belastungsklingen
bzw. -schienen gegenüberliegend zu den Entwässerungsschienen
verbessert die Entwässerung und verbessert die Bildung
der Bahn, weil Druckpulse Scherkräfte in der Fasersuspensionsschicht
erzeugen, wobei die Scherkräfte bereits gebildete Flocken
aufbrechen. Auf der anderen Seite verringern die Druckpulse und die
Abwechslung der Entwässerungsrichtung die Retention, wobei
Fein- und Füllstoffe mit Wasser von der Umgebung der Oberflächenschichten
der Bahn weggespült werden. Zu starke Druckpulse erhöhen die
Orientierung der Fasern und vergrößern somit die Festigkeitsunterschiede
zwischen der Maschinen- und Maschinenquerrichtung des Papiers.
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Um
eine gute Blattbildung zu erreichen, ist es notwendig, dass die
Fasersuspensionsschicht in dem Bereich der Belastungsschiene der
Doppelsiebzone mit einer ausreichend geringen Konsistenz ankommt.
Diese Anforderung führt in einfacher Weise zu einer hohen
Strömungsrate des Stoffauflaufs, dessen Handling mit der
derzeitigen Technologie problematisch ist. Ein Problem kann zum
Beispiel das Verspritzen von Papiermasse bzw. Material sein, wenn es
auf das Sieb auftrifft (”Stock jump” bzw. Materialspringen),
die schwierige Steuerung des Orientierungsprofils und das Stauchen
der Bahn am Beginn des Doppelsiebabschnitts.
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Die
Verdünnungssteuerung des Stoffauflaufs macht es möglich,
das Orientierungsprofil im Vergleich zu einer konventionellen Steuerung,
die mittels einer Profilstange des Stoffauflaufs erreicht wird,
beträchtlich verbessern.
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Das
Verspritzen von Material (”Stock jump”), das am
Beginn der Fourdrinier-Siebpartie auftritt, ist ein Phänomen,
in dem flüssige Partikel sich als sich vertikal bewegende
Tropfen von dem Flüssigkeitsstrom ab lösen. Das
Verspritzen wird durch einen Rückstoß oder durch
einen Impulswechsel verursacht, wenn der Düsenstrahl auf
dem Gewebe oder dem Siebtisch auftrifft. Die durch das Verspritzen
hervorgerufenen Probleme neigen dazu, sich bei höheren
Laufgeschwindigkeiten zu vergrößern. Unter anderem
kann Verspritzen durch eine geeignete Ausrichtung der Brustwalze
und des Siebtischs oder durch Verwenden einer nach unten abgeschrägten Profilstange
verhindert werden.
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Das
Stauchen der Bahn am Beginn des Doppelsiebabschnitts kann dadurch
verhindert werden, dass ein stationärer Formschuh an dem
Beginn des Doppelsiebabschnitts angeordnet wird, wobei der Formschuh
das obere Sieb auf die Oberfläche der Fasersuspensionsschicht
auf dem unteren Sieb leitet.
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Der
oben beschriebene Hybridformer erzeugt bereits selbst ein sehr geringes
MD/CD-Reißfestigkeitsverhältnis, welches die CD-Steifigkeit
des Papiers wesentlich verbessert. Wenn die Anordnung durch das
Schütteln bzw. Bewegen der Brustwalze weiter ergänzt
wird, kann das Reißfestigkeitsverhältnis weiter
verringert werden. Die CD-Vibration der Brustwalze verringert die
Orientierung der Fasern in der Maschinenrichtung.
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In
der Praxis hat sich gezeigt, dass, wenn konventionelle Bahnbildungspartien
verwendet werden, es schwie rig ist, dem Endprodukt auf einer Einzelspaltpresse
eine gesteuerte und ausreichend hohe CD-Steifigkeit zu verleihen.
Die Verwendung des oben beschriebenen Hybridformers als ein Bahnbildungsabschnitt
verbessert die Möglichkeiten der Verwendung einer Einzelspaltpressenpartie,
ohne dass die Eigenschaften des mit derselben herzustellenden Papiers
darunter leiden. Wenn das Orientierungsprofil des von der Bahnbildungspartie
kommenden Papiers relativ niedrig ist, kann eine Einzelspaltpressenpartie
als die Pressenpartie verwendet werden, ohne dass sich die physikalischen
Querrichtungs-Eigenschaften des Papiers in unangemessener Weise
verschlechtern. Dies ermöglicht es, dass auf einer Papiermaschine,
deren Herstellungskosten niedriger sind als diejenigen von üblichen
Anordnungen, ausreichend steifes Papier hergestellt werden kann.
Des weiteren macht es die Anordnung gemäß der
Erfindung möglich, Papier mit niedrigerem Energieverbrauch
als zuvor herzustellen.
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Als
die Presse mit verlängertem Walzenspalt ist es möglich,
eine Schuhpresse oder eine andere bekannte Pressenanordnung zu verwenden,
welche eine verlängerte Verweilzeit in dem Presswalzenspalt erzeugt.
Die Länge des Presswalzenspalt in dem verlängerten
Walzenspalt ist typischerweise 30–450 mm. Die Bahn wird
durch den Walzenspalt zwischen zwei Pressfilzen geleitet, welche
aus der Bahn in den Spalt ausgepresstes Wasser aufnehmen.
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Die
Gebrauchstauglichkeit der Einzelspalt-Pressenpartie kann dadurch
weiter verbessert werden, dass nach derselben wenigstens ein Impingementtrockner
angeordnet wird, welcher die Laufeigenschaften und die Feuchtigkeitsprofilsteuerung
vor der Zylindertrocknung verbessert. Das Impingementtrocknen kann
auf die Art und Weise durchgeführt werden, wie sie zum
Beispiel in der Veröffentlichung
WO 2005/068713 beschrieben ist.
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Bei
hohen Geschwindigkeiten wird eine Trockenpartie, die nur Trocknungszylinder
aufweist, lang. Einige der Trocknungszylinder können mit
Impingementtrocknern ersetzt werden, insbesondere am Beginn der
Trockenpartie, wo der volle Dampfdruck in den Trocknungszylindern
nicht eingesetzt werden kann, weil die Bahn an der Zylinderoberfläche
anhaften kann. Durch die Verwendung eines vertikalen Impingementtrockners,
welcher Blasvorrichtungen auf beiden Seiten des vertikalen Laufs
der Bahn aufweist, kann Platz eingespart werden. Weil Luft direkt
in Richtung der Papierbahn geblasen wird, ohne dass sich ein Trocknungsgewebe
dazwischen befindet, ist es möglich, eine relativ hohe
Temperatur der Blasluft zu verwenden (250–700°C),
wodurch ein sehr effizienter Aufheizeffekt erzielt wird.
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Der
Impingementtrockner weist Anordnungen zum Unterstützen
der Papierbahn und eine Blaskammer auf, die mit Öffnungen
auf der der Bahn zugerichteten Seite versehen ist, um heiße
Luft oder ein anderes Gas zu der zu trocknenden Oberfläche
zu blasen. Ein Vorteil des vertikalen Trockners ist die Einsparung
von Platz. Die Papiermaschine wird verkürzt, wenn ein Teil
des Trockners sich unterhalb oder oberhalb der Grundebene der Papiermaschine befindet.
Ein Vorteil ist auch, dass die Schwerkraft den Lauf der Papierbahn
nicht nachteilig beeinflussen kann. Ein wirksames vertikales Impingementtrocknen
erfordert, dass die gegenüberliegende Seite der Bahn in
einem horizontalen Impingementtrockner vorgetrocknet wird. Der horizontale
Impingementvortrockner erwärmt die erste Seite der Bahn
bevor das Trocknen der zweiten Seite der Bahn in dem vertikalen
Impingementtrockner gestartet wird. Zwei vertikale Impingementtrockner
können nicht nacheinander installiert werden, weil sie
einen großen Platzbedarf erfordern. Vorteilhafterweise
trocknet der vertikale Impingementtrockner dieselbe Seite der Bahn
wie die nachfolgende Trocknungszylindergruppe. Es ist vorteilhaft,
die unterschiedlichen Trocknungseinheiten nahe beieinander anzuordnen,
um sicherzustellen, dass die Bahn nicht die Zeit hat, sich vor dem Übergang
zu der nächsten Trocknungseinheit abzukühlen.
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Die
Laufgeschwindigkeit der Papier- oder Pappemaschine gemäß der
Erfindung liegt typischerweise in einem Bereich von 600–1700
m/min, vorzugsweise 600–1300 n/min, und sie kann Papier
oder Pappe herstellen, welches ein Riesgewicht in einem Bereich
von 40–250 g/m2 aufweist. Die Anordnung gemäß der
Erfindung ist besonders geeignet für die Herstellung von
Feinpapier.
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Im
Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die in den Figuren
der beigefügten Zeichnungen dargestellten Beispiele beschrieben, die
Erfindung soll jedoch nicht ausschließlich auf diese Beispiele
eingeschränkt werden.
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1 ist
eine Seitenansicht einer Papiermaschine gemäß der
Erfindung.
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2 ist
eine Seitenansicht einer Bahnbildungspartie gemäß der
Erfindung.
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3 ist
eine vergrößerte Ansicht eines an dem Beginn der
Bahnbildungspartie angeordneten Siebtisches.
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1 zeigt
eine Papiermaschine gemäß der Erfindung, welche
eine Bahnbildungspartie 1, eine Pressenpartie 2 und
eine Trockenpartie 3 aufweist. Die Bahnbildungspartie 1 ist
ein Hybridformer, die Pressenpartie 2 weist nur einen Presswalzenspalt
N auf und die Trockenpartie 3 weist Impingementtrockner 23, 24 vor
einer ersten Zylindergruppe 25 auf.
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Die
Bahnbildungspartie 1 von 1 weist
einen Stoffauflauf 4, ein unteres Sieb bzw. Untersieb 5, welches
eine endlose Schleife bildet, während es von einer Brustwalze 6 geführt
wird, eine Saugwalze 7 und Leitwalzen 8 sowie
ein oberes Sieb bzw. Obersieb 9 auf, welches eine zweite
endlose Schleife bildet, während es von Leitwalzen 10 geführt
wird. Das Untersieb 5 und das Obersieb 9 legen
zwischen denselben einen Doppelsiebabschnitt fest, welchem ein Fourdrinier-Abschnitt
auf dem Untersieb 5 vorangeht. Eine Fasersuspension wird
von dem Stoffauflauf auf das Untersieb 5 zugeführt,
wobei es auf dem Fourdrinier-Abschnitt desselben durch das Untersieb 5 in einer
nach unten gerichteten Richtung mittels Entwässerungselementen
(nicht dargestellt) entwässert wird. Am Beginn des Doppelsiebabschnitts
ist innerhalb der Obersiebschleife 9 eine Entwässerungsbox 11 vorgesehen,
die mit einem gekrümmten Deck versehen ist und die das
Obersieb 9 auf die Oberfläche der auf dem Untersieb 5 aufgelegten
Fasersuspensionsschicht führt.
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Die
Entwässerungsbox 11 weist in dem Beispiel von 1 drei
aufeinanderfolgende Saugkammern 11a, 11b, 11c auf,
von denen jede so eingestellt werden kann, dass. sie einen Unterdruck
bzw. ein Vakuum mit gewünschter Größe
aufweist. Die Struktur der ersten Saugkammer 11a ist derart,
dass sie eine nicht pulsierende Entwässerung erzeugt, wohingegen
die zweite und die dritte Saugkammer 11b und 11c eine
pulsierende Entwässerung erzeugen. Zusätzlich
sind an der Saugkammer 11b auf der Seite des Untersiebs 5 eine
Vielzahl von Belastungsschienen 12 vorgesehen, welche eine
starke Pulsa tion erzeugen. Die Struktur der Entwässerungsbox 11 ist
in Verbindung mit 2 detaillierter beschrieben.
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Nach
der Entwässerungsbox 11 ist auf der Seite des
Untersiebs 5 ein Transfersaugkasten 13 vorgesehen,
welcher sicherstellt, dass eine Bahn W dem Untersieb 5 in
dem Zustand folgt, wenn das Obersieb 9 von dem Untersieb 5 getrennt
ist. Dem Doppelsiebabschnitt folgt wiederum ein Fourdrinier-Abschnitt,
auf welchem die Bahn W durch das Untersieb 5 in einer nach
unten gerichteten Richtung mittels Entwässerungselementen
(nicht dargestellt) entwässert wird. An dem Ende des Fourdrinier-Abschnitts
befindet sich die Saugwalze 7, welche die Bahn W umlenkt,
um schräg nach unten zu laufen. Der Saugwalze 7 folgt
des weiteren ein Saugkasten 14, auf welchem der Trockenfeststoffgehalt
der Bahn W vor ihrem Transfer zu der Pressenpartie 2 angehoben
wird.
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Nach
dem Saugkasten 14 wird die Bahn W von dem schräg
nach unten gerichteten Abschnitt des Untersiebs 5 zu einem
Abnahmefilz 15 der Pressenpartie 2 mittels einer
Selbstabnahmewalze 16 weitergeleitet. Der einzige Presswalzenspalt
N der Pressenpartie 2 ist zwischen zwei Presswalzen 18, 19 gebildet,
von welchen die obere eine Schuhwalze 18 und die untere
eine Gegenwalze 19 ist. Die Schuhwalze 18 ist
mit einer statischen, konkaven Oberfläche versehen, um
welche ein flexibler Mantel rotiert. Die Bahn W wird durch den Walzenspalt
N, eingeklemmt zwischen dem oberen Filz 15 und einem unteren
Filz 17, weitergeleitet, welche beide aus der Bahn gepresstes
Wasser aufnehmen. An dem Presswalzenspalt N presst die Gegenwalze 19 die Gewebe 15, 17 und
die Bahn W gegen die konkave Oberfläche der Schuhwalze 18,
wodurch ein sogenannter verlängerter Walzenspalt bzw. Breitenwalzenspalt
gebildet wird, wobei die Länge des Walzenspalts größer
ist als ein durch zwei mit harten Oberflächen versehenen
Walzen gebildeter Walzenspalt. Nach dem Walzenspalt N auf der Seite
des unteren Filzes 17 ist eine Saugwalze 20 vorgesehen,
deren eine Funktion es ist, sicherzustellen, dass die Bahn W dem
unteren Filz 17 an dem Punkt folgt, an dem der obere Filz 15 von
der Bahn W getrennt wird. Danach wird die Bahn W von dem unteren
Filz 17 mittels eines Transferbands 21 zu einem
ersten Trocknungsgewebe 22 der Trockenpartie 3 geleitet.
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Die
Trockenpartie 3 weist zuerst einen horizontalen Impingementtrockner 23 auf,
welcher von einem vertikalen Impingementtrockner 24 und
wenigstens einer Trockenzylindergruppe 25 gefolgt wird.
Der horizontale Impingementtrockner 23 weist eine Blaseinheit 26 und
das Trocknungsgewebe 22 auf, welches eine endlose Schleife
bildet, während es von Stützwalzen 27 geführt
wird. Erwärmte Luft wird von der Blaseinheit 26 in
Richtung der Bahn W geblasen, wenn sie sich unter der Blaseinheit 26 bewegt, während
sie von dem Trocknungs gewebe 22 und den Stützwalzen 27 gestützt
wird, so dass die Bahn W erwärmt wird und einiges Wasser
von ihrer Oberfläche verdampft.
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Danach
wird die Bahn W von dem ersten Trocknungsgewebe 22 zu einem
zweiten Trocknungsgewebe 28 übergeben, welches
die Bahn W sowohl durch den vertikalen Impingementtrockner 24 als
auch durch die erste Trocknungszylindergruppe 25 befördert.
Das Trocknungsgewebe 28 bildet zuerst, während
es von Stützwalzen 29 geführt wird, eine
vertikale Schleife, wobei Blaseinheiten 30 und 31 auf
zwei vertikalen Abschnitten der vertikalen Schleife angeordnet sind.
Die erste Blaseinheit 30 bläst erwärmte
Luft auf die Oberfläche der Bahn W, während sie
in einer nach unten gerichteten Richtung vertikal verläuft,
und die zweite Blaseinheit 31 bläst erwärmte
Luft gegen die Bahn W, während sie in einer nach oben gerichteten
Richtung zurück verläuft.
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Nach
dem vertikalen Impingementtrockner 24 wird die Bahn W,
während sie von dem Trocknungsgewebe 28 gehalten
wird, entlang eines gewundenen Pfads durch die erste Trocknungsgruppe 25 geführt,
welche eine Vielzahl von dampfbeheizten Trocknungszylindern 32 in
einer oberen Reihe und eine Vielzahl von Umkehrwalzen 33 in
einer unteren Reihe aufweist. Nach der ersten Trocknungszylindergruppe 25 können
eine oder mehrere weitere Trocknungszylindergruppen vorgesehen sein,
welche eine oder zwei Siebe aufweisen können.
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Die
Bahn wird den gesamten Abstand von der Bahnbildungspartie 1 durch
die Pressenpartie 2 zu dem Beginn der Trockenpartie 3 als
ein geschlossner Zug geleitet, wozu die Bahn nicht unnötig
gedehnt und die Anzahl von Brüchen minimiert wird.
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2 zeigt
auf detailliertere Weise eine Bahnbildungspartie 1 einer
Papiermaschine gemäß der Erfindung. Eine Fasersuspension
wird von einem Stoffauflauf 4 über eine Brustwalze 6 auf
einen Siebtisch 34 zugeführt, dessen Aufbau in
Verbindung mit 3 detaillierter beschrieben
ist. Nach dem Siebtisch 34 ist ein Saugkasten 35 innerhalb
einer unteren Siebschleife 5 vorgesehen. An dem Beginn
der Doppelsiebzone ist innerhalb einer oberen Siebschleife 9 eine
Entwässerungsbox 11 vorgesehen, deren gekrümmtes
Deck 36 das Obersieb 9 zu der Oberfläche
einer teilweise gegautschten Bahn führt, die auf dem Untersieb 5 angeordnet
ist. Die Entwässerungsbox 11 von 2 weist
vier aufeinanderfolgende Saugkammern 11a, 11b, 11c und 11d auf,
welche jede so gesteuert werden kann, dass sie einen unterschiedlichen
Unterdruck bzw. Vakuum aufweisen.
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Die
Struktur des Decks
36 der gegen das Obersieb
9 angeordneten
ersten Saugkammer
11a ist derart, dass es einen nicht pulsierenden
Entwässerungsdruck erzeugt, welcher im wesentlichen konstant
bleibt. Diese Art von Aufbau eines Siebtischs ist zum Beispiel in
der Veröffentlichung
WO 2004/018768 beschrieben.
Das Deck der zweiten, dritten und vierten Saugkammern
11b,
11c und
11d ist
aus Entwässerungsschienen
37 gebildet, zwischen
welchen sich Spalte befinden, durch welche der Unterdruck in der
entsprechenden Saugkammer
11b,
11c,
11d die
zwischen dem Obersieb
9 und dem Untersieb
5 eingeklemmte
Bahn beeinflusst. Die Entwässerungsschienen
37 erzeugen
Druckpulse, welche die Entwässerung verbessern und die
Bildung der Bahn verbessern. In der dritten Saugkammer
11c,
innerhalb der unteren Siebschleife
5, sind eine Vielzahl
von Belastungsschienen
12 vorgesehen, von denen jede an
einem Spalt angeordnet ist, der zwischen zwei oben angeordneten
Entwässerungsschienen
37 verbleibt. Diese Anordnung
erzeugt eine intensiv pulsierende Entwässerung, welche
ihre Richtung an der dritten Saugkammer
11c wechselt.
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Nach
der Entwässerungsbox 11 sind des weiteren ein
gekrümmter Saugkasten 38 und ein Transfersaugkasten 13 innerhalb
der unteren Siebschleife 5 vorgesehen, nach welcher das
Obersieb 9 von der Bahn W getrennt wird, welche von dem
Untersieb 5 weiter unterstützt bleibt.
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3 zeigt
die Struktur des Siebtisches 34 und darüber ist
eine graphische Darstellung des Entwässerungsdrucks in
unterschiedlichen Bereichen des Siebtisches dargestellt. Der Siebtisch 34 weist zwei
aufeinanderfolgende Entwässerungskästen 39, 40 auf,
welche mit unterschiedlichen Unterdrücken bzw. Vakuen und
Deckkonstruktionen versehen sind. Das Deck der ersten Saugkammer 39 weist
Bohrungen 41, 42 auf, welche so angeordnet sind,
dass keine Druckpulsationen erzeugt werden können, sondern
der Entwässerungsdruck im wesentlichen konstant ist. Luft 46,
welche mit dem Sieb 5 und einem Düsenstrahl 45 mitgebracht
wird, wird durch die ersten Bohrungen 41 entfernt und Wasser
wird durch die darauffolgenden Löcher 42 entfernt.
Das Deck der zweiten Saugkammer 40 ist aus Entwässerungsschienen 43 gebildet,
welche sich bezüglich der Maschinenrichtung in einer Querrichtung
erstrecken, wobei die Entwässerungsschienen Druckpulsationen P1, P2, die sich in
der Richtung abwechseln, und Abstreifwasser von der unteren Fläche
des Siebs 5 erzeugen. Ein Vorderteil 44 des Siebtischs
weist vorteilhafterweise eine gekrümmte Oberfläche
vor dem Punkt auf, an dem ein aus dem Stoffauflauf 4 austretender
Düsenstrahl 45 auf dem Siebtisch 34 auftrifft. Dies
ermöglicht einen kleineren Winkel des Auftreffens des Stoffauflauf-Düsenstrahls 45 auf
dem Siebtisch 34.
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In
dem Bereich der ersten Saugkammer 39 des Siebtischs 34 ist
die Entwässerung sanft, wodurch eine dünne Faserschicht,
die in der Lage ist, Fein- und Füllstoffe zurückzuhalten,
gegen das Sieb 5 gedrückt wird. In dem Bereich
der zweiten Saugkammer 40 des Siebtischs 34 erzeugen
die Entwässerungsschienen 43 Druckpulsationen P1, Per welche die Entwässerung verbessern,
Faserflocken aufbrechen und die Bahnbildung verbessern.
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Versuche
werden unternommen, die Zufuhr der Fasersuspension von dem Stoffauflauf
auf dem Siebtisch so anzuordnen, dass das Verspritzen der Bahn (”Stock
jump”) auch bei hohen Geschwindigkeiten nicht auftritt.
Dies wird zum Beispiel dadurch erreicht, dass die Brustwalze in
einer Position angeordnet wird, in welcher ihr höchster
Punkt nah zu dem Niveau der oberen Fläche der unteren Lippe
bzw. des unteren Rands des Stoffauflaufs ist und die vertikale Ebene,
die durch die Mittelachse der Brustwalze verläuft, einen
solchen Abstand von dem Stoffauflauf auf ihrer Auslassseite aufweist,
dass der Düsenstrahl, der von der Düsenstrahlöffnung
des Stoffauflaufs ausgegeben wird, so angeordnet werden kann, dass er
das Fourdrinier-Sieb in einer Richtung im wesentlichen parallel
zu demselben oder mit einem sehr geringen Auftreffwinkel entweder
an der Brustwalze oder nach der Brustwalze in der Laufrichtung der Bahn
trifft. Eine Anordnung dieser Art ist in der
FI-Anmeldung 990432 beschreiben. ”Stock
jump” bzw. Materialspringen kann auch unter Verwendung
einer stromabwärts geneigten Profilstange in dem Stoffauflauf
verringert werden.
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Eine
Vielzahl von Änderungen der Erfindung ist innerhalb des
in den nachfolgenden Ansprüchen festgelegten Schutzbereichs
möglich.
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Zusammenfassung
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Papier- oder Pappemaschine
und Verfahren zur Herstellung von Papier oder Pappe
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Papier
oder Pappe, welches ein niedriges MD/CD-Reißfestigkeitsverhältnis
aufweist, wird auf einer Papier- oder Pappemaschine hergestellt,
wobei deren Bahnbildungspartie (1) einen Einzelsiebzugsanfangsabschnitt
aufweist, welcher von einem Doppelsiebzugabschnitt gefolgt ist,
wobei sich am Anfang desselben ein Formschuh (11a) befindet,
welcher ein Obersieb (9) auf die Oberfläche einer
Fasersuspensionsschicht führt, welche auf einem Untersieb
(5) liegt. Die Oberfläche (36) des Formschuhs (11a)
ist mit Entwässerungsöffnungen versehen, welche
zusammen mit einem in dem Formschuh (11a) herrschenden
Vakuum eine nicht pulsierende Entwässerung einer Fasersuspensionsschicht
erzeugen, welche zwischen den Sieben (5, 9) eingelegt
ist. Dem Formschuh (11a) folgt wenigstens ein Entwässerungselement
(11b, 11c, 11d), welches eine pulsierende
Entwässerung der Fasersuspensionsschicht erzeugt, welche
zwischen den Sieben (5, 9) eingelegt ist. Die
Pressenpartie (2) weist nur einen Presswalzenspalt (N)
auf, welcher als verlängerter Spalt ausgebildet ist, durch
welchen die Bahn (W), eingelegt zwischen zwei Pressgeweben (15, 17) durchgeführt
wird. Diese Art einer Kombination einer Bahnbildungspartie und einer
Pressenpartie macht es möglich, Papier zu angemessenen
Kosten und mit einer guten Steifigkeit in Querrichtung zu produzieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 6638395 [0004, 0004]
- - WO 2006/018388 [0004, 0004]
- - WO 2005/068713 [0025]
- - WO 2004/018768 [0043]
- - FI 990432 [0047]