DE60003073T2

DE60003073T2 - Verfahren und anlage zur herstellung von papierblättern mit starrer struktur

Info

Publication number: DE60003073T2
Application number: DE60003073T
Authority: DE
Inventors: Giuseppe Locati
Original assignee: LOGA Srl; LOGA Srl MONZA
Current assignee: Loga Srl Monza Milano It
Priority date: 1999-11-23
Filing date: 2000-11-16
Publication date: 2004-04-01
Anticipated expiration: 2020-11-17
Also published as: ITMI992441A1; JP4625222B2; US6783714B1; ATE241446T1; ITMI992441A0; DK1232048T3; EP1232048A1; ES2200977T3; IT1313677B1; EP1232048B1; JP2003514691A; AU1858701A; WO2001038057A1; RU2244623C2; RU2002116691A; DE60003073D1; PT1232048E

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein neuartiges Verfahren und eine Anlage, die dieses Verfahren für die Herstellung von Blättern aus Papiermaterial verwenden, die eine im Wesentlichen starre Struktur haben, z. B. geeignet sind für die Verwendung als Ersatz der konventionellen Pappe für die Herstellung von Schachteln, Verpackungen und Ähnlichem.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf das Papierprodukt, welches durch dieses Verfahren hergestellt wurde.
Im Stand der Technik ist die sogenannte Wellpappe gut bekannt, die von einem oder mehreren inneren Schichten von welligem Papier von verschiedener Dicke und von auf die zwei Oberflächen von jedem der welligen Schichten aufgeklebten flachen Blättern ausgebildet ist. Diese Struktur hat die Eigenschaft, dass eine Steifheit mit minimalem Materialbedarf geliefert wird. Andererseits ist die Herstellung relativ kompliziert, da es notwendig ist, ein normalerweise relativ dickes Papier durch herkömmliche Papierherstellungsverfahren herzustellen. Dieses Papier muss dann wellig sein, mit Kleber bedeckt sein und auf beiden Oberflächen mit flachen Blättern von anderem Papier bedeckt sein, welches auch durch herkömmliche Verfahren hergestellt ist. Letztlich muss alles moderat gepresst werden, um die Verklebung sicherzustellen, es muss in Blättern geschnitten werden und es muss ermöglicht werden, dass sie trocknen. Dem gemäss gibt es hier eine relativ hohe Herstellungskomplexität, welche durchgemacht werden muss, um das Papier zu wellen, es zu positionieren, die flachen Blätter zusammenzukleben etc. Es ist immer notwendig, das Startpapier mit den bekannten, in der herkömmlichen Papierherstellung verursachten, Problemen herzustellen.
Ein Leistungsmerkmal der Wellpappe, welche manchmal ein Nachteil ist, ist die unterschiedliche Steifheit, welche sie in der Richtung der Ausbreitung der Wellen mit Bezug auf die senkrechte Richtung bietet. Um diesem abzuhelfen, wurde eine Pappe vorgeschlagen, die aus verschiedenen gewellten Schichten gemacht wurde, die mit den in verschiedenen Richtungen angeordneten Wellen zusammengeklebt wurde. Dies erschwert noch dazu die Herstellung von Wellpappe. Zusätzlich muss daran erinnert werden, dass die kontinuierliche Herstellung nur dann möglich ist, wenn die Welligkeit mit den Senkungen ausgerichtet ist, die sich diagonal zu der Laufrichtung der Produktionslinie oder im günstigsten Fall mit minimaler Neigung unter Bezug auf die Laufrichtung erstrecken.
Das US Patent Nr. 5,290,621 zeigt die Herstellung von verschiedenen Wellblättchenpappestreifen, die in drei Schritten aus Holzfragmenten kombiniert mit Wärme härtbarem Harz gemacht werden. Natürlich ist dieses Grundmaterial anders als das Papiermaterial, das in dem technischen Bereich der vorliegenden Erfindung verwendet wird und entsprechend dazu ist sein Verhalten in den Herstellungsschritten und sind die Leistungsmerkmale des Endproduktes ganz unterschiedlich.
Der allgemeine Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, die oben genannten Unzulänglichkeiten dadurch zu beheben, dass ein Papiermaterial in Blättern bereitgestellt wird, die eine Steifigkeit vergleichbar mit der Wellpappe, einen minimalen Materialverbrauch, reduzierte Kosten und Herstellungsleichtigkeit haben. Ein anderer Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, ein Herstellungsverfahren und eine Anlage bereit zu stellen, die das besagte Verfahren anwendet.
Im Hinblick auf diesen Zweck wurde angestrebt, ein Verfahren entsprechend der vorliegenden Erfindung zur kontinuierlichen Produktion von Blättern mit einer im Wesentlichen starren Struktur aus Papiermaterial umfassend die Schritte: Zermahlen von Papier, um Papierflocke zu erhalten, Ausbreiten der Flocken, um einen Flockenteppich zu erhalten, das Besprühen des Teppichs mit Klebstoff-Flüssigkeit, Erzielen einer ersten Teppichverdichtung, um eine erste Verdichtung der Flocken zu erzeugen, während eine praktisch flache Teppichkonfiguration erhalten wird, Erzielen einer zweiten Teppichverdichtung, um eine weitere Verdichtung der Flocken zu erzeugen, und Durchführen einer simultanen Formgebung während der zweiten Verdichtungen, um eine kontinuierliche Produktion eines Blattes mit einer Vielzahl von Versteifungsvertiefungen zu erzeugen, die eine längliche Form haben und wenigstens in zwei unterschiedlichen Richtungen auf der Blattfläche angeordnet sind.
Außerdem wurde es entsprechend den Prinzipien der vorliegenden Erfindung angestrebt, eine Anlage zur kontinuierlichen Produktion von Blättern mit einer im Wesentlichen starren Struktur aus Papiermaterial vorzusehen, umfassend eine Papiermahleinrichtung, um Papierflocken zu erhalten, eine Verteilereinrichtung, um die Flocken in einer gleichförmigen Schicht auszubreiten, um einen Teppich aus Flocken zu bilden, eine Sprüheinrichtung, um den Teppich mit einer Klebstoff-Flüssigkeit zu besprühen, eine gleichförmige Verdichtungseinrichtung, um den Teppich einer ersten Verdichtung zu unterwerfen, um eine erste Verdichtung der Flocken zu erzeugen, während eine im Wesentlichen flache Teppichkonfiguration gehalten wird, und eine mit einer Form versehene Verdichtungseinrichtung, um den Teppich einer zweiten Verdichtung zu unterwerfen, um eine zweite Verdichtung zu erzeugen, wobei die mit einer Form versehene Verdichtungseinrichtung während der zweiten Verdichtung eine gleichzeitige Formgebung ausführen, um eine kontinuierliche Produktion eines Blattes mit einer Vielzahl von Versteifungsvertiefungen zu erhalten, die eine längliche Form haben und in wenigstens zwei unterschiedlichen Richtungen auf der Blattausdehnung angeordnet sind.
Zuletzt wiederum entsprechend den Prinzipien der vorliegenden Erfindung wurde es angestrebt, ein Blatt mit einer im Wesentlichen starren Struktur aus Papiermaterial vorzusehen, das aus verdichteten Papier zusammengesetzt ist, gekennzeichnet durch das Vorhanden sein einer Vielzahl von Versteifungsvertiefungen, die eine längliche Form haben und in wenigstens zwei unterschiedlichen Richtungen auf der Blattausdehnung angeordnet sind.
Um die Auslegung der innovativen Prinzipien der vorliegenden Erfindung und ihre Vorteile verglichen mit dem Stand der Technik zu verdeutlichen, ist hier mit Hilfe der beigefügten Zeichnungen eine mögliche Ausführungsform davon anstelle von unbegrenzten Beispielen, die besagte Prinzipien anwenden, weiter unten beschrieben. In den Zeichnungen:
1 eine schematische Ansicht einer Produktionsanlage für Papiermaterial entsprechend der vorliegenden Erfindung,
2 eine schematische Ansicht von Materialverarbeitungsschritten,
3 eine Draufsicht eines Materiales, das entsprechend der vorliegenden Erfindung erzeugt wurde, und
4 eine Querschnittsansicht entlang der Schnittebene IV-IV von 3.
Unter Bezugnahme auf die Figuren zeigt 1 eine Produktionsanlage entsprechend der vorliegenden Erfindung. Die durch die Referenznummer 10 als Ganzes bezeichnete Anlage umfasst einen Behälter 11, um Papierpulpe 12 von verschiedenen Quellen zu mischen. Der Behälter entleert sich auf ein Förderband 13, welches das Papier zu der Zermahleinrichtung 14 befördert, um Papierflocken, d. h. Papierteilchen von kleiner Größe und flaumiger Erscheinung, herzustellen.
Vorzugsweise wird die Zermahleinrichtung durch eine sich drehende Zahntrommel unterstützt, gegen welche die Papierpulpenmasse gedrückt wird.
Die Papierflocken, die aus der Mahlmaschine 14 hervortreten, werden zu der Verteilereinrichtung 15 befördert, welche diese über ein Förderband 16 verteilt, um einen praktisch gleichförmigen Teppich 17 zu bilden. Vorzugsweise umfasst die Verteilereinrichtung sich drehende Schaufeln 15b, um die Flocken aufzuheben und auf das Förderband zu zerstreuen. Dies ist erreicht worden, um einen für die folgende Verarbeitung gut geeigneten Flockenteppich zu liefern.
Der auf diese Weise gebildete Teppich tritt in eine Versprühstation 18 ein, wo eine Versprüheinrichtung es vorzugsweise mit einer zerstäubten Wolke mittels Sprüheinrichtungen 18b mit einer Klebstoff-Flüssigkeit besprüht, die von einem Behälter 26 kommt. Der Kleber kann mehr oder weniger mit Wasser verdünnt sein. Z. B. könnte er auf Vinyl- Basis sein.
Der besprühte Teppich tritt durch gleichförmige Verdichtungseinrichtungen, die aus einer ersten Verdichtungsstation 19 aufgebaut ist, in welcher der Teppich einer ersten Verdichtung ausgesetzt ist, um eine erste Verdichtung der Flocken herzustellen, während eine praktisch flache Teppichkonfiguration und Dickereduktion erhalten wird.
Vorzugsweise umfasst die gleichförmige Verdichtungseinrichtung Druckwalzen 20, die einander gegenüberliegend zwischen zugewandten Förderbandzweigen des Förderbandes 16 und einen oberen Gegenband 28 angeordnet sind.
Danach wird der verminderte und verdichtete Teppich zu einer zweiten Verdichtungsstation 22 befördert, wo eine mit einer Form versehene Verdichtungseinrichtung den Teppich einer zweiten Verdichtung unterwirft, um eine zweite Verdichtung zu erzeugen. Während der zweiten Verdichtung führt die mit einer Form versehene Verdichtungseinrichtung eine gleichzeitige Formgebung aus, um ein Blatt mit einer Vielzahl von Versteifungsvertiefungen zu erhalten, wie nachfolgend erläutert. Die mit einer Form versehene Verdichtungseinrichtung umfasst einander zugewandte komplementäre Profilwalzen, zwischen denen der aus der gleichförmigen Verdichtungseinrichtung herauskommende Teppich verläuft.
Das auf diese Weise in Form gebrachte und auf seine letztendliche Dicke gebrachte Blatt oder Band, kann zu einer bekannten Ätz-, Faltungs- und Schneidestation 24 für die Produktion von individuellen Blättern befördert werden, welche in einer bekannten Stapelstation 25 gestapelt werden.
2 zeigt die Veränderungen in der Konfiguration des Flockenteppichs während den verschiedenen Schritten des Produktionsverfahrens, die durch die oben genannte Anlage ausgeführt wurden. 2a zeigt den Flockenteppich der ersten Dicke S₁ zwischen der Versprühstation 18 und der ersten Verdichtungsstation 19. 2b zeigt den Teppich, der zu einer Dicke S₂ reduziert wurde, welcher aus der ersten Verdichtungsstation 19 herauskommt. Während der Verdichtung wird die Dicke S₁ des Papierflockenteppichs um wenigstens die Hälfte und vorzugsweise um das drei- bis fünffache der Anfangsdicke reduziert, um eine erste Flockenverdichtung zu erzielen, um eine bestimmte Kohäsion des Teppichs zu erhalten.
2c zeigt den Teppich während dem Durchgang zwischen der mit einer Form versehenen Verdichtungseinrichtung 23. Auf diese Weise wird die Materialdicke um wenigstens das fünffache und vorzugsweise um das fünf- bis zehnfache reduziert, um es zu seiner end gültigen Dicke S zu bringen und es zur gleichen Zeit zu formen, wie nachfolgend erklärt, um ihm die erwünschte Steifheit zu geben. Die Dicke S kann ungefähr 2 mm sein.
3 und 4 zeigen die bevorzugte Konfiguration des erhaltenen Blattes 30. Diese Konfiguration wurde im besonderen als vorteilhaft gefunden, um eine hinreichende Blattsteifheit mit reduziertem Materialverbrauch zu sichern.
Wie in 3 ersichtlich wird, hat das erhaltene Blatt eine Vielzahl von Vertiefungen 31. Die Vertiefungen haben eine längliche Form und sind wenigstens in zwei unterschiedlichen Richtungen auf der Blattfläche angeordnet. Vorzugsweise sind die zwei unterschiedlichen Richtungen im rechten Winkel zueinander und die Vertiefungen sind in Gruppen aufgebracht, z. B. von jeweils drei Vertiefungen. Die Vertiefungen von jeder Gruppe sind Seite an Seite und parallel angeordnet, und die Gruppen, die in den beiden Richtungen entlang Zick-Zack Linien ausgerichtet sind, sind in solch einer Weise angeordnet, um nicht bevorzugte, gerade Faltungslinien durch die Blattausdehnung zu bilden.
Wie in 4 ersichtlich ist, haben die im allgemeinen trapezförmigen Vertiefungen eine Höhe h gleich der wenigsten vierfachen Dicke S des Blattes und vorzugsweise wenigstens das sechsfache.
Aus den 2, 3 und 4 ist es deutlich, dass die Profilwalzen 23 komplementär auf ihrer eigenen Oberfläche Vertiefungen und Vorsprünge, wie in den 3 und 4 gezeigt, mit einem Abstand ungefähr gleich zu S zwischen den zwei Walzen erzeugen müssen. Es ist nun deutlich, dass die vorherbestimmten Ziele erreicht wurden.
Es wurde überraschenderweise entdeckt, dass es mit dem vorgeschlagenen Verfahren möglich ist, tiefe Vertiefungen des Papierproduktes, ohne es abzureißen, zu erzeugen, um ein relativ dünnes Blatt jedoch mit hinreichendem Widerstand gegen Verformung zu erhalten, um es anstelle der herkömmlichen Wellpappe, z. B. zur Herstellung von Schachteln, zu verwenden. Die „geflockte" Struktur erlaubt das Laufen des Materiales während dem Formen, um ein Abreißen des verdichteten und verdickten Teppichs zu vermeiden.
Es wurde herausgefunden, dass die erste teilweise Verdichtung dem Teppich eine Festigkeit und eine Verformbarkeit gibt, wie z. B. um eine gleichförmige Verteilung des Materiales in dem Vertiefungen zu sichern, welche den folgenden Ziehvorgang markieren. In diesem Schritt ist es wichtig, dass sich das Material auf dem Boden der Vertiefungen nicht verdichtet, da es kein flüssiges Verhalten hat und da dort Zonen außerhalb des Bodens der Vertiefungen mit minimaler Dichte und folglich mit nicht ausreichendem Widerstand zurückbleiben würden.
Im Gegenteil, wenn versucht würde, den verdichteten Teppich zu seiner endgültigen Dicke zu ziehen, würde ein Abreißen in Folge der nicht ausreichenden plastischen Verformbarkeit des Materiales erzeugt werden. Die Vertiefung, die gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten wird, ist vorzugsweise tief, d. h. mit dem Ausformen von Vorsprüngen, die eine im rechten Winkel zu dem Blatt gemessene Abmessung von einem Vielfachen der Materialdicke haben.
Selbstverständlich wird die obige Beschreibung einer Ausführungsform, die die neuen Prinzipien der vorliegenden Erfindung anwendet, als nicht einschränkendes Beispielen der Prinzipien innerhalb des Umfangs des hier beanspruchten ausschließlichen Rechtes geboten. Z. B. könnten die Vertiefungen sich nur teilweise überschneiden, um nicht geradlinig aber mit welligem Muster zu sein.

Claims

Verfahren zur kontinuierlichen Produktion von Blättern mit einer im Wesentlichen starren Struktur aus Papiermaterial umfassend die Schritte: – Zermahlen von Papier, um Papierflocken zu erhalten, – Ausbreiten der Flocken, um einen Flockenteppich zu erhalten, – Besprühen des Teppichs mit Klebstoff-Flüssigkeit, – Erzielen einer ersten Teppichverdichtung, um eine erste Verdichtung der Flocken zu erzeugen, während eine praktisch flache Teppichkonfiguration gehalten wird, – Erzielen einer zweiten Teppichverdichtung, um eine weitere Verdichtung der Flocken zu erzeugen, und – Durchführen einer simultanen Formgebung während der zweiten Verdichtung, um eine kontinuierliche Produktion eines Blattes mit einer Vielzahl von Versteifungsvertiefungen zu erzeugen, die eine längliche Form haben und eine wenigstens zwei unterschiedlichen Richtungen auf der Plattfläche angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während der ersten Verdichtung die Teppichdicke um wenigstens die Hälfte und vorzugsweise um das Dreibis Fünffache reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während der zweiten Verdichtung die Teppichdicke wenigstens um das Fünffache und vorzugsweise um das Fünf- bis Zehnfache reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei unterschiedlichen Richtungen zu einander senkrecht sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen in parallelen, Seite an Seite angeordneten Gruppen angeordnet sind, die in den beiden Richtungen entlang Zickzack-Linien ausgerichtet sind, um die Ausbildung von bevorzugten, geraden Faltungslinien durch die Blattausdehnung zu verhindern.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen eine Höhe von im Wesentlichen einem Vielfachen der Blattdicke und vorzugsweise gleich wenigstens einem Vierfachen der Blattdicke haben.
Anlage (10) zur kontinuierlichen Produktion von Blättern (30) mit einer im Wesentlichen starren Struktur aus Papiermaterial umfassend: – ein Papier-Maleinrichtung (14), um Papierflocken zu erhalten; – eine Verteilereinrichtung (15), um die Flocken in einer gleichförmigen Schicht auszubreiten, um einen Teppich (17) aus Flocken zu bilden, – ein Sprüheinrichtung (18), um den Teppich mit einer Klebstoff-Flüssigkeit zu besprühen, – eine gleichförmige Verdichtungseinrichtung (20), um den Teppich einer ersten Verdichtung (19) zu unterwerfen, um eine erste Verdichtung der Flocken zu erzeugen, während eine im Wesentlichen flache Teppichkonfiguration gehalten wird, und – eine mit einer Form versehene Verdichtungseinrichtung (23), um den Teppich einer zweiten Verdichtung (22) so unterwerfen, um eine zweite Verdichtung der Flocken zu erzeugen, wobei die mit einer Form versehenen Verdichtungseinrichtung während der zweiten Verdichtung eine gleichzeitige Formgebung ausführen, um eine kontinuierliche Produktion eines Plattes mit einer Vielzahl von Versteifungsvertiefungen zu erhalten, die eine längliche Form haben und in wenigstens zwei unterschiedlichen Richtungen auf der Blattausdehnung angeordnet sind.
Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Maleinrichtung eine sich drehende Zahntrommel aufweist, gegen die Papierpulpenmasse gedrückt wird.
Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilereinrichtung sich drehende Schaufeln aufweist, um die Flocken anzuheben und in einem Schauer auf einem Förderband zu verteilen.
Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprüheinrichtung Schaueratomisierungs-Sprüheinrichtungen für Klebstoff-Flüssigkeit über dem Teppich aufweisen.
Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die gleichförmigen Verdichtungseinrichtungen Druckwalzen aufweisen, die gegenüberliegend zwischen einander zugewandte Förderbandzweigen angeordnet sind, zwischen denen der Teppich läuft.
Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mit einer Form versehene Verdichtungseinrichtung einander zugewandte, komplementäre Profilwalzen aufweist, zwischen denen der aus der gleichförmigen Verdichtungseinrichtung herauskommende Teppich verläuft.
Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilwalzen Arbeitsoberflächen haben, die mit komplementären Vertiefungen und Vorsprüngen ausgeformt sind, wobei die Vertiefungen und Vorsprünge eine längliche Form haben und in wenigstens in zwei unterschiedlichen Richtungen auf den Walzenoberflächen angeordnet sind.
Anlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei unterschiedlichen Richtungen senkrecht zueinander sind.
Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die komplementären Vertiefungen und Vorsprünge in Gruppen zusammengefasst sind, die Seite an Seite und parallel mit den Gruppen angeordnet sind, die in den beiden Richtungen entlang Zickzack-Linien angeordnet sind.
Blatt mit einer im Wesentlichen starren Struktur aus Papiermaterial, das aus verdichteten Papierflocken zusammengesetzt ist, gekennzeichnet durch das Vorhandensein einer Vielzahl von Versteifungsvertiefungen, die eine längliche Form haben und in wenigstens zwei unterschiedlichen Richtungen auf der Blattausdehnung angeordnet sind.
Blatt nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei unterschiedlichen Richtungen senkrecht zueinander sind.
Blatt nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen in parallelen, Seite an Seite liegenden Gruppen angeordnet sind, die in den beiden Richtungen entlang Zickzack-Linien ausgerichtet sind, um die Bildung von bevorzugten Faltungslinien durch die Blattausdehnung zu verhindern.
Blatt nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen eine Höhe haben, die im Wesentlichen ein Vielfaches der Blattdicke und vorzugsweise gleich wenigstens dem Vierfachen der Blattdicke ist.