DE1611761A1

DE1611761A1 - Verfahren zum Beeinflussen der Blattbildung bei der Herstellung von Faservliesbahnen

Info

Publication number: DE1611761A1
Application number: DE19681611761
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Guido Dessauer
Original assignee: Feldmuehle AG
Current assignee: Feldmuehle AG
Priority date: 1968-02-02
Filing date: 1968-02-02
Publication date: 1971-01-28

Description

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Vi Feldmühle Aktiengesellschaft

^m Düsseldorf , Fritz-VomfelderPlatz 4 1611761

Anlage zur Eingabe vom 31.Januar 1968

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Verfahren zum Beeinflussen der Blattbildung bei der Herstellung von Faservliesbahnen

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Die Erfindung ι betrifft ein Verfahren zum Beeinflussen der Blattbildung bei der Herstellung von Faservliesbahnen, wie Papier, Karton und nicht gewebter Vliesstoffen (non-woven).

Es ist eine dem Papiermacher wohl bekannte Tatsaohe, daß die Qualität eines Papieres» insbesondere seine Festigkeit und . seine Bedruckbarkeit, um so besser ist, je gleichmäßiger die Zellstoff- und Holzschliffasern, aus denen Papier bzw. Karton zum überwiegenden Anteil bestehen, in dem flächenförmigen Bahngebilde verteilt sind und je besser der Verbund der Fasern untereinander ist. Wenn diese gleichmäßige Verteilung der Fasern nicht gewährleistet ist, spricht man von der gefürchteten Wolkigkeit des Papiers, die darin besteht, daß Areale geringerer Dichte mit solchen größerer Faserkonzentration abwechseln. Diese Wolkigkeit hat nicht nur den unangenehmen Einfluß, daß an den Stellen geringerer Faserdiohte die Festigkeit abfällt, sondern es leidet ganz besonders auch die Bedruckbarkeit des Papiers darunter. ;

Um diese.Wolkigkeit zu vermeiden Und ein Papier mit möglichst gleichmäßiger Faserverteilung und mit gutem Faserverbund zu erzielen^ geht man deshalb häufig so vor, daß der vordere Teil der Papiermaschine, auf dem die Vlieshahn gebildet wird, quer ■ , zur Siebiaufrichtung gesohüttetlk wird, um dadurch eine Wolkigkeit im Papier zu verhindern. Durch diese aiebschUttelung läßt sich

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• insbe»ondere auoh der Ausrichtung <$er Fasern in Siebleuirichtung -»entgegenwirken, ohne den tfaohteil einer unterschiedlichen ■ Längst und Stüerföötigkeit Jedoch gana beseitigen au können*

Dieser Üblichen Methode der Siebschüttelung sind aber von der Technik her insofern Grenzen gesetzt, als die Geechwindigkeiten neuerer Papiermaschinen immer höher werden und die Maschinen selbst eine immer größere Arbeitsbreite haben. Bei.solch breiten und schnellen Maschinen, die in allen Teilen viel größer und schwerer dimensioniert sein müssen, ist eine solche Siebschüttelung technisch nicht mehr zu bewältigen. Hinzu kommt, daß die mögliche Frequenz einer solch mechanischen Sehütteluhg die bei ca. 200 Hüben/min, liegt, bei Schnelläufern viel 2u gering istn um sich merklich bessernd auf die Längs-·^ und Querfestigkeit auszuwirken. ' -

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, durch andere Verfahren und Mittel die Wirkung zu erzielen und zu verbessern, die bei langsameren und schmaleren Maschinen durch Schüttelung des Siebes erreicht wird.

Erfindungsgemäß wurde nun ein Verfahren zum Beeinflus&wü Blattbildung bei der Herstellung von Faservliesbahnen wie ■_ Papier, Karton und nicht gewebten Vliesstoffen (non-woven) j-

gefunden* das dadurch gekennzeichnet ist, daß innerhalb der ; Blattbildurigszone durch unterhalb des Siebes umlaufende, quer zur Masohinenlaufrichtung gerillte Mittel Schwingungen in der sich bildenden Faservliesbahn erzeugt werden. Durch die Wechselwirkung dieser gerillten Mittel, vorzugsweise einer gerillten Walze, mit der darüber hinweggeführten Faserstoffsuspension entstehen Wahrscheinlich Schwingungen, die in dieser Faserstoff-Suspension abwechselnd kleine Druck- und Uhterdruckimpulse .."■-.* erzeugen, die einer Flockenbildung und einer Ausrichtung der Fasern in Sieblaufriohtung entgegenwirken; . ; =

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Dabei wird bei diesem Verfahren die Frequenz der auf die Faservliesbahn einwirkenden Schwingungen vorteilhaft durch den Abstand der Rillen in dem umlaufenden Mittel bestimmt. Die Frequenz läßt sich zweckmäßig weiterhin durch die Geschwindigkeit der umlaufenden Mittel und durch deren Laufrichtung bestimmen,so daß dem Verfahren eine sehr große Variationsbreite innwohnt und es damit unterschiedlichen Faktoren bei der Herstellung des Papiers oder Kartons angepaßt werden kann, beispielsweise einer größeren Stoffdichte oder unterschiedlicher Faserlänge.

Läßt sich so durch die Antriebsgeschwindigkeit der umlaufenden gerillten Walze und durch den Abstand der Rillen die.Schwingungsfrequenz beeinflussen, so wird durch die Tiefe der Rillen und deren geoinetrische Ausgestaltung die Intensität der Schwingung, d.h. ihre Amplitude und ihr Kurvenverlauf festgelegt, so daß auch hler eine weitere Beeinflussungsmöglichkeit der Bedingungen für die Druck- und Unterdruckbeaufschlagung gegeben ist.

Die Druck- und Unterdruckbeaufschlagung erfolgt zweckmäßig in einer Frequenz von 50 - 2000 Hertz/sec. Bevorzugt Ist der Frequenzbereich von 200 bis 1000 Hertz. Die optimal geeignete Frequenz ist von einer Vielzahl von Faktoren abhängig wie Maschinengeschwindigkeit und Dichte und Zusammensetzung der Faserstoffsuspension . Der Rillenabstand beträgt ca. 2 bis 8 mm, die Rillenbreite 2 bis _:5 mm und die Rillentiefe ca 1 bis If-mm.

Es hat sich gezeigt, daß durch das erfindungsgemäße Verfahren auf wesentlich einfachere„tasi und viel intensivere Art und Weise 'als es die Schüttelung einer ganzen Siebpartie ermöglicht, die Blattbildung im gewünschten Sinne beeinflußt und eine Wolkigkeit des Papiers sehr stark herabgedrückt werden kann» Gleichzeitig wird ein festerer Faserverbund erreicht und die durch die Gleichmäßigkeit des Papiers bereits erzielte'erhöhte Festigkeit noch weiter gesteigert.

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Überraschenderweise hat sich bei diesem Verfahren ergeben, daß nicht allein die Blattbildung günstig beeinflußt wird, sondern daß auch andere bei der Papier- und Kartonherstellung wichtige Faktoren positiv beeinflußt werden. So haben beispielsweise rechteckige oder trapezförmige Rillen in der Walze den Vorzug, daß sie den unter dem Papiermaschinensieb befindlichen Flüssigkeitsfilm quasi vom Sieb abschneiden und damit verhindern, daß das durchtretende V/asser durch die umlaufende Walze wieder in das Sieb und' die Faserstoffbahn zurückgeschleudert wird oder von der nächsten umlaufenden Walze, beispielsweise einer Registerwalze mitgenommen wird. Aus diesem Grunde ist es ganz besonders vorteilhaft, die Walzen entgegen der Sieblaufrichtung anzutreiben, weil durch diese Maßnahme der eben aufgezeigte technische Effekt noch verstärkt wird.

Damit verbunden ist eine ganz erhebliche Steigerung der Entwässerungsleistung, so daß Hand in Hand mit der verbesserten Blattbildung eine stärkere Entwässerung geht, und bei Verwendung von mehreren solcher Walzen die Naßpartie kürzer gehalten werden kann, oder bei vorgegebener Länge der Siebpartie sich Möglichkeiten zur Steigerung der Entwässerungsleistung ergeben.

Eine ausgesprochen vorteilhafte Nebenwirkung der durch die gerillte Walze erzielten Druck- und ünterdruckbeaufschlagung besteht noch darin, daß sie eine entschäumende Wirkung hat und der Einfluß von feineren Luftblasen in der Bahn weitgehend vermieden wird und damit der sehr problematische Einsatz von Entschäumungsmitteln unnötig wird.

Vorstehend ist bei den umlaufenden, quer zur Maschinenlaufrichtung gerillten Mitteln immer von gerillten Walzen gesprochen worden. Sehr zweckmäßig haben sich für den erstrebten technischen Effekt auch umlaufende Bänder erwiesen, weil sich durch solche Bänder die Beeinflussungszone wesentlich verbreitern läßt.

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Solche umlaufenden gerillten Bänder haben zusätzlich den -Vorteil*' daß sie nicht unbedingt und nicht über ihre ganze Länge parallel zum Sieb geführt werden müssen, sondern einen kleinen Winkel zum Sieb einschließen können und'damit ein allmähliches Ausklingen der Schwingungsbeeinflussung stattfindet und zusätzlich eine Art Foilwlrkung erreichbar ist, - -

Eine größere Einwirkungsbreite läßt sich aberauch mit den Mitteln umlaufender, gerillter Walzen dadurch erzielen, daß .. mehrere solcher Walzen hintereinander Anwendung finden. Dabei hat sich als vorteilhaft herausgestellt, daß sich der Billenabstand in Maschinenlaufrichtung von Walze zu Walze ändert, also die Frequenz mit fortschreitendem Blattbildungsprozess variiert und der Tatsache angepaßt werden kann, daß die einzelnen Fasern, schon weitgehend in ihrem endgültigen Faserverband festgelegt sind, weil ein großer Teil des Stoffwassers bereits entfernt ist.

Die Variationsbreite wird noch dadurch vergrößert, daß auch die Rilltief eo von Walze zu Walze verändert werden und so die Intensität der Schwingungen ebenfalls beeinflußt werden kann. Zweckmäßig werden bei Verwendung mehrerer Walzen zwischen diesen Ableitbleche oder Abstreich- und Stützleisten angeordnet, die verhindern, daß das von einer vorausgehenden Walze abgeschleuderte Wasser von der darauffolgenden wieder mitgeführt wird.

Bei der Verwendung mehrerer solcher gerillter Walzen hat es sich

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weiterhin'! ausgesprochen vorteilhaft herausgestellt, jeweils zwischen zwei solcher Walzen ein oder mehrere Foils einzuschalten. Bekanntlich haben Foils den "Vorteil", daß sie bei gleich guter Entwässerungslelstung sehr gleichmäßig entwässern, so daß die Öesamtentwäaserung im Bereich von gerillten Walzen und Foils vergleichmä4igt» wird.

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Der Begriff "quer zur Maschinenlaufrichtung gerillt" beschränkt den Anmeldegegenstand nicht auf genau senkrecht zur Maschinen-. laufrichtung verlaufende Rillen, sondern diese können auch einen Winkel zu dieser Querrichtung haben. Das hat den' Vorteil, daß dadurch eventuelle Bahnmarkierungen weitgehend vermieden werden können. .

Wenn eine weitere Beeinflussung der Entwässerungsleistung angezeigt ist, empfiehlt sich ein gerilltes, umlaufendes Milfcel, das zusätzlich zu den Querrillen noch längsgerillt ist, so daß sich eine Art Rasterwirkung· ergibt. Um den technischen Zweck der Erfindung zu erfüllen, ist aber in jedem Fall und primär die Querrillung der» umlaufenden Mittel erforderlich.

Der Erfindungsgegenstand ist ganz besonders geeignet für die Herstellung solcher Flächengebilde, bei denen längere Fasern Verwendung finden, wie beispielsweise langfaseriger Natronzellstoff sowie Fasern aus regenerierter Zellulose oder Kunststoffen mit einer Länge bis zu 20 mm. Solche Fasern werden in immer stärkerem Maße zur Herstellung sogenannter non-wovens verwendet, das sind Vliesgebilde, die eine Zwischenstellung : zwischen herkömmlichem Papier und einem Gewebe darstel-^.**, sich ; aber genau wie Papier durch Wirrlage der Fasern auszeichnen. : Bei der Herstellung dieser non-wovens ist es ein sehr großes Problem, Verknotungen der verhältnismäßig langen Fasern zu vermeiden. Man muß deshalb mit sehr großer StoffVerdünnung arbeiten, so daß wesentlich größere Wassermengen im Kreislauf geführt werden müssen als bei der Herstellung üblicher Papiere. Hier bringt das erfindungsgemäße Verfahren ganz beträchtliche Fortschritte hinsichtlioh der Gleichmäßigkeit der Faserverteilung und ermöglicht das Arbeiten mit etwas größerer Stoffdiohte.

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_ 7 —

Weitere Einzelheiten der Vorrichtung nach der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Prinzipskizzenι

Figur 1 zeigt die Anordnung solcher gerillter Wälzen innerhalb der Siebpartie einer Papiermaschine.,

Figur 2 eine solche in Achsrichtung geri_:llte Walze,

Figur 5 Querschnitte durch solche in Achsrichtung .gerillte Walzen mit verschiedener Rillenausgestaltung.

In Figur 1 tritt aus dem Stoffauflaufkasten 1 die nicht gezeigte Faserstoffsuspension im Bereich der Brustwalze 3, die überragt wird vom Siebtiseh k, auf, das Papiermaschinensieb 2 aus» Im Anschluß an den Siebtisch 4 folgen drei gerillte Walzen 5 je im Wechsel mit drei Foils 6. Diese sind innerhalb der Naßpartie der Papiermaschine dort -angeordnet, wo. die Fasern hoch genug . freie Beweglichkeit haben, also eine ausreichend große Menge Stoffwasser vorhanden ist. Darauf folgen eine Reihe von üblichen Registerwalzen 7· Durch die Saugkästen 8 wird durch Anlegen von Unterdruck weiteres Wasser aus der nun schon weitgehend formierten Papierbahn abgezogen und das Sieb über die Umlenkwalze 9 und Spannwalzeii 10 zurückgeführt.

In Figur 2 ist der Rillverlauf quer zur Maschinenlaufrichtung, d.h. also in Achsrichtung gezeigt. . * , ■".■

In Figur 3 hatdie Walze I Rillen in Sinusform, Walze II solche in Rechteckfarm und Walze III solche in Trapezform.

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Claims

O*. PEP. "JAT. biPL. CHEM,

HAi.. ü H LMANIi

PAnSiANWAlLT

VIERSEN/RHLD.

GLADEACHER STIASSE

Ä Feldmühle Aktiengesellschaft

Düsseldorf, Fritz-Vomfelde-Platz 4

Patentansprüche

1. Verfahren zum Beeinflussen der Blattbildung bei der Herstellung von Faservliesbahnen wie Papier, Karton und nicht gewebten Vliesstoffen (non woven) , dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Blattbildungszone durch unterhalb des Siebes umlaufende, quer zur Maschinenlaufrichtung gerillte Mittel Schwingungen in der sich bildenden Faservliesbahn erzeugt werden.-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Schwingungen im Bereich von 50 bis 2000 -Hertz/sec, liegt. -

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der auf die Faservliesbahn einwirkenden Schwingung durch den Abstand der Rillen tayyfc-frrcnnfc und die Geschwindigkeit der in oder entgegen der Sieblaufrichtung umlaufenden gerillten Mittel bestimmt -wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Intensität und Verlauf der Schwingung von der .Tiefe und der geometrischen Ausgestaltung der Rillen bestimmt

wird. ■

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als umlaufendes Mittel eine quer zur Maschlnenlaufriehtung gerillte Walze Verwendung findet.

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6. VoMohtung nach Anspruch- 5 zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die quer zur Masehinenlaufrichtung gerillte Walze zusätzlich in Masehinenlaufrichtung gerillt ist.. *

7· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3und 6 zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere solcher Walzen hintereinandergeschältet sind.

8.' Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 und 6 und Anspruch J zur Durchführung: des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daßder Rillenabstand in Maschinenlaufrichtung von Walze zu Walze zu- oder abnimmt. '

9·. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8 zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rilltiefe von Walze zu Walze zu- oder abnimmt.

XO. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9 zur Durchführung des Verfahrens naoh einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzen selbständig in oder entgegen der Masohinenlaufrichtung,antrelbbär sind.

II* Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10 zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung mehrerer gerillter Walzen zwischen Jeweils zwei Walzen Ableitbleohe, Abstreloh- bzw* Stützle;.sten oder Foils angeordnet Sind« . ' .

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