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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren
für eine
Trockenpartie in Verbindung mit der Herstellung von Papier oder
Pappe als eine Faserbahn, wobei die Trockenpartie einen Trockenzylinder
enthält,
der um eine erste Drehachse derart drehbar angeordnet ist, dass
die Faserbahn durch Kontakt mit der Oberfläche des Trockenzylinders zum
Laufen gebracht wird, zumindest über einen
Teil des Umfangs, und durch den Zylinder getrocknet werden soll.
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STAND DER
TECHNIK
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Bei
der Herstellung von Papier oder Pappe in einer Papier- oder Pappmaschine
wird zunächst
eine Faserbahn mit einem relativ geringen Trockensubstanzgehalt
auf einem Sieb hergestellt. Danach wird die Faserbahn in einer Pressenpartie
entwässert,
um anschließend
zur zusätzlichen
Erhöhung
der Trockensubstanz zu einer Trockenpartie zu gelangen. Die Trockensubstanzgrenze
zwischen der Pressenpartie und der Trockenpartie kann als zwischen
ca. 40 – 50%
Trockensubstanz liegend angenommen werden. Die Faserbahn verlässt die
Trockenpartie mit einer Trockensubstanz von ca. 90 – 95% und
wird danach einer weiteren Behandlung in Form von Glätten, Streichen,
Laminieren usw. unterzogen
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In
der Trockenpartie läuft
die Faserbahn in Anlage an mehrere Trockenzylinder. In der Regel umfasst
die Trockenpartie ca. 20 – 40
Trockenzylinder. Dabei läuft
die Faserbahn zickzackförmig
zwischen diesen Trockenzylindern hoch und runter und liegt an den
Flächen
der Endlostrockenzylinder an ungefähr der Hälfte ihres jeweiligen Umfangs
an. Entlang einem Teil des Abschnitts, in dem die Faserbahn an der
Fläche
des Trockenzylinders anliegt, ist ein Endlostrockensieb zur Abstützung der
Faserbahn angeordnet. In der Regel werden die Trockenzylinder – normalerweise
durch Dampf – erwärmt, und
die Faserbahn wird an jedem Trockenzylinder durch Wärmeübertragung
auf die Faserbahn oder auf ihren Feuchtigkeitsgehalt getrocknet.
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Bei
herkömmlichen
Trockenpartien besteht ein Problem darin, dass die Faserbahn im
Querschnitt (CD) der Papier- oder Pappmaschine dazu neigt, sich
ent lang ihren Längsrändern zusammenzuziehen,
das heißt
zu schrumpfen, wodurch sich statt dessen ihre Dicke (z) entlang
den Längsrändern vergrößert. Dies
führt im
Bereich der Längsränder zu
einer Vergrößerung des
Flächengewichts,
der Dicke und der Oberflächenrauhigkeit
im Vergleich zu dem Fall, in dem keine Schrumpfung in Querrichtung
aufgetreten ist. Infolgedessen können
die Längsränder Fehler
im Rand und eine ungleichförmige
Papier- oder Pappqualität
aufweisen.
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Dies
führt wiederum
zu Problemen bei der anschließenden
Nachbehandlung. Bei Rakelstreichverfahren kommt es zum Beispiel
aufgrund der ungleichförmigen
Randqualität
zu Unterbrechungen und des Weiteren wird der sich ergebende Strich
ungleichförmig
sein. Darüber
hinaus wird die fürs
Rakelstreichverfahren verwendete Rakel mit Blickrichtung in CD im
Vergleich zu ihren mittigeren Teilen an den Rändern schneller verschlissen,
wodurch sie übermäßig oft
ausgetauscht werden muss. Insbesondere ist dies bei Verwendung einer
Rakel mit weicher Spitze ein Problem.
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Die
Vergrößerung des
Flächengewichts,
der Dicke und der Oberflächenrauhigkeit
beeinträchtigt möglicherweise
auch andere Nachbehandlungen des Papiers. Dies kann zum Beispiel
für das
Glätten oder
Satinieren der Fall sein.
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Die
US 5 894 679 offenbart eine
Trockenpartie mit eingebauter Satinage durch eine Presswalze. Des
Weiteren zeigen die
DE 196 02
697 ,
DE 195 40 003 und
WO 93/23615 eine Presswalze in Anlage an einen Trockenzylinder.
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KURZE DARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Verringerung oder
Beseitigung der obigen Probleme durch Bereitstellung einer Vorrichtung
und eines Verfahrens für
eine Trockenpartie, mittels derer bzw. dessen gleichförmige Längsränder in
der Faserbahn erhalten werden können.
Bei Verwendung der Erfindung weist die Faserbahn demgemäß mit Blickrichtung
in CD im Wesentlichen die gleiche Oberflächenrauhigkeit und Dicke entlang
dem Bereich ihrer Längsränder auf
wie im mittigeren Teil der Faserbahn. Dadurch wird ein anschließendes Streichen
erleichtert und es ergibt sich ein gleichmäßigerer Strichauftrag unter
geringerem Verschleiß der Streichvorrichtung.
Der Verschleiß kann
insbesondere bei einer beim Rakelstreichverfahren verwendeten weichen
Spitze verringert werden.
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Ein
weiterer Vorteil, der durch Gleichförmigmachen des Rands erreicht
wird, besteht darin, dass Verunreinigungen (zum Beispiel Faserklumpen, Schäben oder
Fremdkörper)
auch in die Bahn gepresst werden. Dadurch werden möglicherweise durch
sie verursachte Unterbrechungen bei anschließender Behandlung, zum Beispiel
Streichen, Glätten oder
Satinieren mit einem Superkalander, verringert.
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Gemäß der Erfindung
wird dies durch eine Trockenpartie gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 und einem
Verfahren gemäß dem unabhängigen Verfahrensanspruch
erreicht.
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Gemäß der Erfindung
ist somit festgestellt worden, dass sich ein relativ einfacher Vorgang
in Form des Ausübens
einer Linienlast auf die Längsränder der
Faserbahn in der Trockenpartie insofern überraschend gut auf die Längsränder der
Faserbahn auswirkt, als die Oberflächenrauhigkeit und die Dicke
verringert werden.
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Gemäß der Erfindung
enthält
die Trockenpartie einen Trockenzylinder, der um eine erste Drehachse
derart drehbar angeordnet ist, dass die Faserbahn durch Kontakt
mit der Oberfläche
des Trockenzylinders zum Laufen gebracht wird, zumindest über einen
Teil des Umfangs, der durch den Zylinder getrocknet werden soll,
wobei die Trockenpartie weiterhin eine Presswalze umfasst, die um
eine zweite Drehachse drehbar und so angeordnet ist, dass sie mit
einer Linienlast an der Faserbahn anliegt, wodurch der Trockenzylinder
eine Stütze
für die
Presswalze bildet, wobei mindestens eine Presswalze an jedem Längsrand
der Faserbahn so angeordnet ist, dass die Linienlast nur an die
Längsränder der
Faserbahn angelegt wird. Die Walzen weisen eine Drehachse auf, die
im Wesentlichen parallel zur Drehachse des Trockenzylinders ist.
Die Presswalzen und der Trockenzylinder drehen sich in zueinander
entgegengesetzten Richtungen. Die Presswalzen können an ihren äußersten
Enden die Längsränder der
Faserbahn überlappen,
oder sie können
bündig
mit den Längsrändern der
Faserbahn enden.
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Der
Begriff „im
Wesentlichen parallel" umfasst
hier eine kleine Winkelabweichung, deren Aufgabe es ist, eine Linienlast
zu erreichen, die entlang der Länge
der Presswalzen variiert.
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Gemäß einem
Gesichtspunkt der Erfindung wird auf die Faserbahn, wenn sie eine
Trockensubstanz von ca. 50 – 95%,
vorzugsweise ca. 60 – 90% und
besonders bevorzugt ca. 70 – 90%
in der Faserbahn aufweist, eine Linienlast ausgeübt. Dabei können die Presswalzen in Verbindung
mit nur einem Trockenzylinder oder in Verbindung mit mehreren Trockenzylindern
angeordnet werden.
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Gemäß einem
anderen Gesichtspunkt der Erfindung sind die Presswalzen in einer
Position angeordnet, die dem Einlauf der Faserbahn in den Trockenzylinder
oder ihrem Auslauf entspricht, in welcher Position die Faserbahn
frei läuft,
das heißt
ohne ein Trockensieb.
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BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Im
Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben; darin zeigen:
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1 schematische,
perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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2 eine
konische Presswalze für
die Vorrichtung in 1 in näherer Einzelheit in Maschinenrichtung
MD,
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3 eine
Seitenansicht der Vorrichtung von 1.
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Die
Bezugszahl 1 in den 1 und 3 stellt
einen dampferhitzten Trockenzylinder dar, der um eine erste Drehachse 2 drehbar
ist und dessen Durchmesser in der Regel 1 – 2 m beträgt. Hier
wird 1 perspektivisch gezeigt, mit Blickrichtung von schräg oben oder
schräg
unten, wenn der gezeigte Trockenzylinder einen oberen Trockenzylinder
darstellt. Der Trockenzylinder wird durch ein nicht gezeigtes Antriebsmittel
drehangetrieben. In Maschinenrichtung (MD) gesehen, liegt der Trockenzylinder 1 mit
einem unteren Kreissegment seines Mantels an ein Endlostrockensieb 3 an,
das durch eine drehbare Walze 4 auf jeder Seite des Trockenzylinders 1 hochgehalten
wird. Die Faserbahn 5, deren Längsränder 6 gestrichelt
gezeigt werden, läuft
von oben auf einer Seite des Trockenzylinders 1 ein und
tritt auf der anderen Seite des Trockenzylinders daraus hervor,
wie durch die Pfeile gezeigt. Im untersten Teil der Vorrichtung
läuft die
Faserbahn zwischen dem Mantel des Trockenzylinders und dem Trockensieb.
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Gemäß der Erfindung
ist eine Presswalze 7 an beiden Enden des Mantels des Trockenzylinders, das
heißt
an den Längsrändern 6 der
Faserbahn, in einer Position angeordnet, die vorzugsweise dem Einlauf
der Faserbahn in den Trockenzylinder 1 entspricht, wobei
die Längsränder an
dem entsprechenden Ende des Mantels des Trockenzylinders anliegen.
Die Presswalzen 7 sind durch ein nicht gezeigtes, möglicherweise
gemeinsames, Antriebsmittel um eine zweite Drehachse 8 drehbar,
wobei diese zweite Drehachse im Wesentlichen parallel zur ersten
Drehachse 2 für
den Trockenzylinder 1 (und auch zur Drehachse für die Stützwalzen 4 für das Trockensieb 3)
verläuft.
Als Alternative dazu können
die Presswalzen ohne eigenen Antrieb angeordnet werden. Die Presswalzen 7 sind
zum Andrücken
gegen die Längsränder 6 der
Faserbahn 5 angeordnet, wobei die Linienlast einstellbar
ist. Dadurch sollte die Linienlast groß genug sein, die Faserbahn
entlang ihren Längsrändern zusammenzudrücken, wobei
realisiert werden soll, dass die erforderliche Linienlast bei der
Herstellung verschiedener Papier- oder Pappqualitäten variiert.
Die Linienlast drückt
die Faserbahn zusammen, was wiederum dazu führt, dass die Oberflächenrauhigkeit
auf einem gewünschten
Niveau gehalten wird. Vorzugsweise wird die Linienlast durch eine
mechanische Last auf die Drehachsen der Presswalzen 7,
zum Beispiel hydraulisch oder durch ein angelegtes Gewicht, erreicht.
In der Regel ist die Presswalze so angeordnet, dass sie eine Linienlast von
5 – 100
kN/m, vorzugsweise 5 – 30
kN/m auf das Papier ausübt.
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In 2 wird
eine Presswalze 7 in näherer Einzelheit
gezeigt. Die Presswalze 7 ist um die Achse 8 rotationssymmetrisch
und weist eine Länge
von 5 – 50
cm, vorzugsweise 10 – 35
cm auf. Die Presswalze 7 ist als Kegelstumpf ausgeführt und
weist an einem ihrer Enden einen ersten Durchmesser D auf, der größer ist
als ein zweiter Durchmesser d an seinem anderen Ende. In der Regel
beträgt
D 10 -50 cm, vorzugsweise
20 – 40
cm und ist d etwas kleiner als D, zum Beispiel um 1 -5% kleiner. Das Ende
mit dem ersten Durchmesser D soll am äußersten Ende, möglicherweise
mit einer kleinen Überlappung,
gegen den Längsrand 6 der
Faserbahn angeordnet werden, so dass eine etwas größere Linienlast
an den Längsrand
der Faserbahn angelegt und zum anderen Ende der Presswalze hin,
das, in CD gesehen, eine mittigere Position in der Vorrichtung einnimmt,
allmählich verringert
wird. Eine Aufgabe der kegelstumpfförmigen Presswalze besteht darin,
einen Längseindruck in
der Faserbahn am Ende der Presswalze zu vermeiden. Eine alternative
Art und Weise, dies zu erreichen, kann darin bestehen, die Drehachsen 8, 2 der Presswalze 7 bzw.
des Trockenzylinders 1 so anzuordnen, dass sie in einer
aus der Vorrichtung heraus verlaufenden Richtung etwas zueinander
konvergieren. Dazu kann die Presswalze 7 über ihre
ganze Länge
gemäß dem Obigen
an beiden Enden den gleichen Durchmesser aufweisen.
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Vorzugsweise
ist die Presswalze 7 mit einer glatten Oberfläche hergestellt
und wird vorzugsweise nicht erwärmt.
Das Material der Presswalze kann formstabil oder elastisch sein,
zum Beispiel Stahl oder Gummi. Der Spalt zwischen der Presswalze
und dem Trockenzylinder 1 kann möglicherweise verlängert sein,
wenn das Material der Presswalze elastisch ist.
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Es
können
an jedem Längsrand 6 der
Faserbahn 5 mehrere Presswalzen 7 verwendet werden, wenn
dies erforderlich ist, um die gewünschte Oberflächenrauhigkeit
und Dicke entlang den Längsrändern der
Faserbahn zu erhalten. Dabei kommt auch in Betracht, Presswalzen
auf der gegenüberliegenden
Seite des Trockenzylinders anzuordnen, das heißt dort, wo die Faserbahn aus
dem Trockenzylinder hervortritt, oder Presswalzen in Reihe, das
heißt hintereinander,
an dem gleichen Trockenzylinder anzuordnen, zum Beispiel mit einem
relativen Winkelabstand von ca. 10 – 30°.
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In
den Figuren wird die Erfindung in Verbindung mit einem Trockenzylinder
gezeigt, in den die Faserbahn von oben einläuft. Es versteht sich jedoch,
dass die Erfindung genauso gut in Verbindung mit einem Trockenzylinder
verwendet werden kann, in den die Faserbahn aus einer anderen Richtung, zum
Beispiel von unten, einläuft.
Des Weiteren kann die Erfindung auch auf andere Arten von Trockenzylindern,
zum Beispiel auf die so genannten Yankee-Zylinder, angewandet werden,
die viel größere Durchmesser
aufweisen können,
als die oben erwähnten
Trockenzylinder.
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BEISPIEL
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Bei
der Herstellung von gestrichenem Feinpapier unter Verwendung gleichzeitigen
Online-Strichauftrags wurden im Betrieb Presswalzen gemäß der vorliegenden
Erfindung an den zwei Längsrändern des
zweiten Trockenzylinders, gezählt von
der Strichauftragsmaschine zur Siebpartie, angelegt. Die verwendete
Linienlast betrug 10 kN/m für jede
Presswalze, und diese wiesen einen Durchmesser von 20 cm auf und
waren aus Hartgummi hergestellt. Von der Länge von 6 cm der Presswalzen
wurden 4 cm an der Papierbahn und der Rest außerhalb der Bahn positioniert.
Die Presswalzen wiesen keinen eigenen Antrieb auf.
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Das
Basispapier wies ein Flächengewicht von
92 g/m2 auf. Der Strichauftrag betrug 2 × 19 g/m2.
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Das
Anlegen wirkte sich dahingehend aus, dass die Dicke des gestrichenen
Papiers an den Rändern
von 136 μm
auf 130 μm
abnahm. Von den Rändern
2 cm nach innen betrug die Abnahme 3 μm. Der Verschleiß der Streichrakel,
bei denen es sich um die Art mit weicher Spitze handelte, war im
Vergleich zur gewöhnlichen
Herstellung ohne Verwendung von Presswalzen an den Papierrändern verringert.
Dadurch erhöhte
sich die Betriebszeit der Rakel auf in der Rege! acht Tage statt
vier Tage.
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Die
Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt,
sondern kann sich innerhalb des Schutzbereichs der folgenden Ansprüche ändern.