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Hintergrund
der Erfindung
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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.
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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.
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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.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Entwässern einer
Zellulosebahn nach Anspruch 1 zur Verfügung.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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".
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnung
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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.
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2 zeigt repräsentativ
eine vergrößerte Draufsicht
von einer Luft-Presse aus dem Prozess-Flussdiagramm von 1.
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3 zeigt repräsentativ
eine Seitenansicht der in 2 gezeigten
Luft-Presse, wobei zu illustrativen Zwecken Teile ausgelassen und
nur im Schnitt gezeigt werden.
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4 zeigt repräsentativ
einen vergrößerten Ausschnitt
allgemein derjenigen Ebene, die durch die Linie 4-4 in 3 gegeben ist.
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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.
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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.
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7 zeigt repräsentativ
einen vergrößerte Seitenansicht
eines Vakuum-Übertragungsschuhs
wie in 2 gezeigt.
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8 zeigt repräsentativ
eine vergrößerte Seitenansicht ähnlich wie
in 7 jedoch das gleichzeitige Zusammen-
und Auseinanderlaufen der Tücher
an der Vorderkante des Vakuumschlitzes illustrierend.
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9 ist ein allgemeines Kurvendiagramm
zu dem Verhältnis
von Last zu Ausdehnung bei Tissuetücher, das die Bestimmung der
MD Steigung illustriert.
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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.
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11 zeigt repräsentativ
eine Seitenansicht der Luft-Presse von 10.
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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.
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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.
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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.
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15 zeigt repräsentativ
einen vergrößerten Ausschnitt
einer alternativen Dichtungskonfiguration der Luft-Presse von 10.
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16 zeigt repräsentativ
ein vergrößertes schematisches
Diagramm des Dichtungsabschnitts der Luft-Presse von 10.
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Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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:
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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.
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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)·Mikrometer0,5.
-
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.
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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.
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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)·Mikrometer0.5; „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.
-
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-
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
obere und die untere Oberfläche
können
zu der Vakuumeinrichtung hin gekrümmt sein. Die obere und die
untere Oberfläche
können
unterschiedliche Krümmungsradien
aufweisen.
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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.
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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.
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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.
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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.