DE69825499T2

DE69825499T2 - Verfahren zur Entwässerung einer nassen Bahn mit einer Luftpresse

Info

Publication number: DE69825499T2
Application number: DE1998625499
Authority: DE
Inventors: Frank Stephen Hada; Michael Alan Hermans; Brian Wade Wheaton Isenhart; Lowell Everett Thoms; Charles Robert Tomsovic
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Priority date: 1997-10-31
Filing date: 1998-10-30
Publication date: 2005-01-13
Anticipated expiration: 2018-10-31
Also published as: AR013993A1; CO4950592A1; DE69820290D1; ZA989730B; DE69820290T2; BR9815204A; EP1027497B1; AR020827A2; DE69825499D1; JP2001522001A; EP1027497A1; KR20010031627A; WO1999023301A1; ID25451A; ES2210841T3; AU735277B2; ES2220868T3; EP1295986A1; AR020826A1; TW527482B

Description

Hintergrund der Erfindung
Es gibt viele Eigenschaften von Tissueprodukten wie Sanitär- und Kosmetiktücher, die bei der Herstellung eines endgültigen Produkts beachtet werden müssen, damit es die wünschenswerten Eigenschaften aufweist, die es für den beabsichtigten Gebrauch geeignet und bevorzugt sein lassen. Die verbesserte Weichheit des Produkts war lange Zeit ein Hauptziel und war ein besonders signifikanter Faktor für den Erfolg von erstklassigen Produkten. Im allgemeinen gehören Steifheit und Fülligkeit (Dichte) zu den wesentlichen bestimmenden Merkmalen von Weichheit, wobei eine niedrigere Steifheit und höhere Fülligkeit (Dichte) im allgemeinen die empfundene Weichheit verbessern.
Während erhöhte Weichheit für alle Arten von Tissueprodukten wünschenswert ist, ist es besonders herausfordernd, Verbesserungen in der Weichheit von nicht gekreppten durchgangsgetrockneten Bahnen zu erreichen. Durchgangs-Trocknen ist ein relativ gesehen nicht kompressives Verfahren, durch das Durchströmen lassen von heißer Luft, Wasser aus einer Zellulosebahn zu entfernen, bis diese trocken ist. Genauer wird die nasse Bahn von dem Siebtuch auf ein grobes hoch durchlässiges Durchgangs-Trocknen-Tuch übertragen und verbleibt auf dem durchlässigen Durchgangs-Trocknen-Tuch, bis sie trocken ist. Die so getrocknete Bahn ist weicher und fülliger als eine konventionell getrocknete nicht gekreppte Bahn, da weniger unerwünschte Verdichtungen (bonds) entstehen, und die Bahn weniger komprimiert ist. Es hat also Vorteile, den Yankee-Trockner zu vermeiden und ein nicht gekrepptes durchgangs-getrocknetes Produkt herzustellen. Typischerweise fühlen sich nicht gekreppte durchgangs-getrocknete Bahnen im Vergleich zu ihren gekreppten Gegenstücken dennoch ziemlich hart und rau an. Das liegt zum Teil an der inhärenten hohen Steifheit und Festigkeit einer nicht gekreppten Bahn, ist aber ebenso teilweise durch die Rauheit des Durchgangs-Trocknen-Tuchs, worauf die nasse Bahn konform übertragen und getrocknet wird bedingt.
Somit fehlt im Stand der Technik und es wird benötigt ein Verfahren zur Herstellung von Tissueprodukten, und vor altem von nicht gekreppten durchgangs-getrockneten Tissueprodukten, mit verbesserter Weichheit ebenso wie eine Vorrichtung, welche die Herstellung solcher Tissueprodukte erlaubt.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Entwässern einer Zellulosebahn nach Anspruch 1 zur Verfügung.
Es ist heutzutage erkannt worden, dass eine verbesserte nicht gekreppte durchgangs-getrocknete Bahn dadurch hergestellt werden kann, dass sie auf mehr als 30 Prozent der Konsistenz entwässert wird, bevor die nasse Bahn von einem Siebtuch zu einem oder mehreren Übertragungstüchern niedrigerer Geschwindigkeit übertragen wird, mithilfe derer die Bahn weiter zu einem Durchgangs-Trocknen-Tuch zum abschließenden Trocknen der Bahn übertragen wird. Insbesondere wurde überraschenderweise gefunden, dass die Erhöhung der Konsistenz der nicht gekreppten durchgangsgetrockneten Bahn vor dem Punkt der Übertragung mit differentieller Geschwindigkeit zu (1) verbesserten Zugeigenschaften sowohl in Maschinenlaufrichtung als auch senkrecht dazu und somit zu einer verbesserten Laufeigenschaft der Bahn und (2) einer reduzierten Steifheit (modulus), d. h. erhöhten Weichheit führt, wenn die Zugfestigkeit auf den Normwert reguliert wird. Diese Entdeckung erlaubt die Herstellung von Tissueprodukten mit niedrigerer Steifheit bei gegebener Zugfestigkeit sogar verglichen mit Tissueprodukten, die mit niedrigerer Konsistenz die Differential-Geschwindigkeits-Übertragung durchliefen.
Die vorliegende Anwendung offenbart eine Luft-Presse zum nicht kompressiven Entwässern der nassen Bahn. Die Luft-Presse stellt eine besonders bevorzugte Vorrichtung zum Entwässern der nicht gekreppten durchgangs-getrockneten Bahn auf etwa 30 Prozent Konsistenz oder mehr vor der Differential-Geschwindigkeits-Übertragung dar. Wenn auch in der Patentliteratur zuvor Druckfluid-Strömungen in Kombination mit einer Vakuum-Vorrichtung diskutiert wurden, so sind solche Einrichtungen in der Herstellung von Tissueprodukten nicht weit verbreitet. Im Prinzip scheint das daran zu liegen, dass zuvor nicht erkannt wurde, dass das Entwässern der Bahn auf mehr als etwa 30 Prozent der Konsistenz vor der Übertragung mit differentieller Geschwindigkeit zu den hier identifizierten vorteilhaften Produkteigenschaften führt. Zudem scheint die Zurückhaltung, eine solche Ausrüstung zu benutzen, in den Schwierigkeiten der gegenwärtigen Implementationen zu liegen, wie in dem Zerreißen der Tissuebahnen, dem Lecken des Druckfluids sowie dem Verschleiß der Dichtungen und/oder Tücher und ähnlichem. Die Luftpresse, die hier offenbart wird, überwindet diese Schwierigkeiten und stellt eine praktische Vorrichtung zum Entwässern einer nassen Bahn hin zu Konsistenzwerten zur Verfügung, die zuvor für industriell einsetzbare Geschwindigkeiten ohne thermisches Entwässern nicht für erreichbar gehalten wurden.
Somit umfasst eine Luft-Presse zum Entwässern einer nassen Bahn in einer Weiterbildung: Stütz-Tücher, die zu einem Einschließen der nassen Bahn zwischen sich und zu einem Hindurchleiten der nassen Bahn durch die Luft-Presse geeignet sind; eine erste Entwässerungsvorrichtung, umfassend ein Paar von senkrecht zur Transportrichtung angebrachten Dichtungselementen mit Dichtungslamellen; eine zweite Entwässerungsvorrichtung umfassend ein senkrecht zur Maschinenlaufrichtung angebrachtes Dichtungselement, das aus einem vertormbaren Material hergestellt ist, wobei die erste und zweite Entwässerungsvorrichtung zu einander beweglich sind, und geeignet sind, Arbeitspositionen einzunehmen, in denen die erste und zweite Entwässerungsvorrichtung funktionell miteinander verbunden sind und wenigsten eine Dichtungslamelle auf die Stütz-Tücher einwirkt und auf der entgegengesetzten Seite der Stütz-Tücher sich das Dichtungselement, das aus einem verformbaren Material hergestellt ist, befindet; und worin eine der ersten und der zweiten Entwässe rungsvorrichtung eine Luftkammer umfasst, die funktionell mit einer Quelle für ein Druckfluid verbunden ist, und worin die andere Entwässerungsvorrichtung eine Auffangvorrichtung umfasst, die funktionell mit einer Vakuum-Quelle verbunden ist.
In einer weiteren Weiterbildung umfasst eine Luft-Presse zum Entwässern einer nassen Bahn: Stütz-Tücher, die zu einem Einschließen der nassen Bahn zwischen sich und zu einem Hindurchleiten der nassen Bahn durch die Luft-Presse geeignet sind; eine Luftkammer, die auf einer Seite der nassen Bahn positioniert und funktionell mit einer Quelle für ein Druckfluid verbunden ist, wobei die Luftkammer eine Dichtungsanordnung umfasst, die dazu geeignet ist, sich zwischen einer Arbeitsposition und einer zurückgezogenen Position zu bewegen, wobei die Dichtungsanordnung ein Paar Dichtungselemente in Maschinenlaufrichtung und ein Paar Dichtungselemente senkrecht zu der Maschinenlaufrichtung umfasst, die mit der nassen Bahn eine integrale Abdichtung bilden, wenn die Dichtungsanordnung sich in der Arbeitsposition befindet; eine Auffangvorrichtung, die auf der gegenüberliegenden Seite der nassen Bahn positioniert und funktionell mit der Luftkammer verbunden ist und wobei die Auffangvorrichtung ein Paar Dichtungsnute bildet, die sich über die Breite der nassen Bahn erstrecken und somit auch einen zentralen Korridor zwischen den Dichtungsnuten definieren, und die dazu geeignet ist, Druckfluid von der Luftkammer und Wasser aus der nassen Bahn aufzunehmen, und wobei die Auffangvorrichtung verformbare Dichtungselemente umfasst, die innerhalb der Dichtungsnuten angeordnet sind; eine Vorrichtung, um die in Maschinenlaufrichtung angebrachten Dichtungselemente so zu bewegen, dass sie in Kontakt bzw. außer Kontakt mit einem der Stütz-Tücher gelangen, wobei die in der Maschinenlaufrichtung angebrachten Dichtungselemente sich gegenüberliegend positioniert sind und eine Dichtung gegenüber den verformbaren Dichtungselementen bilden, wenn die Dichtungsanordnung sich in Arbeitsposition befindet; und eine Vorrichtung, um die senkrecht zu der Maschinenlaufrichtung angebrachten Dichtungselemente so zu bewegen, dass sie in Kontakt bzw. außer Kontakt mit einem der Stütz-Tücher gelangen.
Die Luft-Presse ist in der Lage, die nasse Bahn auf sehr hohe Konsistenzen zu entwässern, was zum großen Teil durch den hohen Druckunterschied über der Bahn und dem resultierenden Luftstrom durch die Bahn bedingt ist. In besonderen beispielhaften Weiterbildungen kann die Luftpresse die Konsistenz der nassen Bahn um etwa 3 Prozent oder mehr, insbesondere um etwa 5 Prozent oder mehr, so etwa von etwa 5 bis etwa 20 Prozent, des weiteren insbesondere um etwa 7 Prozent oder mehr, wie etwa von 7 bis 20 Prozent erhöhen. Somit kann die Konsistenz der nassen Bahn nach Anwendung der Luft-Presse bei etwa 25 Prozent oder mehr, bei etwa 26 Prozent oder mehr, bei etwa 27 Prozent oder mehr, bei etwa 28 Prozent oder mehr, bei etwa 29 Prozent oder mehr, und wünschenswerter Weise bei etwa 30 Prozent oder mehr, insbesondere bei etwa 31 Prozent oder mehr, weiterhin insbesondere bei etwa 32 Prozent oder mehr, wie etwa bei zwischen etwa 32 und etwa 42 Prozent, des weiteren insbesondere bei etwa 33 Prozent oder mehr, noch weiterhin insbesondere bei 34 Prozent oder mehr, wie etwa bei von etwa 34 bis etwa 42 Prozent, und noch weiterhin insbesondere bei etwa 35 Prozent oder mehr liegen.
Die Luft-Presse ist in der Lage, diese Konsistenzwerte zu erreichen, während die Maschine mit industriell einsetzbaren Geschwindigkeiten betrieben wird. In der vorliegenden Schrift, wird „Be trieb bei hoher Geschwindigkeit" oder „industriell einsetzbare Geschwindigkeit" für eine Maschine zur Herstellung von Tissueprodukten für Geschwindigkeiten der Maschinen von mindestens der Größe der folgenden Werte und Bereiche in Meter pro Sekunde verstanden:
(5,1), (7,6), (10,2), (12,7), (15,2), (17,8), (20,3), (22,9), (25,4), (27,9), (30,5), (33), (35,6), (40,6), (45,7), (50,8) und ein Bereich mit den oberen und unteren Grenzen der oben aufgelisteten Werte. Optional können Dampfstrahler oder ähnliches vor der Luft-Presse Verwendung finden, um die Konsistenz nach der Luft-Presse zu erhöhen, und/oder um das Feuchtigkeitsprofil der Bahn senkrecht zu der Maschinenlaufrichtung zu verändern. Zudem können höhere Konsistenzen erreicht werden, wenn die Maschinengeschwindigkeiten relativ klein sind und die Verweilzeit in der Luftpresse länger ist.
Der Druckunterschied, der durch die Luft-Presse über die nasse Bahn erzeugt wird, kann etwa 85 kPa oder mehr, wie etwa von etwa 85 kPa bis zu etwa 406 kPa, insbesondere etwa 120 kPa oder mehr, wie etwa von 120 kPa bis zu etwa 200 kPa, und weiterhin insbesondere von etwa 140 kPa bis zu etwa 170 kPa betragen. Dieses kann zum Teil mithilfe einer Luftkammer der Luft-Presse erreicht werden, die einen Druck des Fluids auf einer Seite der nassen Bahn von mehr als 0 bis zu etwa 4,1 bar, insbesondere von mehr als 0 bis zu etwa 2,1 bar, wie weiterhin insbesondere von etwa 0,35 bar oder mehr, wie etwa von etwa 0,35 bar bis zu etwa 2,1 bar, und weiterhin insbesondere wie etwa von 0,34 bis etwa 1,38 bar, aufrecht erhält. Die Auffangvorrichtung der Luft-Presse fungiert wünschenswerter Weise als Vakuum-Kammer, die bei 0 bis etwa 98 kPa Vakuum, insbesondere bei von 0 bis etwa 85 kPa Vakuum, insbesondere bei einem größer als 0 bis etwa 85 kPa Vakuum, und weiterhin insbesondere bei von etwa 34 kPa bis etwa 68 kPa Vakuum, wie etwa bei 51 kPa Vakuum, arbeitet. Die beiden Druckniveaus innerhalb sowohl der Luftkammer wie der Auffangvorrichtung werden wünschenswerter Weise überwacht und auf die zuvor festgelegten Werte geregelt.
Die Auffangvorrichtung bildet wünschenswerter aber nicht notwendigerweise eine integrale Abdichtung mit der Luftkammer und erzeugt ein Vakuum, um als Auffangvorrichtung für Luft und Flüssigkeit zu fungieren. Die Ausdrücke „integrale Abdichtung" und „integral abgedichtet" werden in der vorliegenden Schrift mit folgender Bedeutung benutzt: es handelt sich um die Anordnungs-Beziehung zwischen der Luftkammer und der nassen Bahn, wobei die Luftkammer funktionell mit der Bahn verbunden ist und mit dieser im indirekten Kontakt steht, so dass etwa 70 Prozent oder mehr der in die Luftkammer geführten Luft durch die Bahn fließt, wenn die Luftkammer mit einem Druckunterschied über die Bahn von etwa 100 kPa oder mehr betrieben wird; und es handelt sich um die Anordnungs-Beziehung zwischen der Luftkammer und der Auffangvorrichtung, wobei die Luftkammer funktionell mit der Bahn und der Auffangvorrichtung verbunden ist und mit diesen im indirekten Kontakt steht, so dass etwa 70 Prozent oder mehr der in die Luftkammer geführten Luft durch die Bahn in die Auffangvorrichtung fließt, wenn die Luftkammer und die Auffangvorrichtung mit einem Druckunterschied über die Bahn von etwa 100 kPa oder mehr betrieben werden.
Bezeichnenderweise ist das Druckfluid, das in der Luftpresse benutzt wird, von der umgebenden Luft abgedichtet, um einen substantiellen Luftstrom durch die Bahn zu erzeugen, woraus die enorme Kapazität der Luft-Presse zur Entwässerung resultiert. Die Strömung des Druckfluids durch die Luft-Presse erfolgt angemessener Weise mit etwa 3 bis 370 Normal Kubikmeter pro Sekunde (m³/s) pro Quadratmeter einer offenen Fläche, insbesondere mit etwa 7 Normal m³/s pro Quadratmeter einer offenen Fläche oder mehr, wie etwa mit von etwa 7 bis 150 Normal m³/s pro Quadratmeter einer offenen Fläche, und weiterhin insbesondere mit etwa 30 Normal m³/s pro Quadratmeter einer offenen Fläche oder mehr, wie etwa mit von 30 bis 90 Normal m³/s pro Quadratmeter einer offenen Fläche. Wünschenswerter Weise werden 70 Prozent oder mehr, insbesondere 80 Prozent oder mehr, und weiterhin insbesondere 90 Prozent oder mehr des Druckfluids, das der Luftkammer zugeführt wird durch die nasse Bahn in die Vakuum-Kammer gezogen. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bedeutet der Ausdruck „Normal Kubikmeter pro Sekunde (m³/s)" Kubikmeter pro Sekunde (m³/s) gemessen bei 101 kPa absolut und 289 K.
Die Begriffe „Luft" und „Druckfluid" werden austauschbar mit Bezug auf irgendwelche gasförmige Substanz benutzt, die in der Luft-Presse zum Entwässern der Bahn genutzt werden. Die gasförmige Substanz umfasst geeigneter Weise Luft, Dampf oder ähnliches. Wünschenswerter Weise umfasst das Druckfluid Luft mit Umgebungstemperatur oder Luft, die lediglich bei dem Prozess des Druckaufbaus bis auf eine Temperatur von etwa 149°C oder weniger erhitzt wurde, insbesondere bis auf 66°C oder weniger.
In einer weiteren Weiterbildung umfasst eine Vorrichtung zum Entwässern einer nassen Bahn, die in eine Maschinenlaufrichtung transportiert wird: eine Rahmenkonstruktion; Träger-Tücher, die geeignet sind, die nasse Bahn zwischen sich einzuschließen; eine Luft-Presse umfassend eine Luftkammer und eine Auffangvorrichtung, die auf entgegengesetzten Seiten der nassen Bahn positioniert sind und Stütz-Tücher, wobei die Luftkammer und die Auffangvorrichtung funktionell miteinander verbunden und geeignet sind, ein Druckfluid durch die nasse Bahn fließen zu lassen und wobei die Luftkammer umfasst: stationäre Komponenten, die auf der Rahmenkonstruktion angebracht sind; eine Dichtungsanordnung, die geeignet ist, sich relativ zu den stationären Komponenten zwischen einer Arbeitsposition und einer zurückgezogenen Position zu bewegen, wobei die Dichtungsanordnung umfasst: ein Paar von Dichtungselementen, die in Maschinenlaufrichtung angeordnet sind sowie ein Paar von Dichtungselementen, die senkrecht zu der Maschinenlaufrichtung angeordnet sind, die zusammen eine integrale Abdichtung mit der nassen Bahn bilden, wenn die Dichtungsanordnung in der Arbeitsposition ist; eine Vorrichtung, um die Dichtungselemente, die senkrecht zu der Maschinenlaufrichtung angeordnet sind, allgemein senkrecht zu einer Ebene, in der die nasse Bahn liegt und in Kontakt und außer Kontakt mit einem der Stütz-Tücher zu bewegen; eine Vorrichtung, um die Dichtungselementen, die in der Maschinenlaufrichtung angeordnet sind, allgemein senkrecht zu einer Ebene, in der die nasse Bahn liegt und in Kontakt und außer Kontakt mit einem der Stütz-Tücher zu bewegen; und eine Vorrichtung, um die Dichtungselemente, die in der Maschinenlaufrichtung angeordnet sind, allgemein parallel zu einer Ebene, in der die nasse Bahn liegt und allgemein senkrecht zu der Maschinenlaufrichtung zu bewegen.
In einer weiteren alternativen Weiterbildung umfasst eine Vorrichtung zum Entwässern einer nassen Bahn, die in eine Maschinenlaufrichtung transportiert wird: eine Rahmenkonstruktion; Träger-Tücher, die geeignet sind, die nasse Bahn zwischen sich einzuschließen; eine Luft-Presse umfas send eine Luftkammer und eine Auffangvorrichtung, die auf entgegengesetzten Seiten der nassen Bahn positioniert sind und Stütz-Tücher, wobei die Luftkammer und die Auffangvorrichtung funktionell miteinander verbunden und geeignet sind, ein Druckfluid durch die nasse Bahn fließen zu lassen und wobei die Luftkammer umfasst: stationäre Komponenten, die auf der Rahmenkonstruktion angebracht sind und eine Lastfläche allgemein parallel zu einer Ebene, in der die nasse Bahn liegt, bilden; eine Dichtungsanordnung, die geeignet ist, sich relativ zu den stationären Komponenten zwischen einer Arbeitsposition, in der die Dichtungsanordnung eine integrale Abdichtung mit der nassen Bahn bildet, und einer zurückgezogenen Position zu bewegen, wobei die Dichtungsanordnung eine Steuerfläche allgemein parallel zu der Ebene, in der die nasse Bahn liegt, bildet und dazu geeignet ist, in Kontakt mit der Lastfläche zu treten; und eine Vorrichtung, um die Dichtungsanordnung allgemein senkrecht zu der Ebene, in der die nasse Bahn liegt, zu bewegen und wobei ein Kontakt zwischen der Steuerfläche und der Lastfläche, die Bewegung der Dichtungsanordnung zu der nassen Bahn hin unterbricht, wenn die Dichtungsanordnung die Arbeitsposition erreicht.
In einer weiteren Weiterbildung umfasst eine Vorrichtung zum Entwässern einer nassen Bahn, die in eine Maschinenlaufrichtung transportiert wird: eine Rahmenkonstruktion; Träger-Tücher, die geeignet sind, die nasse Bahn zwischen sich einzuschließen; eine Luft-Presse umfassend eine Luftkammer und eine Auffangvorrichtung, die auf entgegengesetzten Seiten der nassen Bahn positioniert sind und Stütz-Tücher, wobei die Luftkammer und die Auffangvorrichtung funktionell miteinander verbunden und geeignet sind, ein Druckfluid durch die nasse Bahn fließen zu lassen und wobei die Luftkammer umfasst: stationäre Komponenten, die auf der Rahmenkonstruktion angebracht sind; eine Dichtungsanordnung, die geeignet ist, sich relativ zu den stationären Komponenten zwischen einer Arbeitsposition, in der die Dichtungsanordnung eine integrale Abdichtung mit der nassen Bahn bildet, und einer zurückgezogenen Position zu bewegen, wobei die einwärts gerichteten Oberflächen der Dichtungsanordnung und die einwärts gerichteten Oberflächen der stationären Komponenten zusammen eine Kammer für das Druckfluid bilden und die einwärts gerichteten Oberflächen der Dichtungsanordnung, die teilweise die Kammer bilden, allgemein senkrecht zu der Ebene, in der die nasse Bahn liegt, stehen; eine Vorrichtung, um die Dichtungsanordnung allgemein senkrecht zu der Ebene, in der die nasse Bahn liegt und in Kontakt und außer Kontakt mit einem der Stütz-Tücher zu bewegen; und eine Vorrichtung, um eine Belastungskraft auf die Dichtungsanordnung auszuüben, um die Dichtungsanordnung in der Arbeitsposition zu halten, wobei die Belastungskraft unabhängig von dem Druck des Druckfluids ist.
Bei der Konstruktion der Luft-Presse werden interne Oberflächen benutzt, die senkrecht zu der Lastrichtung stehen, um die Belastungskraft vollständig von dem Druck der Luftkammer zu isolieren. Somit kann die Belastungskraft auf einen konstanten Wert gehalten werden, um eine gute Abdichtung zu erreichen, obgleich der Druck der Luftkammer von Null bis zu einem Maximaldruck variiert. Mithin muss die Belastungskraft nicht dem sich in der Luft-Presse ändernden Druck angepasst werden.
In den hier offenbarten Weiterbildungen der Luft-Presse können die zuvor widerstreitenden Ziele der minimalen Undichtigkeit und des minimalen Tuchverschleißes in Einklang miteinander ge bracht werden. In besonderen Weiterbildungen erreicht man mit der Luft-Presse eine Abdichtung über die Breite der nassen Bahn, ohne dass die CD Dichtungselemente der Luftkammer den harten Flächen auf der Vakuumeinrichtung angeglichen werden müssen. Vielmehr weisen die CD Dichtungselemente einen Abstand von den harten Oberflächen des Deckels der Vakuumeinrichtung auf und sind in Vakuumpassagen positioniert. Diese Konstruktion basiert auf dem Einströmen von Umgebungsluft in die Vakuumeinrichtung, wodurch eine Abdichtung erzeugt wird, anstatt dass man sich auf eine sorgfältige Angleichung und Anpassung von paarweise genauen Flächen auf der Luftkammer und der Vakuumeinrichtung verlassen muss.
In einer weiteren Weiterbildung beinhaltet eine Luft-Presse zu dem Entwässern einer nassen Bahn eine Luftkammer umfassend einen Luftkammerdeckel mit einer unteren Oberfläche und eine Vakuumeinrichtung umfassend einen Deckel der Vakuumeinrichtung mit einer oberen Oberfläche, der in großer Nähe zu der unteren Oberfläche des Luftkammerdeckels positioniert ist. Außerdem beinhaltet die Luft-Presse eine Vorrichtung zur Zuführung eines Druckfluids zu der Luftkammer und eine Vorrichtung zu der Erzeugung von Vakuum in der Vakuumeinrichtung. Die seitlichen Dichtungselemente der Luft-Presse sind dazu geeignet, mit der Luftkammer und der Vakuumeinrichtung in Kontakt zu bleiben, damit der Verlust an Druckfluid minimiert wird. Die seitlichen Dichtungselemente sind an einer der Luftkammer oder der Vakuumeinrichtung angebracht und sind in großer Nähe zu den seitlichen Dichtungskontaktflächen positioniert, welche durch die andere der Luftkammer oder Vakuumeinrichtung gebildet werden. Die seitlichen Dichtungselemente sind geeignet, sich in abdichtenden Kontakt mit den seitlichen Dichtungskontaktflächen zu biegen, wenn sie dem Druckfluid ausgesetzt sind, um die Wirksamkeit der Abdichtung zu erhöhen.
Optional kann die Luft-Presse einen Mechanismus zur Positionskontrolle beinhalten, der dahingehend wirkt, die Luftkammer in großer Nähe zu der Vakuumeinrichtung zu halten. Insbesondere beinhaltet der Mechanismus zur Positionskontrolle wünschenswerter Weise einen drehbar gelagerten Hebel, der an der Luftkammer angebracht ist sowie einen an dem Hebel angebrachten Gegengewicht-Zylinder. Der Mechanismus zur Positionskontrolle ist geeignet, den Hebel so zu drehen, dass den Druckänderungen in der Luftkammer entgegengewirkt wird. Dadurch bleibt die Luftkammer in großer Nähe zu oder in Kontakt mit den Tüchern, die zwischen der Luftkammer und der Vakuumeinrichtung verlaufen, ohne dass die Tücher zu eingeklemmt werden.
In einer Weiterbildung beinhaltet die Luft-Presse eine Luftkammer, welche umfasst einen Luftkammerdeckel mit einer unteren Oberfläche und eine Vorrichtung zur Zuführung eines Druckfluids zu der Luftkammer. Ebenso beinhaltet die Luft-Presse eine Vakuumeinrichtung umfassend einen Deckel der Vakuumeinrichtung mit einer oberen Oberfläche, der in großer Nähe zu der unteren Oberfläche des Luftkammerdeckels positioniert ist und eine Vorrichtung zu der Erzeugung von Vakuum in der Vakuumeinrichtung. Ein Balken ist drehbar auf der Luftkammer gelagert und umfasst erste und zweite Enden, wobei das erste Ende des Balkens zumindest teilweise in das Innere der Luftkammer ragt. Ein Dichtungsriegel wird aus diesem ersten Ende des Balkens gebildet oder wird auf demselben angebracht. Die Luft-Presse beinhaltet zudem eine Vorrichtung, den Balken in Reaktion auf den Druck des Fluids in der Luftkammer zu drehen.
In dieser Weiterbildung fungiert der Teil des drehbaren Balkens, der den Dichtungsriegel bildet, als eine Endabdichtung, die das Entweichen des Druckfluids aus dem Raum zwischen der Luftkammer und der Vakuumeinrichtung verhindert. Der Dichtungsriegel mag sich Irregularitäten der Tücher oder Fehlausrichtungen der stützenden Struktur anpassen können. Die Endabdichtungen, die ebenso als Quer- oder CD-Abdichtungen bezeichnet werden, verbessern das Zusammenhalten des Druckfluids und führen somit zu einem effizienteren Betrieb der Luft-Presse. Die Last der Endabdichtungen ist so geregelt, dass der Dichtungsriegel in Kontakt mit den darunter laufenden Tüchern bleibt, ohne einen übermäßigen Verschleiß der Tücher zu bewirken.
Die Luft-Presse ist für eine Vielzahl von Konfigurationen von Maschinen zum Entwässern von nassen Bahnen, darunter Papier, Tissuepapier, Wellpappe, liner board, Zeitungspapier oder ähnliches nützlich. Insbesondere kann die Luft-Presse in einer Maschine zur Herstellung von Tissueprodukten Verwendung finden, wobei die nasse Bahn auf einem dreidimensionalen Tuch ausgebildet wird und dadurch die Fülligkeit der Bahn erhöht wird. Die Luft-Presse kann an einer Vielzahl von Positionen in der Maschine eingesetzt werden, insbesondere dort, wo die Bahn zwischen zwei Tüchern eingeschlossen wird, und wo die Bahn auf ein dreidimensionales Tuch übertragen wird. Da der durch die Luft-Presse verursachte Druckunterschied signifikant größer ist, als bei der Benutzung konventioneller Vakuumeinrichtungen, Ansaugkammern, Blaskammern und ähnlichem bisher möglich gewesen ist, können Tissuebahnen mit relativ hoher Fülligkeit in einem Ausbildungsvorgang unter Benutzung der Luft-Presse erzeugt werden. Verschiedene Nass-Druck-Maschinenkonfigurationen, die sich für das Entwässern mithilfe der Luft-Presse anbieten sind offenbart in der US Patentanmeldung unbekannter Ser. Nr., an demselben Tag wie die vorliegende Anmeldung von M. Hermans et al. eingereicht und betitelt "Method for making tissue sheets on a modified conventional wet-pressed machine"; in der US Patentanmeldung unbekannter Ser. Nr., an demselben Tag wie die vorliegende Anmeldung von M. Hermans et al. eingereicht und betitelt "Method for making low-density tissue with reduced energy input"; in der US Patentanmeldung unbekannter Ser. Nr., an demselben Tag wie die vorliegende Anmeldung von F. Druecke et al. eingereicht und betitelt "Method of producing low-density reselient webs"; und in der US Patentanmeldung unbekannter Ser. Nr., an demselben Tag wie die vorliegende Anmeldung von S. Chen et al. eingereicht und betitelt "Low density reselient webs and methods of making such webs".
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entwässern einer Zellulosebahn unter der Verwendung von Druckfluid, umfassend die Schritte: Aufbringen einer wässrigen Suspension aus Papierfasern auf ein Endlos-Siebtuch, um eine nasse Bahn auszubilden; Einschließen der nassen Bahn zwischen einem Paar fluiddurchlässiger Tücher; Hindurchleiten der Struktur der eingeschlossenen nassen Bahn durch eine Luft-Presse, die eine Luftkammer und eine Auffangvorrichtung umfasst, wobei die Luftkammer und die Auffangvorrichtung funktionell verbunden und integral abgedichtet sind, so dass ungefähr 70% oder mehr des der Luftkammer zugeführten Druckfluids durch die nasse Bahn hindurchtreten, Zuführen des Druckfluids zu der Luftkammer, um einen Druckunterschied über die nasse Bahn von ungefähr 25 Inch Quecksilbersäule (85 kPa) oder mehr zu erzeugen; Transportieren der nassen Bahn durch die Luft-Presse mit industriell einsetzbaren Geschwindigkeiten, um eine Verweilzeit von ungefähr 10 Millisekunden oder weniger zu bewirken; und Trocknen der Bahn auf eine abschließende Trockenheit.
Es werden hier verschiedene Weiterbildungen der Luft-Presse mit Bezug auf einen Prozess zur Herstellung von durchgangs-getrockneten Tissueprodukten beschrieben. So beinhaltet gemäß einer Weiterbildung ein Verfahren zur Herstellung weicher Tissueprodukte die Schritte: Aufbringen einer wässrigen Suspension aus Papierfasern auf ein Endlos-Siebtuch, um eine nasse Bahn auszubilden; Entwässern der nassen Bahn auf eine Konsistenz von etwa von 20 bis 30 Prozent; zusätzlich Entwässern der nassen Bahn unter Verwendung nicht kompressiver Vorrichtungen zum Entwässern der nassen Bahn auf eine Konsistenz von größer als etwa 30 Prozent; Übertragen der zusätzlich entwässerten Bahn auf ein Übertragungs-Tuch, das mit einer Geschwindigkeit von etwa von 10 bis etwa 80 Prozent langsamer als das Siebtuch läuft; Übertragen der Bahn auf ein Durchgangs-Trocknen-Tuch und Durchgangs-Trocknen der Bahn auf eine abschließende Trockenheit. Das mittlere Übertragungs-Tuch oder die mittleren Übertragungs-Tücher laufen während der Übertragung mit niedrigerer Geschwindigkeit als das Siebtuch, um eine Reckung in der Bahn zu erzeugen. Mit Erhöhung des Unterschieds der Geschwindigkeit von dem Siebtuch und dem langsameren Übertragungs-Tuch (manchmal „negative draw" oder „rush transfer" genannt), wird auch die bei der Übertragung der Bahn erzeugte Reckung erhöht. Das Übertragungs-Tuch kann relativ glatt und dicht verglichen mit dem groben Gewebe eines typischen Durchgangs-Trocknen-Tuchs sein. Vorzugsweise ist das Übertragungs-Tuch so fein, wie es von einem praktischen Standpunkt seiner Benutzung aus möglich ist. Das Greifen der Bahn wird durch knotige Buckel auf der Oberfläche des Übertragungs-Tuchs erreicht. Zusätzlich kann es vorteilhaft sein, wenn eine oder mehrere Übertragungen der nassen Bahn, in Gegenwart von oder ohne ein Übertragungs-Tuch, mithilfe sogenannter „fixed gap" (Festspalt) oder „kiss" Übertragungen erfolgen, bei denen die Tücher gleichzeitig zusammen- und auseinanderlaufen, wie im weiteren ausführlich beschrieben wird. Solche Übertragungen verweiden nicht nur eine signifikante Kompaktifizierung der Bahn, während sie sich in einem nassen verdichtungs-(bond)-anfälligen Zustand befindet, sondern es wird auch beobachtet, dass sie die Oberfläche der Bahn und des fertiggestellten trockenen Blatts glätten, wenn sie in Kombination mit einer Differential-Geschwindigkeits-Übertragung und/oder glatten Übertragungs-Tüchern angewandt werden.
Der Geschwindigkeitsunterschied zwischen dem Siebtuch und dem Übertragungs-Tuch kann sein von etwa 10 bis zu etwa 80 Prozent oder größer, vorzugsweise von etwa 10 bis zu etwa 35 Prozent, und noch weiterhin vorzugsweise von etwa 15 bis zu etwa 25 Prozent, wobei das Übertragungs-Tuch das langsamer laufende Tuch ist. Der optimale Geschwindigkeitsunterschied wird von unterschiedlichen Faktoren abhängen, darunter der besonderen Art des herzustellenden Produkts. Wie zuvor erwähnt ist die Erhöhung der Reckung der Bahn proportional zu dem Geschwindigkeitsunterschied. Beispielsweise führt für ein nicht gekrepptes durchgangs-getrocknetes dreilagiges Wischtuch mit einem Basisgewicht von 20 Gramm pro Quadratmeter pro Lage ein Geschwindigkeitsunterschied bei der Herstellung eines jeden Lagenblatts von von etwa 20 bis zu etwa 25 Prozent zwischen dem Siebtuch und einem einzigen Übertragungs-Tuch zu einer Reckung des Endprodukts von von etwa 15 bis zu etwa 20 Prozent.
Die Reckung in der Bahn kann durch eine einzige Differential-Geschwindigkeits-Übertragung oder durch zwei oder mehr Differential-Geschwindigkeits-Übertragungen der nassen Bahn vor dem Trocknen erzeugt werden. Somit können eines oder mehrere Übertragungs-Tücher Verwendung finden. Die Reckung, die insgesamt in der Bahn erzeugt wird, kann somit auf die ein, zwei, drei oder mehr Differential-Geschwindigkeits-Übertragungen verteilt werden.
Die Übertragung wird wünschenswerter Weise so vorgenommen, dass die resultierende „Sandwich"-Struktur (bestehend aus dem Siebtuch, der Bahn, dem Übertragungs-Tuch) so kurz wie möglich zusammen bleibt. Insbesondere ist die Struktur als solche nur an der Vorderkante des Vakuumschuhs oder des Übertragungsschuhschlitzes, die zu der Übertragung benutzt werden, vorhanden. Tatsächlich laufen das Siebtuch und das Übertragungs-Tuch an der Vorderkante des Vakuumschlitzes zusammen und auseinander. Hierbei ist es das Ziel, die Strecke, über welche die Bahn in gleichzeitigem Kontakt mit den beiden Tüchern steht, zu minimieren. Man konnte herausfinden, dass in dem gleichzeitigen Zusammen- und Auseinanderlaufen der Schlüssel zum Vermeiden von Falten und somit zu einer verbesserten Glattheit der hergestellten Tissue- oder anderen Papierprodukte liegt.
In der Praxis wird das gleichzeitige Zusammen- und Auseinanderlaufen der beiden Tücher nur an der Vorderkante des Vakuumschlitzes auftreten, wenn ein hinreichender Konvergenzwinkel zwischen den beiden Tüchern, während sie sich der Vorderkante des Vakuumschlitzes nähern, eingestellt wird, und wenn ein hinreichender Divergenzwinkel zwischen den beiden Tüchern hinter dem Vakuumschlitz in Maschinenlaufrichtung gesehen eingehalten wird. Die minimalen Konvergenz- und Divergenzwinkel liegen bei etwa 0,5 Grad oder mehr, insbesondere bei 1 Grad oder mehr, insbesondere bei zwei Grad oder mehr und weiterhin insbesondere bei 5 Grad oder mehr. Konvergenz- und Divergenzwinkel können gleich oder unterschiedlich sein. Größere Winkel führen zu einer größeren Fehlerspanne während des Betriebs. Ein geeigneter Bereich liegt zwischen etwa 1 Grad bis etwa 10 Grad. Das gleichzeitige Zusammen- und Auseinanderlaufen wird erreicht, wenn der Vakuumschuh so konzipiert ist, dass die Hinterkante des Vakuumschlitzes hinreichend gegenüber der Vorderkante zurückgesetzt ist, um zu ermöglichen, dass die Tücher sofort auseinanderlaufen, wenn sie über die Vorderkante des Vakuumschlitzes geleitet werden. Dieses wird deutlicher in Verbindung mit den Figuren beschrieben.
Bei der Konstruktion der Maschine, mit dem zu Beginn festen Abstand zwischen den Tüchern, um die Kompression der Bahn während der Übertragung weiter zu minimieren, sollte der Abstand zwischen den Tüchern gleich oder größer als die Dicke (Caliper) der Bahn gewählt werden, so dass die Bahn nicht signifikant komprimiert wird, wenn sie an der Vorderkante des Vakuumschlitzes übertragen wird.
Eine verbesserte Glattheit wird durch die Anwendung der Luft-Presse vor der Differential-Geschwindigkeits-Übertragung erreicht. Sie wird vorzugsweise in Kombination mit einer Übertragungs-Tuch-Abteilung mit festem Spaltabstand nach dem Trocknen verwandt. Ein Kalandern der Bahn ist zum Erreichen der gewünschten Grade von Glattheit nicht notwendig, aber die weitere Bearbeitung der Bahn, wie durch Kalandern, Prägen oder Kreppen kann für die weitere Verbesserung der Eigenschaften des Papierblattes zuträglich sein.
Wie hier benutzt bezeichnet der Ausdruck „Übertragungs-Tuch" ein Tuch, das zwischen der Siebabteilung und der Trockenabteilung des Prozesses der Herstellung der Bahn positioniert ist. Geeignete Übertragungs-Tücher sind solche Tücher zur Papierherstellung, die einen hohen "fiber support" Index aufweisen und eine gute Vakuumabdichtung ermöglichen, um den Kontakt zwischen Tuch und Bahn während der Übertragung von dem Siebtuch zu maximieren. Das Tuch kann eine relativ glatte Oberflächenkontur aufweisen, um Glattheit auf die Bahn zu übertragen, muss jedoch genügend Textur haben, um das Greifen der Bahn und Kontakt während des „rush transfer" gewährleisten zu können. Feinere Tücher können einen erhöhten Grad an Reckung in der Bahn erzeugen, der für einige Produktanwendungen wünschenswert ist.
Übertragungs-Tücher können Einfachlagen-, Mehrfachlagen- oder zusammengesetzte durchlässige Strukturen sein. Bevorzugte Tücher haben zumindest einige der folgenden Eigenschaften: (1) Auf der Seite des Übertragungs-Tuchs, die in Kontakt mit der nassen Bahn ist (die Oberseite), liegt die Zahl der Fäden in Maschinenlaufrichtung (MD) bei zwischen 400 bis 800 pro Meter und die Zahl der Fäden pro Meter senkrecht zu der Maschinenlaufrichtung (CD) ebenso bei zwischen 400 bis 8000. Der Durchmesser der Fäden ist typischerweise kleiner als 1,3 mm. (2) Auf der Oberseite beträgt der Abstand zwischen dem höchsten Punkt des MD knotigen Buckels und dem höchsten Punkt des CD knotigen Buckels von etwa 0,03 mm bis zu etwa 0,5 mm oder 0,8 mm. Zwischen diesen beiden Werten können knotige Buckel, die der Topographie eine dreidimensionale Charakteristik verleihen, entweder durch die MD oder durch die CD Fäden gebildet werden. (3) Auf der Oberseite ist die Länge der MD knotigen Buckel gleich oder größer als die Länge der CD knotigen Buckel. (4) Wenn es sich bei dem Tuch um ein Mehrfachlagen-Tuch handelt, ist die unterste Schicht vorzugsweise aus einem feineren Gewebe als die oberste Schicht, um die Tiefe des Bahn-Eindrucks zu regeln und den Halt der Fasern zu maximieren; und (5) Das Tuch kann so beschaffen sein, dass es augengefällige geometrische Muster zeigt, die sich typischerweise alle 2 bis 50 Kettenfäden wiederholen.
Zu den besonders geeigneten Übertragungs-Tüchern gehören beispielsweise solche, die von Asten Forming Fabrics, Inc., Appleton, Wisconsin hergestellt werden, und die durch die Nummern 934, 937, 939 und 959 bezeichnet sind. Weiterhin gehören zu den besonderen Übertragungs-Tüchern, die Verwendung finden können auch die Tücher, die in dem US Patent 5,429,686 vom 4. Juli 1995 von Chiu et al. offenbart wurden. Geeignete Tücher können gewebte Tücher, Vliesstoff-Tücher oder kombinierte Web-Fliesstoff-Tücher umfassen. Das Porenvolumen des Übertragungs-Tuchs kann gleich oder niedriger sein, als dasjenige des Tuchs von dem Übertragen wird.
Der Ausbildungs-Siebprozess und das Siebwerkzeug können konventionell wie in der Papierherstellung gut bekannt sein. Ausbildungs-Siebprozesse beinhalten Fourdrinier-Langsiebe, Dachformer (solche wie Saug-Brustwalzen), Spaltformer (solche wie Doppelsieb-Former, Crescent-Former), oder ähnliche. Siebformer oder -tücher können ebenso konventionell sein, wobei feinere Gewebe mit erhöhter Faserstützung für das Herstellen eines glatten Blattes oder einer glatten Bahn bevorzugt werden. Stoffauflaufkästen, die zu dem Aufbringen der Fasern auf das Siebtuch benutzt werden, können mehrere Läden oder nur einen aufweisen.
Das hier offenbarte Verfahren kann für sämtliche Tissue-Bahnen angewandt werden, wie für Bahnen zu der Herstellung von Gesichts-Tissuetüchern, Sanitärtüchern, Papier-Handtüchern, Wischtüchern, Servietten und ähnliches. Solche Tissue-Bahnen können einlagige oder mehrlagige Produkte, wie zweilagige, dreilagige, vierlagige oder noch mehr Lagen aufweisende Produkte sein. Einlagige Produkte sind wegen ihrer niedrigen Herstellungskosten vorteilhaft, wohingegen mehrlagige Produkte von vielen Konsumenten bevorzugt werden. Bei mehrlagigen Produkten ist es nicht notwendig, dass sämtliche Lagen des Produkts gleich sind, vorausgesetzt, dass wenigstens eine Lage der hier vorliegenden Erfindung gemäß ist. Die Bahnen können geschichtet oder nicht geschichtet (gemischt) sein, und die Fasern, woraus die Bahn besteht, können irgendwelche Fasern, die zu der Papierherstellung geeignet sind, sein.
Geeignete Basisgewichte dieser Tissue-Bahnen liegen bei von etwa 5 bis etwa 70 Gramm pro Quadratmeter (gsm), bevorzugt bei von etwa 10 bis etwa 40 gsm, und noch bevorzugter bei von etwa 20 bis etwa 30 gsm. Für ein einlagiges Sanitär-Tissuetuch wird ein Basisgewicht von etwa 25 gsm bevorzugt. Für ein zweilagiges Tissuepapier wird ein Basisgewicht von etwa 20 gsm pro Lage bevorzugt. Für ein dreilagiges Tissuepapier wird ein Basisgewicht von etwa 15 gsm pro Lage bevorzugt. Im allgemeinen erfordern größere Basisgewichte einen geringeren Luftstrom, um denselben Betriebsdruck in der Luftkammer aufrecht zu erhalten. Wünschenswerter Weise ist die Breite der Schlitze der Luft-Presse so eingestellt, dass das System der zur Verfügung stehenden Luftkapazität angepasst werden kann, wobei breitere Schlitze für Bahnen mit größeren Basisgewichten verwandt werden.
Der Prozess des Trocknens kann irgend ein nicht kompressives Trocknenverfahren sein, das tendenziell die Fülligkeit oder Dicke der nassen Bahn erhält, wie etwa und ohne Beschränkung darauf, Durchgangs-Trocknen, Infrarot-Bestrahlung, Mikrowellen-Trocknen oder ähnliches. Aufgrund seiner kommerziellen Verfügbarkeit und praktischen Anwendbarkeit ist Durchgangs-Trocknen ein gut bekanntes und bevorzugtes Verfahren für das nicht kompressive Trocknen der Bahn. Geeignete Durchgangs-Trocknen-Tücher sind etwa, ohne Beschränkung darauf, Asten 920A und 937A und Velostar P800 und 103A. Die Durchgangs-Trocknen-Tücher können ebenso solche beinhalten, die in dem Patent 5,429,686 vom 4. Juli 1995 von Chiu et al. offenbart wurden. Bevorzugter Weise wird die Bahn auf ihre abschließende Trockenheit ohne Kreppen getrocknet, da Kreppen tendenziell zu einer geringeren Festigkeit und Fülligkeit der Bahn führt.
Wenn auch die mechanischen Eigenschaften nicht vollständig verstanden sind, so ist es doch offensichtlich geworden, dass das Übertragungs-Tuch und das Durchgangs-Trocknen-Tuch unterschiedlich und unabhängig voneinander zu den endgütigen Blatteigenschaften beitragen. Zum Beispiel, kann die Oberflächenglattheit des Blatts, wie sie durch Sensoren bestimmt wird, über einen großen Bereich durch die Verwendung unterschiedlicher Übertragungs-Tücher zusammen mit demselben Durchgangs-Trocknen-Tuch verändert werden. Bahnen, die mit dem hier offenbarten Verfahren hergestellt wurden, weisen, wenn sie nicht kalandert wurden, tendenziell zwei unterschiedliche Seiten auf. Nicht kalanderte Bahnen können andererseits mit ihren glatten/rauen Seiten nach außen zusammengeheftet werden, je nachdem wie es die besondere Art des Produkts erfordert.
Viele Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung offensichtlich werden. In der Beschreibung wird auf die betreffenden Figuren, die die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung illustrieren, Bezug genommen. Solche Ausführungsformen repräsentieren nicht den vollständigen Umfang der Erfindung. Eine Interpretation des vollständigen Umfangs der Erfindung hat deshalb unter der Bezugnahme auf die Ansprüche der vorliegenden Schrift zu erfolgen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 zeigt repräsentativ ein schematisches Prozess-Flussdiagramm, das ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung für die Herstellung von nicht gekreppten durchgangsgetrockneten Bahnen illustriert.
2 zeigt repräsentativ eine vergrößerte Draufsicht von einer Luft-Presse aus dem Prozess-Flussdiagramm von 1.
3 zeigt repräsentativ eine Seitenansicht der in 2 gezeigten Luft-Presse, wobei zu illustrativen Zwecken Teile ausgelassen und nur im Schnitt gezeigt werden.
4 zeigt repräsentativ einen vergrößerten Ausschnitt allgemein derjenigen Ebene, die durch die Linie 4-4 in 3 gegeben ist.
5 zeigt repräsentativ einen vergrößerten Ausschnitt ähnlich wie in 4, jedoch hier allgemein derjenigen Ebene, die durch die Linie 5-5 in 3 gegeben ist.
6 zeigt repräsentativ eine Seitenansicht eines alternativen Dichtungssystems für die Luft-Presse, die in den 2 und 3 gezeigt ist, wobei zu illustrativen Zwecken Teile ausgelassen und nur im Schnitt gezeigt werden.
7 zeigt repräsentativ einen vergrößerte Seitenansicht eines Vakuum-Übertragungsschuhs wie in 2 gezeigt.
8 zeigt repräsentativ eine vergrößerte Seitenansicht ähnlich wie in 7 jedoch das gleichzeitige Zusammen- und Auseinanderlaufen der Tücher an der Vorderkante des Vakuumschlitzes illustrierend.
9 ist ein allgemeines Kurvendiagramm zu dem Verhältnis von Last zu Ausdehnung bei Tissuetücher, das die Bestimmung der MD Steigung illustriert.
10 zeigt repräsentativ eine vergrößerte Endansicht einer alternativen Luft-Presse gemäß der vorliegenden Erfindung, mit einer Luftkammer-Dichtungsanordnung der Luft-Presse in einer erhöhten Position relativ zu der nassen Bahn und der Vakuumeinrichtung.
11 zeigt repräsentativ eine Seitenansicht der Luft-Presse von 10.
12 zeigt repräsentativ einen vergrößerten Ausschnitt allgemein derjenigen Ebene, die durch die Linie 12-12 in 10 gegeben ist, jedoch mit der gegen die Tücher belasteten Dichtungsanordnung.
13 zeigt repräsentativ einen vergrößerten Ausschnitt ähnlich wie in 12, jedoch hier allgemein derjenigen Ebene, die durch die Linie 13-13 in 10 gegeben ist.
14 zeigt repräsentativ eine perspektivische Ansicht von verschiedenen Komponenten der Luftkammer-Dichtungsanordnung in Position gegen die Tücher, wobei zu illustrativen Zwecken Teile ausgelassen wurden und nur im Schnitt gezeigt werden.
15 zeigt repräsentativ einen vergrößerten Ausschnitt einer alternativen Dichtungskonfiguration der Luft-Presse von 10.
16 zeigt repräsentativ ein vergrößertes schematisches Diagramm des Dichtungsabschnitts der Luft-Presse von 10.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Im folgenden wird die Erfindung ausführlicher unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Dieselben Bestandteile in den unterschiedlichen Figuren sind aus Gründen der Konsistenz und Einfachheit mit entsprechenden Bezugszeichen versehen worden. In sämtlichen Ausführungsformen können konventionelle Maschinen und Arbeitsabläufe zur Papierherstellung mit Hinsicht auf den Stoffauflaufkasten, die Siebtücher, Übertragungseinrichtungen für die Bahnen, Trocknen und Kreppen, wie dem Fachmann auf dem Gebiet der Papierherstellung bekannt, Verwendung finden. Trotzdem werden verschiedene konventionelle Bestandteile näher erläutert, um den Zusammenhang herzustellen, in dem die verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung genutzt werden können.
Eine Ausführungsform eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Herstellung von Tissueprodukten ist stellvertretend in 1 gezeigt. Aus Gründen der Einfachheit sind die verschiedenen Spannrollen schematisch gezeigt, um die Tuch-Führungen aufzuzeigen, aber nicht durch Bezugszeichen bezeichnet. Ein Papier-Stoffauflaufkasten 20 gibt eine wässrige Lösung von Papierfasern auf ein Endlos-Siebtuch 22, das über eine Siebrolle 23 läuft. Das Siebtuch 22 ermöglicht das teilweise Entwässern der neu hergestellten nassen Bahn 24 auf eine Konsistenz von etwa 10 Prozent.
Nach dem Herstellen dieser Bahn transportiert das Siebtuch 22 die nasse Bahn 24 zu einer oder mehreren Vakuum- oder Ansaugkammern 28, die zu der weiteren Entwässerung der nassen Bahn 24 benutzt werden, während diese sich auf dem Siebtuch 22 befindet. Im besonderen kann eine Vielzahl von Vakuumeinrichtungen 28 benutzt werden, um die Bahn 24 auf eine Konsistenz von von etwa 20 bis etwa 30 Prozent zu entwässern. Das gezeigte Langsieb ist insbesondere für die Herstellung von Papiertüchern mit höherem Basisgewicht, wie Wisch- und Handtücher, geeignet, wenngleich auch andere Siebvorrichtungen, wie Doppelsieb-Former, Crescent Former oder ähnliche statt dessen benutzt werden können. Hydroneedling, wie beispielsweise in dem US Patent Nr. 5,137,600 von Barnes et al., veröffentlicht am 11. August 1992, offenbart, kann optional benutzt werden, um die Fülligkeit der Bahn zu erhöhen.
Eine erhöhte Entwässerung der nassen Bahn 24 wird hernach durch geeignete zusätzliche nicht kompressive Vorrichtungen zum Entwässern besorgt, wie zum Beispiel aus der Gruppe bestehend aus der Luft-Presse wie hier beschrieben, Infrarot-Trocknen, Mikrowellen-Trocknen, Schall-Trocknen, Durchgangs-Trocknen, überhitztes oder dampfgesättigtes Entwässern, überkritisches Fluid-Entwässern und Entwässern durch Absetzen, wählbar. In der gezeigten Ausführungsform umfasst die zusätzliche Vorrichtung zum nicht kompressiven Entwässern eine Luft-Presse 30, die im weiteren näher beschrieben wird. Die Luft-Presse 30 erhöht in wünschenswerter Weise die Konsistenz der nassen Bahn 24 um mehr als etwa 30 Prozent, so dass in bestimmten Ausführungsformen die nasse Bahn nach Anwendung der Luft-Presse und vor dem weiteren Transport eine Konsistenz von von etwa 31 bis etwa 36 Prozent aufweist. In besonderen Ausführungsformen erhöht die Luft-Presse 30 die Konsistenz der nassen Bahn 24 um etwa 5 Prozent oder mehr wie etwa 10 Prozent.
Wünschenswerter Weise wird ein Stütz-Tuch 32 vor der Luft-Presse 30 mit der nassen Bahn in Kontakt gebracht. Die nasse Bahn 24 wird zwischen dem Stütz-Tuch 32 und dem Siebtuch 22 eingeschlossen und so gegen das Druckgefälle, das durch die Luft-Presse 30 erzeugt wird, gestützt. Zu den Tüchern, die zu der Benutzung als Stütz-Tücher geeignet sind, gehören fast sämtliche Tücher inklusive der Siebtücher wie Albany International 94M.
Die nasse Bahn 24 wird sodann von dem Siebtuch 22 zu einem Übertragungs-Tuch 36 übertragen, welches mit einer geringeren Geschwindigkeit als das Siebtuch läuft, um eine erhöhte Reckung der Bahn zu erzeugen. Diese Übertragung erfolgt vorzugsweise mithilfe eines Vakuum-Abnehmers 37 wie im weiteren mit Bezug auf die 7 und 8 beschrieben. Die Oberfläche des Übertragungs-Tuchs 36 ist wünschenswerter Weise relativ glatt, um die Glattheit der nassen Bahn 24 zu erreichen. Die Porengröße des Übertragungs-Tuchs 36, gemessen durch das Volumen der Zellen, ist wünschenswerter Weise relativ gering und kann etwa genauso groß wie die des Siebtuchs 22 oder sogar geringer sein. Der Arbeitsschritt der Übertragung („rush transfer") kann mit vielen aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren erfolgen, insbesondere zum Beispiel wie in der US Patentanmeldung Ser. Nr. 08/790,980 vom 29. Januar, 1997 von Lidnsay et al. und betitelt „Method for improved rush transfer to produce high bulk without macrofolds"; wie in der US Patentanmeldung Ser. Nr. 08/709,427 vom 6. September 1996 von Lindsay et al. und betitelt „Process for producing high-bulk tissue webs using non-woven substrates"; wie in dem US Patent 5,667,626 vom 16. September 1997 von S. A. Engel et al.; und wie in dem US Patent 5,607,551 vom 4. März 1997 von T. E. Farrington, Jr et al. offenbart.
Das Übertragungs-Tuch 36 läuft über Rollen 38 und 39, bevor die nasse Bahn 24 auf ein Durchgangs-Trocknen-Tuch 40 übertragen wird, das mit ungefähr derselben, oder falls gewünscht mit einer unterschiedlichen, Geschwindigkeit läuft. Das Verbringen der Bahn erfolgt mithilfe eines Vakuum-Abnehmers 42, der von derselben Art wie zuvor sein kann. Die Bahn 24 wird zu ihrer abschließenden Trockenheit getrocknet, wenn die Bahn über den Durchgangs-Trockner 44 transportiert wird.
Bevor sie auf eine Spule 48 für die weitere Verarbeitung bis zu dem Endprodukt gewickelt wird, kann die getrocknete Bahn 50 durch ein oder mehrere optionale Tuch-Quetschwalzenpaare mit festem Abstand zwischen den Träger-Tüchern 52 und 53 geführt werden. Die Fülligkeit oder Stärke der Bahn 50 kann durch Tuch-Prägewalzenpaare zwischen den Rollen 54 und 55, 56 und 57 und 58 und 59 geregelt werden. Geeignete Träger-Tücher für diesen Zweck sind Albany International 84M oder 94M und Asten 959 oder 937, die sämtlich relativ glatte Tücher mit feinen Gravuren sind. Die Spaltabstände zwischen den verschiedenen Rollenpaaren reichen von etwa 0,001 Inch bis zu etwa 0,02 Inch (0,025–0,51 mm). Wie gezeigt ist die Träger-Textil-Abteilung der Maschine für eine Reihe von Quetschwalzenpaare mit festem Abstand ausgelegt und damit betrieben, die dazu dienen, die Dicke der Bahn zu regeln, und die ein Off-Line Kalandern ersetzen oder ergänzen können. Alternativ kann ein Spulen-Kalander Verwendung finden, um die endgültige Dicke zu erreichen, oder um ein Off-Line Kalandern zu ergänzen.
Die Luft-Presse 30 wird detaillierter in der Draufsicht von 2 und der Seitenansicht von 3 gezeigt, wobei in letzterer bestimmte Teile zur besseren Illustration fortgelassen wurden. Die Luft-Presse 30 umfasst allgemein eine obere Luftkammer 60 in Kombination mit einer unteren Auffangvorrichtung in Form einer Vakuum- oder Ansaugkammer 62. Die Ausdrücke „obere" und „untere" werden hier mit Bezug auf die und zum Verständnis der Abbildungen benutzt, und sind nicht dahingehend gemeint, die Art und Weise der Anordnung der Komponenten einzuschränkend zu bestimmen. Die Struktur der zwischen dem Siebtuch 22 und dem Stütz-Tuch 32 eingeschlossenen nassen Tuchbahn 24 wird zwischen der Luftkammer 60 und der Vakuumeinrchtung 62 weiter transportiert.
Die illustrierte Luftkammer 60 ist geeignet, die Zufuhr an Druckfluid durch Luftsammelleisten 64 aufzunehmen, die funktionell mit einer Quelle für das Druckfluid, wie einem Kompressor oder einem Gebläse (nicht gezeigt) verbunden sind. Die Luftkammer ist mit einem Deckel 66 versehen, der eine untere Oberfläche 67 hat, die während des Betriebs in großer Nähe zu der Vakuumeinrichtung 62 und in großer Nähe zu oder in Kontakt mit dem Stütz-Tuch 32 verbleibt (3). Der Luftkammerdeckel 66 ist mit Schlitzen 68 (5) ausgebildet, die sich senkrecht zu der Maschinenlaufrichtung und im wesentlichen über die ganze Breite der nassen Bahn 24 erstrecken, jedoch wünschenswerter Weise etwas weniger als die Breite der Tücher, um den Durchfluss von Druckfluid von der Luftkammer 60 durch die Tücher und die nasse Bahn zu erlauben.
Die Vakuumeinrichtung 62 ist funktionell mit der Vakuum-Quelle verbunden und fest auf einer Trägerstruktur (nicht gezeigt) angebracht. Die Vakuumeinrichtung 62 umfasst einen Deckel 70, der eine obere Oberfläche 72 hat, über die das Siebtuch 22 verläuft. Der Deckel 70 der Vakuumeinrichtung ist mit einem Paar von Schlitzen 74 ausgebildet (3 und 5), die örtlich mit den Schlitzen 68 in dem Luftkammerdeckel 66 korrespondieren. Das Druckfluid entwässert die nasse Bahn 24, wenn das Druckfluid aus der Luftkammer 60 in und durch die Vakuumeinrichtung 62 gezogen wird.
Der Druck des Fluids in der Luftkammer 60 wird wünschenswerter Weise auf etwa 5 Pfund pro Quadratinch (psi) (0,35 bar) oder mehr, und insbesondere innerhalb des Bereichs von 5 bis 30 psi (0,35–2,07 bar), wie auf etwa 15 psi (1,03 bar) gehalten. Der Druck des Fluids in der Luftkammer 60 wird wünschenswerter Weise überwacht und auf einen vorher bestimmen Wert geregelt.
Die untere Oberfläche 67 des Luftkammerdeckels 66 ist wünschenswerter Weise leicht gekrümmt, um die Kontrolle der Bahn zu erleichtern. Die Oberfläche 67 ist zu der Vakuumeinrichtung 62 hin gekrümmt, die gegen eine Achse, die an der Seite der Bahn, die zur Vakuumeinrichtung gerichtet ist, gekrümmt ist. Die Krümmung der unteren Oberfläche 67 erlaubt eine Änderung in dem Winkel der Kombination von dem Stütz-Tuch 32, der nassen Bahn 24 und dem Siebtuch 22, woraus eine nach unten gerichtete Netto-Kraft resultiert, die die Vakuumeinrichtung 62 gegen das Einströmen von Luft von außen abdichtet und die nasse Bahn 24 während des Prozesses der Entwässerung stützt. Der Krümmungswinkel erlaubt je nach den Prozessverhältnissen das Belasten und Entlasten der Luft-Presse, wie es von Zeit zu Zeit notwendig ist. Die notwendige Änderung im Winkel ist von dem Druckunterschied zwischen der Druckseite und der Vakuumseite abhängig und liegt wünschenswerter Weise oberhalb von 5 Grad und insbesondere innerhalb des Bereichs von 5 bis 30 Grad, typischerweise bei etwa 7,5 Grad.
Die obere und die untere Oberfläche 72 und 67 haben wünschenswerter Weise unterschiedliche Krümmungsradien. Insbesondere ist wünschenswerter Weise der Krümmungsradius der unteren Oberfläche 67 größer als der Krümmungsradius der oberen Oberfläche 72, um Kontaktlinien zwischen der Luftkammer 60 und der Vakuumeinrichtung 62 an der Vorder- und Hinterkanten 76 der Luft-Presse 30 zu bilden. Mit der nötigen Sorgfalt auf die Position des Stütz-Tuchs 32 und der Siebtuchs 22 „Sandwich"-Struktur sowie auf die Belastungs- und Entlastungs-Mechanismen können die Krümmungsradien dieser Oberflächen umgekehrt werden.
Die Vorder- und Hinterkanten 76 der Luft-Presse 30 können auch mit Endabdichtungen 78 (3), die jederzeit in sehr großer Nähe zu oder in Kontakt mit dem Stütz-Tuch 32 gehalten werden, versehen werden. Die Endabdichtungen 78 minimieren den Verlust von Druckfluid aus dem Raum zwischen der Luftkammer 60 und der Vakuumeinrichtung 62 in Maschinenlaufrichtung. Geeignete Endabdichtungen 78 können aus wenig Reibung bietenden Materialien wie aus elastischen Kunststoffmischungen, Materialien, die relativ zu den Tuchmaterialien nachgiebiger sind oder ähnlichen. Die Endabdichtungen haben wünschenswerter Weise abgerundete Kanten, um ein Zerreißen der Tücher zu vermeiden.
Wie unter zusätzlichem Bezug auf die 4 und 5 erkenntlich ist, wird die Luft-Presse 30 wünschenswerter Weise mit seitlichen Dichtungselementen 80 versehen, um einen Verlust von Druckfluid entlang der seitlichen Kanten 82 der Luft-Presse zu verhindern. Die seitlichen Dichtungselemente 80 umfassen ein halb-starres Material, das geeignet ist sich zu verformen oder leicht zu verbiegen, wenn es dem Druckfluid der Luftkammer 60 ausgesetzt ist. Die gezeigten seitlichen Dichtungselemente 80 bilden einen Schlitz 84, woran der Deckel 70 der Vakuumeinrichtung mit einer Klammer 85 und einer Halterung 86 oder anderen geeigneten Befestigungselementen angebracht werden kann. Im Querschnitt gesehen ist jedes seitliche Dichtungselement 80 L-förmig mit einem Schenkel 88, der aufwärts von dem Deckel 70 der Vakuumeinrichtung in einen seitlichen Dichtungsschlitz 89, der in dem Luftkammerdeckel 66 eingelassen ist, ragt. Druckfluid von der Luftkammer 60 biegt die Schenkel 88 nach außen in dichtenden Kontakt mit der äußeren Oberfläche des seitlichen Dichtungsschlitzes 89 des Luftkammerdeckels 66, wie es in den 4 und 5 gezeigt ist. Alternativ kann die Position der seitlichen Dichtungselemente 80 umgekehrt sein, so dass sie starr an der Luftkammer 66 angebracht sind und im dichtenden Kontakt mit Kontaktflächen stehen, die von dem Deckel 70 Vakuumeinrichtung (nicht gezeigt) gebildet werden. In solchen alternativen Konstruktionen, ist es wünschenswert, dass die seitlichen Dichtungselemente durch das Druckfluid in Bindung mit dichtenden Kontaktflächen gedrängt werden.
Ein Mechanismus zur Positionskontrolle 90 hält die Luftkammer 60 in großer Nähe zu der Vakuumeinrichtung 62 und in Kontakt mit dem Träger-Tuch 32. Der Mechanismus zur Positionskontrolle 90 umfasst ein Paar von Hebeln 92, die mit Stegen 93 verbunden sind und starr an der Luftkammer mit geeigneten Befestigungselementen 94 angebracht sind (3). Die Enden der Hebel 92, die von der Luftkammer 60 weggerichtet sind, sind drehbar auf einer Achse 96 angebracht. Der Mechanismus zur Positionskontrolle 90 umfasst weiterhin einen Gegengewicht-Zylinder 98, der funktionell eine feste Stütze 99 und eine der Stege 93 verbindet. Der Gegengewicht-Zylinder 98 ist geeignet sich auszuziehen oder sich zusammenzuziehen, und dadurch die Hebel 92 dazu zu veranlassen sich um die Achse 96 zu drehen, wodurch die Luftkammer 60 näher zu oder weiter entfernt von der Vakuum-Kammer 62 bewegt wird.
Im Betrieb bestimmt ein Kontrollsystem den Gegenwicht-Zylinder 98 sich hinreichend auszudehnen, um die Endabdichtungen 78 mit dem Träger-Tuch 32 in Kontakt treten zu lassen, und um die seitlichen Dichtungselemente 80 in die seitlichen Dichtungsschlitze 89 zu führen. Die Luft-Presse 30 wird dergestalt in Betrieb gesetzt, dass Druckfluid die Luftkammer 60 füllt und die halb-starren Dichtungselemente 80 in dichtende Bindung mit dem Luftkammerdeckel 66 gebracht werden. Das Druckfluid übt zudem eine aufwärts gerichtete Kraft aus, die die Luftkammer 60 von dem Träger-Tuch 32 fort zu bewegen bestrebt ist. Das Kontrollsystem bestimmt, basierend auf kontinuierlichen Messungen des Drucks des Fluids in der Luftkammer 60 mithilfe eines Druck-Überwachungssystems, den Betrieb des Gegengewicht-Zylinder 98 derart, dass er diese aufwärts gerichtete Kraft ausgleicht. Die Endabdichtungen 78 werden immerwährend dabei in sehr großer Nähe zu oder in Kontakt mit dem Stütz-Tuch 32 gehalten. Das Kontrollsystem wirkt zufälligen Druckabfällen und -erhöhungen in der Luftkammer 60 durch proportionales Abschwächen und Verstärken der auf den Gegengewicht-Zylinder 98 ausgeübten Kraft entgegen. Die Luftströmung innerhalb der Luftkammer kann auch über wacht werden. Folglich klemmen die Endabdichtungen 78 die Tücher 32 und 22 nicht ein, was ansonsten zu einem übermäßigen Verschleiß der Tücher führen würde.
Ein weiteres Dichtungssystem für die Luft-Presse 30 ist repräsentativ in 6 gezeigt. Die Luftkammer 100 ist mit einem drehbaren Balken 102 versehen, der einen Dichtungsriegel 104 bildet oder trägt, der geeignet ist auf dem Stütz-Tuch über die Breite der nassen Bahn 24 zu laufen, um den Verlust an Druckfluid in Maschinenlaufrichtung zu minimieren. Während in 6 nur ein Balken 102 gezeigt ist, ist es so zu verstehen, dass ein zweiter Balken an den gegenüberliegenden Ende der Luftkammer 100 angebracht und in gleicher Weise konstruiert werden kann. Die Seiten der Luftkammer 100 können seitliche Dichtungselemente 80 aufweisen, wie es in Verbindung mit den 2–5 beschrieben wurde oder sind starr auf der Vakuumeinrichtung 62 angebracht, um seitliches Austreten von Druckfluid zu minimieren oder zu verhindern.
Der drehbar gelagerte Balken 102 umfasst wünschenswerter Weise ein starres Material, Baustahl, Graphitmischungen oder ähnliches. Der Balken 102 hat ein erstes Ende 106, das zumindest teilweise in das Innere der Luftkammer 100 ragt und ein zweites Ende 108, das wünschenswerter Weise aus der Luftkammer herausragt. Der Balken 102 ist mit einem Gelenk 110 drehbar auf der Luftkammer 100 angebracht. Eine Gelenkdichtung 112, die gegenüber dem Druckfluid undurchlässig ist sowohl an der inneren Oberfläche der Wand 114 der Luftkammer 100 als auch an dem ersten Ende 106 angebracht, um ein Austreten des Druckfluids zu verhindern. Der Dichtungsriegel 104 ist wünschenswerter Weise ein eigenes Element, das auf dem ersten Ende 106 angebracht ist und bei Kontakt des Druckfluids mit dem ersten Ende 106 gegen das Stütz-Tuch 32 (in 6 nicht gezeigt) bewegt wird. Geeignete Dichtungsriegel 104 können aus wenig Widerstand bietenden, durablen Materialien mit niedrigen Reibungskoeffizienten wie Keramik, hitze-resistenten Polymerstoffen oder ähnlichen hergestellt sein.
Eine Gegengewicht-Blase 120 mit einer aufblasbaren Kammer 122 wird auf dem zweiten Ende 108 des Balkens 102 mit Halterungen 124 oder anderen geeigneten Befestigungsmitteln angebracht. Die Kammer 122 ist mit einer Quelle für das Druckfluid funktionell verbunden, sodass Luft die Kammer füllt. Der Balken 102 und die Blase 120 sind so positioniert, dass die Blase, wenn sie aufgeblasen ist (nicht gezeigt), gegen die äußere Oberfläche der Wand 114 der Luftkammer 100 drückt, wodurch der Balken dazu gebracht wird, sich um das Gelenk 110 zu drehen. Alternativ kann ein Mechanismus mit Druckzylindern (nicht gezeigt) anstelle der Gegengewicht-Blase als eine Vorrichtung zum Drehen des Balkens 102 Verwendung finden.
Ein Kontrollsystem ist in Betrieb, um die Blase 120 proportional in Reaktion auf den Druck des Fluids innerhalb der Luftkammer 100 aufzublasen oder zu entleeren. Wenn, zum Beispiel, der Druck innerhalb der Luftkammer anwächst, so ist das Kontrollsystem so eingestellt, dass es den Druck in der Blase 120 erhöht oder diese aufbläst, so dass der Dichtungsriegel 104 nicht übermäßig gegen das Stütz-Tuch 32 gedrängt wird.
Die Konstruktion des Vakuum-Übertragungsschuhs 37, der in der Tuch-Übertragungsabteilung des Produktionsprozesses (1) benutzt wird, ist näher in den 7 und 8 illustriert. Der Vakuum-Übertragungsschuh 37 weist einen Vakuumschlitz 130 (7) auf, der mit einer Vaku umquelle verbunden ist und eine Länge „L" hat, die geeigneter Weise von etwa 0,5 bis zu 1 Inch (12,7–25,4 mm) geht. Für die Herstellung von nicht gekreppten durchgangs-getrockneten Sanitärtücher ist eine Länge des Vakuumschlitzes von etwa 1 Inch (25,4 mm) geeignet. Der Vakuumschlitz 130 hat eine Vorderkante 132 und eine Hinterkante 133, die entsprechend vordere und hintere auslaufende Grundflächen 134 und 135 des Vakuum-Übertragungsschuhs 37 ausbilden. Die Hinterkante 133 des Vakuumschlitzes 130 ist relativ zu der Vorderkante 132 zurückversetzt, was durch die verschiedene Orientierung der hinteren auslaufenden Grundflächen 135 gegenüber der vorderen auslaufenden Grundfläche 134 bewirkt wird. Der Winkel „A" zwischen den Ebenen der vorderen auslaufenden Grundfläche 134 und der hinteren auslaufenden Grundfläche 135 kann etwa 0,5 Grad oder größer sein, besonders auch 1 Grad oder mehr, und weiterhin besonders auch etwa 5 Grad oder mehr, um eine hinreichende Separation des Siebtuchs 22 und des Übertragungs-Tuchs 36, wenn sie zusammen- und auseinanderlaufen, zu erreichen.
8 zeigt die nasse Tissuebahn 24, wie sie in die durch die Pfeile bezeichnete Richtung auf den Vakuum-Übertragungsschuh 37 zu läuft. Ebenso nähert sich das Übertragungs-Tuch 36, das mit niedrigerer Geschwindigkeit läuft, dem Vakuum-Übertragungsschuh 37. Der Konvergenzwinkel zwischen den beiden Tüchern ist mit „C" bezeichnet. Der Divergenzwinkel zwischen den beiden Tüchern ist mit „D" bezeichnet. Wie gezeigt laufen die beiden Tücher an dem Punkt „P", der der Vorderkante 132 des Vakuumschlitzes 130 entspricht, gleichzeitig zusammen und auseinander. Es ist nicht notwendig oder wünschenswert, dass die Bahn über die gesamte Länge des Vakuumschlitz 130 in Kontakt mit beiden Tüchern bleibt, um die Übertragung von dem Siebtuch 22 zu dem Übertragungs-Tuch 36 zu vollführen. Wie aus 8 deutlich wird, braucht weder das Siebtuch 22 noch das Übertragungs-Tuch 36 mehr als ein kleines Stück abgelenkt zu werden, um die Übertragung auszuführen, wodurch Tuchverschleiß reduziert werden kann. In Zahlen ausgedrückt, kann die Richtungsänderung von beiden Tüchern kleiner als 5 Grad betragen.
Wie zuvor erwähnt, läuft das Übertragungs-Tuch 36 mit niedrigerer Geschwindigkeit als das Siebtuch 22. Wenn mehr als ein Übertragungs-Tuch verwandt wird, kann der Geschwindigkeitsunterschied zwischen den Tüchern gleich oder unterschiedlich sein. Durch mehrere Übertragungs-Tücher kann eine erhöhte Flexibilität in dem Betrieb wie auch eine größere Verschiedenheit der Kombinationen von Tuch/Geschwindigkeit, um die Eigenschaften des endgültigen Produkt zu beeinflussen, erreicht werden.
Die Güte des Vakuums, das für die Differential-Geschwindigkeits-Übertragung benutzt wird, kann bei zwischen etwa 10 kPa und etwa 50 kPa, vorzugsweise bei etwa 17 kPa liegen. Der Vakuumschuh (negativer Druck) kann durch die Benutzung eines positiven Drucks von der entgegengesetzten Seite der Bahn 24 ergänzt oder ersetzt werden, um so die Bahn auf das nächste Übertragungs-Tuch zu blasen und hierdurch das Ansaugen des Tuchs auf das nächste Übertragungs-Tuch mit Vakuum zu ergänzen oder zu ersetzen. Weiterhin, kann eine Vakuumrolle oder können mehrere Vakuumrollen benutzt werden, um den Vakuumschuh oder die Vakuumschuhe zu ersetzen.
Eine weitere Ausführungsform der Luft-Presse 200 zum Entwässern der nassen Bahn 24 ist in den 10–13 gezeigt. Die Luft-Presse 200 umfasst allgemein eine obere Luftkammer 202 in Kombination mit einer unteren Auffangvorrichtung in Form einer Vakuumeinrichtung 204. Die nasse Bahn 24 läuft in Maschinenlaufrichtung 205 zwischen der Luftkammer und der Vakuumeinrichtung, während sie von einem oberen Stütz-Tuch 206 und einem unteren Stütz-Tuch 208 eingeschlossen ist. Die Luftkammer und die Vakuumeinrichtung sind funktionell miteinander verbunden, so dass das der Luftkammer zugeführte Druckfluid durch die nasse Bahn strömt und über die Vakuumeinrichtung entfernt oder evakuiert wird.
Jedes weiterführende Tuch 206 und 208 läuft über eine Reihe von Rollen (nicht gezeigt), die das Tuch in einer Weise, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, führen, transportieren und spannen. Die Tuchspannung wird auf einen vorherbestimmten Wert gesetzt, der geeigneter Weise bei von etwa 200 bis zu etwa 1000 Kilogramm pro Meter liegt; insbesondere bei von etwa 500 bis zu etwa 900 kg pro Meter, und weiterhin insbesondere bei von etwa 600 bis zu etwa 800 kg pro Meter liegt. Zu den Tücher, die geeignet für den Transport der nassen Bahn 24 durch die Luft-Presse 200 sein können, gehören beinahe sämtliche fluiddurchlässige Tücher, zum Beispiel Albany International 94M, Appleton Mills 2164B oder ähnliche.
Eine Endansicht der Luft-Presse 200 über die Breite der nasse Bahn 24 ist in 10 gezeigt, und eine Seitenansicht der Luft-Presse in Maschinenlaufrichtung 205 ist in 11 gezeigt. In beiden Figuren sind verschiedene Komponenten der Luftkammer 202 in einer erhobenen oder zurückgezogenen Position relativ zu der nassen Bahn 24 und der Vakuumeinrichtung 204 gezeigt. In der zurückgezogenen Position ist eine wirksame Abdichtung des Druckfluids nicht möglich. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bedeutet „zurückgezogene Position" der Luft-Presse, dass die Komponenten der Luftkammer 202 nicht auf die nasse Bahn und die Stütz-Tücher auftreffen.
Die gezeigte Luftkammer 202 und Vakuumeinrichtung 204 werden mithilfe einer geeigneten Rahmenkonstruktion 210 aufgestellt. Die gezeigte Rahmenkonstruktion umfasst obere und untere Stützplatten 211, die durch eine Vielzahl von vertikal orientierten Stützbalken 212 getrennt sind. Die Luftkammer 202 bildet eine Kammer 214 (13), die geeignet ist, das zur Verfügung gestellte Druckfluid über eine oder mehrere geeignete Luftzuführungen 215, die funktionell mit einer Quelle für das Druckfluid verbunden sind (nicht gezeigt), aufzunehmen. Entsprechend, bildet die Vakuumeinrichtung 204 eine Vielzahl von Vakuumkammern (weiter unten mit Bezug auf 13 beschrieben), die wünschenswerter Weise mit Niedrig- und Hochvakuumquellen (nicht gezeigt) über geeignete Fluidzuführungen 217 und 218 funktionell verbunden sind (11, 12 und 13). Das von der nasse Bahn 24 entfernte Wasser wird hernach von den Luftströmen getrennt. Verschiedene Befestigungselemente zum Anbringen der Komponenten der Luft-Presse sind in den Figuren gezeigt aber nicht mit Bezugszeichen versehen.
Vergrößerte Ausschnitte der Luft-Presse 200 sind in den 12 und 13 gezeigt. In diesen Figuren ist die Luft-Presse in Arbeitsposition gezeigt, in welcher Komponenten der Luftkammer 202 in einer auf die nasse Bahn 24 und die Stütz-Tücher 206 und 208 auftreffenden, eindrückenden Position heruntergelassen sind. Der Grad des eindrückenden Auftreffens, für den gefunden wurde, dass er zu einer einwandfreien Abdichtung des Druckfluids mit minimaler Kontaktkraft und somit zu reduziertem Tuchverschleiß führt, wird im weiteren ausführlicher beschrieben.
Die Luftkammer 202 umfasst sowohl stationäre Komponenten 220, die starr auf der Rahmenkonstruktion 210 angebracht sind, als auch eine Dichtungsanordnung 260, die beweglich relativ zu der Rahmenkonstruktion und der nassen Bahn angebracht ist. Alternativ könnte die ganze Luftkammer beweglich zu einer Rahmenkonstruktion angebracht sein.
Wie besonders mit Bezug auf 13 zu ersehen, beinhalten die stationären Komponenten 220 der Luftkammer ein Paar obere Stützanordnungen 222, die räumlich voneinander getrennt und unterhalb der oberen Stützplatte 211 positioniert sind. Die oberen Stützanordnungen bilden Stirnflächen 224, die einander gegenüber liegen, und die teilweise zwischen sich die Luftkammer 214 bilden. Weiterhin bilden die oberen Stützanordnungen untere Flächen 226, die zu der Vakuumeinrichtung 204 hin gerichtet sind. In der gezeigten Ausführungsform bildet jede untere Fläche 226 eine ausgedehnte Aussparung 228, in welche ein oberer pneumatischer Belastungsschlauch 230 starr montiert ist. Die oberen pneumatischen Belastungsschläuche 230 sind geeigneter Weise senkrecht zu der Maschinenlaufrichtung zentriert und erstrecken sich wünschenswerter Weise über die ganze Breite der nassen Bahn.
Die stationären Komponenten 220 der Luftkammer 202 beinhalten weiterhin ein Paar unterer Stützanordnungen 240, die räumlich voneinander und vertikal von den oberen Stützanordnungen 222 getrennt sind. Die unteren Stützanordnungen bilden obere Flächen 242 und Stirnflächen 244. Die oberen Flächen 242 sind zu den unteren Flächen 226 der oberen Stützanordnung 222 hin gerichtet und bilden, wie gezeigt, ausgedehnte Aussparungen 246, in welchen untere pneumatischen Belastungsschläuche 248 starr montiert sind. Die unteren pneumatischen Belastungsschläuche 248 sind geeigneter Weise senkrecht zu der Maschinenlaufrichtung zentriert und erstrecken sich geeigneter Weise über etwa 50 bis 100 Prozent der Breite der nassen Bahn.
In der gezeigten Ausführungsform sind laterale Stützplatten 250 starr an den Stirnflächen 244 der unteren Stützanordnungen angebracht und fungieren, um die vertikalen Bewegungen der Dichtungsanordnung 260 zu stabilisieren.
Wie mit weiterem Bezug auf 14 zu ersehen, umfasst die Dichtungsanordnung 260 ein Paar senkrecht zu der Maschinenlaufrichtung angebrachte Dichtungselemente, die als CD Dichtungselemente 262 (12–14) bezeichnet werden, und die räumlich voneinander getrennt sind, eine Vielzahl von Klammern 263 (14), die die CD Dichtungselemente verbinden und ein Paar von Dichtungselementen in Maschinenlaufrichtung, die als MD Dichtungselemente 264 (12 und 14) bezeichnet werden. Die CD Dichtungselemente 262 sind relativ zu den stationären Komponenten 220 beweglich. Die optionalen aber wünschenswerten Klammern 263 sind starr mit den CD Dichtungselementen verbunden, um strukturellen Halt zu gewährleisten, und bewegen sich somit zusammen mit den CD Dichtungselementen. In Maschinenlaufrichtung 205 sind die MD Dichtungselemente 264 zwischen den oberen Stützanordnungen 222 und zwischen den CD Dichtungselementen 262 angeordnet. Wie im weiteren mit größerer Ausführlichkeit beschrieben wird, sind Teile der MD Dichtungselemente vertikal relativ zu den stationären Elementen 220 beweglich. to Richtung senkrecht zu der Maschinenlaufrichtung sind die MD Dichtungselemente nahe den Kanten der nassen Bahn 24 positioniert. In einer besonderen Ausführungsform sind die MD Dichtungselemente be weglich in der Richtung senkrecht zu der Maschinenlaufrichtung, um sich einem Bereich unterschiedlicher möglicher Breitenmaße der nassen Bahn anpassen zu können.
Die gezeigten CD Dichtungselemente 262 beinhalten einen aufwärtsgerichteten Hauptwandteil 266, einen transversen Flansch 268, der von einem oberen Teil 270 des Wandteils hervorspringt, und eine Dichtungslamelle 272, die an einem gegenüberliegenden unteren Teil 274 des Wandteils (13) angebracht ist. Der nach außen hervorspringende Flansch 268 bildet somit obere und untere Steuerflächen 276 und 278, die im wesentlichen senkrecht zu der Bewegung der Dichtungsanordnung angeordnet sind. Das Wandteil 266 und der Flansch 268 können, wie gezeigt, verschiedene oder eine einzige Komponente umfassen.
Wie zuvor erwähnt, sind die Komponenten der Dichtungsanordnung 260 vertikal beweglich angebracht zwischen einer zurückgezogenen Position, wie in den 10 und 11 gezeigt, und einer Arbeitsposition, wie in den 12 und 13 gezeigt. Insbesondere sind die Wandteile 266 der CD Dichtungselemente 262 innerhalb der Positionskontrollplatten 250 angebracht und sind diesen gegenüber verschiebbar. Die Größe der vertikalen Bewegung ist durch die Fähigkeit der transversen Flansche 268, sich zwischen den unteren Flächen 226 der oberen Stützanordnungen 222 und den oberen Flächen 242 der unteren Stützanordnungen 240 zu bewegen, bestimmt.
Die vertikale Position der transversen Flansche 268 und somit der CD Dichtungselemente 262 ist durch die Inbetriebnahme der pneumatischen Belastungsschläuche 230 und 248 bestimmt. Die Belastungsschläuche sind funktionell mit einer pneumatischen Quelle und einem Kontrollsystem (nicht gezeigt) für die Luft-Presse verbunden. Die Inbetriebnahme der oberen Belastungsschläuche 230 führt zu einer nach unten gerichteten Kraft, die auf die oberen Steuerflächen 276 der CD Dichtungselemente 262 wirkt, führt, und in einer nach unten gerichteten Bewegung der Flansche 268 resultiert, bis diese in Kontakt mit den oberen Flächen 242 der unteren Stützanordnungen 240 treten, oder von einer aufwärtsgerichteten Kraft, verursacht durch die unteren Belastungsschläuche 248 oder die Tuchspannung gestoppt wird. Das Zurückziehen der CD Dichtungselemente 262 wird durch die Inbetriebnahme der unteren Belastungsschläuche 248 und eine Deaktivierung der oberen Belastungsschläuche erreicht. In diesem Fall pressen die unteren Belastungsschläuche aufwärts auf die unteren Steuerflächen 278 und veranlassen die Flansche 268, sich zu den unteren Flächen der oberen Stützanordnungen 222 zu bewegen. Selbstverständlich können die oberen und unteren Belastungsschläuche, um die Bewegung der CD Dichtungselemente zu bewirken, mit unterschiedlichem Druck betrieben werden. Alternative Vorrichtungen, um die vertikale Bewegung der CD Dichtungselemente zu regeln können andere Bestandteile und Verbindungen von pneumatischen Zylindern, hydraulischen Zylindern, Schrauben, Winden, mechanischen Verbindungen, oder ähnliches umfassen. Geeignete Belastungsschläuche sind von Seal Master Corporation of Kent, Ohio erhältlich.
Wie in 13 gezeigt, überbrückt ein Paar von Brückenplatten 279 den Spalt zwischen den oberen Stützanordnungen 222 und den CD Dichtungselemente 262 um den Verlust von Druckfluid zu vermeiden. Die Brückenplatten bilden somit einen Teil der Luftkammer 214. Die Brückenplatten können starr an den Stirnflächen 224 der oberen Stützanordnungen und verschiebbar gegenüber den inneren Oberflächen der CD Dichtungselemente oder umgekehrt angebracht sein. Die Brückenplatten können aus einem fluidundurchlässigen, halb-starren Material mit niedriger Reibung, wie etwa LEXAN, Blech oder ähnlichem gefertigt sein.
Die Dichtungslamellen 272 arbeiten mit anderen Teilen der Luft-Presse zusammen, um den Verlust an Druckfluid aus dem Raum zwischen der Luftkammer 202 und der nassen Bahn 24 in Maschinenlaufrichtung zu minimieren. Weiterhin sind die Dichtungslamellen wünschenswerter Weise so geformt, dass der Tuchverschleiß reduziert wird. In besonderen Ausführungsformen sind die Dichtungslamellen aus elastischen Kunststoffen, Keramik, beschichtetem Metall oder ähnlichem hergestellt.
Wie insbesondere aus den 12 und 14 ersichtlich, sind die MD Dichtungselemente 264 räumlich voneinander getrennt und sind geeignet, den Verlust von Druckfluid entlang der Kanten der Luft-Presse zu verhindern. Die 12 und 14 zeigen jeweils eine der MD Dichtungselemente 264, die senkrecht zu der Maschinenlaufrichtung nahe der Kante der nassen Bahn 24 positioniert sind. Wie gezeigt umfasst jedes der MD Dichtungselemente ein transverses Stützelement 280, eine Abschlussleiste 282, die funktionell mit dem transversen Stützelement verbunden ist und Aktuatoren 284, um die Abschlussleiste relativ zu dem transversen Stützelement zu bewegen. Die transversen Stützelemente 280 sind normalerweise nahe den seitlichen Kanten der nassen Bahn 24 positioniert und befinden sich allgemein zwischen den CD Dichtungselementen 262. Wie gezeigt, bildet jedes transverse Stützelement einen nach unten gerichteten Kanal 281 (14), in dem eine Abschlussleiste angebracht ist. Weiterhin bildet jedes transverse Stützelement kreisförmige Öffnungen 283 aus, in welchen die Aktuatoren 284 angebracht sind.
Die Abschlussleisten 282 sind wegen der Zylinder-Aktuatoren 284 vertikal relativ zu den transversen Stützelementen 280 beweglich. Verbindungselemente 285 (12) verbinden die Abschlussleisten mit den Wellen der Zylinder-Aktuatoren. Die Verbindungselemente können einen inversen T-förmige Balken oder mehrere T-förmige Balken umfassen, so dass die Abschlussleisten in dem Kanal 281, wie zum Zwecke des Ersetzens, gleiten können.
Wie in 14 gezeigt, bilden sowohl die transversen Stützelemente 280 als auch die Abschlussleisten 282 Schlitze aus, um eine fluidundurchlässige Dichtung 286 aufnehmen zu können, wie etwa O-Ring Material oder ähnliches. Die Dichtung hilft, die Luftkammer 214 der Luft-Presse gegen Verluste abzudichten. Die Schlitze, in denen sich die Dichtung befindet, sind wünschenswerter Weise an der Kontaktfläche zwischen den transversen Stützelementen 280 und den Abschlussleisten 282 geweitet, um eine relative Bewegung zwischen diesen beiden Komponenten zu ermöglichen.
Eine Brückenplatte 287 (12) ist zwischen den MD Dichtungselemente 264 und der oberen Stützplatte 211 positioniert und starr an der oberen Stützplatte angebracht. Laterale Teile der Luftkammer 214 (13) werden durch diese Brückenplatte gebildet. Dichtungsmittel wie undurchlässiges Dichtungsmaterial ist wünschenswerter Weise zwischen der Brückenplatte und den MD Dichtungselemente gegeben, um relative Bewegung zwischen diesen zu erlauben, und um den Verlust an Druckfluid zu verhindern.
Die Aktuatoren 284 gewährleisten in geeigneter Weise ein kontrolliertes Be- und Entlasten der Abschlussleisten 282 unabhängig von der vertikalen Position der CD Dichtungselemente 262 gegen das obere Stütz-Tuch 206. Die Last kann genau so geregelt werden, dass die notwendige Dichtungskraft erreicht wird. Die Abschlussleisten können, wenn sie nicht benötigt werden, zurückgezogen werden, um jeglichen Dichtungs- und Tuchverschleiß zu verhindern. Geeignete Aktuatoren sind von Bimba Corporation erhältlich. Alternativ können Federn (nicht gezeigt) benutzt werden, um die Abschlussleisten gegen das Tuch zu halten, obwohl es sein kann, dass dadurch die Möglichkeit die Position der Abschlussleisten zu regeln aufgegeben wird.
Wie aus 12 ersichtlich, hat jede Abschlussleiste 282 eine obere Oberfläche oder Kante 290, die an die Verbindungselemente 285 angrenzend angeordnet ist, eine entgegengesetzte untere Oberfläche oder Kante 292, die während des Betriebs in Kontakt mit dem Tuch 206 bleibt, und laterale Oberflächen oder Kanten 294, die sich in großer Nähe mit den CD Dichtungselementen befinden. Die Form der unteren Oberfläche 202 ist in geeigneter Weise der Krümmung der Vakuumeinrichtung 204 angepasst. Dort, wo die CD Dichtungselemente 262 auf die Tücher stoßen, ist die untere Oberfläche 292 wünschenswerter Weise so geformt, dass sie der Krümmung des Tucheindrucks folgen kann. Somit hat die untere Oberfläche einen zentralen Teil 296, der lateral in Maschinenlaufrichtung von räumlich getrennten Endteilen 298 umgeben ist. Die Form des zentralen Teils 296 folgt allgemein der Form der Vakuumeinrichtung, während die Form der Endteile 298 allgemein der Ablenkung der Tücher verursacht durch die CD Dichtungselemente 262 folgt. Um einen Verschleiß der vorspringenden Endteile 298 zu verhindern, werden die Abschlussleisten wünschenswerter Weise zurückgezogen, bevor die CD Dichtungselemente 262 zurückgezogen werden. Die Abschlussleisten 282 sind wünschenswerter Weise aus einem gasundurchlässigen Material, das den Tuchverschleiß minimiert, gefertigt. Besondere Materialien, die für die Abschlüsse geeignet sein können, beinhalten Polyethylen, Nylon oder ähnliches.
Die MD Dichtungselemente 264 sind wünschenswerter Weise in der Richtung senkrecht zu der Maschinenlaufrichtung beweglich und sind somit wünschenswerter Weise verschiebbar gegen die CD Dichtungselemente 262 positioniert. In der gezeigten Ausführungsform wird die Bewegung der MD Dichtungselemente 264 in die Richtung senkrecht zu der Maschinenlaufrichtung durch eine Gewinde-Achse oder einen Gewinde-Bolzen 305 kontrolliert, die oder der durch Klammem 306 14) am Ort gehalten wird. Die Gewinde-Achse 305 verläuft durch eine (Gewinde-Öffnung in dem transversen Stützelement 280 und eine Drehung der Achse führt zu einer Bewegung des MD Dichtungselements entlang der Achse. Alternative Vorrichtungen, um die MD Dichtungselemente 264 in Richtung senkrecht zu der Maschinenlaufrichtung zu bewegen, wie pneumatische Vorrichtungen oder ähnliches können ebenfalls Anwendung finden. In einer weiteren Ausführungsform sind die MD Dichtungselemente starr an den CD Dichtungselementen angebracht, so dass die ganze Dichtungsanordnung zusammen gehoben und gesenkt wird (nicht gezeigt). In einer weiteren Ausführungsform sind die transversen Stützelemente 280 starr an den CD Dichtungselemente angebracht und die Abschlussleisten sind so angepasst, dass sie sich unabhängig von den CD Dichtungselemente bewegen können (nicht gezeigt).
Die Vakuumeinrichtung 204 umfasst einen Deckel 300 mit einer oberen Oberfläche 302, über die das untere Stütz-Tuch 208 läuft. Der Deckel 300 der Vakuumeinrichtung und die Dichtungsanord nung 260 sind wünschenswerter Weise leicht gekrümmt, um Kontrolle über die Bahn ausüben zu können, wie es zuvor im Zusammenhang mit anderen Ausführungsformen beschrieben wurde. Der gezeigte Deckel der Vakuumeinrichtung wird, in Maschinenlaufrichtung 205 von der Vorderkante bis zu der Hinterkante, aus einem ersten äußeren Dichtungsschuh 311, einer ersten dichtenden Vakuumzone 312, einem ersten inneren Dichtungsschuh 313, einer Reihe von Hochvakuumzonen 314, 316, 318, und 320, die drei innere Schuhe 315, 317 und 319 umgeben, einem zweiten inneren Dichtungsschuh 321, einer zweiten dichtende Vakuumzone 322 und einem zweiten äußeren Dichtungsschuh 323 (13) gebildet. Jeder dieser Schuhe und Zonen erstreckt sich wünschenswerter Weise in der Richtung senkrecht zu der Maschinenlaufrichtung über die ganze Breite der Bahn. Jeder Schuh beinhaltet eine obere Oberfläche, die wünschenswerter Weise aus einem keramischen Material hergestellt ist, um gegen das untere Stütz-Tuch 208 ohne signifikanten Tuchverschleiß zu verursachen zu verlaufen. Geeignete Deckel für die Vakuumeinrichtung und Schuhe können aus Kunststoff, NYLON, beschichteten Stahl oder ähnlichen hergestellt sein und sind von JWI Corporation oder IBS Corporation beziehbar.
Die vier Hochvakuumzonen 314, 316, 318 und 320 sind Durchgänge in dem Deckel 300, die funktionell mit einer oder mehreren Vakuumquellen (nicht gezeigt), die einen relativ hohen Grad von Vakuum erzeugen, verbunden sind. Zum Beispiel können die Hochvakuumzonen bei einem Vakuum von 85 kPa Vakuum betrieben werden, und insbesondere bei etwa 35 kPa bis zu etwa 85 kPa betrieben werden. Als eine Alternative zu den gezeigten Durchgängen kann der Deckel 300 eine Vielzahl von Löchern oder anders geformten Öffnungen (nicht gezeigt) bilden, die mit einer Vakuumquelle verbunden sind, um eine Strömung von Druckfluid durch die Bahn zu erzeugen. In einer Ausführungsform umfassen die Hochvakuumzonen Schlitze, die jeder 9,53 mm in Maschinenlaufrichtung messen und sich über die ganze Breite der nassen Bahn erstrecken. Die Verweilzeit, die jeder gegebene Punkt der Bahn dem Durchfluss des Druckfluids ausgesetzt ist, und der in der gezeigten Ausführungsform die Verweildauer über den Schlitzen 314, 316, 318 und 320 entspricht, beträgt geeigneter Weise etwa 10 Millisekunden oder weniger, insbesondere etwa 7,5 Millisekunden oder weniger, weiterhin insbesondere etwa 5 Millisekunden oder weniger, wie etwa 3 Millisekunden oder weniger oder sogar etwa 1 Millisekunden oder weniger. Die Zahl und Breite der Hochdruck-Vakuumschlitze und die Maschinenlaufgeschwindigkeit bestimmen die Verweilzeit. Die gewählte Verweilzeit wird von der Art der Fasern, die in der nassen Bahn enthalten sind und dem gewünschten Grad des Entwässerns abhängen.
Die erste und die zweite dichtende Vakuumzone 312 und 322 können verwandt werden, um den Verlust von Druckfluid aus der Luft-Presse zu minimieren. Die dichtenden Vakuumzonen sind Durchgänge in dem Deckel 300, die funktionell mit einer oder mehreren Vakuumquellen (nicht gezeigt) verbunden sein können, die wünschenswerter Weise ein relativ niedriges Vakuum verglichen mit den Hochvakuumzonen erzeugen. Typischerweise beträgt der Grad von Vakuum, der wünschenswert für die dichtenden Vakuumzonen ist von 0 bis zu 25 kPa.
Die Luft-Presse 200 ist wünschenswerter Weise so konstruiert, dass die CD Dichtungselemente 262 innerhalb der dichtenden Vakuumzonen 312 und 322 angeordnet sind. Insbesondere ist die Dichtungslamelle 272 des CD Dichtungselements 262, das sich auf der Vorderseite der Luft-Presse befindet, zwischen, und insbesondere zentriert zwischen dem ersten äußeren Dichtungsschuh 311 und dem ersten inneren Dichtungsschuh 313 in Maschinenlaufrichtung angeordnet. Die hintere Dichtungslamelle 272 des CD Dichtungselements ist auf die gleiche Weise zwischen, und insbesondere zentriert zwischen dem zweiten inneren Dichtungsschuh 321 und dem zweiten äußeren Dichtungsschuh 323 in Maschinenlaufrichtung angeordnet. Als Ergebnis hiervon kann die Dichtungsanordnung 260 so herabgelassen werden, dass die CD Dichtungselemente den normalen Verlauf der nassen Bahn 24 und der Tücher 206 und 208 zu der Vakuumeinrichtung hin ablenken, was zum Zweck der Verdeutlichung in leicht übertriebenem Maßstab in 13 gezeigt ist.
Die dichtenden Vakuumzonen 312 und 322 wirken dahingehend, den Verlust an Druckfluid aus der Luft-Presse 200 über die Breite der Bahn 24 zu minimieren. Das Vakuum in den dichtenden Vakuumzonen 312 und 322 zieht Druckfluid aus der Luftkammer 202 und zieht umgebende Luft von außerhalb der Luft-Presse. Dadurch entsteht eher eine Luftströmung von außerhalb der Luft-Presse in die dichtenden Vakuumzonen hinein, als dass Druckfluid in die andere Richtung verloren geht. Aufgrund des relativen Unterschieds in den Vakuumgraden zwischen der Hochvakuumzonen und den dichtende Vakuumzonen, wird jedoch der überwiegende Teil des Druckfluids von der Luftkammer eher in die Hochvakuumzonen als in die dichtenden Vakuumzonen gezogen.
In einer weiteren Ausführungsform, die teilweise in 15 illustriert ist, wird in einer oder beiden der dichtenden Vakuumzonen 312 und 322 kein Vakuum erzeugt. Vielmehr werden deformierbare Abschlussdichtungen 330 in den Dichtungszonen 312 und 322 (nur 322 ist gezeigt) angebracht, um ein Lecken des Druckfluids in der Maschinenlaufrichtung zu verhindern. In diesem Fall ist die Luft-Presse in Maschinenlaufrichtung durch die Dichtungslamellen 272, die auf die Tücher 206 und 208 und die nasse Bahn 24 stoßen abgedichtet und dadurch, dass die Tücher und die nasse Bahn in großer Nähe zu oder in Kontakt mit den deformierbaren Abschlussdichtungen 330 gebracht werden. Für diese Konfiguration, bei der die CD Dichtungselemente 262 auf die Tücher und die nasse Bahn stoßen und sich auf der den CD Dichtungselementen gegenüberliegenden Seite der Tücher und der nassen Bahn die deformierbaren Abschlussdichtungen 330 befinden, hat sich gezeigt, dass sie eine besonders effektive Abdichtung der Luftkammer aufweist.
Die deformierbaren Abschlussdichtungen 330 erstrecken sich wünschenswerter Weise über die ganze Breite der nassen Bahn, um das vordere, das hintere oder sowohl das vordere als auch das hintere Ende der Luft-Presse 200 abzudichten. Die dichtende Vakuumzone kann von der Vakuumquelle getrennt werden, wenn die deformierbaren Abschlussdichtungen sich über die ganze Breite der Bahn erstrecken. Wenn das hintere Ende der Luft-Presse eine deformierbare Abschlussdichtungen, die sich über die ganze Breite der Bahn erstreckt, aufweist, kann eine Vakuumvorrichtung oder eine Blaskammer hinter der Luft-Presse in Maschinenlaufrichtung verwandt werden, um zu erreichen, dass die nasse Bahn 24 mit einem der Tücher verbunden bleibt, wenn die Tücher voneinander getrennt sind.
Die deformierbaren Abschlussdichtungen 330 umfassen wünschenswerter Weise entweder ein Material, das gegenüber den Tüchern 208 nachgiebig ist, was bedeutet, dass, wenn das Tuch und das Material benutzt werden, das Material abgenutzt wird, ohne einen signifikanten Verschleiß an dem Tuch zu verursachen, oder sie umfassen ein Material, das elastisch ist und sich bei einem Aufstoßen des Tuchs wegbiegt. In jedem Fall sind die deformierbaren Abschlussdichtungen wünschenswerter Weise gasundurchlässig und umfassen wünschenswerter Weise ein Material mit einem hohen Porenvolumen, wie etwa Schaumstoff oder ähnliches. In einer besonderen Ausführungsform umfassen die deformierbaren Abschlussdichtungen einen Schaumstoff mit einer Dicke von 6,5 mm. Höchst wünschenswerter Weise werden die deformierbaren Abschlussdichtungen abgenutzt, um sich dem Verlauf der Tücher anzupassen. Zusätzlich zu den deformierbaren Abschlussdichtungen wird wünschenswerter Weise eine Unterstützungslatte 332 für strukturellen Halt, zum Beispiel ein Aluminiumriegel, angebracht.
In Ausführungsformen, in denen sich die deformierbaren Abschlussdichtungen nicht über die ganze Breite der nassen Bahn erstrecken, sind weitere Dichtungsmittel irgendeiner Art lateral zu der Bahn erforderlich. Deformierbare Abschlussdichtungen, wie oben beschrieben, oder andere geeignete Mittel, die im Stand der Technik bekannt sind, können verwandt werden, um die Strömung des Druckfluids durch die Tücher lateral außerhalb der nassen Bahn zu verhindern.
Der Grad des gleichförmigen Eindrückens der CD Dichtungselemente in das obere Stütz-Tuch 206 über die Breite der nassen Bahn hat sich als ein signifikanter Faktor für das Erzeugen einer effektiven Abdichtung über die Bahn erwiesen. Es wurde herausgefunden, dass der notwendige Grad des Eindrückens eine Funktion der maximalen Spannung der oberen und unteren Stütz-Tücher 206 und 208, des Druckunterschieds über die Bahn und in diesem Fall zwischen der Luftkammer 214 und den dichtenden Vakuumzonen 312 und 322, und dem Spalt zwischen den CD Dichtungselementen 262 und dem Deckel 300 der Vakuumeinrichtung ist.
Mit weiterem Bezug auf das schematische Diagramm der hinteren Dichtungsabteilung der Luft-Presse wie in 16 gezeigt, findet sich, dass das minimale wünschenswerte Maß an Eindrücken der CD Dichtungselemente 262 in das obere Stütz-Tuch 206, h(min), durch die folgende Gleichung gegeben ist
wobei T die Spannung der Tücher gemessen in Newton pro Meter;
W der Druckunterschied über die Bahn gemessen in Pa und
d der Spalt in Maschinenlaufrichtung gemessen in Meter ist.
16 zeigt die hinteren CD Dichtungselemente 262, die das obere Stütz-Tuch 206 um den Betrag „h^„ ablenken. Die maximale Spannung der oberen und unteren Stütz-Tücher 206 und 208 ist durch den mit „T" bezeichneten Pfeil angezeigt. Die Tuchspannung kann durch ein Modell-Zugmesser, erhältlich von Huyck Corporation, oder anderen geeigneten Methoden gemessen werden. Der Spalt zwischen der Dichtungslamelle 272 des CD Dichtungselements und dem zweiten inneren Dichtungsschuh 321 wird in Maschinenlaufrichtung gemessen und ist durch den mit „d" gekennzeichneten Pfeil bezeichnet. Der Spalt „d", der von Bedeutung für das Bestimmen des Eindrückens ist, ist der Spalt auf der Seite der Dichtungslamelle 272 mit dem höheren Druckunterschied, also zu der Luftkammer 214 hin gerichtet, da der Druckunterschied auf dieser Seite den größten Einfluss auf die Positionen der Tücher und der Bahn hat. Wünschenswerter Weise ist der Spalt zwischen der Dichtungslamelle und dem zweiten äußeren Schuh 323 von ungefähr der gleichen Größe oder kleiner als der Spalt „d".
Das Justieren der vertikalen Einstellung der CD Dichtungselemente 262 auf den minimalen Grad des Eindrückens, wie oben definiert, ist ein bestimmender Faktor für die Wirksamkeit der CD Abdichtung. Die Belastungskraft, die auf die Dichtungsanordnung 260 ausgeübt wird, spielt eine geringere Rolle bei der Bestimmung der Wirksamkeit der Abdichtung und muss nur in dem Maße angewandt werden, das notwendig ist, um den erforderlichen Grad an Eindrücken zu erhalten. Selbstverständlich hat der Grad des Tuchverschleißes Einfluss auf die kommerzielle Nutzbarkeit der Luft-Presse 200. Um eine wirksame Abdichtung ohne wesentlichen Tuchverschleiß zu erhalten, ist der Grad des Eindrückens wünschenswerter Weise gleich wie oder nur etwas höher als der minimale Grad des Eindrückens wie oben definiert. Um die Unterschiedlichkeit des Tuchverschleißes über die Breite der Tücher zu minimieren, wird die Kraft, die auf die Tücher wirkt wünschenswerter Weise konstant über die Richtung senkrecht zu der Maschinenlaufrichtung gehalten. Das kann entweder durch eine kontrollierte und gleichförmige Belastung der CD Dichtungselemente oder durch eine kontrollierte Position der CD Dichtungselemente und gleichförmige Geometrie des Eindrückens der CD Dichtungselemente erreicht werden.
Im Betrieb veranlasst ein Kontrollsystem die Dichtungsanordnung 260 der Luftkammer 202, sich in die Arbeitsposition zu senken. Zuerst werden die CD Dichtungselemente 262 gesenkt, so dass die Dichtungslamellen 272 auf das obere Stütz-Tuch 206 in dem Maße auftreffen und es eindrücken wie oben beschrieben. Insbesondere werden die Drücke in den oberen und unteren Belastungsschläuchen 230 und 248 so geregelt, dass sie eine nach unten gerichtete Bewegung der CD Dichtungselemente 262 verursachen, bis die Bewegung durch transverse Flansche 268, die in Kontakt mit den unteren Stützanordnungen treten aufgehalten wird oder bis sie durch die Tuchspannung ausgeglichen wird. Zweitens werden die Abschlussleisten 282 der MD Dichtungselemente 264 in Kontakt mit oder in großer Nähe zu dem oberen Stütz-Tuch heruntergelassen. Dadurch werden sowohl die Luftkammer 202 als auch die Vakuumeinrichtung 204 gegen die nasse Bahn abgedichtet, um den Verlust an Druckfluid zu vermeiden.
Die Luft-Presse wird dann in Betrieb genommen, so dass das Druckfluid die Luftkammer 202 füllt, und eine Luftströmung durch die Bahn aufgebaut wird. In der Ausführungsform, die in 13 gezeigt ist, werden die Vakuumzonen 314, 316, 318 und 320 und die dichtenden Vakuumzonen 312 und 322 mit hohen und niedrigen Vakuumgraden betrieben, um die Luftströmung, die Abdichtung und das Entfernen des Wassers zu erreichen. In der Ausführungsform von 15, fließt Druckfluid von der Luftkammer zu den Hochvakuumzonen 314, 316, 318 und 320 und die deformierbaren Abschlussdichtungen 330 dichten die Luft-Presse in der Richtung senkrecht zu der Maschinenlaufrichtung ab. Der entstehende Druckunterschied über die nasse Bahn und die entstehende Luftströmung durch die Bahn führen zu einem effizienten Entwässern der Bahn.
Eine Anzahl von strukturellen und operativen Merkmalen der Luft-Presse tragen dazu bei, dass in Kombination mit einem relativ niedrigen Tuchverschleiß nur sehr wenig Druckfluid verloren geht. Zu Beginn benutzt die Luft-Presse 200 CD Dichtungselemente 262, die auf die Tücher und die nasse Bahn stoßen. Der Grad des Eindrückens ist so bestimmt, dass die Wirksamkeit der CD Abdichtung maximiert wird. In einer Ausführungsform verwendet die Luft-Presse die dichtenden Vakuumzonen 312 und 322, um eine Strömung der umgebenden Luft in die Luft-Presse über die Breite der nasse Bahn zu erzeugen. In einer weiteren Ausführungsform sind deformierbare Dichtungselemente 330 in den dichtenden Vakuumzonen 312 und 322 gegenüber den CD Dichtungselemente angebracht. In jedem Fall sind die CD Dichtungselemente 262 wünschenswerter Weise zumindest teilweise in Durchgängen des Deckels 300 der Vakuumeinrichtung angeordnet, um die Notwendigkeit für eine genaue Ausrichtung der anzupassenden Flächen zwischen der Luftkammer 202 und der Vakuumeinrichtung 204 minimal zu halten. Weiterhin kann die Dichtungsanordnung 260 gegen eine stationäre Komponente, so wie die unteren Stützanordnungen 240, die mit der Rahmenkonstruktion 210 verbunden sind, belastet werden. Als Ergebnis ist die Belastungskraft der Luft-Presse unabhängig von dem Druck des Druckfluids in der Luftkammer. Der Tuchverschleiß wird auch durch die Verwendung von Materialien, die einen geringen Tuchverschleiß verursachen und Schmierungssysteme minimiert. Geeignete Schmierungssysteme können chemische Schmiermittel wie emulgierte Öle, Debonder oder andere ähnliche Chemikalien oder Wasser beinhalten. Typische Anwendungsmethoden zur Schmierung beinhalten Spray oder verdünnte Schmiermittel, die gleichförmig in der Richtung senkrecht zu der Maschinenlaufrichtung angewandt werden, eine hydraulische oder luftzerstäubte Lösung, einen Filzzerstäuber für eine höher konzentrierte Lösung oder andere Methoden, die in der Anwendung von Spraysystemen bekannt sind.
Beobachtungen haben gezeigt, dass die Möglichkeit des Betriebs mit höherem Druck in der Luftkammer von der Möglichkeit, ein Lecken zu vermeiden abhängt. Undichtigkeiten können durch verglichen mit früheren oder erwarteten übermäßige Luftströmungen, zusätzliche Betriebsgeräusche, Sprühnebel und in extremen Fällen reguläre oder zufällig verteilte Defekte in der nassen Bahn, wie Löcher und Falten, erkannt werden. Undichte Stellen können durch Ausrichten oder Anpassen der dichtenden Komponenten der Luft-Presse repariert werden.
In der Luft-Presse sind die Luftströmungen in der Richtung senkrecht zu der Maschinenlaufrichtung wünschenswerter Weise gleichförmig, um ein gleichförmiges Entwässern der Bahn zu erreichen. Die Gleichförmigkeit der Luftströmungen in der Richtung senkrecht zu der Maschinenlaufrichtung kann mithilfe von Mechanismen wie sich verjüngende Luftkanäle auf der Druck und Vakuumseite verbessert werden, wobei die Form durch numerische Fluiddynamik-Modelle ermittelt werden kann. Da das Basisgewicht der Bahn und der Feuchtigkeitsanteil in der Richtung senkrecht zu der Maschinenlaufrichtung nicht ungleichförmig sein können, kann es wünschenswert sein, weitere Mittel zu verwenden, um eine gleichförmige Luftströmung in der Richtung senkrecht zu der Maschinenlaufrichtung zu erhalten, wie unabhängig kontrollierte Zonen mit Befeuchtern auf der Druck- und Vakuumseite, um die Luftströmung, soweit diese von den Eigenschaften der Bahn abhängt, zu verändern, eine Ablenkplatte, um einen signifikanten Druckabfall in der Strömung vor der nassen Bahn zu erzeugen, oder ähnliche Mittel. Weiterhin gehören zu den Methoden, die Gleichförmigkeit des CD Entwässern zu regeln externe Vorrichtungen, wie zonenkontrollierte Dampfstrahler, zum Beispiel Devronizer Dampfstrahler, wie sie von Honewell-Measurex Systems Inc. of Dublin, Ohio erhältlich sind, oder ähnliches.
Beispiele
Die folgenden BEISPIELE werden zu einem ausführlicheren Verständnis der Erfindung gegeben. Die besonderen Mengenangaben, Verhältnisse, Zusammensetzungen und Parameter sind beispielhaft zu verstehen und sind nicht gemeint, den Umfang der Erfindung im Einzelnen einzuschränken.
Wie in Bezug auf die Beispiele erläutert, werden die MD Zugfestigkeit, die MD Reckung und die CD Zugfestigkeit nach der TAPPI Test Method 494 OM-88 „Tensile Breaking Properties of Paper and Paperboard" mit den folgenden Parametern ermittelt:
Die (Crosshead)-Geschwindigkeit beträgt 10,0 in/min (254 mm/min); das Referenzgewicht beträgt 10 lb (4,540 g); die Jochweite (der Abstand zwischen den Backen, manchmal auch Maßlänge genannt) beträgt 2,0 Inch (50,8 mm) und die Musterbreite beträgt 3 Inch (76,2 mm). Die Maschine zum Testen der Festigkeit ist eine Sintech, Modell CITS-2000 von System IntegrationTechnology Inc., Stoughton, Massachusetts, eine Abteilung der MTS Systems Corporation, Research Triangle Park, North Carolina.
Die Steifheit der Beispiel-Blätter kann objektiv entweder durch die maximale Steigung der Maschinenlaufrichtung- (MD) Last-gegen-Ausdehnung-Kurve für das Tissueblatt (im weiteren „MD Steigung" genannt) oder durch die Steifheit in Maschinenlaufrichtung (wie in der vorliegenden Schrift definiert), die weiterhin die Dicke (Caliper) des Tissueblatts und der Anzahl der Lagen des Produkts berücksichtigt, repräsentiert werden. Die Bestimmung der MD Steigung wird im weiteren in Verbindung mit der 9 beschrieben. Die MD Steigung ist die maximale Steigung der Last-gegen-Ausdehnung-Kurve für das Tissueblatt in Maschinenlaufrichtung. Die Einheit für die MD Steigung ist Kilogramm pro 3 Inch (7,62 Zentimeter). Die MD Steifheit wird durch Multiplikation der MD Steigung mit der Wurzel des Quotienten aus der Dicke und der Anzahl der Lagen berechnet. Die Einheit der MD Steifheit ist (Kilogramm pro 76 mm)·Mikrometer^0,5.
9 zeigt eine allgemeine Last-gegen-Ausdehnung-Kurve für ein Tissueblatt und illustriert die Bestimmung der MD Steigung. Wie gezeigt werden zwei Punkte P1 und P2, deren Distanz zueinander aus Gründen der Verdeutlichung übertrieben dargestellt ist, die auf der Last-gegen-Ausdehnung-Kurve liegen, ausgewählt. Die Maschine zum Testen der Festigkeit wird so programmiert (GAP [General Applications Program], version 2.5, System Integration Technology Inc., Stoughton, MS, eine Abteilung der MTS Systems Corporation, Research Triangle Park, NC), dass sie eine lineare Regression für die Werte, die an P1 und P2 gesammelt werden, berechnet. Diese Rechnung wird wiederholt über die Kurve ausgeführt, wobei die Punkte P1 und P2 in regulärer Weise entlang der Kurve (wie im weiteren beschrieben) angepasst werden. Der höchste Wert dieser Berechnungen ergibt die Max Steigung und, wenn sie für die Maschinenlaufrichtung der Muster durchgeführt werden, wird hier als MD Steigung bezeichnet.
Das Programm zum Testen der Zugfestigkeit sollte so benutzt werden, dass fünfhundert Punkte wie P1 und P2 über eine Längenausdehnung von zwei und ein halb Inch (63,5 mm) aufgenommen werden. Das ergibt eine hinreichende Anzahl an Punkten, um jede in der Praxis auftretende Ausdehnung der Muster zu überschreiten. Mit einer (Crosshead)-Geschwindigkeit von zehn Inch pro Minute (254 mm/min) bedeutet das ein Punkt alle 0,030 Sekunden. Das Programm berechnet die Steigungen zwischen diesen Punkten, indem es den zehnten Punkt als Anfangspunkt (zum Beispiel P1) setzt, dreißig Punkte bis zum vierzigsten Punkt (zum Beispiel P2) zählt und eine lineare Regression über diese dreißig Punkte ausführt. Es speichert die Steigung von dieser Regression in ein Feld. Dann zählt das Programm zehn Punkte bis zu dem zwanzigsten Punkt (der P1 wird) und wiederholt die Prozedur wieder (zählt dreißig Punkte bis zu dem dann fünfzigsten Punkt (der P2 wird), berechnet die Steigung und speichert sie auch in das Feld). Dieser Vorgang wird über die gesamte Ausdehnung des Blatts fortgesetzt. Die Max Steigung wird dann als der höchste Wert dieses Felds bestimmt. Die Einheit der Max Steigung ist Kilogramm pro 3 Inch (7,6 cm) Musterbreite. (Die verformende Spannung (strain) ist selbstverständlich dimensionslos, da die Länge der Ausdehnung durch die Länge der Jochweite dividiert wird. Diese Berechnung ist von dem testenden Programm der Maschine berücksichtigt).
Beispiele 1–4. Um die Erfindung zu illustrieren wurde eine Anzahl von nicht gekreppten durchgangs-getrockneten Tüchern mit der Methode, wie sie im wesentlichen in 1 gezeigt ist, hergestellt. Insbesondere betreffen die Bespiele 1–4 allesamt dreifachgeschichtete einlagige Sanitärtücher, bei denen die äußeren Schichten dispergierte unverbundene Eukalyptusfasern und die zentrale Schicht verfeinerte Nordland-Weichholz-Kraft-Fasern umfassen. Fasern von Cenebra eucalyptus wurden 15 Minuten bei 10% Konsistenz zermahlen und auf 30% Konsistenz entwässert. Die Pulpe wurde dann zu einem Maule Walzendisperger geführt. Der Disperger arbeitete bei 160°F (70°C) mit einer Leistung von 2,2 HPD/T (1,8 Kilowatt-Tage pro Tonne). Nach dem Dispergieren, wurde ein Weichmacher (Witco C6027) mit 7,5 kg pro metrischer Tonne Trockenfaser (0,75 Gewicht-Prozent) der Pulpe zugeführt.
Vor der Ausbildung wurden die Weichholzfasern 30 Minuten bei einer Konsistenz von 3,2 Prozent gemahlen, wohingegen die dispergierten unverbundenen Eukalyptusfasern auf 2,5 Prozent Konsistenz verdünnt wurden. Das gesamte Gewicht des geschichteten Blatts verteilte sich auf 35%/30%/35% in den Beispielen 1, 2 und 4 und 33%/34%/33% für das Beispiel 3 auf die dispergierten Eukalyptus-/verfeinertes Weichholz-/Eukalyptus-Schichten. Die mittlere Schicht wurde auf Grade verfeinert, die für das Erreichen der angestrebten Werte für die Festigkeit notwendig waren, wohingegen die äußeren Schichten Weichheit und Fülligkeit lieferten. Für zusätzliche trockene und temporäre nasse Festigkeit wurde ein Härter, Parez 631 NC, der zentralen Schicht zugesetzt. Für diese Beispiele wurde eine Vierlagen-Beloit Concept III Stoffauflaufkasten verwandt. Die verfeinerte Nordland-Weichholz-Kraft-Masse wurde in den zwei mittleren Läden des Stoffauflaufkastens verwandt, um eine einzige zentrale Schicht für das beschriebene dreischichtige Produkt herzustellen. Es wurden Turbu lenz anregende Einsatzstücke, die etwa drei Inch (75 Millimeter) gegenüber dem Auslauf zurückgesetzt waren, und Schicht-Divider, die etwa sechs Inch (150 Millimeter) über den Auslauf hinausragten, benutzt. Die Netto-Auslauföffnung maß etwa 0,9 Inch (23 Millimeter) und der Wasserfluss in allen vier Läden des Stoffauflaufkastens war vergleichbar. Die Konsistenz der dem Stoffauflaufkasten zugeführten Masse lag bei etwa 0,09 Gewicht-Prozent.
Die resultierende dreischichtige Bahn wurde auf einem Doppelsieb, einer Ansaug-Formwalze und einem Form mit Siebtüchern von Appleton Mills 2164-B ausgebildet. Die Geschwindigkeit des Siebtuchs lag zwischen 11,8 und 12,3 Metern pro Sekunden. Die neu ausgebildete Bahn wurde dann auf eine Konsistenz von 25–26% entwässert, wobei Vakuum-Ansaugen von unterhalb des Siebtuchs ohne die Luft-Presse eingesetzt wurde und auf eine Konsistenz von 32–33% mit Luft-Presse, bevor sie auf ein Übertragungs-Tuch übertragen wurde, welches mit einer Geschwindigkeit von 9,1 Metern pro Sekunde (29–35% rush transfer) lief. Das Übertragungs-Tuch war ein Appleton Mills 2164-B. Ein Vakuumschuh, der ein Vakuum von etwa 20–50 kPa erzeugte, wurde für die Übertragung der Bahn auf das Übertragungs-Tuch verwandt.
Die Bahn wurde dann auf ein Durchgangs-Trocknen-Tuch übertragen, das mit einer Geschwindigkeit von 9,1 Metern pro Sekunden lief. Appleton Mills T124-4 und T124-7 Durchgangs-Trocknen-Tücher fanden Verwendung. Die Bahn wurde über einen Honeywell Durchgangs-Trockner, der bei einer Temperatur von etwa 350°F (175°C) betrieben wurde, geführt und auf eine abschließende Trockenheit von etwa 94–98% Konsistenz getrocknet.
Die Abfolge bei dem Aufstellen der Beispielsseiten war wie folgt: Es wurden vier Rollen der Beispiel 1 Papierblätter hergestellt. Die Konsistenzdaten, die in Tabelle 1 aufgeführt sind, basieren auf 2 Messungen, eine am Anfang und eine am Ende der 4 Rollen. Die übrigen in Tabelle 1 gezeigten Daten repräsentieren Durchschnittswerte basierend auf vier Messungen, eine Messung pro Rolle. Dann wurde die Luft-Presse eingeschaltet. Daten von direkt vor und direkt nach der Inbetriebnahme der Luft-Presse sind in Tabelle 3 gezeigt (einzelne Datenpunkte). Diese Daten zeigen, dass die Luft-Presse die Zugfestigkeitswerte signifikant verbessert. Der Prozess wurde dann dahingehend geändert, die Zugfestigkeitswerte auf Werte vergleichbar denen der Blätter von Beispiel 1 herabzusetzen. Nach Ablauf der für die Änderung notwendigen Zeitdauer wurden vier Rollen der Beispiel 2 Blätter (diese Erfindung) hergestellt. Später wurden 4 Rollen der Beispiel 3 Blätter (diese Erfindung) mit einem anderen Durchgangs-Trocknen-Tuch und unter Inbetriebnahme der Luft-Presse hergestellt. Die Luft-Presse wurde ausgestellt und der Prozess abgeändert, um die Zugfestigkeitswerte vergleichbar denen der Beispiel 3 Blätter wieder zu erreichen. Dann wurden vier Rollen der Beispiel 4 Blätter hergestellt. Die Konsistenz-Daten für jedes Beispiel in Tabelle 2 sind Durchschnittswerte basierend auf 2 Messungen, eine am Anfang und eine am Ende eines jeden Satzes der vier Rollen. Die anderen Daten der Tabelle 2 basieren auf Mittelwerten von vier Messungen pro Beispielsblatt, eine pro Rolle. In Tabelle 2 sind die Daten für das Beispiel 4 in der linken Spalte und die Daten für das Beispiel 3 in der rechten Spalte dargestellt, um Konsistenz mit den Tabellen 1 und 3 zu wahren, die Daten ohne Luft-Presse in der linken Spalte und Daten mit der Luft-Presse in der rechten Spalte zeigen.
Die Tabellen 1–3 geben ausführlichere Beschreibungen der Prozessverhältnisse und der resultierenden Eigenschaften der Tissuepapiere der Beispiele 1–4 wieder. Wie in den folgenden Tabelle 1–3 benutzt haben die Spaltenüberschriften die folgenden Bedeutungen: „Konsistenz bei Rush Transfer" ist die Konsistenz der Bahn an dem Punkt der Übertragung von dem Siebtuch auf das Übertragungs-Tuch ausgedrückt in Prozent der Feststoffe; „MD Zugfestigkeit" ist die Zugfestigkeit in Maschinenlaufrichtung ausgedrückt in Gramm pro 3 Inch (7,62 Zentimeter) der Breite der Musterprobe; „CD Zugfestigkeit" ist die Zugfestigkeit senkrecht zu der Maschinenlaufrichtung ausgedrückt in Gramm pro 3 Inch (7,62 Zentimeter) der Breite der Musterprobe; „MD Reckung" ist die Reckung in Maschinenlaufrichtung, ausgedrückt in prozentualer Ausdehnung bei Schädigung der Musterprobe; „MD Steigung" ist wie oben definiert, ausgedrückt in Kilogramm pro 3 Inch (7,62 Zentimeter) der Breite der Musterprobe; „Dicke" (Caliper) ist die Dicke eines Blatts, gemessen mit einem Mikrometer (TMI Model 49-72-00, Amityville, New York) mit einem Durchmesser des Amboss der Mikrometers von 4 1/16 Inch (103,2 mm) und einem Druck des Amboss von 220 Gramm/Quadratinch (3,39 Kilo Pascal), ausgedrückt in Mikrometer.; „MD Steifheit" ist der Steifheitsfaktor in Maschinenlaufrichtung wie oben definiert, ausgedrückt in (Kilogramm pro 7,6 cm)·Mikrometer^0.5; „Basisgewicht" ist das Endbasisgewicht, ausgedrückt in Gramm pro Quadratmeter, „TAD Tuch" bezeichnet ein Durchgangs-Trocknen-Tuch; „Refiner" bezeichnet die Leistung zum Mahlen der zentralen Schicht, ausgedrückt in Kilowatt; „Rush" ist die Differenz in der Geschwindigkeit des Siebtuchs und des langsameren Übertragungs-Tuchs dividiert durch die Geschwindigkeit des Übertragungs-Tuch und ausgedrückt in Prozent; „HW/SW" ist die Gewichtsaufteilung von Hartholz- (HW) zu Weichholz- (SW) Fasern in dem dreischichtigen einlagigen Tissueblatt ausgedrückt in Prozent des gesamten Fasergewichts und „Parez" ist die Rate des Zusatzes von Parez 631 Bc ausgedrückt in Kilogramm pro metrischer Tonne der Faser der zentralen Schicht.
Tabelle 1
Tabelle 2
Tabelle 3
Wie in den vorangegangenen Beispielen gezeigt wurde, erzeugt die Luft-Presse signifikant höhere Konsistenzen vor der Differential-Geschwindigkeits-Übertragung, wodurch weichere Bahnen entstehen, wie es niedrigere Steifheits-Werte anzeigen. Wünschenswerter Weise ist die MD Steifheit (der Modulus) der Tissueprodukte wenigstens 20 Prozent kleiner als diejenige eines vergleichbaren Tissueprodukts, das ohne eine ergänzende Entwässerung auf eine Konsistenz von mehr als etwa 30 Prozent hergestellt wurde. Darüber hinaus ist die Zugfestigkeit des Tissueprodukts in Maschinenlaufrichtung wenigsten 20 Prozent größer und die Zugfestigkeit des Tissueprodukts senkrecht zu der Maschinenlaufrichtung wenigsten 20 Prozent größer als diejenige eines vergleichbaren Tissueprodukts, das ohne eine ergänzende Entwässerung auf eine Konsistenz von mehr als etwa 30 Prozent hergestellt wurde. Zudem ist die Reckung des Tissueprodukts in Maschinenlaufrichtung wenigstens 17 Prozent größer als diejenige eines vergleichbaren Tissueprodukts, das ohne eine ergänzende Entwässerung auf eine Konsistenz von mehr als etwa 30 Prozent hergestellt wurde.
Die vorangegangene ausführliche Beschreibung erfolgte lediglich zur Illustration. Somit kann eine Vielzahl von Modifikationen und Abänderungen vorgenommen werden, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Zum Beispiel können alternative oder optionale Merkmal, die als Bestandteil einer Ausführungsform beschrieben wurden, benutzt werden, um eine andere Ausführungsform zu erhalten. Zudem können zwei benannte Komponenten Teile derselben Struktur repräsentieren. Außerdem können verschieden Prozesse und Ausrüstungen, die in dem US Patent 5,667,636 vom 16. September 1997 von A. A. Engel et al. offenbart wurden, miteinbezogen werden. Daher ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen besonderen Ausführungsformen eingeschränkt, sondern ergibt sich eine Einschränkung lediglich aus den Ansprüchen.
Allgemein wird hier eine Luft-Presse zu dem Entwässern einer nassen Bahn offenbart, welche umfasst: eine Luftkammer, die einen Luftkammerdeckel umfasst, der eine untere Oberfläche hat; eine Vorrichtung zum Zuführen eines Druckfluids in die Luftkammer; eine Vakuumeinrichtung, die einen Deckel der Vakuumeinrichtung umfasst, der eine obere Oberfläche hat, die in großer Nähe zu der unteren Oberfläche des Luftkammerdeckels positioniert ist; eine Vorrichtung zu der Erzeugung von Vakuum in der Vakuumeinrichtung; und seitliche Dichtungselemente, die dazu geeignet sind, in Kontakt mit der Luftkammer und der Vakuumeinrichtung zu stehen, um den Verlust des Druckfluids zu minimieren; wobei die seitlichen Dichtungselemente an einer der Luftkammer oder der Vakuumeinrichtung angebracht sind und in großer Nähe zu den seitlichen Dichtungskontaktflächen positioniert sind, welche durch die andere der Luftkammer oder Vakuumeinrichtung gebildet werden, wobei die seitlichen Dichtungselemente geeignet sind, sich in abdichtenden Kontakt mit den seitlichen Dichtungskontaktflächen zu biegen, wenn sie dem Druckfluid ausgesetzt sind.
Die seitlichen Dichtungselemente können an dem Deckel der Vakuumeinrichtung angebracht sein, und der Luftkammerdeckel kann seitliche Dichtungsnute und die seitlichen Dichtungselemente bilden. Die Luft-Presse kann weiterhin Endabdichtungen, die an dem Luftkammerdeckel angebracht sind, umfassen.
Die Luft-Presse kann weiterhin einen Mechanismus zur Positionskontrolle umfassen, der geeignet ist, die Luftkammer in großer Nähe zu der Vakuumeinrichtung zu halten. Der Mechanismus zur Positionskontrolle kann einen drehbar gelagerten Hebel, der an der Luftkammer angebracht ist sowie einen Gegengewicht-Zylinder, der geeignet ist, den Hebel zu drehen, umfassen. Die Luft-Presse kann weiterhin ein Kontrollsystem umfassen, das zu einem direkten Betrieb des Gegengewicht-Zylinders in Abhängigkeit von den Messwerten des Drucks des Fluids in der Luftkammer geeignet ist.
Die obere und die untere Oberfläche können zu der Vakuumeinrichtung hin gekrümmt sein. Die obere und die untere Oberfläche können unterschiedliche Krümmungsradien aufweisen.
Allgemein ist hier ebenso eine Luft-Presse zu dem Entwässern einer nassen Bahn offenbart, die umfasst: eine Luftkammer, die einen Luftkammerdeckel umfasst, der eine untere Oberfläche hat; eine Vorrichtung zum Zuführen eines Druckfluids in die Luftkammer; eine Vakuumeinrichtung, die einen Deckel der Vakuumeinrichtung umfasst, der eine obere Oberfläche hat, die in großer Nähe zu der unteren Oberfläche des Luftkammerdeckels positioniert ist; eine Vorrichtung zu der Erzeugung von Vakuum in der Vakuumeinrichtung; einen drehbar auf der Luftkammer gelagerten Balken, der erste und zweite Enden umfasst, wobei das erste Ende des Balkens zumindest teilweise in das Innere der Luftkammer ragt und einen Dichtungsriegel umfasst, und eine Vorrichtung, den Balken in Reaktion auf den Druck des Fluids in der Luftkammer zu drehen.
Die Luft-Presse kann weiterhin eine Gelenkdichtung umfassen, die für das Druckfluid undurchlässig ist und sowohl an der Luftkammer als auch an dem ersten Ende des Balkens angebracht ist.
Allgemein ist hier ebenso eine Vorrichtung zum Entwässern einer nassen Bahn, die in Maschinenlaufrichtung transportiert wird, offenbart, welche umfasst: eine Rahmenstruktur; Träger-Tücher, die geeignet sind, die nasse Bahn zwischen sich einzuschließen; eine Luft-Presse umfassend eine Luftkammer und eine Auffangvorrichtung, die auf entgegengesetzten Seiten der nassen Bahn positioniert sind und Stütz-Tücher, wobei die Luftkammer und die Auffangvorrichtung funktionell miteinander verbunden und geeignet sind, ein Druckfluid durch die nasse Bahn fließen zu lassen und wobei die Luftkammer umfasst: stationäre Komponenten, die auf der Rahmenstruktur angebracht sind und eine Belastungsfläche allgemein parallel zu einer Ebene, in der die nasse Bahn liegt, bilden; eine Dichtungsanordnung die geeignet ist, sich relativ zu den stationären Komponenten zwischen einer Arbeitsposition, in der die Dichtungsanordnung eine integrale Abdichtung mit der nassen Bahn bildet, und einer zurückgezogenen Position zu bewegen, wobei die Dichtungsanordnung eine Steuerfläche allgemein parallel zu der Ebene, in der die nasse Bahn liegt, bildet und dazu geeignet ist, in Kontakt mit der Belastungsfläche zu treten; und eine Vorrichtung, um die Dichtungsanordnung allgemein senkrecht zu der Ebene, in der die nasse Bahn liegt, zu bewegen und wobei ein Kontakt zwischen der Steuerfläche und der Belastungsfläche, die Bewegung der Dichtungsanordnung zu der nassen Bahn hin unterbricht, wenn die Dichtungsanordnung die Arbeitsposition erreicht.
Die Luft-Presse kann derart eingerichtet sein, einen Druckunterschied über die Bahn von von etwa 85 kPa bis zu etwa 406 kPa zu erzeugen. Die Auffangvorrichtung kann derart eingerichtet sein, bei einem Vakuum von größer als 0 bis zu etwa 85 kPa zu arbeiten. Die Luftkammer kann derart eingerichtet sein, bei einem Druck des Druckfluids von etwa 0,34 bar oder mehr zu arbeiten. Die Luft-Presse kann derart eingerichtet sein, einen Fluss des Druckfluids von etwa 7 Normal m³/s pro Quadratmeter einer offenen Fläche oder mehr zu erzeugen.

Claims

Verfahren zum Entwässern einer Zellulosebahn unter Verwendung von Druckfluid, das umfasst: Aufbringen einer wässrigen Suspension aus Papierfasern (21) auf ein Endlos-Siebtuch (22), um eine nasse Bahn (24) auszubilden; Einschließen der nassen Bahn (24) zwischen einem Paar fluiddurchlässiger Tücher (206, 208); Hindurchleiten der Struktur der eingeschlossenen nassen Bahn (24) durch eine Luft-Presse (200), die eine Luftkammer (202) und eine Auffangvorrichtung (204) umfasst, wobei die Luftkammer (202) und die Auffangvorrichtung (204) funktionell verbunden und integral abgedichtet sind, so dass ungefähr 70% oder mehr des der Luftkammer (202) zugeführten Druckfluids durch die nasse Bahn (24) hindurchtreten, Zuführen des Druckfluids zu der Luftkammer (202), um einen Druckunterschied über die nasse Bahn (24) von ungefähr 25 Inch Quecksilbersäule (85 kPa) oder mehr zu erzeugen; Transportieren der nassen Bahn (24) durch die Luft-Presse (200) mit industriell einsetzbaren Geschwindigkeiten, um eine Verweilzeit von ungefähr 10 Millisekunden oder weniger zu bewirken; und Trocknen der Bahn (24) auf eine abschließende Trockenheit.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ungefähr 80% oder mehr des der Luftkammer (202) zugeführten Druckfluids durch die nasse Bahn (24) hindurchtreten.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei ungefähr 90% oder mehr des der Luftkammer (202) zugeführten Druckfluids durch die nasse Bahn (24) hindurchtreten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die nasse Bahn (24) durch die Luft-Presse (200) mit industriell einsetzbaren Geschwindigkeiten transportiert wird, um eine Verweilzeit von ungefähr 5 Millisekunden oder weniger zu bewirken.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Auffangvorrichtung (204) bei mehr als 0 bis ungefähr 25 Inch Quecksilbersäule (85 kPa) Vakuum betrieben wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Luftkammer (202) bei einem Druckfluid-Druck von ungefähr 5 psig (0,34 bar) oder mehr betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Luft-Presse (200) einen Strom von Druckfluid von ungefähr 10 Normalkubikfuß/Minute pro Quadratinch (7 Kubikmeter/Sekunde/Quadratmeter) offener Fläche oder mehr erzeugt.