EP2085511B1 - Mehrschichtenstoffauflauf für eine Maschine zur Herstellung einer mehrschichtigen Faserstoffbahn - Google Patents

Mehrschichtenstoffauflauf für eine Maschine zur Herstellung einer mehrschichtigen Faserstoffbahn Download PDF

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EP2085511B1
EP2085511B1 EP09151376A EP09151376A EP2085511B1 EP 2085511 B1 EP2085511 B1 EP 2085511B1 EP 09151376 A EP09151376 A EP 09151376A EP 09151376 A EP09151376 A EP 09151376A EP 2085511 B1 EP2085511 B1 EP 2085511B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
flowbox
multilayer
nozzle
dividing wall
range
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP09151376A
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English (en)
French (fr)
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EP2085511A1 (de
Inventor
Jürgen Prössl
Mathias Schwaner
Wolfgang Ruf
Konstantin Fenkl
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Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
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Filing date
Publication date
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F1/00—Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/02—Head boxes of Fourdrinier machines
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F1/00—Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/02—Head boxes of Fourdrinier machines
    • D21F1/028—Details of the nozzle section

Definitions

  • the invention relates to a multi-layer casserole for a machine for producing a multi-layer fibrous web, in particular a multilayer paper or board web, from at least two pulp suspensions, with a headbox, the at least two extending across the width of the machine, separated by at least one partition wall, respectively a fibrous suspension having as pulp suspension flow leading and converging nozzle chambers having upstream of each feed and downstream each having a width extending across the exit gap with a gap width, wherein the two outer nozzle chambers have on the outside each have an outer wall.
  • the pulp suspensions will usually be suspensions of different pulps; but it can also be suspensions with the same fibrous materials, but with different physical properties.
  • a physical property may be, for example, different pressures for setting different flow velocities in the respective pulp suspension stream.
  • Such a multi-layer casserole for example, from the publications DE 195 38 149 A1 and DE 43 07 143 A1 known.
  • the second-mentioned document DE 43 07 143 A1 further discloses a method for adjusting the relative velocities of the individual pulp suspensions at the nozzle outlet of a multilayer headbox. It is provided that the slot width between the separating elements and the upper and lower nozzle wall is determined by the surface shape of the separating elements or the nozzle wall and the associated changes in the static pressure conditions. As a result, the flow velocity of the individual flow is then determined.
  • the production of a fibrous web having a basis weight in a range of 20 to 60 g / m 2 per pulp suspension layer at a production speed of over 900 m / min should be possible.
  • the at least one arranged in the headbox dividing wall a partition wall supernatant in a range of 0.05 to 3.0, preferably from 0.1 to 2.0, in particular from 0 , 2 to 1.5, • has the largest single gap width of the at least two nozzle chambers.
  • the headbox of the multi-layer headbox according to the invention provides the advantage that the layer purity in the height direction can be markedly improved compared to known multi-layer headboxes. This is in principle due to the fact that the pressure loss at the partition by a Reduce shortening of the partition wall supernatant. Associated with this is a reduction of the turbulence forming in the pulp suspension streams with concomitant improvement of the layer purity in the height direction.
  • the turbulence forming in the outer pulp suspension streams also substantially affects the coverage qualities of the outer pulp suspension layers. Now, if the turbulence is reduced, so also reduce the mixing zones within the pulp suspension jet in its height direction (z-direction). And the reduced mixing zones, in turn, contribute significantly to improved coverage qualities of the outer pulp suspension layers.
  • both a high-grade layer purity in the height direction and a good optical cover quality of the outer fibrous stock suspension layers are achieved.
  • the partition wall projections depending on the application may have the same, approximately the same or even different values.
  • the individual partition may consist of a stainless steel or the like and have a minimum rigidity both in the machine direction and in the cross-machine direction, which assumes at least a value of ⁇ 40 N / mm in some areas.
  • the at least one partition wall arranged in the iris-free headbox nozzle has a bulkhead supernatant in a range from 0.05 to 1.0, preferably from 0.1 to 0.95, in particular from 0.2 to 0, 90, • has the largest single gap width of the at least two nozzle chambers.
  • this glare-free multi-layer casserole thus, the requirement is met that no shutter board due to the absence of a panel only a small partition wall overhang required.
  • a preferably adjustable aperture is arranged with an aperture immersion depth and that the at least one arranged in the headbox dividing wall a partition wall projection in a range of 0.5 to ⁇ 3.0, preferably from 0.6 to ⁇ 2.0, in particular from 0.7 to 1.5, • the largest single gap width of the at least two nozzle chambers.
  • this multi-layer casserole can of course also be arranged on both outer walls of the headbox nozzle in each case a preferably adjustable aperture with a Blendeniertaauchiefe.
  • the setting of the aperture can be done, for example, by means of a plurality of arranged over the width of the headbox adjusting units, in particular servomotors. This minimizes the pressure loss in the respective pulp suspension layer.
  • the diaphragm preferably has a hydraulically relevant diaphragm immersion depth in the adjacent pulp suspension in a range of 1 to 30 mm, preferably in a range of 5 to 15 mm.
  • This embodiment allows the generation of a minimum turbulence in the corresponding pulp suspension, but without equal to achieve the above-described disadvantageous turbulence level.
  • the at least one partition wall has a partition wall angle ⁇ 10 °, preferably in one Range between 3 and 7 °, up.
  • these angular ranges avoid disadvantageous mixing of two adjacent pulp suspensions.
  • At least one partition wall for separating two adjacent pulp suspension flows may be arranged rigidly or in an articulated manner in the headbox nozzle by means of an articulation unit arranged upstream.
  • the pulp suspension streams emerging from the headbox jet as a common pulp suspension jet can have different jet speeds.
  • the at least one difference in the jet speeds may assume a value in the range of 10 to 60 m / min, preferably 15 to 25 m / min. This significantly reduces the spread of the mixing cone in the pulp suspension jet to the relevant pulp suspension layer. These requirements may also be dependent on the former concept in a known manner.
  • a regulated feed stream in particular a dilution water stream, can be fed to at least one pulp suspension when a mixed stream is produced with a mixed concentration.
  • the multilayer headbox according to the invention is particularly suitable for use in a machine for producing a multilayer fibrous web, in particular a multilayer paper or board web, from at least two pulp suspensions. In such a use, the advantages already mentioned arise.
  • FIGS. 1 to 4 each show a schematic longitudinal sectional view of an end portion 3 of an embodiment of a headbox 2 of a multi-layer headbox 1.
  • the multi-layer headbox 1 shown is formed as a so-called two-layer casserole and it is part of a machine, not shown, for producing a multi-layer fibrous web 4, in particular a multi-layered paper - or board web, from at least two pulp suspensions 5.1, 5.2.
  • the respective multi-layer headbox 1 can also be designed as a three- or even four-layer headbox.
  • the pulp suspensions 5.1, 5.2 will usually be suspensions with different pulps; but it can also be suspensions with the same fibrous materials, but with different physical properties.
  • the respective headbox nozzle 2 has two over the width B (arrow) of the machine extending, separated by a partition 6 and each a pulp suspension 5.1, 5.2 as pulp suspension stream 7.1 (Arrow), 7.2 (arrow) leading and converging nozzle chambers 8.1, 8.2, on.
  • the two nozzle chambers 8.1, 8.2 have the same or different cross-sectional shapes.
  • the respective nozzle chamber 8.1, 8.2 upstream of a feed device, not shown, and downstream of an over the width B (arrow) extending outlet gap 9.1, 9.2 with a respective gap width s9.1, s9.2.
  • the gap widths s9.1, s9.2 are the same or different.
  • the respective feeding device not shown in detail, directly, or directly, or indirectly, for example via a turbulence generator, preferably a machine-wide intermediate chamber and a pipe grid, be arranged on the corresponding nozzle chamber 8.1, 8.2, wherein the indirect units are known in the art.
  • a turbulence generator preferably a machine-wide intermediate chamber and a pipe grid
  • the partition wall 6 is preferably made of a stainless steel or the like and has a minimum stiffness S both in the machine direction and in the cross-machine direction, the area assumes at least a value ⁇ 40 N / mm.
  • the two nozzle chambers 8.1, 8.2 which in other words represent the two outer nozzle spaces in a two-layer casserole, each have an outer wall 10.1, 10.2 on the outside.
  • the respective partition wall 6 arranged in the headbox nozzle 2 now has a partition wall projection Ü6 in a range from 0.05 to 3.0, preferably from 0.1 to 2.0, in particular from 0.2 to 1.5, the largest single gap width s9.1 of the at least two nozzle chambers 8.1, 8.2.
  • FIG. 1 is now a multi-layer casserole 1 with a non-dazzling headbox 2 shown.
  • the separating wall 6 arranged in this iris-free headbox nozzle 2 has a separating wall projection Ü6 in a range from 0.05 to 1.0, preferably from 0.1 to 0.95, in particular from 0.2 to 0.90, the largest single gap width s9.1 of the two nozzle chambers 8.1, 8.2.
  • a preferably adjustable aperture 12.1 or 12.1, 12.2 is arranged with a diaphragm immersion depth t12.1 or t12.1, t12.2.
  • the respective aperture immersion depth t12.1 or t12.1, t12.2 is by definition the vertical immersion depth of the respective aperture 12.1 or 12.1, 12.2 in the associated pulp suspension stream 7.1 (arrow) or 7.1 (arrow), 7.2 (arrow) ,
  • the adjustability of the corresponding aperture 12.1 or 12.1, 12.2 is indicated by a respective double arrow.
  • the embodiments of the FIGS. 2 and 3 have on the outer wall 10.1 an aperture 12.1 with an aperture immersion depth t12.1, whereas the embodiment of the FIG. 4 on both outer walls 10.1, 10.2 each have an aperture 12.1, 12.2 with a respective aperture immersion depth t12.1, t12.2.
  • the respective partition wall 6 in this case has a partition wall overhang Ü6 in a range from 0.5 to ⁇ 3.0, preferably from 0.6 to ⁇ 2.0, in particular from 0.7 to 1.5, • the largest single gap width s9.1 of the two nozzle chambers 8.1, 8.2.
  • the respective hydraulic relevant iris immersion depth t12.1 or t12.1, t12.2 in the adjacent pulp suspension 5.1 or 5.1, 5.2 in this case assumes a value in a range of 1 to 30 mm, preferably in a range of 5 to 15 mm, at.
  • the two embodiments of the FIGS. 2 and 3 differ in that in the embodiment of the FIG. 2 the lower lip board L of the lower outer wall 10.2 is larger than the partition wall projection Ü6 of the partition wall 6.
  • the lower lip board L of the lower outer wall 10.2 smaller than the partition wall projection Ü6 of the partition 6.
  • the partition wall 6 a partition wall angle ⁇ ⁇ 10 °, preferably in a range between 3 and 7 °, and it can be arranged in a known manner, either rigid or articulated by means of an upstream mounted hinge unit in the headbox 2.
  • the partition wall angle ⁇ is, in other words, between the two of the pulp suspension streams 7.1, 7.2 touched wall surfaces 6.1, 6.2 of the partition 6 is formed.
  • the pulp suspension streams 7.1, 7.2 emerging from the headbox nozzle 2 as a common pulp suspension jet 11 can have different jet speeds v7.1 (arrow), v7.2 (arrow).
  • the difference in the jet velocities v7.1 (arrow), v7.2 (arrow) in particular assumes a value in the range from 10 to 60 m / min, preferably from 15 to 25 m / min.
  • At least one pulp suspension, a controlled feed stream, in particular a dilution water stream when generating a mixed stream with a mixed concentration be fed. This makes it possible to control both the fiber orientation transverse profile and the basis weight transverse profile of the multilayer fibrous web.
  • multilayer headbox 1 is particularly suitable for use in a machine for producing a multi-layer fibrous web 4, in particular a multilayer paper or board web, from at least two pulp suspensions 5.1, 5.2.
  • a multi-layer casserole of the type mentioned is created by the invention, the achievement of both high quality layer purity in the height direction and good optical coverage quality of the outer pulp suspension layers in a fibrous web made with it.
  • This is also made possible, in particular, in the production of a fibrous web having a weight per unit area in the range from 20 to 60 g / m 2 per pulp suspension layer at a production speed of over 900 m / min.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Mehrschichtenstoffauflauf für eine Maschine zur Herstellung einer mehrschichtigen Faserstoffbahn, insbesondere einer mehrschichtigen Papier- oder Kartonbahn, aus wenigstens zwei Faserstoffsuspensionen, mit einer Stoffauflaufdüse, die wenigstens zwei sich über die Breite der Maschine erstreckende, durch mindestens eine Trennwand voneinander getrennte, jeweils eine Faserstoffsuspension als Faserstoffsuspensionsstrom führende und aufeinander zulaufende Düsenräume aufweist, welche stromaufwärts jeweils eine Zuführeinrichtung und stromabwärts jeweils einen sich über die Breite erstreckenden Austrittsspalt mit einer Spaltweite aufweisen, wobei die beiden äußeren Düsenräume außenseitig jeweils eine Außenwand aufweisen.
  • Bei den Faserstoffsuspensionen wird es sich in der Regel um Suspensionen mit verschiedenen Faserstoffen handeln; es kann sich aber auch um Suspensionen mit gleichen Faserstoffen handeln, wobei jedoch unterschiedliche physikalische Eigenschaften vorliegen. Eine physikalische Eigenschaft können beispielsweise unterschiedliche Drücke zur Einstellung unterschiedlicher Strömungsgeschwindigkeiten im jeweiligen Faserstoffsuspensionsstrom sein.
  • Ein derartiger Mehrschichtenstoffauflauf ist beispielsweise aus den Druckschriften DE 195 38 149 A1 und DE 43 07 143 A1 bekannt.
  • Die zweitgenannte Druckschrift DE 43 07 143 A1 offenbart weiterhin ein Verfahren zur Einstellung der Relativgeschwindigkeiten der einzelnen Stoffsuspensionen am Düsenaustritt eines Mehrschichtenstoffauflaufs. Dabei ist vorgesehen, dass die Schlitzweite zwischen den Trennelementen und oberer bzw. unterer Düsenwand durch die Oberflächenformgebung der Trennelemente oder der Düsenwandung und die damit verbundenen Änderungen der statischen Druckverhältnisse bestimmt wird. Hierdurch wird dann auch die Strömungsgeschwindigkeit der Einzelströmung bestimmt.
  • Die überwiegende Zahl von Mehrschichtenstoffaufläufen wird heutzutage im Bereich der Verpackungsmaschinen zur Herstellung von Testliner eingesetzt. Die zunehmenden Herstellungsgeschwindigkeiten sowie die steigenden Rohstoff- und Energiekosten erfordern verstärkt die Herstellung von mehrschichtigen Produkten mit geringeren Flächengewichten. Die Mehrschichtenstoffaufläufe werden hierzu mit immer kleineren Spaltweiten bzw. Faserstoffsuspensionsstrahldicken betrieben. Hierdurch steigen jedoch die Anforderungen an die Stabilität und die Turbulenzqualität des jeweiligen aus der Stoffauflaufdüse des Mehrschichtenstoffauflaufs kommenden Faserstoffsuspensionsstrahls zum Zwecke der Verringerung der Mischungszonen innerhalb des Faserstoffsuspensionsstrahls in seiner Höhenrichtung (z-Richtung).
  • Es ist also Aufgabe der Erfindung, einen Mehrschichtenstoffauflauf der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass sowohl eine hochwertige Schichtenreinheit in der Höhenrichtung als auch eine gute optische Abdeckungsqualität der äußeren Faserstoffsuspensionsschichten bei einer mit ihm hergestellten Faserstoffbahn erreicht wird. Dabei soll insbesondere auch die Herstellung einer Faserstoffbahn mit einem Flächengewicht in einem Bereich von 20 bis 60 g/m2 pro Faserstoffsuspensionsschicht bei einer Herstellungsgeschwindigkeit von über 900 m/min möglich sein.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Mehrschichtenstoffauflauf der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die mindestens eine in der Stoffauflaufdüse angeordnete Trennwand einen Trennwandüberstand in einem Bereich von 0,05 bis 3,0, vorzugsweise von 0,1 bis 2,0, insbesondere von 0,2 bis 1,5, • die größte Einzelspaltweite der wenigstens zwei Düsenräume aufweist.
  • Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst.
  • Die Stoffauflaufdüse des erfindungsgemäßen Mehrschichtenstoffauflaufs erbringt den Vorteil, dass sich die Schichtenreinheit in der Höhenrichtung gegenüber bekannten Mehrschichtenstoffaufläufen merklich verbessern lässt. Dies ist prinzipiell dadurch begründet, dass sich der Druckverlust an der Trennwand durch eine Verkürzung des Trennwandüberstands verkleinern lässt. Damit verbunden ist eine Reduktion der sich in den Faserstoffsuspensionsströmen ausbildenden Turbulenzen mit einhergehender Verbesserung der Schichtenreinheit in der Höhenrichtung.
  • Die sich in den äußeren Faserstoffsuspensionsströmen ausbildenden Turbulenzen beeinflussen in einem wesentlichen Maße auch die Abdeckungsqualitäten der äußeren Faserstoffsuspensionsschichten. Werden nun die Turbulenzen reduziert, so verringern sich auch die Mischungszonen innerhalb des Faserstoffsuspensionsstrahls in seiner Höhenrichtung (z-Richtung). Und die verringerten Mischungszonen tragen wiederum wesentlich zu verbesserten Abdeckungsqualitäten der äußeren Faserstoffsuspensionsschichten bei.
  • Somit wird bei einer Faserstoffbahn, welche mittels des erfindungsgemäßen Mehrschichtenstoffauflaufs hergestellt wurde, sowohl eine hochwertige Schichtenreinheit in der Höhenrichtung als auch eine gute optische Abdeckungsqualität der äußeren Faserstoffsuspensionsschichten erreicht.
  • Sollte der Mehrschichtenstoffauflauf als ein Drei- oder gar Vierschichtenstoffauflauf ausgebildet sein, so können die Trennwandüberstände je nach Anwendungsfall gleiche, annähernd gleiche oder gar verschiedene Werte aufweisen. Allgemein kann die einzelne Trennwand aus einem Edelstahl oder dergleichen bestehen und eine Mindeststeifigkeit sowohl in Maschinenlaufrichtung als auch in Maschinenquerrichtung aufweisen, die bereichsweise zumindest einen Wert ≥ 40 N/mm annimmt.
  • In einer ersten erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die mindestens eine in der blendenfreien Stoffauflaufdüse angeordnete Trennwand einen Trennwandüberstand in einem Bereich von 0,05 bis 1,0, vorzugsweise von 0,1 bis 0,95, insbesondere von 0,2 bis 0,90, • die größte Einzelspaltweite der wenigstens zwei Düsenräume aufweist. Bei diesem blendenfreien Mehrschichtenstoffauflauf ist somit das Erfordernis erfüllt, dass kein Blendenvorstand infolge des Nichtvorhandenseins einer Blende lediglich einen kleinen Trennwandüberstand erforderlich macht.
  • Und in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass an einer Außenwand der Stoffauflaufdüse eine vorzugsweise einstellbare Blende mit einer Blendeneintauchtiefe angeordnet ist und dass die mindestens eine in der Stoffauflaufdüse angeordnete Trennwand einen Trennwandüberstand in einem Bereich von 0,5 bis ≤ 3,0, vorzugsweise von 0,6 bis ≤ 2,0, insbesondere von 0,7 bis 1,5, • die größte Einzelspaltweite der wenigstens zwei Düsenräume aufweist. Somit wird bei diesem Mehrschichtenstoffauflauf das Erfordernis erfüllt, dass ein großer Blendenvorstand einen größeren Trennwandüberstand erforderlich macht.
  • Bei diesem Mehrschichtenstoffauflauf kann selbstverständlich auch an beiden Außenwänden der Stoffauflaufdüse jeweils eine vorzugsweise einstellbare Blende mit einer Blendeneintauchtiefe angeordnet sein. Die Einstellung der Blende kann beispielsweise mittels mehrerer über die Breite der Stoffauflaufdüse angeordneter Stelleinheiten, insbesondere Stellmotoren, erfolgen. Hierdurch wird der Druckverlust in der betreffenden Faserstoffsuspensionsschicht minimiert.
  • Weiterhin weist die Blende bevorzugt eine hydraulische relevante Blendeneintauchtiefe in die benachbarte Faserstoffsuspension in einem Bereich von 1 bis 30 mm, vorzugsweise in einem Bereich von 5 bis 15 mm, auf. Diese Ausführung erlaubt die Erzeugung einer Mindestturbulenz in der entsprechenden Faserstoffsuspension, ohne jedoch gleich das vorbeschriebene nachteilhafte Turbulenzniveau zu erreichen.
  • Damit die in Faserstoffsuspensionsströmen geführten Faserstoffsuspensionen eine prozesstechnisch optimale Zusammenführung erfahren, weist die mindestens eine Trennwand einen Trennwandwinkel ≤ 10°, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 3 und 7°, auf. Zudem vermeiden diese Winkelbereiche eine nachteilhafte Vermischung von zwei benachbarten Faserstoffsuspensionen.
  • Ferner kann je nach Systemanforderung wenigstens eine Trennwand zur Trennung zweier benachbarter Faserstoffsuspensionsströme starr oder mittels einer stromaufwärtig angebrachten Gelenkeinheit gelenkig in der Stoffauflaufdüse angeordnet sein. Diese Ausgestaltungen erlauben eine optimale Auslegung des Mehrschichtenstoffauflaufs an unterschiedliche betriebliche Systemanforderungen.
  • Die aus der Stoffauflaufdüse als gemeinsamer Faserstoffsuspensionsstrahl austretenden Faserstoffsuspensionsströme können überdies unterschiedliche Strahlgeschwindigkeiten aufweisen. So kann beispielsweise der mindestens eine Unterschied in den Strahlgeschwindigkeiten einen Wert im Bereich von 10 bis 60 m/min, vorzugsweise von 15 bis 25 m/min, annehmen. Dadurch vermindert sich wesentlich die Ausbreitung des Mischungskegels in dem Faserstoffsuspensionsstrahl zu der relevanten Faserstoffsuspensionsschicht. Diese Anforderungen können in bekannter Weise auch abhängig vom Formerkonzept sein.
  • Weiters kann es im Hinblick auf eine Regelung sowohl des Faserorientierungsquerprofils als auch des Flächengewichtsquerprofils der mehrschichtigen Faserstoffbahn von Vorteil sein, wenn der Mehrschichtenstoffauflauf in weitere Ausgestaltung mit einer aus einer Vielzahl an Druckschriften bekannten Verdünnungswasser-Regelung versehen ist. Hierzu ist wenigstens einer Faserstoffsuspension ein geregelter Zuführstrom, insbesondere ein Verdünnungswasserstrom bei Erzeugung eines Mischstroms mit einer Mischkonzentration zuführbar.
  • Der erfindungsgemäße Mehrschichtenstoffauflauf eignet sich in besonderem Maße zur Verwendung in einer Maschine zur Herstellung einer mehrschichtigen Faserstoffbahn, insbesondere einer mehrschichtigen Papier- oder Kartonbahn, aus wenigstens zwei Faserstoffsuspensionen. Bei einer derartigen Verwendung ergeben sich die bereits genannten Vorteile.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
  • Es zeigen die
    • Figuren 1 bis 4
    schematische Längsschnittdarstellungen von Endbereichen verschiedener Ausführungsformen einer jeweiligen Stoffauf- laufdüse eines erfindungsgemäßen Mehrschichtenstoffauf- laufs.
  • Die Figuren 1 bis 4 zeigen jeweils eine schematische Längsschnittdarstellung eines Endbereichs 3 einer Ausführungsform einer Stoffauflaufdüse 2 eines Mehrschichtenstoffauflaufs 1. Der jeweils dargestellte Mehrschichtenstoffauflauf 1 ist als ein so genannter Zweischichtenstoffauflauf ausgebildet und er ist ein Bestandteil einer nicht näher dargestellten Maschine zur Herstellung einer mehrschichtigen Faserstoffbahn 4, insbesondere einer mehrschichtigen Papier- oder Kartonbahn, aus wenigstens zwei Faserstoffsuspensionen 5.1, 5.2. Der jeweilige Mehrschichtenstoffauflauf 1 kann selbstverständlich auch als ein Drei- oder gar Vierschichtenstoffauflauf ausgebildet sein.
  • Bei den Faserstoffsuspensionen 5.1, 5.2 wird es sich in der Regel um Suspensionen mit verschiedenen Faserstoffen handeln; es kann sich aber auch um Suspensionen mit gleichen Faserstoffen handeln, wobei jedoch unterschiedliche physikalische Eigenschaften vorliegen.
  • Die jeweilige Stoffauflaufdüse 2 weist zwei sich über die Breite B (Pfeil) der Maschine erstreckende, durch eine Trennwand 6 voneinander getrennte und jeweils eine Faserstoffsuspension 5.1, 5.2 als Faserstoffsuspensionsstrom 7.1 (Pfeil), 7.2 (Pfeil) führende und aufeinander zulaufende Düsenräume 8.1, 8.2, auf. Die beiden Düsenräume 8.1, 8.2 besitzen dabei gleiche oder unterschiedliche Querschnittsformen. Ferner weist der jeweilige Düsenraum 8.1, 8.2 stromaufwärts eine nicht näher dargestellte Zuführeinrichtung und stromabwärts einen sich über die Breite B (Pfeil) erstreckenden Austrittsspalt 9.1, 9.2 mit einer jeweiligen Spaltweite s9.1, s9.2 auf. Die Spaltweiten s9.1, s9.2 sind hierbei gleich oder verschieden. Die jeweilige nicht näher dargestellte Zuführeinrichtung kann unmittelbar, also direkt, oder mittelbar, beispielsweise über einen Turbulenzerzeuger, eine vorzugsweise maschinenbreite Zwischenkammer und ein Rohrgitter, an dem entsprechenden Düsenraum 8.1, 8.2 angeordnet sein, wobei die mittelbaren Einheiten dem Fachmann bekannt sind.
  • Die Trennwand 6 besteht in bevorzugter Weise aus einem Edelstahl oder dergleichen und weist eine Mindeststeifigkeit S sowohl in Maschinenlaufrichtung als auch in Maschinenquerrichtung auf, die bereichsweise zumindest einen Wert ≥ 40 N/mm annimmt.
  • Weiterhin weisen die beiden Düsenräume 8.1, 8.2, welche ja die beiden äußeren Düsenräume bei einem Zweischichtenstoffauflauf darstellen, außenseitig jeweils eine Außenwand 10.1, 10.2 auf.
  • Die jeweilige in der Stoffauflaufdüse 2 angeordnete Trennwand 6 weist nun einen Trennwandüberstand Ü6 in einem Bereich von 0,05 bis 3,0, vorzugsweise von 0,1 bis 2,0, insbesondere von 0,2 bis 1,5, • die größte Einzelspaltweite s9.1 der wenigstens zwei Düsenräume 8.1, 8.2 auf.
  • In der Figur 1 ist nun ein Mehrschichtenstoffauflauf 1 mit einer blendenfreien Stoffauflaufdüse 2 dargestellt. Die in dieser blendenfreien Stoffauflaufdüse 2 angeordnete Trennwand 6 weist dabei einen Trennwandüberstand Ü6 in einem Bereich von 0,05 bis 1,0, vorzugsweise von 0,1 bis 0,95, insbesondere von 0,2 bis 0,90, • die größte Einzelspaltweite s9.1 der zwei Düsenräume 8.1, 8.2 auf.
  • An den in den Figuren 2 bis 4 dargestellten Mehrschichtenstoffaufläufen 1 hingegen ist an wenigstens einer Außenwand 10.1 bzw. 10.1, 10.2 der Stoffauflaufdüse 2 eine vorzugsweise einstellbare Blende 12.1 bzw. 12.1, 12.2 mit einer Blendeneintauchtiefe t12.1 bzw. t12.1, t12.2 angeordnet. Die jeweilige Blendeneintauchtiefe t12.1 bzw. t12.1, t12.2 ist hierbei per Definition die senkrechte Eintauchtiefe der jeweiligen Blende 12.1 bzw. 12.1, 12.2 in den dazugehörigen Faserstoffsuspensionsstrom 7.1 (Pfeil) bzw. 7.1 (Pfeil), 7.2 (Pfeil). Die Verstellbarkeit der entsprechenden Blende 12.1 bzw. 12.1, 12.2 ist mittels eines jeweiligen Doppelpfeils angedeutet.
  • Die Ausführungsformen der Figuren 2 und 3 weisen an der Außenwand 10.1 eine Blende 12.1 mit einer Blendeneintauchtiefe t12.1 auf, wohingegen die Ausführungsform der Figur 4 an beiden Außenwänden 10.1, 10.2 jeweils eine Blende 12.1, 12.2 mit einer jeweiligen Blendeneintauchtiefe t12.1, t12.2 aufweist. Die jeweilige Trennwand 6 weist hierbei einen Trennwandüberstand Ü6 in einem Bereich von 0,5 bis ≤ 3,0, vorzugsweise von 0,6 bis ≤ 2,0, insbesondere von 0,7 bis 1,5, • die größte Einzelspaltweite s9.1 der zwei Düsenräume 8.1, 8.2 auf.
  • Die jeweilige hydraulische relevante Blendeneintauchtiefe t12.1 bzw. t12.1, t12.2 in die benachbarte Faserstoffsuspension 5.1 bzw. 5.1, 5.2 nimmt dabei einen Wert in einem Bereich von 1 bis 30 mm, vorzugsweise in einem Bereich von 5 bis 15 mm, an.
  • Die beiden Ausführungsformen der Figuren 2 und 3 unterscheiden sich dahingehend, dass bei der Ausführungsform der Figur 2 der Unterlippenvorstand L der unteren Außenwand 10.2 größer als der Trennwandüberstand Ü6 der Trennwand 6 ist. Hingegen ist bei der Ausführungsform der Figur 3 der Unterlippenvorstand L der unteren Außenwand 10.2 kleiner als der Trennwandüberstand Ü6 der Trennwand 6. Bei beiden Ausführungsformen weist die jeweilige Trennwand 6, wie bereits ausgeführt, wiederum einen Trennwandüberstand Ü6 in einem Bereich von 0,5 bis ≤ 3,0, vorzugsweise von 0,6 bis ≤ 2,0, insbesondere von 0,7 bis 1,5, • die größte Einzelspaltweite s9.1 der wenigstens zwei Düsenräume 8.1, 8.2 auf.
  • Ferner weist bei allen Ausführungsformen der Figuren 1 bis 4 die Trennwand 6 einen Trennwandwinkel α ≤ 10°, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 3 und 7°, auf und sie kann in bekannter Weise entweder starr oder mittels einer stromaufwärtig angebrachten Gelenkeinheit gelenkig in der Stoffauflaufdüse 2 angeordnet sein. Der Trennwandwinkel α ist, in anderen Worten, zwischen den beiden von den Faserstoffsuspensionsströmen 7.1, 7.2 berührten Wandflächen 6.1, 6.2 der Trennwand 6 ausgebildet.
  • Die aus der Stoffauflaufdüse 2 als gemeinsamer Faserstoffsuspensionsstrahl 11 austretenden Faserstoffsuspensionsströme 7.1, 7.2 können unterschiedliche Strahlgeschwindigkeiten v7.1 (Pfeil), v7.2 (Pfeil) aufweisen. Dabei nimmt der Unterschied in den Strahlgeschwindigkeiten v7.1 (Pfeil), v7.2 (Pfeil) insbesondere einen Wert im Bereich von 10 bis 60 m/min, vorzugsweise von 15 bis 25 m/min, an.
  • Und letztlich kann wenigstens einer Faserstoffsuspension ein geregelter Zuführstrom, insbesondere ein Verdünnungswasserstrom bei Erzeugung eines Mischstroms mit einer Mischkonzentration zuführbar sein. Dies ermöglicht eine Regelung sowohl des Faserorientierungsquerprofils als auch des Flächengewichtsquerprofils der mehrschichtigen Faserstoffbahn.
  • Der jeweils in den Figuren 1 bis 4 dargestellte Mehrschichtenstoffauflauf 1 eignet sich in besonderem Maße zur Verwendung in einer Maschine zur Herstellung einer mehrschichtigen Faserstoffbahn 4, insbesondere einer mehrschichtigen Papier- oder Kartonbahn, aus wenigstens zwei Faserstoffsuspensionen 5.1, 5.2.
  • Zusammenfassend ist festzuhalten, dass durch die Erfindung ein Mehrschichtenstoffauflauf der eingangs genannten Art geschaffen wird, der die Erreichung sowohl einer hochwertigen Schichtenreinheit in der Höhenrichtung als auch einer guten optischen Abdeckungsqualität der äußeren Faserstoffsuspensionsschichten bei einer mit ihm hergestellten Faserstoffbahn ermöglicht. Dies wird insbesondere auch bei der Herstellung einer Faserstoffbahn mit einem Flächengewicht in einem Bereich von 20 bis 60 g/m2 pro Faserstoffsuspensionsschicht bei einer Herstellungsgeschwindigkeit von über 900 m/min ermöglicht.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Mehrschichtenstoffauflauf
    2
    Stoffauflaufdüse
    3
    Endbereich
    4
    Mehrschichtige Faserstoffbahn
    5.1
    Faserstoffsuspension
    5.2
    Faserstoffsuspension
    6
    Trennwand
    6.1
    Wandfläche
    6.2
    Wandfläche
    7.1
    Faserstoffsuspensionsstrom (Pfeil)
    7.2
    Faserstoffsuspensionsstrom (Pfeil)
    8.1
    Düsenraum
    8.2
    Düsenraum
    9.1
    Austrittsspalt
    9.2
    Austrittsspalt
    10.1
    Außenwand
    10.2
    Außenwand
    11
    Faserstoffsuspensionsstrahl
    12.1
    Blende
    12.2
    Blende
    B
    Breite (Pfeil)
    L
    Unterlippenvorstand
    S
    Mindeststeifigkeit
    s9.1
    Spaltweite (Einzelspaltweite)
    s9.2
    Spaltweite (Einzelspaltweite)
    t12.1
    Blendeneintauchtiefe
    t12.2
    Blendeneintauchtiefe
    Ü6
    Trennwandüberstand
    v7.1
    Strahlgeschwindigkeit (Pfeil)
    v7.2
    Strahlgeschwindigkeit (Pfeil)
    α
    Trennwandwinkel

Claims (12)

  1. Mehrschichtenstoffauflauf (1) für eine Maschine zur Herstellung einer mehrschichtigen Faserstoffbahn (4), insbesondere einer mehrschichtigen Papier- oder Kartonbahn, aus wenigstens zwei Faserstoffsuspensionen (5.1, 5.2), mit einer Stoffauflaufdüse (2), die wenigstens zwei sich über die Breite (B) der Maschine erstreckende, durch mindestens eine Trennwand (6) voneinander getrennte, jeweils eine Faserstoffsuspension (5.1, 5.2) als Faserstoffsuspensionsstrom (7.1, 7.2) führende und aufeinander zulaufende Düsenräume (8.1, 8.2) aufweist, welche stromaufwärts jeweils eine Zuführeinrichtung und stromabwärts jeweils einen sich über die Breite (B) erstreckenden Austrittsspalt (9.1, 9.2) mit einer Spaltweite (s9.1, s9.2) aufweisen, wobei die beiden äußeren Düsenräume (8.1, 8.2) außenseitig jeweils eine Außenwand (10.1, 10.2) aufweisen,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die mindestens eine in der Stoffauflaufdüse (2) angeordnete Trennwand (6) einen Trennwandüberstand (Ü6) in einem Bereich von 0,05 bis 3,0, vorzugsweise von 0,1 bis 2,0, insbesondere von 0,2 bis 1,5, • die größte Einzelspaltweite (s9.1) der wenigstens zwei Düsenräume (8.1, 8.2) aufweist.
  2. Mehrschichtenstoffauflauf (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die mindestens eine in der blendenfreien Stoffauflaufdüse (2) angeordnete Trennwand (6) einen Trennwandüberstand (Ü6) in einem Bereich von 0,05 bis 1,0, vorzugsweise von 0,1 bis 0,95, insbesondere von 0,2 bis 0,90, • die größte Einzelspaltweite (s9.1) der wenigstens zwei Düsenräume (8.1, 8.2) aufweist.
  3. Mehrschichtenstoffauflauf (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass an einer Außenwand (10.1) der Stoffauflaufdüse (2) eine vorzugsweise einstellbare Blende (12.1) mit einer Blendeneintauchtiefe (t12.1) angeordnet ist und dass die mindestens eine in der Stoffauflaufdüse (2) angeordnete Trennwand (6) einen Trennwandüberstand (Ü6) in einem Bereich von 0,5 bis ≤ 3,0, vorzugsweise von 0,6 bis ≤ 2,0, insbesondere von 0,7 bis 1,5, • die größte Einzelspaltweite (s9.1) der wenigstens zwei Düsenräume (8.1, 8.2) aufweist.
  4. Mehrschichtenstoffauflauf (1) nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass an beiden Außenwänden (10.1, 10.2) der Stoffauflaufdüse (2) jeweils eine vorzugsweise einstellbare Blende (12.1, 12.2) mit einer Blendeneintauchtiefe (t12.1, t12.2) angeordnet ist.
  5. Mehrschichtenstoffauflauf (1) nach Anspruch 3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Blende (12.1; 12.1, 12.2) eine hydraulische relevante Blendeneintauchtiefe (t12.1; t12.1, t12.2) in die benachbarte Faserstoffsuspension (5.1, 5.2) in einem Bereich von 1 bis 30 mm, vorzugsweise in einem Bereich von 5 bis 15 mm, aufweist.
  6. Mehrschichtenstoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die mindestens eine Trennwand (6) einen Trennwandwinkel (α) ≤ 10°, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 3 und 7°, aufweist.
  7. Mehrschichtenstoffauflauf (1) nach Anspruch 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass wenigstens eine Trennwand (6) zur Trennung zweier benachbarter Faserstoffsuspensionsströme (7.1, 7.2) starr in der Stoffauflaufdüse (2) angeordnet ist.
  8. Mehrschichtenstoffauflauf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass wenigstens eine Trennwand (6) zur Trennung zweier benachbarter Faserstoffsuspensionsströme (7.1, 7.2) mittels einer stromaufwärtig angebrachten Gelenkeinheit gelenkig in der Stoffauflaufdüse (2) angeordnet ist.
  9. Mehrschichtenstoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die aus der Stoffauflaufdüse (2) als gemeinsamer Faserstoffsuspensionsstrahl (11) austretenden Faserstoffsuspensionsströme (7.1, 7.2) unterschiedliche Strahlgeschwindigkeiten (v7.1, v7.2) aufweisen.
  10. Mehrschichtenstoffauflauf (1) nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der mindestens eine Unterschied in den Strahlgeschwindigkeiten (v7.1, v7.2) einen Wert im Bereich von 10 bis 60 m/min, vorzugsweise von 15 bis 25 m/min, annimmt.
  11. Mehrschichtenstoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass wenigstens einer Faserstoffsuspension ein geregelter Zuführstrom, insbesondere ein Verdünnungswasserstrom bei Erzeugung eines Mischstroms mit einer Mischkonzentration zuführbar ist.
  12. Maschine zur Herstellung einer mehrschichtigen Faserstoffbahn (4), insbesondere einer mehrschichtigen Papier- oder Kartonbahn, aus wenigstens zwei Faserstoffsuspensionen (5.1, 5.2),
    dadurch gekennzeichnet,
    dass sie zumindest einen Mehrschichtenstoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
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