DE19946973A1

DE19946973A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Entwässerung einer Faserstoffbahn

Info

Publication number: DE19946973A1
Application number: DE1999146973
Authority: DE
Inventors: Hannes Vomhoff; Joachim Grabscheid; David Allen Beck; Peter Mirsberger; Ulrich Begemann; Karl Josef Boeck; Thomas Elenz; Hans Dahl
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 1999-09-30
Publication date: 2001-04-05

Abstract

Bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Entwässerung einer Faserstoffbahn 12, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, wird die Faserstoffbahn 12 zusammen mit einer Membran 14 durch eine Entwässerungszone E geführt, in der sie zumindest teilweise durch eine Beaufschlagung mit Verdrängungsgas 16 entwässert wird. Dabei wird die Faserstoffbahn 12 durch die Membran 14 hindurch mit dem Verdrängungsgas 16 beaufschlagt. Die Faserstoffbahn 12 und die Membran 14 werden in der Entwässerungszone E über eine vorzugsweise konvexe Stützfläche 18 geführt. Dabei wird die mechanische Kompression des die Faserstoffbahn 12 bildenden Vlieses über die Bahnspannung der außen liegenden Membran 14 eingestellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entwässerung einer Faserstoff bahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, bei dem die Faser stoffbahn zusammen mit einer Membran durch eine Entwässerungszone geführt wird, in der sie zumindest teilweise durch eine Beaufschlagung mit Verdrängungsgas entwässert wird, wobei die Faserstoffbahn durch die Membran hindurch mit dem Verdrängungsgas beaufschlagt wird. Sie be trifft ferner eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11.

Wasser kann durch die Anwendung eines Gasdifferenzdrucks aus einer Papierbahn entfernt werden. Dieses Verfahren wird Verdrängungsentwäs serung genannt. Hierbei wird das sich in den Poren zwischen den Fasern befindende Wasser aus dem Papiervlies herausgeblasen. Im Vergleich zum konventionellen Naßpressen in einem einfach oder doppelt befilzten Wal zenspalt hat das fertige Papier ein höheres spezifisches Volumen bei glei chem Trockengehalt wie nach der mechanischen Entwässerung. Mit Hilfe des Verdrängungsentwässerungsprozesses können auch andere wichtige Eigenschaften der fertigen Faserstoffbahn wie Biegesteifigkeit, Porosität und Opazität positiv beeinflußt werden (J.D. Lindsay: "Displacement de watering to maintain bulk", Paperi ja Puu Vol. 74/No. 3/ 1992). Es wurde auch bereits eine entsprechende apparative Anordnung für den Verdrän gungsentwässerungsprozeß vorgeschlagen (W. Kawka u.E. Szwarcztajn: "Some results of investigations on the equipment for intensive dewatering and drying of porous papers, EUCEPA-79 International Conference, Lon don, paper 31, S. 153).

Wird auf der Seite des Gasdruckes eine Membran über das Papier ge bracht, so erfolgt aufgrund des Druckabfalls in der Membran eine Kom pression des Papiers. Wasser wird aus den Fasern in die Poren zwischen den Fasern gepreßt. Dieses Wasser wird durch den Gasdifferenzdruck aus den Poren herausgeblasen. Bei der Verwendung einer Membran erhält man erfahrungsgemäß einen höheren Trockengehalt (Kari Räisänen: "High-Vacuum dewatering on a paper machine wire section - a literature review", Paperi ja Puu, Vo. 78, Nr. 3, 1996).

Das Ausmaß dieser Kompression hängt von dem Verlhältnis der Permeabi lität der Membran und des Faservlieses ab. Mit einer gezielten Kompressi on können Trockengehalt und spezifisches Volumen der fertigen Faser stoffbahn eingestellt werden. Die Kompression des Faservlieses läßt sich in der Verdrängungsentwässerungsanlage in der Praxis aber nur schwer steuern, da sich die Membranpermeabilität im Betrieb der Produktions anlage nur schwer ändern läßt. Somit ergibt sich bei im übrigen gleichen Prozeßbedingungen bei einem bestimmten Gasdruck ein bestimmter Troc kengehalt und ein bestimmtes spezifisches Volumen.

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung der ein gangs genannten Art zu schaffen, mit denen das Ergebnis des Verdrän gungsentwässerungsprozesses in bezug auf den endgültigen Trockenge halt und papiertechnische Eigenschaften des fertigen Produktes wie ins besondere spezifisches Volumen, die Porosität, Oberflächenrauhigkeit und/oder dergleichen gezielt steuerbar ist.

Bezüglich des Verfahrens wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Faserstoffbahn und die Membran in der Entwässerungszo ne über eine vorzugsweise konvexe Stützfläche geführt werden und die mechanische Kompression des die Faserstoffbahn bildenden Vlieses über die Bahnspannung der außen liegenden Membran eingestellt wird.

Aufgrund dieser Ausbildung sind das Ausmaß der Blattkompression und die Höhe des angelegten Gasdruckes getrennt steuerbar. Während des Betriebs der Verdrängungsentwässerungspresse kann die mechanische Kompression des Vlieses mittels der Bahnspannung der Membran in der gewünschten Weise eingestellt bzw. verändert werden. Der Gasdruck wird mit einer jeweiligen Veränderung der mechanischen Kompression des Vlieses nicht mit geändert. Der Gasdruck kann somit beispielsweise kon stant gehalten werden.

Durch eine Erhöhung der Bahnspannung der Membran kann das Vlies entsprechend stärker kompaktiert werden. Es wird somit ein höherer Trockengehalt erzielt, wobei gleichzeitig jedoch das spezifische Volumen der fertigen Faserstoffbahn bzw. des fertigen Papiers abnimmt. Ein solches Verfahren kann vor allem bei solchen Papiersorten angewandt werden, bei denen es, z. B. aus Runabilitygründen, in erster Linie auf den zu errei chenden Trockengehalt ankommt, was beispielsweise bei holzhaltigen Druckpapieren der Fall ist.

Bei der Herstellung von Karton, wo es vor allem auf die Erzielung eines hohen spezifischen Volumens ankommt, kann der mechanische Druck mittels der Membranspannung entsprechend niedrig gehalten werden.

Damit wird erreicht, daß das fertige Produkt das gewünschte hohe Volu men besitzt.

Bei der Produktion von holzfreiem Papier wird die Bahnspannung gering gehalten, um einer Markierung der Filze und damit einer verschlechterten Oberflächenrauhigkeit vorzubeugen.

Bei Papieren mit einem höheren Flächengewicht kann eine geringere Bahnspannung eingestellt werden, um das Faservlies nicht so stark zu kompaktieren. Entsprechend besitzt das Faservlies eine höhere Permeabi lität, und die aufgrund des höheren Flächengewichts größere Wassermen ge kann leichter entfernt werden.

Vorzugsweise werden die Faserstoffbahn und die Membran über eine die Stützfläche bildende rotierende Walze geführt.

In bestimmten Fällen ist es von Vorteil, wenn die Faserstoffbahn und die Membran über eine die Stützfläche bildende Saugzone geführt werden.

Bei einer zweckmäßigen praktischen Ausführungsform werden die Faser stoffbahn und die Membran über eine die Stützfläche bildende Saugzone einer rotierenden Walze geführt.

Bei einer bevorzugten praktischen Ausführungsform wird die Faserstoff bahn zwischen der Membran und einem Sieb- oder Filzband über die Stützfläche geführt.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des er findungsgemäßen Verfahrens angegeben.

Grundsätzlich ist hierbei auch ein solches Verfahren denkbar, bei dem ein zusätzliches permeables Band für den Anpreßdruck und die Abdichtung der Druckkammer verantwortlich ist, während die eigentliche Membran nur die Entwässerungsfunktion übernimmt. Somit werden die Funktionen Kompression und Abdichtung von unterschiedlichen Bauteilen ausge führt.

Bezüglich der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Aufgabe entspre chend dadurch gelöst, daß die Faserstoffbahn und die Membran in der Entwässerungszone über eine vorzugsweise konvexe Stützfläche geführt sind und die mechanische Kompression des die Faser stoffbahn bildenden Vlieses über die Bahnspannung der außen liegenden Membran einstellbar ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen un ter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausfüh rungsform einer Vorrichtung zur Entwässerung einer Faserstoffbahn und

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausfüh rungsform einer Entwässerungsvorrichtung.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Vorrichtung 10 zur Ent wässerung einer Faserstoffbahn 12. Bei der Faserstoffbahn 12 kann es sich insbesondere um eine Papier- oder Kartonbahn handeln.

Die Faserstoffbahn 12 ist zusammen mit einer Membran 14 durch eine Entwässerungszone E geführt, in der sie zumindest teilweise durch eine Beaufschlagung mit Verdrängungsgas 16 entwässert wird. Dabei wird die Faserstoffbahn 12 durch die Membran 14 hindurch mit dem Verdrän gungsgas 16 beaufschlagt.

Innerhalb der Entwässerungszone E der als Verdrängungsentwässerungs presse dienenden Vorrichtung 10 sind die Faserstoffbahn 12 und die Membran 14 über eine konvexe Stützfläche 18 geführt, die beim vorlie genden Ausführungsbeispiel durch eine rotierende Walze 20 gebildet ist. Dabei ist die mechanische Kompression des die Faserstoffbahn 12 bilden den Vlieses über die Bahnspannung der außenliegenden Membran 14 ein stellbar.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Faserstoffbahn 12 zwischen der unter Spannung stehenden Membran 14 und einem Sieb- oder Filz band 22 über die die Stützfläche 18 bildende Walze 20 geführt.

Mit sich entsprechend der Bahnspannung der Membran 14 ändernder mechanischer Kompression des die Faserstoffbahn 12 bildenden Vlieses wird der Gasdruck nicht mit verändert. Dieser kann somit insbesondere auch konstant gehalten werden.

Die Entwässerungszone E kann beispielsweise eine Verdrängungsentwäs serungseinheit 24 mit einer oder mehreren Druckkammern umfassen. Die Verdrängungsentwässerungseinheit 24 liegt mit ihrer Gasaustrittsseite 26 der die Stützfläche 18 bildenden Walze 20 gegenüber, wobei sie mit dieser einen in Bahnlaufrichtung verlängerten Spalt 28 bildet, durch den die Fa serstoffbahn 12 zwischen der Membran 14 und dem Sieb- oder Filzband 22 hindurchgeführt ist.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von der der Fig. 1 lediglich dadurch, daß die die Stützfläche 18 bildende Walze 20 im Be reich der Entwässerungszone E zusätzlich eine Saugzone 30 aufweist. Im übrigen besitzt diese Ausführungsform den gleichen Aufbau wie die der Fig. 1, wobei einander entsprechenden Teilen gleiche Bezugszeichen zu geordnet sind.

Mit der erfindungsgemäßen Entwässerungsvorrichtung können das Aus maß der Blattkompression und die Höhe des angelegten Gasdruckes ge trennt gesteuert werden. Damit ist es insbesondere möglich, das Ergebnis des Verdrängungsentwässerungsprozesses in bezug auf den endgültigen Trockengehalt und papiertechnische Eigenschaften des fertigen Produktes wie das spezifische Volumen, die Porosität, die Oberflächenrauhigkeit und/oder dergleichen gezielt zu steuern. Während des Betriebs der jewei ligen Verdrängungsentwässerungspresse kann die mechanische Kompres sion des Vlieses mittels der Bahnspannung der Membran verändert wer den. Der Gasdruck bleibt hierbei konstant.

Bezugszeichenliste

10

Entwässerungsvorrichtung

12

Faserstoffbahn

14

Membran

16

Verdrängungsgas

18

konvexe Stützfläche

20

rotierende Walze

22

Sieb- oder Filzband

24

Verdrängungsentwässerungseinheit

26

Gasaustrittsseite

28

verlängerter Spalt

30

Saugzone
E Entwässerungszone

Claims

1. Verfahren zur Entwässerung einer Faserstoffbahn (12), insbesonde re einer Papier- oder Kartonbahn, bei dem die Faserstoffbahn (12) zusammen mit einer Membran (14) durch eine Entwässerungszone (E) geführt wird, in der sie zumindest teilweise durch eine Beauf schlagung mit Verdrängungsgas (16) entwässert wird, wobei die Fa serstoffbahn (12) durch die Membran (14) hindurch mit dem Ver drängungsgas (16) beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserstoffbahn (12) und die Membran (14) in der Entwässe rungszone (E) über eine vorzugsweise konvexe Stützfläche (18) ge führt werden und die mechanische Kompression des die Faserstoff bahn (12) bildenden Vlieses über die Bahnspannung der außen lie genden Membran (14) eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasdruck konstant gehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserstoffbahn (12) und die Membran (14) über eine die Stützfläche (18) bildende rotierende Walze (20) geführt werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserstoffbahn (12) und die Membran (14) über eine die Stützfläche (18) bildende Saugzone (30) geführt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserstoffbahn (12) und die Membran (14) über eine die Stützfläche (18) bildende Saugzone (30) einer rotierenden Walze (20) geführt werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserstoffbahn (12) zwischen der Membran (14) und einem Sieb- oder Filzband (22) über die Stützfläche (18) geführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Filzband (22) ein Antiwetting-Band enthält, das das Zu rückfließen des verdrängten Fluids in die Faserstoffbahn (12) ver hindert.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Antiwetting-Band zwischen der Faserstoffbahn (12) und dem Filzband (22) liegt.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserstoffbahn (12) gleichzeitig mechanisch gepreßt und mit Verdrängungsgas beaufschlagt wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdrängungsgas unter Überdruck steht.

11. Vorrichtung (10) zur Entwässerung einer Faserstoffbahn (12), insbe sondere einer Papier- oder Kartonbahn, bei der die Faserstoffbahn (12) zusammen mit einer Membran (14) durch eine Entwässerungs zone (E) geführt ist, in der sie zumindest teilweise durch eine Beauf schlagung mit Verdrängungsgas (16) entwässert wird, wobei die Fa serstoffbahn (12) durch die Membran (14) hindurch mit dem Ver drängungsgas (16) beaufschlagbar ist, insbesondere zur Durchfüh rung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserstoffbahn (12) und die Membran (14) in der Entwässe rungszone (E) über eine vorzugsweise konvexe Stützfläche (18) ge führt sind und die mechanische Kompression des die Faserstoff bahn (12) bildenden Vlieses über die Bahnspannung der außen lie genden Membran (14) einstellbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasdruck konstant gehalten ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserstoffbahn (12) und die Membran (14) über eine die Stützfläche (18) bildende rotierende Walze (20) geführt sind.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserstoffbahn (12) und die Membran (14) über eine die Stützfläche (18) bildende Saugzone (30) geführt sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserstoffbahn (12) und die Membran (14) über eine die Stützfläche (18) bildende Saugzone (30) einer rotierenden Walze (20) geführt sind.

16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserstoffbahn (12) zwischen der Membran (14) und einem Sieb- oder Filzband (22) über die Stützfläche (18) geführt ist.

17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffdichte der Bahn größer als 6% ist.