DE19654197A1

DE19654197A1 - Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn

Info

Publication number: DE19654197A1
Application number: DE19654197A
Authority: DE
Inventors: Christian Schiel
Original assignee: Voith Sulzer Papiermaschinen GmbH
Current assignee: Voith Sulzer Papiermaschinen GmbH
Priority date: 1996-12-23
Filing date: 1996-12-23
Publication date: 1998-06-25
Also published as: EP0854232A2; US6083349A; EP0854232B1; DE59709775D1; EP0854232A3

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Tissue- oder Hygienepapierbahn, mit einer eine Anpreßeinheit und einen Trockenzylinder umfas senden Hauptpresse

In der DE-A-42 24 730 sind verschiedene Ausführungsformen ei ner Hygienepapiermaschine der eingangs genannten Art be schrieben. Eine dieser bekannten Ausführungsformen umfaßt insgesamt drei Preßstellen, nämlich zwei Vorpressen zwischen zwei Oberwalzen und zwei unteren Schuhpreßwalzen mit flexi blem Walzenmantel sowie eine Hauptpresse mit einer Anpreßwal ze und einem Trockenzylinder. Die Papierbahn wird auf einem Walzenformer zwischen einem Entwässerungssieb und einem obe ren Band erzeugt. Als durchlässige Filze ausgebildete untere Bänder werden zusammen mit der Papierbahn und dem oberen Band durch die beiden Vorpressen hindurch geführt.

Gemäß einer weiteren bekannten Ausführungsform nimmt ein obe res Band die Papierbahn von einem Former ab, um es anschlie ßend durch eine Vorpresse zwischen einer Oberwalze und einer Unterwalze mit Unterfilz hindurch zu einer Hauptpresse zwi schen einer Anpreßwalze und einem Trockenzylinder zu führen. Bei einer weiteren bekannten Ausführungsform ist die Anpreß walze eine Schuhpreßwalze.

Mit Ausnahme der Verwendung von Schuhpressen entsprechen die se bekannten Ausführungsformen etwa der früher üblichen, bei den neuen Hygienepapiermaschinen jedoch nicht mehr verwende ten Zweifilz-Tissue-Anordnung.

Bei diesen bekannten Zweifilz-Maschinen ist der Oberfilz sehr dicht und der Unterfilz sehr wasseraufnahmefähig. Zur Errei chung einer größtmöglichen Wasserabfuhr durch den Unterfilz ist die Unterwalze als Saugwalze ausgebildet.

Das bei einer solchen Bauart von Zweifilz-Maschinen auftre tende Problem, das zu einer Abkehr von diesem Prinzip und statt dessen zu der heutigen Verwendung von Einfilz-Maschinen führte, besteht darin, daß mit zunehmender Laufgeschwindig keit auch mit einer Saugpresse nicht rasch genug vorentwäs sert werden kann und die Bahn infolge eines ungenügenden Was serabflusses in der Vorpresse verdrückt wird.

Aus diesem Grund ist die Verwendung einer Schuhpresse als Vorpresse zwar grundsätzlich richtig. Bei den aus der DE-A-42 24 730 bekannten Ausführungsformen ist jedoch unter anderem von Nachteil, daß die jeweiligen Schuhpreßwalzen in unterer Position angeordnet sind, nachdem die Papierbahn sehr naß, d. h. mit einem Trockengehalt von etwa 6 bis 8%, von dem Blattbildungssieb kommt.

Die Blindbohrungen oder Rillen in der Oberfläche des Preßman tels können aufgrund ihrer fertigungsbedingten begrenzten Tiefe nicht die ganze anfallende Wassermenge aufnehmen. Dies dürfte ein Grund dafür sein, daß bei den meisten der in der DE-A-42 24 730 beschriebenen Ausführungsformen zwei Vorpres sen und in einem Fall zusätzlich eine Sauganpreßwalze in der Hauptpresse vorgesehen sind.

Bei den meisten der bekannten Ausführungsformen wird zudem ein wasserundurchlässiges oder wasserdichtes oberes Band ver wendet.

Insbesondere im Vergleich zu einer Einfilz-Maschine nehmen die bekannten Ausführungsformen der Zweifilz-Maschine somit relativ viel Platz in Anspruch, zumal in den genannten Fällen zwei Vorpressen und eine Hauptpresse vorgesehen sind, die am Kreppzylinder kein Wasser entfernt.

Ziel der Erfindung ist es, eine Maschine der eingangs genann ten Art zu schaffen, bei der die zuvor genannten Nachteile beseitigt sind und der erzeugte, durch die Summe aller Lini enkräfte geteilt durch die Bahnlaufgeschwindigkeit definierte Preßimpuls möglichst optimal in eine hohe Papierqualität, ei ne hohe Produktionsleistung und geringe Betriebskosten umge setzt ist und mit der die Verwendung irgendwelcher Saugpreß walzen entbehrlich wird.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Anpreßeinheit der Hauptpresse und/oder eine einer Vorpresse zugeordnete Preßeinheit zur Bildung einer jeweiligen Schuhpresse mit in Bahnlaufrichtung verlängertem Preßspalt durch eine Schuhpreßeinheit gebildet ist und daß die in Bahn laufrichtung betrachtet erste Schuhpresse so ausgelegt ist, daß das in deren Preßspalt über die Spaltlänge erzeugte Druckprofil einen progressiven Druckanstieg aufweist, der im Bereich des Spaltanfanges beginnt und sich über wenigstens ein Drittel, vorzugsweise wenigstens die Hälfte der Spaltlän ge erstreckt.

Hierbei wird die besondere Druckverteilung durch eine spezi elle Formgebung des jeweiligen Preßschuhes unter Berücksich tigung des Radius der Gegenwalze, der Preßmantel- und Filz dicke sowie der dynamischen Kompressibilität der verwendeten Preßfilze erreicht. Da sich die Filzkompressibilität mit der Betriebszeit verringert, handelt es sich bei der jeweils ge wählten Formgebung des Preßschuhes um einen Kompromiß. Die zuvor für das Druckprofil angegebenen Werte sollen insbeson dere für einen neuen bzw. für zwei neue als Ober- und Unter filz vorgesehene Preßfilze am Anfang ihrer Betriebs zeit in den ersten zwei bis vier Einsatztagen gelten.

Bei einer erfindungsgemäßen Ausführung des jeweiligen Preß schuhes ändert sich jedoch an der Grundtendenz des progressi ven Druckanstieges selbst nach einer längeren Filzlaufdauer grundsätzlich praktisch nichts.

In der Praxis ist die jeweilige Schuhpreßeinheit vorteilhaf terweise durch eine Schuhpreßwalze gebildet.

Bei einer besonders vorteilhaften praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Maschine ist in Bahnlaufrichtung hinter der ersten Schuhpresse eine zweite Schuhpresse vorgesehen, wobei die Länge des Preßspaltes der ersten Schuhpresse größer oder gleich 100 mm ist und die Länge des Preßspaltes der zweiten Schuhpresse in einem Bereich von etwa 60 bis etwa 130 mm liegt.

Ist die Hauptpresse die in Bahnlaufrichtung betrachtet erste Presse, so ist in Bahnlaufrichtung vor dieser ersten Presse vorzugsweise eine Vorwärm- und/oder Vortrockeneinrichtung vorgesehen, um die Faserstoffbahn vorzutrocknen bzw. vorzu wärmen, wodurch die Entwässerung der Faserstoffbahn deutlich verbessert wird.

Die Vorwärm- und/oder Vortrockeneinrichtung umfaßt vorteil hafterweise wenigstens einen Wärmestrahler und/oder wenig stens einen Dampfblaskasten. Alternativ oder zusätzlich kann diese Vorwärm- und/oder Vortrockeneinrichtung auch wenigstens eine Absaugeinheit umfassen. Diese Absaugeinheit wiederum kann beispielsweise durch wenigstens einen Saugkasten und/oder wenigstens eine Saugwalze gebildet sein.

Ist eine einer Vorpresse zugeordnete Preßeinheit durch eine Schuhpreßeinheit und die erste Schuhpresse durch diese Vor presse gebildet, so liegt gemäß einer zweckmäßigen Ausfüh rungsform die Länge des Preßspaltes der ebenfalls als Schuhpresse ausgebildeten Hauptpresse in einem Bereich von etwa einem Drittel bis etwa zwei Drittel der Länge des Preß spaltes der Vorpresse.

Bei einer in der Praxis bevorzugten Ausführungsform liegt die Länge des Preßspaltes der Vorpresse in einem Bereich von etwa 100 bis etwa 250 mm und die Länge des Preßspaltes der Haupt presse in einem Bereich von etwa 50 bis etwa 100 mm.

Bei der Verwendung einer Vorpresse kann die Anpreßwalze der Hauptpresse eine mit Blindbohrungen versehene herkömmliche Preßwalze mit einem Weichgummibezug mit einer Härte von vor zugsweise etwa 25 bis 45 P sein. Bei den angegebenen Werten handelt es sich um mit dem Pussey & Jones-Gerät mit 1/8'' Ku gel gemessene Plastomerpunkte. Die angegebene Bauform besitzt den Vorteil, daß sie relativ preiswert ist. Die Linienkraft ist allerdings auf etwa 90 kN/m begrenzt. Höhere Linienkräfte sind hinsichtlich einer möglichst langen Haltbarkeit der Weichgummibezüge der Anpreßwalzen nicht erreichbar bzw. nicht zu empfehlen.

In bestimmten Fällen kann es daher zweckmäßig sein, wenn die Anpreßeinheit der Hauptpresse durch eine Schuhpreßeinheit, vorzugsweise eine Schuhpreßwalze gebildet ist. Eine solche Ausführung bringt den großen Vorteil höherer Linienkräfte und einer unsymmetrischen Druckverteilung mit steilem Druckabfall am Ende des Preßspaltes mit sich. Im Ergebnis wird ein we sentlich höherer Endtrockengehalt erreicht. Beide Pressen können über einen weiten Linienkraftbereich hinweg je nach Bedarf eingestellt werden. So kann beispielsweise die Linien kraft einer oder beider Pressen zurückgenommen werden, um die Weichheit des Produktes auf Kosten der Produktionsleistung zu erhöhen. Umgekehrt können für eine maximale Produktion von Massenprodukten hohe Linienkräfte eingestellt werden. Zudem können alte, bereits stark verdichtete Filze bis zum nächsten geplanten Stillstand der Maschine weiter benutzt werden, wenn die Linienkraft etwas vermindert wird.

Ist die Anpreßeinheit der Hauptpresse durch eine Schuhpreß einheit, vorzugsweise eine Schuhpreßwalze gebildet, so ist vorzugsweise die in dem Preßspalt der Hauptpresse erzeugte maximale Linienkraft geringer als 250 kN/m und der im Bereich des Spaltanfanges vorliegende Druckanstiegsgradient geringer als 50 kPa/mm.

Von besonderem Vorteil ist, wenn der Druckanstiegsgradient in der ersten Schuhpresse bei neuwertigen Filzen im Bereich des Spaltanfanges geringer oder gleich 30 kPa/mm ist.

Der abfallende mittlere Gradient am Ende des Preßspaltes soll vorzugsweise so steil sein, daß keine wesentliche Wiederbe feuchtung der Faserstoffbahn durch den sich von ihr trennen den Filz erfolgt. Gemäß einer in der Praxis bevorzugten Aus führungsform ist demzufolge vorgesehen, daß in dem Preßspalt der jeweiligen Schuhpresse der mittlere Gradient des Druckab falls am Spaltende in einem Bereich von etwa 400 bis etwa 1000 kPa/mm liegt.

Insbesondere zur Herstellung weichen Papiers ist es von Vor teil, wenn die Linienkraft in der durch eine Vorpresse gebil deten ersten Presse höher ist als die in der durch die Haupt presse gebildeten zweiten Presse und der maximale Druck in der zweiten Presse höher ist als der in der ersten Presse.

Bei der in der Praxis bevorzugten Ausführungsform ist zumin dest der Preßspalt der Hauptpreßzone einfach befilzt. Ein Filzband kann sowohl durch den Preßspalt einer Vorpresse als auch durch den Preßspalt der Hauptpresse geführt sein.

In bestimmten Fällen ist es zweckmäßig, wenn der Preßspalt wenigstens einer Vorpresse doppelt befilzt ist. In diesem Fall ist vorteilhafterweise ein oberes Filzband sowohl durch den Preßspalt der Vorpresse als auch durch den Preßspalt der Hauptpresse und zusätzlich ein unteres Filzband durch den Preßspalt der Vorpresse geführt.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausführungs varianten der erfindungsgemäßen Maschine angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbei spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:

Fig. 1 den Preßdruckverlauf einer 1-Filz-Tissue- Maschine bei neuem Filz,

Fig. 2 den Preßdruckverlauf in der Vorpresse einer 2- Filz-Tissue-Maschine bei neuen Filzen und

Fig. 3 den Preßdruckverlauf in der Hauptpresse der 2- Filz-Tissue-Maschine bei neuem Filzen.

Fig. 1 zeigt den Preßdruckverlauf in einem Preßspalt eines Ausführungsbeispiels einer 1-Filz-Tissue-Maschine bei neuem Filz. Der betreffende Preßspalt ist zwischen einem Trockenzy linder und einer Anpreßwalze gebildet.

In dem dargestellten Diagramm ist der in MPa angegebene Preß druck p über der Länge L des Preßspaltes aufgetragen, der hier in mm angegeben ist. Die in dem Preßspalt erzeugte Lini enkraft beträgt etwa 170 kN/m.

Dem angegebenen beispielhaften Preßdruckverlauflagen die folgenden Pressendaten zugrunde:
Durchmesser des neuen, kalten Trockenzylinders = 3.658 mm
Durchmesser des Trockenzylinders bei der Produktion = 3.665 mm
Durchmesser des alten Trockenzylinders bei der Produktion = 3.635 mm.

Als Filz wurde ein weicher Saugpreßfilz mit einem Flächenge wicht von 1.350 g/m² verwendet. Der alte Filz besaß noch etwa ein Drittel der Kompressibilität des neuen Filzes. Der Preß mantel war 6,2 mm dick und mit Blindbohrungen versehen.

Im vorliegenden Fall beträgt der maximale Druck p_max etwa 2,5 MPa.

Fig. 2 zeigt den Preßdruckverlauf in dem Preßspalt einer Vorpresse eines Ausführungsbeispiels einer 2-Filz-Tissue- Maschine bei neuen Filzen.

In dem dargestellten Diagramm ist der in MPa angegebene Preß druck über der Länge L des Preßspaltes aufgetragen, der hier in mm angegeben ist. Die in dem Preßspalt erzeugte Linien kraft F_L beträgt bei dem mit einer durchgezogenen Kurve dar gestellten Ausführungsbeispiel etwa 175 kN/m. Bei einem wei teren, gestrichelt dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt diese Linienkraft F_L etwa 120 kN/m. Wie der Fig. 2 entnommen werden kann, ist im zweiten Fall die Spaltlänge geringer als im ersten Fall.

Fig. 3 zeigt den Preßdruckverlauf in einem Preßspalt der Hauptpresse der 2-Filz-Tissue-Maschine bei neuem durch diese Hauptpresse geführten Oberfilz.

In dem dargestellten Diagramm ist der in MPa angegebene Preß druck p über der Länge L des Preßspaltes aufgetragen, der hier wieder in mm angegeben ist. Die in dem Preßspalt erzeug te Linienkraft F_L beträgt etwa 170 kN/m.

Wie sich aus einem Vergleich der Diagramme der Fig. 2 und 3 ergibt, ist der Preßspalt der Hauptpresse kürzer als der Preßspalt der Vorpresse. Zudem ist im vorliegenden Fall der maximale Druck in der Hauptpresse höher als der in der Vor presse.

Zudem kann den Diagrammen der Fig. 1 bis 3 entnommen wer den, daß das in dem jeweiligen Preßspalt über die Spaltlänge erzeugte Druckprofil einen progressiven Druckanstieg auf weist, der im Bereich des Spaltanfanges beginnt und sich über wenigstens ein Drittel, vorzugsweise wenigstens die Hälfte der Spaltlänge erstreckt.

Bezugszeichenliste

F_L

Linienkraft
L Preßspaltlänge
p(L) Druckprofil über die Preßspaltlänge
p_max

maximaler Druck

Claims

1. Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbeson dere Tissue- oder Hygienepapierbahn, mit einer eine An preßeinheit und einen Trockenzylinder umfassenden Haupt presse, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßeinheit der Hauptpresse und/oder eine ei ner Vorpresse zugeordnete Preßeinheit zur Bildung einer jeweiligen Schuhpresse mit in Bahnlaufrichtung verlän gertem Preßspalt durch eine Schuhpreßeinheit gebildet ist und daß die in Bahnlaufrichtung betrachtet erste Schuhpresse so ausgelegt ist, daß das in deren Preßspalt über die Spaltlänge (L) erzeugte Druckprofil p(L) einen progressiven Druckanstieg aufweist, der im Bereich des Spaltanfanges beginnt und sich über wenigstens ein Drit tel, vorzugsweise wenigstens die Hälfte der Spaltlänge (L) erstreckt.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schuhpreßeinheit eine Schuhpreßwalze ist.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Bahnlaufrichtung hinter der ersten Schuhpresse eine zweite Schuhpresse vorgesehen ist, daß die Länge (L) des Preßspaltes der ersten Schuhpresse größer oder gleich 100 mm ist und daß die Länge (L) des Preßspaltes der zweiten Schuhpresse in einem Bereich von etwa 60 bis etwa 130 mm liegt.

4. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptpresse die in Bahnlaufrichtung betrachtet erste Presse ist und daß in Bahnlaufrichtung vor dieser ersten Presse eine Vorwärm- und/oder Vortrockeneinrich tung vorgesehen ist, um die Faserstoffbahn vorzutrocken bzw. vorzuwärmen.

5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärm- und/oder Vortrockeneinrichtung wenig stens einen Wärmestrahler und/oder wenigstens einen Dampfblaskasten umfaßt.

6. Maschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärm- und/oder Vortrockeneinrichtung wenig stens eine Absaugeinheit umfaßt.

7. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugeinheit wenigstens einen Saugkasten und/oder wenigstens eine Saugwalze umfaßt.

8. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine einer Vorpresse zugeordnete Preßeinheit durch eine Schuhpreßeinheit und die erste Schuhpresse durch diese Vorpresse gebildet ist, daß auch die Anpreßeinheit der Hauptpresse durch eine Schuhpreßeinheit gebildet ist und daß die Länge (L) des Preßspaltes der Hauptpresse in einem Bereich von etwa einem Drittel bis etwa zwei Drit tel der Länge (L) des Preßspaltes der Vorpresse liegt.

9. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine einer Vorpresse zugeordnete Preßeinheit durch eine Schuhpreßeinheit und die erste Schuhpresse durch diese Vorpresse gebildet ist, daß auch die Anpreßeinheit der Hauptpresse durch eine Schuhpreßeinheit gebildet ist und daß die Länge (L) des Preßspaltes der Vorpresse in einem Bereich von etwa 100 bis etwa 250 mm und die Länge (L) des Preßspaltes der Hauptpresse in einem Bereich von etwa 50 bis etwa 100 mm liegt.

10. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Vorpresse vorgesehen ist und daß die Anpreßwalze der Hauptpresse eine mit Blindbohrungen ver sehene herkömmliche Preßwalze mit einem Weichgummibezug mit einer Härte von vorzugsweise etwa 25 bis 45 P ist.

11. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßeinheit der Hauptpresse durch eine Schuhpreßeinheit, vorzugsweise eine Schuhpreßwalze ge bildet ist und daß die in dem Preßspalt der Hauptpresse erzeugte maximale Linienkraft (F_L) geringer als 250 kN/m und der im Bereich des Spaltanfanges vorliegende Druck anstiegsgradient geringer als 50 kPa/mm ist.

12. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckanstiegsgradient in der ersten Schuhpresse bei neuwertigen Filzen im Bereich des Spaltanfanges ge ringer oder gleich 30 kPa/mm ist.

13. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßeinheit der Hauptpresse durch eine Schuhpreßeinheit, vorzugsweise eine Schuhpreßwalze ge bildet ist und daß in deren Preßspalt der mittlere Gra dient des Druckabfalles am Spaltende in einem Bereich von etwa 500 bis etwa 1000 kPa/mm liegt.

14. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Preßeinheit einer Vorpresse durch eine Schuhpreßeinheit, vorzugsweise eine Schuhpreßwalze ge bildet ist und daß in deren Preßspalt der mittlere Gra dient des Druckabfalles am Spaltende in einem Bereich von etwa 500 bis etwa 1000 kPa/mm liegt.

15. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Linienkraft (F_L) in der durch eine Vorpresse ge bildeten ersten Presse höher ist als die in der durch die Hauptpresse gebildeten zweiten Presse und daß der maximale Druck (p_max) in der zweiten Presse höher ist als der in der ersten Presse.

16. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Preßspalt der Hauptpreßzone einfach befilzt ist.

17. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Filzband sowohl durch den Preßspalt einer Vor presse als auch durch den Preßspalt der Hauptpresse ge führt ist.

18. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßspalt wenigstens einer Vorpresse doppelt be filzt ist.

19. Maschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein oberes Filzband sowohl durch den Preßspalt der Vorpresse als auch durch den Preßspalt der Hauptpresse und zusätzlich ein unteres Filzband durch den Preßspalt der Vorpresse geführt ist.

20. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßmantel der Anpreßwalze in seiner Anpreßflä che Vertiefungen zur Aufnahme von ausgepreßtem Wasser besitzt.

21. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel der Schuhpreßwalze der Vorpresse an sei ner Außenfläche keine Vertiefungen zur Aufnahme von Was ser besitzt.