DE19958867A1

DE19958867A1 - Verfahren und Anordnung zum Trocknen einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuebahn

Info

Publication number: DE19958867A1
Application number: DE1999158867
Authority: DE
Inventors: Robert Wolf; Markus Oechsle; Wolfgang Mayer; Thomas Mack; Roland Mayer
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 1999-12-07
Filing date: 1999-12-07
Publication date: 2001-07-12

Abstract

Verfahren zum Trocknen einer Faserstoffbahn (1), insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuebahn während deren Herstellung, bei welchem die Faserstoffbahn in einer Trockenpartie über beheizte, rotierende Trockenzylinder geleitet und dabei von einem insbesondere endlosen Band, insbesondere Trockensieb (3) geführt wird, welches die Faserstoffbahn (1) im Umschlingungsbereich gegen die Trockenzylinder (2) drückt, wobei zur Erzielung einer störungsfreien Bahnabnahme von Trockenzylinder (2) die Verfahrensschritte von mindestens zwei der folgenden drei Gruppen von Maßnahmen gleichzeitig ausgeführt werden: DOLLAR A i) Verwendung mindestens eines Trockenzylinders (2), dessen Zylindermantel (7) im Kontaktbereich der Faserstoffbahn luftdurchlässig ausgebildet ist und dessen Innenraum an eine Druckluftquelle (8) angeschlossen ist; DOLLAR A ii) Aufheizen der Trockenzylinder (2) am Anfang der Trockenpartie bis zum Punkt des Erreichens eines Mindesttrockengehaltes (Gmin¶1¶, Gmin¶2¶) auf oder über eine relativ hohe Mindesttemperatur (Tmin¶1¶, Tmin¶2¶), wobei die Mindesttemperatur (Tmin¶1¶, Tmin¶2¶) die Temperatur ist, auf der das Haften der Faserstoffbahn (1) am jeweiligen Trockenzylinder (2) auf ein zulässiges Maß reduziert oder verhindert wird; und DOLLAR A iii) Wählen der Spannung des Bandes (3) einerseits so groß, daß ein störungsfreier Lauf und eine problemlose Regelung der Bahnspannug gewährleistet sind, und andererseits so klein, daß ein vorhandener, maximal ausnutzbarer Bahnzug ausreicht, um eine ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen einer Fa serstoffbahn, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuebahn während de ren Herstellung, bei welchem die Faserstoffbahn in einer Trockenpartie über beheizte, rotierende Trockenzylinder geleitet und dabei von einem insbesondere endlosen Band, insbesondere Trockensieb geführt wird, wel ches die Faserstoffbahn im Umschlingungsbereich gegen die Trockenzy linder drückt. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Anordnung zur Trocknung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, mit einem rotier- und beheizbaren Trockenzylinder, dessen Zylindermantel im Betrieb der Anordnung von der Faserstoffbahn teilweise umschlungen wird, und einem insbesondere endlosen Band, insbesondere Trockensieb, welches die Faserstoffbahn dabei gegen den Zylindermantel drückt.

Derartige Verfahren und Anordnungen sind seit längerem bekannt. Die Trockenpartien können dabei meist aus mehreren Trockengruppen mit separaten Trockensieben bestehen und verschiedenartig, beispielsweise ein- oder zweireihig aufgebaut sein.

Insbesondere bei Faserstoffbahnen mit relativ hohem Feuchtegehalt kommt es, vor allem im Anfangsbereich der Trockenpartie, zur verstärkten Haftung am jeweiligen Trockenzylinder. Bei der Abnahme der Faserstoff bahn von diesem Trockenzylinder kommt es infolge dessen zum soge nannten Rupfen sowie zu erheblichen Dehnungen der Faserstoffbahn. Neben der Verschlechterung der Qualität der Faserstoffbahn kann dies auch zur Faltenbildung oder sogar zum Abriß führen.

Besonders problematisch ist dieser Vorgang bei dünnen graphischen Pa pieren sowie bei hohen Bahngeschwindigkeiten.

Eine Ursache für die genannten Schwierigkeiten ist, daß die Bahn an der Abnahmestelle wegen der wirkenden Haft- und Druckkräfte zunächst mit dem Trockenzylinder läuft, sich also vom kontaktierenden Trockensieb abhebt und sich dann in einem kurzen freien Zug wieder an das Trocken sieb anlegt, um gemeinsam mit diesem weiterzulaufen. Das Abheben der Bahn vom Trockenzylinder erfolgt erst dann, wenn eine Bahnspannung vorhanden ist, die ausreicht, um die Haft- und Druckkräfte zu überwin den und die Bahnführung dann in einem kurzen, aber freien Zug sicher zustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Schwierigkeiten zu über winden. Insbesondere soll ein möglichst sicheres und effizientes Verfahren zur Trocknung von Faserstoffbahnen geschaffen werden, welches auch eine gute Qualität der Faserstoffbahn ermöglicht.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Verfahrensschritte von minde stens zwei der folgenden drei Gruppen von Maßnahmen gleichzeitig aus geführt werden:

a) Verwendung mindestens eines Trockenzylinders, dessen Zylin dermantel im Kontaktbereich der Faserstoffbahn luftdurchlässig ausgebildet ist und dessen Innenraum an eine Druckluft quelle angeschlossen ist;
b) Aufheizen der Trockenzylinder am Anfang der Trockenpartie bis zum Punkt des Erreichens eines Mindesttrockengehaltes auf oder über eine relativ hohe Mindesttemperatur, wobei die Min desttemperatur die Temperatur ist, bei der das Haften der Fa serstoffbahn am jeweiligen Trockenzylinder auf ein zulässiges Maß reduziert oder verhindert wird; und
c) Wählen der Spannung des Bandes einerseits so groß, daß ein störungsfreier Lauf und eine problemlose Regelung der Bahn spannung gewährleistet sind, und andererseits so klein, daß ein vorhandener, maximal ausnutzbarer Bahnzug ausreicht, um eine störungsfreie Abnahme der Faserstoffbahn vom Troc kenzylinder zu gewährleisten.

Die Erfindung besteht also darin, verschiedene Maßnahmen zur Verbesse rung des Trocknungsverfahrens, insbesondere zur Verbesserung der Bahnabnahme vom Trockenzylinder, gezielt miteinander zu kombinieren, wobei je nach den vorliegenden Gegebenheiten zwei oder auch alle drei der vorstehend genannten Maßnahmen durchgeführt werden. Die Erfindung basiert dabei auf der Überlegung, daß die Bandbreite der Variationsmög lichkeiten der genannten Maßnahmen, mit denen die Produktqualität und die Runability optimiert werden, je nach Sorte, Qualität und Eigenschaf ten des zu produzierenden Papiers mehr oder weniger eingeschränkt sind. Durch sinnvolle Kombination dieser Maßnahmen wird die größtmögliche Synergie im Hinblick auf ein gewünschtes Trocknungsergebnis erzielt. Die Erfindung ermöglicht es, in dem Beziehungsfeld: Papierqualität - Runabi lity - Produktionsgeschwindigkeit - Trocknungskosten eine für das ge wünschte Ergebnis besonders günstige Kombination einzusetzen.

Beispielsweise weist SC-A-Papier eine geringe Porosität auf, und es ist eine Kombination von verminderter Siebspannung und erhöhter Kontaktflä chentemperaturen für ein gutes Ergebnis ausreichend. Auf den Aufwand zum Aufbau eines Gaspolsters durch Trockenzylinder mit luftdurchblas baren Mäntel kann daher verzichtet werden. Entsprechend können die Kosten für das Trocknungsverfahren gesenkt werden.

Die Auswahl der auszuführenden Verfahrensschritte erfolgt bevorzugt in Abhängigkeit von den jeweiligen Gegebenheiten, insbesondere in Abhän gigkeit von Sorte, Qualität und/oder Eigenschaften des herzustellenden Produktes. Außerdem erfolgt die Auswahl bevorzugt unter Berücksichti gung der Aspekte Papierqualität, Runability, Produktionsgeschwindigkeit und/oder Produktionskosten. Damit können optimale Synergieeffekte er zielt werden.

Bevorzugt wird auch das Verhältnis der Intensitäten der Maßnahmen ge mäß den drei Gruppen von Verfahrensschritten, insbesondere der Grup pen ii und iii, in Abhängigkeit von den jeweiligen Gegebenheiten gewählt. So kann beispielsweise in bestimmten Anwendungsfällen die Siebspan nung verhältnismäßig stark verringert, die Kontakttemperatur dagegen nur mäßig erhöht werden. In andere Anwendungsfällen, in denen die Siebspannung nicht so stark verringert werden kann, wird dementspre chend die Kontakttemperatur stärker erhöht.

Ebenfalls bevorzugt wird auch das Verhältnis der Intensitäten unter Be rücksichtigung der Aspekte Papierqualität, Runability, Produktionsge schwindigkeit und/oder Produktionskosten gewählt. Auch hierdurch kön nen die Synergieeffekte vergrößert und das Verfahren verbessert werden.

Durch die Luftdurchlässigkeit des Zylindermantels im Kontaktbereich mit der Faserstoffbahn und das Anschließen des Innenraums des Trockenzy linders an eine Druckluftquelle gemäß der ersten Maßnahmegruppe bildet sich zwischen dem Zylindermantel und der Faserstoffbahn ein Druckluft polster, wobei sich ein Gleichgewicht zwischen dem Druck der Druckluft, die aus dem Trockenzylinder strömt, und dem Anpreßdruck des Bandes sowie der Bahnspannung einstellt. Im Ergebnis kann mit dieser Maßnah me das Wegführen der Faserstoffbahn sogar noch unterstützt werden, so daß die Faserstoffbahn dem Band unmittelbar folgen kann, ohne daß es zu einer Streckung der Faserstoffbahn kommt. Außerdem kann mittels der Druckluft die Wärme vom Trockenzylinder zur Faserstoffbahn über tragen werden.

Als Kontaktbereich der Faserstoffbahn wird der Bereich des Zylinderman tels angesehen, der während der Rotation des Trockenzylinders mit der Faserstoffbahn in Kontakt kommt. Um das Entweichen von Druckluft im nicht umschlungenen Bereich des Trockenzylinders zu behindern, können innerhalb und/oder außerhalb des Zylindermantels feststehende Abdec kungen angeordnet werden.

Der Zylindermantel sollte vorzugsweise im gesamten Kontaktbereich der Faserstoffbahn perforiert sein. Zur Vergleichmäßigung des Druckluftpol sters ist es des weiteren von Vorteil, wenn der Zylindermantel zumindest im Kontaktbereich der Faserstoffbahn von einem luftdurchlässigen, mög lichst glatten Zylinderband umschlungen ist, wobei das Zylinderband als Gewebeband, vorzugsweise mit metallischen Anteilen ausgeführt sein sollte.

Desweiteren sollte das Band in bekannter Weise als Trockensieb ausgebil det sein.

Zur Verbesserung der Trocknung ist es vorteilhaft, wenn die Druckluft vorzugsweise im Trockenzylinder erwärmt wird.

Wegen der fehlenden Kontaktfläche zwischen Trockenzylinder und Faser stoffbahn ist es außerdem von Vorteil, wenn der Zylindermantel des Troc kenzylinders auf eine Temperatur von mehr als 200°C, vorzugsweise im Bereich von 200°C bis 400°C erwärmt wird, was erheblich über den allge mein üblichen Werten liegt. Dies kann mit Infrarotstrahlern, Gasbrennern und/oder Induktionsheizungen erfolgen. Im Ergebnis kommt es zu einer höheren Trocknungsleistung, ohne daß die Faserstoffbahn geschädigt wird, sowie zu einer starken Erwärmung der Druckluft auf dem Weg durch den Zylindermantel. Bei diesen Temperaturen wird dem Druckluft polster zusätzlich noch Wasserdampf aus der Faserstoffbahn zugeführt, was sich positiv auf die Trocknungsleistung auswirkt.

Um eine Hinterlüftung der Faserstoffbahn beim Wegführen erheblich zu erleichtern, andererseits aber auch eine gute Wärmeübertragung zur Fa serstoffbahn bei stabiler Führung derselben zu gewährleisten, sollte der Druck der Druckluft so hoch gewählt werden, daß sich ein Druckluftpolster zwischen Zylindermantel und Faserstoffbahn mit einer Dicke von ma ximal 2 mm, vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 1 mm bildet.

Wegen des hohen Wirkungsgrades sollten ein oder mehrere Trockenzylin der insbesondere im Anfangsbereich der Trockenpartie eingesetzt werden.

Durch die hohen Mindesttemperaturen der Trockenzylinder vor allem im Anfangsbereich der Trockenpartie, das heißt in dem Bereich mit relativ hohem Feuchtegehalt der Faserstoffbahn, gemäß der zweiten Maßnah mengruppe kann ein schnelles Trocknen der Kontaktfläche der Faserstoff bahn mit dem Trockenzylinder erreicht werden. Dies verringert die Haf tung am Trockenzylinder, was durch die Ausbildung eines Dampfpolsters zwischen Faserstoffbahn und Trockenzylinder infolge der hohen Tempe raturen noch verstärkt wird.

Der Mindesttrockengehalt, ab dem die Haftung am Trockenzylinder kein Problem mehr darstellt, hängt neben der Gestaltung der Trockenpartie auch von der Art der Faserstoffbahn ab.

Auch die Mindesttemperaturen sind von der Art der Trockenpartie und der Faserstoffbahn abhängig. Darüber hinaus nimmt die Mindesttemperatur in Bahnlaufrichtung, das heißt mit höheren Trockengehalten stetig ab. Allerdings sind höhere Bahngeschwindigkeiten wegen der geringeren Kontaktzeit auch mit einer höheren Mindesttemperatur verbunden.

Eine genaue Bestimmung der Mindesttemperatur der Trockenzylinder muß unter Berücksichtigung der Gegebenheiten im Versuch oder während der Inbetriebnahme der Maschine ermittelt werden.

Hinsichtlich der dritten Maßnahmengruppe ist festzustellen, daß die Trockensiebspannung üblicherweise mit zunehmender Geschwindigkeit der Faserstoffbahn erhöht wird. Dies erfolgt deshalb, weil mit zunehmen der Geschwindigkeit bei gleicher Siebspannung ein zunehmend dickeres Luftpolster zwischen Bahn und Trockenzylinder dynamisch gebildet wird. Grundsätzlich ist im bisher üblichen Geschwindigkeitsbereich mit den bisher üblichen Pressenkonzepten ein Bahnzug vorhanden, der eine siche re Abnahme der Bahn von den Trockenzylindern ermöglicht. Der Bahnzug ist hier und im folgenden definiert als Differenz der Umfangsgeschwindig keit des jeweiligen Trockenzylinders zur Zentralwalze der Pressenpartie. Deshalb ist es heute geübte Praxis, durch Erhöhen der Spannung der Trockensiebe ein Anwachsen des Luftpolsters und damit ein Abfallen der Trockenleistung zu verhindern. Dies wird auch bestätigt durch die Emp fehlung TIP 0404-04 von TAPPI.

Bei weiter steigenden Bahngeschwindigkeiten und/oder neuen Pressen konzepten entsteht jedoch das Problem, daß nicht mehr ausreichend Bahnzug verfügbar ist, um eine sichere Bahnabnahme vom Trockenzylin der zu gewährleisten. Durch die Verfahrensschritte der dritten Maßnah mengruppe wird dieses Problem vermieden, indem die Spannung des Trockensiebes und damit die Innigkeit des Kontaktes der Bahn zur Heiz fläche auf dem Zylindermantel gerade so vermindert wird, daß mit dem verfügbaren Bahnzug eine störungsfreie Abnahme möglich ist. Dabei wird erfindungsgemäß darauf geachtet, daß die Siebspannung mindestens so groß ist, daß ein störungsfreier Lauf und eine problemlose Regelung des Trockensiebes gewährleistet sind. Diese Maßnahme ermöglicht damit auch bei hohen Bahnlaufgeschwindigkeiten eine sichere Bahnabnahme, ohne die Trockenleistung unnötig zu schmälern. Das erfindungsgemäße Verfahren ist daher nicht nur sicher, sondern auch effektiv.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Spannung des Bandes ge genüber der TAPPI-Empfehlung TIP 0404-04 verringert. Bei hohen Bahn geschwindigkeiten wird damit erreicht, daß auch ein kleiner ausnutzbarer Bahnzug ausreicht, um eine sichere Bahnabnahme zu gewährleisten.

Bei der Wahl der Spannung des Bandes wird bevorzugt die Permeabilität der Faserstoffbahn mit berücksichtigt. Je größer die Permeabilität, desto schneller wird ein Luftpolster zwischen Faserstoffbahn und Trockenzylin der abgebaut. Dies kann bei der Reduzierung der Bandspannung ausge nutzt werden, um die Bahnabnahme zu verbessern.

Entsprechend kann bei der Wahl der Bandspannung die Temperatur des Trockenzylinders mit berücksichtigt werden. Dabei wird die Tatsache aus genutzt, daß die Faserstoffbahn in bestimmten Temperaturbereichen stär ker am Trockenzylinder haftet als in anderen Bereichen. In Bereichen ge ringerer Haftung kann daher die Bandspannung verhältnismäßig größer gewählt werden. Dadurch wird die Trocknungsleistung verbessert.

Das erfindungsgemäße Verfahren findet insbesondere bei Bahngeschwin digkeiten von über 1200 m/min, vorzugsweise über 1500 m/min, sowie bei Faserstoffbahnen mit geringem Flächengewicht und/oder geringer Zugfestigkeit Anwendung. Bei diesen Bahngeschwindigkeiten und/oder Faserstoffbahnen ergeben sich besondere Probleme hinsichtlich des Haf tens an dem Trockenzylinder, die durch die Erfindung gelöst werden kön nen.

Desweiteren bevorzugt ist eine Regelung der Bandspannung und/oder der Temperatur der Trockenzylinder, und zwar in Abhängigkeit von der Bahn geschwindigkeit und/oder in Abhängigkeit vom verfügbaren Bahnzug und/oder vom erzielten Trocknungsgrad. Die Temperatur beeinflußt die Ausbildung des Dampfpolsters zwischen Trockenzylinder und Faserstoff bahn. Damit kann die Bandspannung optimiert und die Bahnabnahme weiter verbessert werden.

Bei einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Trocknung einer Faserstoff bahn ist die Bandspannung einerseits so groß gewählt, daß ein störungs freier Lauf und eine problemlose Regelung der Bandspannung gewährlei stet sind, und andererseits so klein, daß ein vorhandener maximal aus nutzbarer Bahnzug ausreicht, um eine störungsfreie Abnahme der Faser stoffbahn vom Trockenzylinder zu gewährleisten. Außerdem ist der Zylin dermantel des Trockenzylinders im Kontaktbereich der Faserstoffbahn luftdurchlässig ausgebildet und der Innenraum des Trockenzylinders an eine Druckluftquelle angeschlossen. Die Spannung des Bandes ist dabei insbesondere gegenüber der TAPPI-Empfehlung TIP 0404-04 verringert. Mit einer solchen Anordnung kann auch bei hohen Bahngeschwindigkei ten eine störungsfreie Bahnabnahme gewährleistet werden.

Bevorzugt sind bei der Anordnung Mittel vorgesehen zur Regelung der Spannung des Bandes und/oder der Temperatur des Trockenzylinders in Abhängigkeit von der Bahngeschwindigkeit. Damit kann für jede Bahnge schwindigkeit eine optimale Bandspannung eingestellt werden.

Ebenso ist es bevorzugt, wenn in der Anordnung Mittel vorgesehen sind zur Regelung der Bandspannung und/oder der Temperatur des Trocken zylinders in Abhängigkeit vom verfügbaren Bahnzug. Auch hierdurch kann die Einstellung der Bandspannung optimiert werden.

Nach noch einer Ausgestaltung der Erfindung sind Mittel vorgesehen zur Regelung der Bandspannung und/oder der Temperatur des Trockenzylin ders in Abhängigkeit vom erzielten Trocknungsgrad. Ist der erzielte Trocknungsgrad hoch, so kann die Bandspannung entsprechend reduziert werden, da dann ein entsprechend weniger intensiver Kontakt der Bahn zur Heizfläche erforderlich ist. Die Bahnabnahme wird dadurch entspre chend verbessert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigen, jeweils in schematischer Darstellung,

Fig. 1 den Anfang einer Trockenpartie,

Fig. 2 ein Diagramm der empfohlenen Siebspannung gemäß TIP 0404- 04 von TAPPI,

Fig. 3 ein Diagramm der Abhängigkeit des Preßdrucks von der Sieb spannung bei verschiedenen Zylinderdurchmessern,

Fig. 4 ein Diagramm der Dicke des Luftpolsters in Abhängigkeit von der Bahngeschwindigkeit bei verschiedenen Siebspannungen,

Fig. 5 ein Diagramm der Spaltweite in Abhängigkeit von der Bahnge schwindigkeit bei verschiedenen Permeabilitäten der Faserstoff bahn am Anfang und am Ende des Spaltes,

Fig. 6 ein Diagramm der Temperatur des Trockenzylinders in Abhän gigkeit vom Trockengehalt der Faserstoffbahn,

Fig. 7 einen Ausschnitt aus einer Trockengruppe einer Variante der Erfindung und

Fig. 8 einen Querschnitt durch einen Teil eines Trockenzylinders.

In der Trockenpartie gemäß Fig. 1 wird die Faserstoffbahn 1 abwechselnd über beheizte Trockenzylinder 2 und besaugte Leitwalzen 6 geführt, wobei die Trockenzylinder 2 in einer oberen und die Leitwalzen 6 in einer unte ren Reihe angeordnet sind. Dabei besteht die Trockenpartie aus mehreren Trockengruppen mit jeweils einem endlos umlaufenden Trockensieb 3, welches die Faserstoffbahn 1 in der Trockengruppe führt und die Faser stoffbahn 1 im Umschlingungsbereich gegen den jeweiligen Trockenzylin der 2 drückt. Durch den guten Kontakt mit den beispielsweise dampfbe heizten Trockenzylindern 2 kommt es zu einer schnellen Aufheizung der Faserstoffbahn 1 und somit zur Trocknung der Faserstoffbahn 1 infolge Verdunstens der Feuchtigkeit.

Die Faserstoffbahn 1 wird hier von einem Transferband 5 in Form eines Filzes oder Siebes, welches die Faserstoffbahn 1 von einer vorgelagerten Pressenpartie zur Entwässerung der Faserstoffbahn 1 heranführt, abge nommen.

Dabei handelt es sich beispielsweise um die Herstellung, das heißt die Trocknung einer graphischen Papierbahn mit geringer Zugfestigkeit bei einer Bahngeschwindigkeit von 1500 m/min. Die Faserstoffbahn 1 hat am Beginn der Trockenpartie beispielsweise einen Trockengehalt von etwa 44% bis 56%.

Unter diesen Bedingungen besteht im allgemeinen die Gefahr einer zu starken Haftung der Faserstoffbahn 1 am beheizten Trockenzylinder 2, insbesondere im ersten Drittel der Trockenpartie. Die Folge hiervon ist ein Rupfen und/oder Ziehen der Faserstoffbahn 1 bei der Abnahme vom Trockenzylinder 2, was sich negativ auf die Qualität der fertigen Faser stoffbahn 1 auswirkt oder sogar zur Faltenbildung führen kann.

Die Haftung der Faserstoffbahn 1 am Trockenzylinder 2 ist unter anderem abhängig von der Spannung des Trockensiebes. Diese Spannung wird mit steigender Bahnlaufgeschwindigkeit erhöht, um ein Anwachsen des Luft polsters zwischen Faserstoffbahn 1 und Trockenzylinder 2 zu verhindern.

Die empfohlenen Trockensiebspannungen sind Fig. 2 entnehmbar. Dabei ist die Trockensiebspannung über der Bahnlaufgeschwindigkeit für Troc kenzylinder mit verschiedenen Durchmessern aufgetragen. Die Geraden a, b, c und d entsprechen in dieser Reihenfolge Zylinderdurchmessern von 213 cm, 183 cm, 152 cm, und 122 cm. Mit A ist der Spannungsbereich gekennzeichnet, für den übliche Papiermaschinen heutzutage ausgebildet sind. Mit B ist der Spannungsbereich gekennzeichnet, in dem typischer weise die Trockensiebspannungen liegen.

Fig. 3 ist der Preßdruck entnehmbar, der durch eine bestimmte Siebspan nung erzielt wird. Mit den Geraden I, II und III sind die Verhältnisse bei verschiedenen Durchmessern des Trockenzylinders 2 dargestellt, nämlich mit Gerade I der Verlauf bei einem Durchmesser von 1,5 m, mit Gerade II der Verlauf bei einem Durchmesser von 1,8 m und mit der Geraden III der Verlauf bei einem Durchmesser von 2,2 m. Wie man sieht, nimmt der Preßdruck mit zunehmender Siebspannung zu, bei gleicher Siebspannung mit zunehmendem Durchmesser des Trockenzylinders 2 dagegen ab.

Fig. 4 zeigt die Abhängigkeit des Luftpolsters zwischen Faserstoffbahn 1 und Trockenzylinder 2 von der Bahnlaufgeschwindigkeit, und zwar für verschiedene Siebspannungen. Die Kurven IV, V, VI und VII entsprechen dabei Siebspannungen von 0,5, 1, 2 und 3 N/mm. Wie man sieht, nimmt die Dicke des Luftpolsters mit zunehmender Bahnlaufgeschwindigkeit zu, mit zunehmender Siebspannung dagegen ab.

Fig. 5 zeigt schließlich das Verhältnis der Spaltweite in Abhängigkeit von der Bahnlaufgeschwindigkeit, und zwar einmal am Anfang des Trocken spaltes und einmal an dessen Ende. Es sind jeweils die Verhältnisse bei zwei verschiedenen Siebspannungen und bei zwei verschiedenen Perme abilitätswerten der Faserstoffbahn 1 aufgetragen. Die Kurven VIII bis XV geben dabei die Verhältnisse unter den nachfolgend aufgeführten Um ständen wieder:

1. VIII: Spaltweite am Anfang des Trockenspaltes bei einer Siebspannung von 1000 N/m und einer Permeabilität von 455 Bendtgen,
2. IX: Spaltweite am Ende des Trockenspaltes und im übrigen den vor hergehenden Voraussetzungen,
3. X: Spaltweite am Anfang des Trockenspaltes bei einer Siebspannung von 3000 N/m und einer Permeabilität von 455 Bendtgen,
4. XI: Verhältnisse wie vorstehend, jedoch am Ende des Trockenspaltes,
5. XII: Verhältnisse am Anfang des Trockenspaltes bei 1000 N/m Sieb spannung und einer Permeabilität von 45,5 Bendtgen,
6. XIII: Verhältnisse wie vorstehend, jedoch am Ende des Trockenspaltes,
7. XIV: Verhältnisse am Anfang des Trockenspaltes bei einer Siebspan nung von 3000 N/m und einer Permeabilität von 45,5 Bendtgen,
8. XV: Verhältnisse wie vorstehend, jedoch am Ende des Trockenspaltes.

Die Kurven VIII und XII fallen zusammen, da sich am Anfang des Troc kenspaltes die Permeabilität der Faserstoffbahn 1 noch nicht ausgewirkt hat. Aus demselben Grunde fallen die Kurven X und XIV zusammen. Auf grund der größeren Siebspannung ist die Spaltweite bei den beiden letzt genannten Kurven kleiner als bei den beiden davor genannten Kurven.

Die Kurven IX und XI fallen zusammen, da die Permeabilität so groß ist, daß die beiden vorliegenden Siebspannungen ausreichen, das Luftpolster im Spalt vollständig abzubauen. Allerdings wird das Luftpolster bei der höheren Siebspannung schneller abgebaut als bei der niedrigeren Sieb spannung, was in der Darstellung von Fig. 5 aber nicht erkennbar ist.

Die beiden die Zustände am Ende des Trockenspaltes kennzeichnenden Kurven XIII und XV im Falle geringer Permeabilität liegen, wie man sieht, oberhalb der Kurven IX und XI, die sich bei der höheren Permeabilität am Spaltende ergeben. Dies bedeutet, daß das Luftpolster weniger bei gerin ger Permeabilität abgebaut werden kann, die Spaltweite am Ende des Trockenspaltes also größer ist. Dies kann bei hohen Bahnlaufgeschwin digkeiten und geringer Siebspannung sogar dazu führen, daß die Faser stoffbahn 1 über den gesamten Trockenspalt ohne Kontakt zum Trocken zylinder 2 ist. Dieser Zustand wird durch den Bereich der Kurve XIII ober halb der Spaltweite 0 wiedergegeben.

Der durch die Spannung des Trockensiebes 3 erzeugte Überdruck im Luftpolster führt zum Antrieb einer Strömung durch die Bahn 1, weil die se eine Durchlässigkeit für Luft aufweist. Je höher die Siebspannung und je permeabler die Bahn 1, desto früher ist das Luftpolster abgebaut und ein inniger Kontakt zwischen Bahn 1 und Heizfläche geschaffen.

Zusammenfassend ergibt sich aus den Fig. 3 bis 5, daß zu hohen Bahn laufgeschwindigkeiten hin bei einer Rücknahme der Trockensiebspannung der Preßdruck der Bahn 1 gegen den Trockenzylinder 2 kleiner wird, die Länge mit mechanischem Kontakt zwischen Bahn 1 und Trockenzylin der 2 kleiner wird und außerhalb einer bestimmten Kombination von Siebspannung, Bahnpermeabilität und Bahnlaufgeschwindigkeit voll kommen kontaktloser Lauf der Bahn 1 zum Zylinder 2 vorliegt. Mittels dieser Gegebenheiten und Effekte kann bewirkt werden, daß die Innigkeit des Kontaktes zwischen Faserstoffbahn 1 und Trockenzylinder 2 soweit durch die Spannung des Trockensiebes 3 kontrolliert werden kann, daß eine störungsfreie Abnahme der Faserstoffbahn 1 vom Trockenzylinder 2 auch bei kleinem verfügbaren Bahnzug gewährleistet ist.

Nach dem Erreichen eines Mindesttrockengehaltes Gmin₁, Gmin₂ spielt die Haftung keine wesentliche Rolle mehr.

Die erfindungsgemäße Verbesserung der Bahnabnahme durch die Verfah rensschritte der Merkmalsgruppe ii beruht auf der Ausnutzung der Er kenntnis, daß die Haftung der feuchten Faserstoffbahn 1 nicht nur im Be reich S unter eine bestimmten niedrigen Temperatur T, sondern auch auf oder über einer bestimmten, relativ hohen Mindesttemperatur Tmin₁, Tmin₂ der Trockenzylinder 2 gemäß Bereich H stark verringert oder aus geschlossen werden kann. Siehe hierzu Fig. 6.

Die Mindesttemperatur Tmin₁, Tmin₂ nimmt wie in Fig. 6 gezeigt, mit zu nehmender Bahngeschwindigkeit m₁, v₂ zu, das heißt, v₁ ist kleiner als v₂. Beispielsweise beträgt v₁ 1200 m/min und v₂ 1500 m/min.

Außerdem nimmt die Mindesttemperatur Tmin₁, Tmin₂ in Bahnlaufrich tung 4 der Trockenpartie ab, da sich auch die Haftung mit steigendem Trockengehalt G verringert.

Die hohen Temperaturen der Trockenzylinder 2 führen dabei auch zu ei ner Intensivierung der Trocknung, so daß kürzere Trockenpartien möglich sind.

Die Mindesttemperaturen Tmin₁, Tmin₂ müssen vor Beginn des Dauerbe triebs für bestimmte Geschwindigkeiten v₁, v₂ in Abhängigkeit von der Art der Faserstoffbahn 1 für die entsprechende Konfiguration der Papierma schine ermittelt werden. Die Obergrenzen der Temperatur T der Trocken zylinder 2 werden dabei von der thermischen Belastbarkeit der Faserstoff bahn 1 begrenzt.

Bei bekannten Lösungen liegt die Temperatur der Trockenzylinder 2 am Anfang der Trockenpartie zur Vermeidung von Haftproblemen überwie gend im Bereich S unter den in Fig. 6 dargestellten Temperaturkurven. In Abhängigkeit von der Bahngeschwindigkeit v₁, v₂ steigt die mögliche Tem peratur T der Trockenzylinder 2 ausgehend von einem sehr niedrigen Wert am Anfang bis zum Erreichen des Mindesttrockengehaltes Gmin₁, Gmin₂ stetig an. Dieses verlängert den Trocknungsprozeß und damit auch die Trocknungsvorrichtung unnötig.

Bei der in Fig. 7 dargestellten Trockengruppe wird die Faserstoffbahn 1 ebenfalls abwechselnd über beheizte Trockenzylinder 2 und Leitwalzen 6 geführt, wobei das Band 3 in Form eines Trockensiebes die Faserstoff bahn 1 führt und gegen die Trockenzylinder 2 drückt. Der Zylinderman tel 7 der Trockenzylinder 2 ist hier jedoch luftdurchlässig ausgeführt, und der Innenraum der Trockenzylinder 2 mit einer Druckluftquelle 8 verbun den. Um das Entweichen von Druckluft im nicht umschlungenen Bereich des Zylindermantels 7 zu behindern, sind in diesem Bereich innerhalb des Trockenzylinders 2 feststehende Abdeckungen 9 angeordnet.

Beheizt wird der metallische Zylindermantel 7 von außen angebrachten Induktionsheizungen 10, die im nicht umschlungenen Bereich der Trockenzylinder 2 angeordnet sind. Dabei werden Temperaturen des Zylin dermantels 7 von mehr als 200°C angestrebt. Beim Durchgang der Druckluft kommt es bei diesen relativ hohen Temperaturen zu einer schnellen Erwärmung der Druckluft, was das Trocknungsergebnis verbes sert. Der Druck der Druckluft ist dabei so groß, daß sich zwischen Zylin dermantel 7 und Faserstoffbahn 1 ein Druckluftpolster 11 mit einer Dicke von 0,5 mm bis 1 mm einstellt. Dies geschieht in Abhängigkeit vom An preßdruck des Bandes 3 sowie der Bahnspannung der Faserstoffbahn 1 und erleichtert das Wegführen der Faserstoffbahn 1 vom Trockenzylinder 2 in ausreichender Weise.

Gemäß Fig. 8 ist der eigentliche Zylindermantel 7 perforiert, das heißt, mit Bohrungen 12 im Kontaktbereich mit der Faserstoffbahn 1 versehen. Zur Vergleichmäßigung des Druckluftpolsters 11 ist der Zylindermantel 7 im Kontaktbereich von einem luftdurchlässigen, möglichst glatten Zylinder band 13 in Form eines Metallsiebes umschlungen. Dieses Metallsieb wird genauso wie der Zylindermantel 7 von der Induktionsheizung 10 erwärmt.

Die Ausgestaltungen der Trockengruppen gemäß der Fig. 1 und 7 können insbesondere auch miteinander kombiniert werden. Das heißt, neben ei nem perforierten Zylindermantel 7 können zugleich Maßnahmen getroffen sein, um die Siebspannung auf ein gewünschtes Maß zu reduzieren und/oder in einer gewünschten Abhängigkeit zu regeln sowie den Zylin dermantel 7 auf eine relativ hohe Mindesttemperatur Tmin₁, Tmin₂ aufzu heizen.

Bezugszeichenliste

1

Faserstoffbahn

2

Trockenzylinder

3

Trockensieb

4

Bahnlaufrichtung

5

Transferband

6

Leitwalze

7

Zylindermantel

8

Druckluftquelle

9

Abdeckung

10

Induktionsheizung

11

Druckluftpolster

12

Bohrung

13

Zylinderband
I-III Preßdruckgerade
IV-VII Luftpolsterkurve
VIII-XV Spaltweitenkurve
A Spannungsbereich
B Spannungsbereich
a-d Spannungsgerade

Claims

1. Verfahren zum Trocknen einer Faserstoffbahn (1), insbesondere Pa pier-, Karton- oder Tissuebahn während deren Herstellung, bei wel chem die Faserstoffbahn in einer Trockenpartie über beheizte, rotie rende Trockenzylinder geleitet und dabei von einem insbesondere endlosen Band, insbesondere Trockensieb (3) geführt wird, welches die Faserstoffbahn (1) im Umschlingungsbereich gegen die Trocken zylinder (2) drückt, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte von mindestens zwei der folgenden drei Gruppen von Maßnahmen gleichzeitig ausgeführt werden:

a) Verwendung mindestens eines Trockenzylinders (2), dessen Zy lindermantel (7) im Kontaktbereich der Faserstoffbahn luft durchlässig ausgebildet ist und dessen Innenraum an eine Druckluftquelle (8) angeschlossen ist;
b) Aufheizen der Trockenzylinder (2) am Anfang der Trockenpartie bis zum Punkt des Erreichens eines Mindesttrockengehaltes (Gmin₁, Gmin₂) auf oder über eine relativ hohe Mindesttempe ratur (Tmin₁, Tmin₂), wobei die Mindesttemperatur (Tmin₁, Tmin₂) die Temperatur ist, auf der das Haften der Faserstoff bahn (1) am jeweiligen Trockenzylinder (2) auf ein zulässiges Maß reduziert oder verhindert wird; und
c) Wählen der Spannung des Bandes (3) einerseits so groß, daß ein störungsfreier Lauf und eine problemlose Regelung der Bahnspannung gewährleistet sind, und andererseits so klein, daß ein vorhandener, maximal ausnutzbarer Bahnzug aus reicht, um eine störungsfreie Abnahme der Faserstoffbahn (1) vom Trockenzylinder (2) zu gewährleisten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahl der auszuführenden Verfahrensschritte in Abhän gigkeit von den jeweiligen Gegebenheiten, insbesondere in Abhän gigkeit von Sorte, Qualität und/oder Eigenschaften des herzustel lenden Produktes erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahl der auszuführenden Verfahrensschritte unter Be rücksichtigung der Aspekte Papierqualität, Runability, Produktions geschwindigkeit und/oder Produktionskosten erfolgt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß das Verhältnis der Intensitäten der Maßnahmen gemäß den drei Gruppen von Verfahrensschritten, insbesondere der Gruppen ii) und iii), in Abhängigkeit von den jeweiligen Gegebenheiten gewählt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Intensitäten der Maßnahmen gemäß den drei Gruppen von Verfahrensschritten, insbesondere der Gruppen ii) und iii), unter Berücksichtigung der Aspekte Papierqualität, Runability, Produktionsgeschwindigkeit und/oder Produktionsko sten gewählt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylindermantel (7) vorzugsweise im gesamten Kontaktbe reich der Faserstoffbahn (1) perforiert ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylindermantel (7) zumindest im Kontaktbereich der Faser stoffbahn (1) von einem luftdurchlässigen, möglichst glatten Zylin derband (13) umschlungen ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Zylinderband (13) als Gewebeband ausgeführt ist.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (3) als Trockensieb ausgeführt ist.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluft vorzugsweise im Trockenzylinder (2) erwärmt wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylindermantel (7) des Trockenzylinders (2) auf eine Tempe ratur von mehr als 200°C, vorzugsweise im Bereich von 200°C bis 400°C erwärmt wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beheizung mit Infrarotstrahlern, Gasbrennern und/oder In duktionsheizungen (10) erfolgt.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der Druckluft so hoch gewählt wird, daß sich ein Druckluftpolster (11) zwischen Zylindermantel (7) und Faserstoff bahn (1) mit einer Dicke von maximal 2 mm, vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 1 mm bildet.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Trockenzylinder (2) im Anfangsbereich einer Trockenpartie eingesetzt werden.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mindesttemperatur (Tmin₁, Tmin₂) in Bahnlaufrichtung (4) der Trockenpartie zumindest tendenziell, vorzugsweise stetig ab nimmt.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mindesttemperatur (Tmin₁, Tmin₂) mit zunehmender Bahn geschwindigkeit (v₁, v₂) zunimmt.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung des Bandes (3) gegenüber der TAPPI-Empfehlung TIP 0404-04 verringert ist.

18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Wahl der Bandspannung die Permeabilität der Faser stoffbahn (1) berücksichtigt wird.

19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Wahl der Bandspannung die Temperatur des Trocken zylinders (2) berücksichtigt wird.

20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandspannung und/oder die Temperatur der Trockenzylin der (2) in Abhängigkeit von der Bahngeschwindigkeit geregelt wird.

21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandspannung und/oder die Temperatur der Trockenzylin der (2) in Abhängigkeit vom verfügbaren Bahnzug geregelt wird.

22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandspannung und/oder die Temperatur der Trockenzylin der (2) in Abhängigkeit vom erzielten Trocknungsgrad geregelt wird.

23. Anwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden An sprüche bei Bahngeschwindigkeiten (v₁, v₂) von über 1200 m/min, vorzugsweise über 1500 m/min.

24. Anwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden An sprüche bei Faserstoffbahnen (1) mit geringem Flächengewicht und/oder geringer Zugfestigkeit.

25. Anordnung zur Trocknung einer Faserstoffbahn (1), insbesondere einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, mit einem rotier- und be heizbaren Trockenzylinder (2), dessen Zylindermantel im Betrieb der Anordnung von der Faserstoffbahn (1) teilweise umschlungen wird, und einem insbesondere endlosen Band, insbesondere Trockensieb (3), welches die Faserstoffbahn (1) dabei gegen den Zylindermantel drückt, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung des Bandes (3) einerseits so groß gewählt ist, daß ein störungsfreier Lauf und eine problemlose Regelung der Bandspannung gewährleistet sind, und andererseits so klein, daß ein vorhandener maximal ausnutzbarer Bahnzug ausreicht, um eine störungsfreie Abnahme der Faserstoffbahn (1) vom Trockenzylinder (2) zu gewährleisten, wobei der Zylindermantel (7) im Kontaktbe reich der Faserstoffbahn (1) luftdurchlässig ausgebildet und der In nenraum des Trockenzylinders (2) an eine Druckluftquelle (8) ange schlossen ist.

26. Anordnung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylindermantel (7) vorzugsweise im gesamten Kontaktbe reich der Faserstoffbahn (1) perforiert ist.

27. Anordnung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet daß der Zylindermantel (7) zumindest im Kontaktbereich der Faser stoffbahn (1) von einem luftdurchlässigen, möglichst glatten Zylin derband (13) umschlungen ist.

28. Anordnung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Zylinderband (13) als Gewebeband ausgebildet ist.

29. Anordnung nach einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (3) als Trockensieb ausgeführt ist.

30. Anordnung nach einem der Ansprüche 25 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, durch welche die Druckluft im Trocken zylinder (2) erwärmbar ist.

31. Anordnung nach einem der Ansprüche 25 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind zur Erwärmung des Zylindermantels (7) des Trockenzylinders (2) auf eine Temperatur von mehr als 200°C, vorzugsweise im Bereich von 200°C bis 400°C.

32. Anordnung nach einem der Ansprüche 25 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erwärmung des Zylindermantels (7) Infrarotstrahler, Gas brenner und/oder Induktionsheizungen (10) vorgesehen sind.

33. Anordnung nach einem der Ansprüche 25 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der Druckluft so hoch gewählt ist, daß sich ein Druckluftpolster (11) zwischen Zylindermantel (7) und Faserstoff bahn (1) mit einer Dicke von maximal 2 mm, vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 1 mm bildet.

34. Anordnung nach einem der Ansprüche 25 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Trockenzylinder (2) im Anfangsbereich einer Trockenpartie vorgesehen sind.

35. Anordnung nach einem der Ansprüche 25 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung des Bandes (3) gegenüber der TAPPI-Empfehlung TIP 0404-04 verringert ist.

36. Anordnung nach einem der Ansprüche 25 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind zur Regelung der Spannung des Bandes (3) und/oder der Temperatur des Trockenzylinders (2) in Abhängig keit von der Bahngeschwindigkeit.

37. Anordnung nach einem der Ansprüche 25 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind zur Regelung der Bandspannung und/oder der Temperatur des Trockenzylinders (2) in Abhängigkeit vom verfügbaren Bahnzug.

38. Anordnung nach einem der Ansprüche 25 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind zur Regelung der Bandspannung und/oder der Temperatur des Trockenzylinders (2) in Abhängigkeit vom erzielten Trocknungsgrad.