EP2821547A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer mehrlagigen Faserstoffbahn sowie damit hergestellte mehrlagige Faserstoffbahn - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer mehrlagigen Faserstoffbahn sowie damit hergestellte mehrlagige Faserstoffbahn Download PDF

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EP2821547A1
EP2821547A1 EP13175143.0A EP13175143A EP2821547A1 EP 2821547 A1 EP2821547 A1 EP 2821547A1 EP 13175143 A EP13175143 A EP 13175143A EP 2821547 A1 EP2821547 A1 EP 2821547A1
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fibrous
permeable
pulp
conveyor belt
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Günter HALMSCHLAGER
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Mayr Melnhof Karton AG
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    • D21H27/18—Paper- or board-based structures for surface covering

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a multilayer fibrous web, in particular a paper or board web, comprising at least a first and a second fibrous layer.
  • the invention further relates to an apparatus for producing a multilayer fibrous web, in particular a paper or board web, comprising at least a first and a second fibrous layer.
  • Methods and devices for producing a multilayer fibrous web, in particular of paper or board webs are known from the prior art in various embodiments.
  • several layers of partially different fibrous materials are formed separately, in particular in paperboard production, and then pressed or vergautscht gradually.
  • a disadvantage of the known methods and devices is that in conventional sheet formation, the fiber orientation is primarily in the x / y direction (two-dimensional) and only very slightly in the z-direction, i. oriented in height. As a result, however, no or only low strength of the multilayer fibrous webs formed in the z-direction can be achieved.
  • the multilayer paper or board webs produced by the known methods and devices always have a high density at a relatively low volume.
  • Object of the present invention is to provide a method and an apparatus for producing a multi-layer fibrous web, in particular a paper or Paperboard web, which allows the cost-effective production of a multilayer fibrous web with improved strength in the z-direction and with an increased volume while reducing the density.
  • a method for producing a multilayer fibrous web comprises at least the following steps: applying a first fibrous suspension to a first permeable or non-permeable conveyor belt to form a first fibrous web layer; Fiberizing and / or singulating the first pulp layer at a moisture content of between 95 and 40% by weight to individual fibers and / or fiber groups; Forming a porous pulp layer by means of the individual fibers and / or fiber groups of the first pulp layer and Vergautschen the porous pulp layer with the second pulp layer to form the multilayer fibrous web.
  • the fibers and / or fiber groups thus isolated can form a very loose and porous fibrous material layer.
  • Such a fibrous layer with a highly porous structure can not be formed in the usual and known wet Faserstofflagen- or sheet formation.
  • a porous fibrous material layer is formed in which the fibers and / or fiber groups are reoriented, so that a strong orientation component of the fibers in the z direction is also provided.
  • the first pulp suspension has a moisture content between 99.9 and 96.0 wt .-% in a corresponding, the first conveyor belt associated headbox.
  • the second fibrous layer is produced by applying a second fibrous suspension having a moisture content in a further, the second conveyor belt associated headbox between 99.8 and 96.0 wt .-% to a second permeable or non-permeable conveyor belt. Said moisture content has proven to be particularly advantageous for the production of the first and second pulp layer.
  • the pulp suspension contains pulps based on cellulose. In particular, these may be mechanically or chemically disrupted pulps, in particular wood pulps and / or pulps. Furthermore, the pulp suspensions recycled fibers from waste paper or old cardboard can be added. Also, a certain proportion of artificial, in particular plastic fibers and / or mineral fibers may optionally be added to the pulp suspensions.
  • the individual fibers and / or fiber groups of the shredded and singulated first fiber layer are applied to a third permeable or non-permeable conveyor belt for forming the porous fibrous layer prior to covering with the at least one further fiber layer.
  • the porous pulp layer can be formed as a single layer or as a single sheet.
  • the individual fibers and / or fiber groups of the fiberized and singulated first fiber layer can be applied directly to the latter for forming the porous fibrous material layer before being covered with the second fiber material layer.
  • the method comprises a further step of applying at least one further, third pulp suspension having a moisture content in another headbox between 99.8 and 96.0 wt.%
  • the method according to the invention can be varied.
  • the porous pulp layer can be applied directly to a conventionally formed pulp layer.
  • the porous fiber layer is formed completely separate from the other pulp layers as a single layer. This advantageously results in a multiplicity of possible uses for the porous fibrous material layer produced according to the invention.
  • the second fibrous layer or the third fibrous layer is formed as a top or backsheet of the multi-layer fibrous web.
  • a multilayer fibrous web produced by the method according to the invention is characterized inter alia by the fact that the formation of the porous fibrous material layer results in a good and uniform bedding of the cover layer. In comparison, for example, the bedding of the cover layer on a shaft in a corrugated board is relatively poor and uneven.
  • the speed of the second permeable or non-permeable conveyor belt or the third permeable or non-permeable conveyor belt is equal to or not equal to the speed of the first permeable or non-permeable conveyor belt.
  • the aforementioned conveyor belts may be at least partially formed as felts or screens.
  • additives such as binders, retention aids, fillers, dyes, bleach, wet strength and / or other additives used in paper and board making used adjuvants
  • Suitable fillers are usually minerals, such as kaolin, talc or calcium carbonate.
  • starch can be added to the fiber layers or to the resulting fiber web by means of a size press or a starch bath.
  • polyethylene pulp may be added to the pulp suspensions, for example.
  • biopolymers for example hemicellulose, cellulose, lignin and / or polyoses, and / or polysaccharides, for example starch, starch polymers, alginates, chitins, hemicellulose, cellulose derivatives, cellulose esters, cellulose acetate, cellulose triacetate, cellulose nitrate, cellulose ethers, ethylcellulose, methylcellulose, Oxyethylcellulose, oxypropylcellulose and carboxymethylcellulose are used.
  • resins such as phenol-formaldehyde resins, melamine-formaldehyde resins, mixtures of phenol-formaldehyde resins and melamine-formaldehyde resins, neutral or anionic polymers, polyvinyl alcohol, polyacrylamide, anionic or cationic polyelectrolytes such as acrylic acid, carboxymethylcellulose, anionic or cationic starch, polydiallyldiamonium chloride (PolyDADMAC)) or polyvinylamine, natural dry strength agents such as galactomannan or alginates, synthetic dry strength agents such as polyamines, polyamides, polyalcohols, polyacrylamides, polyvinyl alcohol, polyvinyl (alcohol acetate), polyimines or polyethylenimine (PEI), crosslinking or physical wet strength agents such as glyoxal, glutardialdehyde (1,5-pentanedialdehyde) , Aldehy
  • additives from the groups, fixatives, aluminum salts, flame retardants, defoamers, deaerators, lignin derivatives, lignosulfonates, biocides and / or fungicides may also be used.
  • the additives can in principle be added one or more times at the same point and / or at different points in the production process.
  • the invention further relates to a device for producing a multilayer fibrous web, in particular a paper or board web, comprising at least a first and a second fibrous layer, wherein the device at least one Zerfaserungsvorraum for defibering and / or for separating the first fibrous layer to individual fibers and / or Having fiber groups at a moisture content between 95 and 40 wt .-%.
  • a device for producing a multilayer fibrous web in particular a paper or board web, comprising at least a first and a second fibrous layer
  • the device at least one Zerfaserungsvorraum for defibering and / or for separating the first fibrous layer to individual fibers and / or Having fiber groups at a moisture content between 95 and 40 wt .-%.
  • a multi-layer fibrous web can advantageously be produced by the device according to the invention, which on the one hand is inexpensive to produce and has improved strength in the z-direction (perpendicular to the fiber web level). Furthermore, the multilayer fibrous web produced with the device according to the invention has an increased volume with a simultaneous reduction in the density. Finally, a high rigidity and good thermal insulation properties of the multilayer fibrous web thus produced can be observed.
  • the first pulp layer is formed by applying a first pulp suspension having a moisture content in a headbox between 99.9 and 96.0 wt .-% to a first permeable or non-permeable conveyor belt.
  • the fiberizing device is comb-shaped, brush-shaped or roller-like.
  • Other refinements of the fiberizing device are also conceivable, and these must enable defibration and / or singling of the first fibrous layer to form individual fibers and / or fiber groups.
  • a second permeable or non-permeable conveyor belt for receiving the shredded and / or separated fibers and / or fiber groups of the first fiber layer can be arranged.
  • a second pulp layer can already be applied by applying a second pulp suspension having a moisture content in a correspondingly assigned headbox between 99.8 and 96.0 wt .-% on the second conveyor belt.
  • the separated fibers and / or fiber groups of the first fiber layer are then applied directly to the second fiber layer and form a porous fibrous layer.
  • the separated fibers and / or fiber groups are applied directly to the second conveyor belt to form the porous fibrous layer.
  • the speed of the second conveyor belt and / or another permeable or non-permeable conveyor belt is equal to or not equal to the speed of the first conveyor belt. This advantageously allows the properties such as density and volume of the porous fibrous material layer to be adjusted and controlled.
  • the device comprises at least one pressing device for covering at least the second fibrous layer with a porous fibrous layer formed from the defibred and / or separated fibers and / or fiber groups and / or at least one drying device for drying the multilayer fibrous web and / or or at least one calender and / or at least one glueing and / or gluing device and / or at least one picking device for picking up the fibrous web from the corresponding conveyor belt and / or at least one application device for additives and / or at least one cutting device.
  • the device according to the invention may comprise one or more of said machine elements.
  • the present invention also includes a multi-ply fibrous web made by a method as described and / or made by means of a device also described above.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of an apparatus 20 for producing a multilayer fibrous web 10, in particular a paper or board web.
  • the apparatus 20 comprises a first headbox 38, via which a first pulp suspension 16 is applied to a first permeable or non-permeable conveyor belt 18.
  • the pulp suspension 16 comprises pulps based on cellulose.
  • the pulp suspension 16 may consist of a mixture of virgin fibers and recycled fibers from waste paper or old cardboard.
  • the pulp suspension 16 has a moisture content in the headbox 38 between 99.9 and 96.0 wt .-%.
  • On the first conveyor belt 18 then formed from the first pulp suspension 16, a first pulp layer 12 from.
  • a fiberizing device 48 is arranged at the end region of the first conveyor belt 18 in the region of a transport and deflection roller 26, .
  • the shredding device 48 is used for shredding and / or for separating the first pulp layer 12 into individual fibers and / or fiber groups 28.
  • the first fiber layer 12 has a moisture content of between 95 and 40% by weight.
  • the fiberizing device 48 is formed like a brush.
  • the shredded and separated fibers and / or fiber groups 28 of the first pulp layer 12 are applied or spin-coated onto a second pulp layer 14.
  • the second fibrous material layer 14 has been produced by applying a second fiber suspension 22 via a second headbox 40 to a second permeable or non-permeable conveyor belt 24.
  • the second pulp suspension 22 has a moisture content in the headbox 40 between 99.8 and 96.0 wt .-%.
  • the fibers and / or fiber groups 28 thus applied to the second fibrous material layer 14 form a porous fibrous material layer 36 over the second fibrous material layer 14.
  • This porous pulp layer 36 has in particular fibers and / or fiber groups which are in z-direction, i.
  • a third pulp layer 34 is applied to the porous pulp layer 36.
  • the third pulp layer 34 is formed via a third headbox 42, which applies a third pulp suspension 30 to another permeable or non-permeable conveyor belt 32.
  • the third pulp suspension 30 has a moisture content of between 99.8 and 96.0% by weight.
  • Both the second and third pulp suspension 30 contain cellulosic or other source pulps. These may be so-called virgin fibers and / or recycled fibers and / or artificially produced fibers.
  • the porous fibrous material layer 36 with the second fibrous layer serving as a backsheet and serving as the topsheet third pulp layer 34 by means of a pressing device 44 is vergautscht. After Vergautschen a drying of the multi-layer fibrous layer 10 and optionally the application of one or more strokes. Furthermore, the device 20 has a removal device 46 for removing the fibrous web 10 from the conveyor belt 24. After leaving the device 20, the multi-layer fibrous web 10 can be further processed.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of an alternative, second embodiment of the device 20 for producing a multilayer fibrous web 10.
  • the arrangement of the brush-like fiberizing device 48 can be seen.
  • the fiberizing device 48 comprises a cylinder 52 on which corresponding bristles or prongs 54 are formed.
  • the shredding device 48 rotates in opposite directions to the transport and deflection roller 26 of the first conveyor belt 18. It can be seen how the first fiber layer 12 is defibrated and separated.
  • the resulting individual fibers and / or fiber groups 28 are applied directly to a permeable or non-permeable conveyor belt 50 in the illustrated embodiment.
  • the arrows marked T in the FIGS. 1 and 2 represent the transport directions of the conveyor belts 18, 24, 32, 50 represents.
  • the porous pulp layer 36 is formed.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer mehrlagigen Faserstoffbahn (10), insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, umfassend mindestens eine erste und eine zweite Faserstofflage (12, 14), wobei das Verfahren zumindest folgende Schritte umfasst: Aufbringen einer ersten Faserstoffsuspension (16) auf ein erstes permeables oder nicht-permeables Transportband (18) zur Ausbildung einer ersten Faserstofflage (12); Zerfasern und/oder Vereinzelung der ersten Faserstofflage (12) bei einem Feuchtigkeitsgehalt zwischen 95 und 40 Gew.-% zu einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen (28); Ausbildung einer porösen Faserstoffschicht (36) mittels der einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen (28) der ersten Faserstofflage (12); und Vergautschen der porösen Faserstoffschicht (36) mit der zweiten Faserstofflage unter Bildung der mehrlagigen Faserstoffbahn (10). Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Herstellung einer mehrlagigen Faserstoffbahn (10), insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, umfassend mindestens eine erste und eine zweite Faserstofflage (12, 14), wobei die Vorrichtung (20) mindestens eine Zerfaserungsvorrichtung (48) zum Zerfasern und/oder zur Vereinzelung der ersten Faserstofflage (12) zu einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen (28) bei einem Feuchtigkeitsgehalt zwischen 95 und 40 Gew.-% aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer mehrlagigen Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, umfassend mindestens eine erste und eine zweite Faserstofflage. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Herstellung einer mehrlagigen Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, umfassend mindestens eine erste und eine zweite Faserstofflage.
  • Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung einer mehrlagigen Faserstoffbahn, insbesondere von Papier- oder Kartonbahnen sind aus dem Stand der Technik in verschiedenen Ausgestaltungen bekannt. Dabei werden insbesondere bei der Kartonherstellung mehrere Lagen teilweiser unterschiedlicher Faserstoffe getrennt gebildet und dann nach und nach verpresst bzw. vergautscht. Nachteilig an den bekannten Verfahren und Vorrichtungen ist jedoch, dass bei herkömmlicher Lagen- bzw. Blattbildung die Faserausrichtung primär in x/y-Richtung (zweidimensional) und nur sehr gering in der z-Richtung, d.h. in der Höhe orientiert ist. Dadurch kann aber keine oder nur eine geringe Festigkeit der gebildeten mehrlagigen Faserstoffbahnen in z-Richtung erzielt werden. Zudem weisen die mittels der bekannten Verfahren und Vorrichtungen hergestellten mehrlagigen Papier- oder Kartonbahnen immer eine hohe Dichte bei einem relativ geringen Volumen auf.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer mehrlagigen Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, bereitzustellen, welche die kostengünstige Herstellung einer mehrlagigen Faserstoffbahn mit verbesserter Festigkeit in z-Richtung sowie mit einem erhöhten Volumen bei gleichzeitiger Verringerung der Dichte ermöglicht.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens als vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung und umgekehrt anzusehen sind.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer mehrlagigen Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, umfassend mindestens eine erste und eine zweite Faserstofflage, umfasst zumindest folgende Schritte: Aufbringen einer ersten Faserstoffsuspension auf ein erstes permeables oder nicht-permeables Transportband zur Ausbildung einer ersten Faserstofflage; Zerfasern und/oder Vereinzelung der ersten Faserstofflage bei einem Feuchtigkeitsgehalt zwischen 95 und 40 Gew.-% zu einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen; Ausbildung einer porösen Faserstoffschicht mittels der einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen der ersten Faserstofflage und Vergautschen der porösen Faserstoffschicht mit der zweiten Faserstofflage unter Bildung der mehrlagigen Faserstoffbahn. Durch die Zerfaserung und/oder Vereinzelung der ersten Faserstofflage können die so vereinzelten Fasern und/oder Fasergruppen eine sehr lockere und poröse Faserstoffschicht ausbilden. Eine derartige Faserstoffschicht mit einem hochporösen Gefüge kann bei der üblichen und bekannten nassen Faserstofflagen- oder Blattbildung nicht ausgebildet werden. Durch das Zerfasern und/oder Vereinzeln der ersten Faserstofflage entsteht eine poröse Faserstoffschicht in der die Fasern und/oder Fasergruppen neu orientiert werden, sodass auch ein starker Ausrichtungsanteil der Fasern in z-Richtung gegeben ist. Dadurch wird eine hohe so genannte z-Festigkeit, d.h. eine Festigkeit die senkrecht zur Ebene der Faserstoffbahn ausgebildet ist, erzielt, die bei bekannten mehrlagigen Faserstoffbahnen nicht erreichbar ist. Zudem weist die poröse Faserstoffschicht ein hohes Volumen bei niedriger Dichte auf. Insgesamt ergibt sich durch das erfindungsgemäße Verfahren eine mehrlagige Faserstoffbahn mit einer hohen Steifigkeit und guten Wärmedämmeigenschaften.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die erste Faserstoffsuspension einen Feuchtigkeitsgehalt zwischen 99,9 und 96,0 Gew.-% in einem entsprechenden, dem ersten Transportband zugeordneten Stoffauflauf auf. Zudem wird die zweite Faserstofflage durch ein Aufbringen einer zweiten Faserstoffsuspension mit einem Feuchtigkeitsgehalt in einem weiteren, dem zweiten Transportband zugeordneten Stoffauflauf zwischen 99,8 und 96,0 Gew.-% auf ein zweites permeables oder nicht-permeables Transportband erzeugt. Der genannte Feuchtigkeitsgehalt hat sich als besonders vorteilhaft für die Herstellung der ersten und der zweiten Faserstofflage herausgestellt. Die Faserstoffsuspension enthält dabei Faserstoffe auf Zellulosebasis. Insbesondere kann es sich dabei um mechanisch oder chemisch aufgeschlossene Halbstoffe, insbesondere Holzstoffe und/oder Zellstoffe handeln. Des Weiteren können den Faserstoffsuspensionen Recyclingfasern aus Altpapier oder Altkarton beigemengt werden. Auch ein gewisser Anteil an künstlichen, insbesondere Kunststofffasern und/oder Mineralfasern kann gegebenenfalls den Faserstoffsuspensionen beigegeben werden.
  • In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen der zerfaserten und vereinzelten ersten Faserstofflage vor dem Vergautschen mit der mindestens einen weiteren Faserstofflage auf ein drittes permeables oder nicht-permeables Transportband zur Ausbildung der porösen Faserstoffschicht aufgebracht. Damit kann die poröse Faserstoffschicht als einzelne Lage beziehungsweise als einzelnes Blatt ausgebildet werden. Es ist aber auch möglich, dass die einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen der zerfaserten und vereinzelten ersten Faserstofflage vor dem Vergautschen mit der zweiten Faserstofflage direkt auf diese zur Ausbildung der porösen Faserstoffschicht aufgebracht werden. Schließlich besteht die Möglichkeit, dass das Verfahren einen weiteren Schritt des Aufbringens mindestens einer weiteren, dritten Faserstoffsuspension mit einem Feuchtigkeitsgehalt in einem weiteren Stoffauflauf zwischen 99,8 und 96,0 Gew.-% auf mindestens ein weiteres permeables oder nicht permeables Transportband unter Bildung einer weiteren, dritten Faserstofflage sowie das Vergautschen der dritten Faserstofflage mit der porösen Faserstoffschicht und/oder der zweiten Faserstofflage umfasst. Je nach Anforderung an die herzustellende mehrlagige Faserstoffbahn kann das erfindungsgemäße Verfahren variiert werden. So kann die poröse Faserstoffschicht direkt auf eine herkömmlich gebildete Faserstofflage aufgetragen werden. Zudem besteht die Möglichkeit anschließend eine weitere Faserstofflage nass aufzugautschen. Es ist aber auch möglich, dass die poröse Faserstoffschicht völlig getrennt von den anderen Faserstofflagen als einzelne Lage ausgebildet wird. Dadurch ergeben sich vorteilhafterweise eine Vielzahl von Verwendungsmöglichkeiten für die erfindungsgemäß hergestellte poröse Faserstoffschicht.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die zweite Faserstofflage oder die dritte Faserstofflage als Deck- oder Rückenlage der mehrlagigen Faserstoffbahn ausgebildet. Eine mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte mehrlagige Faserstoffbahn zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass durch die Ausbildung der porösen Faserstoffschicht eine gute und gleichmäßige Bettung der Decklage erfolgt. Im Vergleich dazu ist zum Beispiel die Bettung der Decklage auf einer Welle in einer Wellpappe relativ schlecht und ungleichmäßig.
  • In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Geschwindigkeit des zweiten permeablen oder nicht-permeablen Transportbandes oder des dritten permeablen oder nicht-permeablen Transportbandes gleich oder ungleich der Geschwindigkeit des ersten permeablen oder nicht-permeablen Transportbandes. Durch die Einstellung der Geschwindigkeiten der einzelnen Transportbänder zueinander ist es vorteilhafterweise möglich unter anderem das Volumen und die Dichte der resultierenden porösen Faserstoffschicht zu steuern und entsprechend einzustellen.
  • Die genannten Transportbänder können zumindest teilweise als Filze oder Siebe ausgebildet sein.
  • Grundsätzlich kann es vorgesehen sein, dass bei der Herstellung der einzelnen Faserlagen bzw. der einzelnen Faserstoffsuspension(en) Additive wie zum Beispiel Bindemittel, Retentionsmittel, Füllmittel, Farbstoffe, Bleichmittel, Nassverfestiger und/oder weitere Additive in der Papier- und Kartonherstellung verwendete Hilfsstoffe verwendet werden, um den Produktionsprozess und die Eigenschaften und Verarbeitbarkeit der resultierenden mehrlagigen Faserstoffbahn in der gewünschten Weise zu beeinflussen. Geeignete Füllmittel sind in der Regel Mineralstoffe, wie Kaolin, Talkum oder Kalziumkarbonat. Zur Erhöhung der Oberflächenfestigkeit und der Feuchtigkeitsbeständigkeit kann den Faserlagen bzw. der daraus entstehenden Faserbahn Stärke mittels einer Leimpresse oder einem Stärkebad zugegeben werden. Als Retentionsmittel zur Steuerung der Entwässerung bei der Bildung der einzelnen Faserlagen bzw. der Blattbildung kann den Faserstoffsuspensionen beispielsweise Polyethylenimin zugegeben werden. Als Additive können dabei grundsätzlich Biopolymere, beispielsweise Hemicellulose, Cellulose, Lignin und/oder Polyosen, und/oder Polysaccharide, beispielsweise Stärke, Stärkepolymere, Alginate, Chitine, Hemicellulose, Cellulosederivate, Celluloseester, Celluloseacetat, Cellulosetriacetat, Cellulosenitrat, Celluloseether, Ethylcellulose, Methylcellulose, Oxyethylcellulose, Oxypropylcellulose und Carboxymethylcellulose verwendet werden. Weitere grundsätzlich verwendbare Additive umfassen Harze wie etwa Phenolformaldehydharze, Melaminformaldehydharze, Mischungen aus Phenolformaldehydharzen und Melaminformaldehydharzen, neutrale oder anionische Polymere, Polyvinylalkohol, Polyacrylamid, anionische oder kationische Polyelektrolyte wie beispielsweise Acrylsäure, Carboxymethylcellulose, anionische oder kationische Stärke, Polydiallyldiamoniumchlorid (PolyDADMAC)) oder Polyvinylamin, natürliche Trockenfestmittel wie beispielsweise Galactomannan oder Alginate, synthetische Trockenfestmittel wie beispielsweise Polyamine, Polyamide, Polyalkohole, Polyacrylamide, Polyvinylalkohol, Polyvinyl(alkoholacetat), Polyimine oder Polyethylenimin (PEI), vernetzende oder physikalische Nassfestmittel wie beispielsweise Glyoxal, Glutardialdehyd (1,5-Pentandialdehyd), Aldehydstärke, Polyamidoamin-Epichlorhydrin (PAAE), Melamin-Formaldehyd (MF) oder Harnstoff-Formaldehyd (HF), basische, saure und/oder substantive Farbstoffe (Direktfarbstoffe), Flammschutzmittel wie beispielsweise halogenierte Flammschutzmittel, Organophosphor-Flammschutzmittel oder anorganische Flammschutzmittel wie etwa Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Ammoniumsulfat, Antimontrioxid oder Antimonpentoxid. Schließlich können auch Additive aus den Gruppen, Fixiermittel, Aluminiumsalze, Flammhemmungsmittel, Entschäumer, Entlüfter, Ligninderivate, Ligninsulfonate, Biozide und/oder Fungizide verwendet werden. Die Additive können dabei grundsätzlich ein- oder mehrmals an der gleichen Stelle und/oder an unterschiedlichen Stellen des Herstellungsprozesses zugegeben werden.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Herstellung einer mehrlagigen Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, umfassend mindestens eine erste und eine zweite Faserstofflage, wobei die Vorrichtung mindestens eine Zerfaserungsvorrichtung zum Zerfasern und/oder zur Vereinzelung der ersten Faserstofflage zu einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen bei einem Feuchtigkeitsgehalt zwischen 95 und 40 Gew.-% aufweist. Durch das Zerfasern und/oder Vereinzeln der ersten Faserstofflage ist es wiederum möglich, eine poröse Faserstoffschicht mittels der einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen der ersten Faserstofflage auszubilden. Insgesamt kann daher vorteilhafterweise durch die erfindungsgemäße Vorrichtung eine mehrlagige Faserstoffbahn hergestellt werden, die einerseits kostengünstig herstellbar ist und eine verbesserte Festigkeit in z-Richtung (senkrecht zur Faserbahnebene) aufweist. Des Weiteren weist die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellte mehrlagige Faserstoffbahn ein erhöhtes Volumen bei einer gleichzeitigen Verringerung der Dichte auf. Schließlich sind eine hohe Steifigkeit und gute Wärmedämmeigenschaften der so hergestellten mehrlagigen Faserstoffbahn zu beobachten. Die erste Faserstofflage wird dabei mittels Auftragen einer ersten Faserstoffsuspension mit einem Feuchtigkeitsgehalt in einem Stoffauflauf zwischen 99,9 und 96,0 Gew.-% auf ein erstes permeables oder nicht-permeables Transportband gebildet.
  • In vorteilhaften Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Zerfaserungsvorrichtung kamm-, bürsten- oder rollenartig ausgebildet. Auch andere Ausgestaltungen der Zerfaserungsvorrichtung sind denkbar, wobei diese eine Zerfaserung und/oder eine Vereinzelung der ersten Faserstofflage zu einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen ermöglichen müssen. Dabei kann die Zerfaserungsvorrichtung an einem in Transportrichtung der ersten Faserstofflage endseitigen Bereich des ersten Transportbandes angeordnet sein. Die Länge und/oder Ausgestaltung des ersten Transportbandes ist dabei derart gewählt, dass der Feuchtigkeitsgehalt der ersten Faserstofflage zwischen 95 und 40 Gew.-% liegt. Unterhalb des endseitigen Bereichs des ersten Transportbandes kann ein zweites permeables oder nicht-permeables Transportband zur Aufnahme der zerfaserten und/oder vereinzelten Fasern und/oder Fasergruppen der ersten Faserstofflage angeordnet sein. Dabei kann auf dem zweiten Transportband bereits eine zweite Faserstofflage durch ein Aufbringen einer zweiten Faserstoffsuspension mit einem Feuchtigkeitsgehalt in einem entsprechend zugeordneten Stoffauflauf zwischen 99,8 und 96,0 Gew.-% aufgetragen sein. Die vereinzelten Fasern und/oder Fasergruppen der ersten Faserstofflage werden dann direkt auf die zweite Faserstofflage aufgetragen und bilden eine poröse Faserstoffschicht aus. Es ist aber auch möglich, dass die vereinzelten Fasern und/oder Fasergruppen direkt auf das zweite Transportband zur Ausbildung der porösen Faserstoffschicht aufgetragen werden. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass die Geschwindigkeit des zweiten Transportbandes und/oder eines weiteren permeablen oder nicht-permeablen Transportbandes gleich oder ungleich der Geschwindigkeit des ersten Transportbandes ist. Damit lassen sich vorteilhafterweise die Eigenschaften wie Dichte und Volumen der porösen Faserstoffschicht einstellen und steuern.
  • In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst die Vorrichtung mindestens eine Pressvorrichtung zum Vergautschen von zumindest der zweiten Faserstofflage mit einer aus den zerfaserten und/oder vereinzelten Fasern und/oder Fasergruppen gebildeten porösen Faserstoffschicht und/oder mindestens eine Trocknungsvorrichtung zum Trocknen der mehrlagigen Faserstoffbahn und/oder mindestens einen Kalander und/oder mindestens eine Leim- und/oder Klebevorrichtung und/oder mindestens einen Abnahmevorrichtung zur Abnahme der Faserbahn von dem entsprechenden Transportband und/oder mindestens eine Auftragsvorrichtung für Zusatzstoffe und/oder mindestens eine Schneidvorrichtung. Je nach Anforderungen an das Endprodukt, nämlich der mehrlagigen Faserstoffbahn kann die erfindungsgemäße Vorrichtung eine oder mehrere der genannten Maschinenelemente umfassen.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst zudem eine mehrlagige Faserstoffbahn hergestellt nach einem Verfahren wie im Vorhergehenden beschrieben und/oder hergestellt mittels einer ebenfalls im Vorhergehenden beschriebenen Vorrichtung.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in den Ausführungsbeispielen genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Dabei zeigt:
    • Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung einer mehrlagigen Faserstoffbahn; und
    • Fig. 2 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung einer mehrlagigen Faserstoffbahn.
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 20 zur Herstellung einer mehrlagigen Faserstoffbahn 10, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung 20 einen ersten Stoffauflauf 38, über den eine erste Faserstoffsuspension 16 auf ein erstes permeables oder nicht-permeables Transportband 18 aufgetragen wird. Die Faserstoffsuspension 16 umfasst dabei Faserstoffe auf Zellulosebasis. Insbesondere kann die Faserstoffsuspension 16 aus einer Mischung aus Frischfasern und Recyclingfasern aus Altpapier oder Altkarton bestehen. Die Faserstoffsuspension 16 weist im Stoffauflauf 38 einen Feuchtigkeitsgehalt zwischen 99,9 und 96,0 Gew.-% auf. Auf dem ersten Transportband 18 bildet sich dann aus der ersten Faserstoffsuspension 16 eine erste Faserstofflage 12 aus.
  • Man erkennt, dass am endseitigen Bereich des ersten Transportbandes 18 im Bereich einer Transport- und Umlenkwalze 26 eine Zerfaserungsvorrichtung 48 angeordnet ist. Die Zerfaserungsvorrichtung 48 dient zum Zerfasern und/oder zur Vereinzelung der ersten Faserstofflage 12 zu einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen 28. Beim Zerfasern und/oder Vereinzeln weist die erste Faserstofflage 12 einen Feuchtigkeitsgehalt zwischen 95 und 40 Gew.-% auf. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Zerfaserungsvorrichtung 48 bürstenartig ausgebildet.
  • Des Weiteren erkennt man, dass die zerfaserten und vereinzelten Fasern und/oder Fasergruppen 28 der ersten Faserstofflage 12 auf eine zweite Faserstofflage 14 aufgebracht beziehungsweise aufgeschleudert werden. Die zweite Faserstofflage 14 ist durch ein Aufbringen einer zweiten Fasersuspension 22 über einen zweiten Stoffauflauf 40 auf ein zweites permeables oder nicht-permeables Transportband 24 erzeugt worden. Die zweite Faserstoffsuspension 22 weist im Stoffauflauf 40 einen Feuchtigkeitsgehalt zwischen 99,8 und 96,0 Gew.-% auf. Die so auf die zweite Faserstofflage 14 aufgebrachten Fasern und/oder Fasergruppen 28 bilden über der zweiten Faserstofflage 14 eine poröse Faserstoffschicht 36 aus. Diese poröse Faserstoffschicht 36 weist insbesondere Fasern und/oder Fasergruppen auf, die in z-Richtung, d.h. aus der x-/y-Ebene der Faserstoffbahn 10 hinausragend angeordnet sind. Dadurch ergibt sich ein relativ hohes Volumen der porösen Faserstoffschicht 36 bei einer relativ niedrigen Dichte. Des Weiteren kann eine hohe Festigkeit in z-Richtung erzielt werden.
  • In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird auf die poröse Faserstoffschicht 36 eine dritte Faserstofflage 34 aufgebracht. Die dritte Faserstofflage 34 wird über einen dritten Stoffauflauf 42, der eine dritte Faserstoffsuspension 30 auf ein weiteres permeables oder nicht-permeables Transportband 32 aufträgt, gebildet. Im dritten Stoffauflauf 42 weist die dritte Faserstoffsuspension 30 einen Feuchtigkeitsgehalt zwischen 99,8 und 96,0 Gew.-% auf. Sowohl die zweite wie auch die dritte Faserstoffsuspension 30 enthalten Faserstoffe auf Zellulosebasis oder anderer Herkunft. Hierbei kann es sich um sogenannte Frischfasern und/oder Recyclingfasern und/oder künstlich erzeugte Fasern handeln.
  • Des Weiteren erkannt man, dass die poröse Faserstoffschicht 36 mit der als Rückenlage dienenden zweiten Faserstofflage und der als Decklage dienenden dritten Faserstofflage 34 mittels einer Pressvorrichtung 44 vergautscht wird. Nach dem Vergautschen erfolgt eine Trocknung der mehrlagigen Faserstoffschicht 10 sowie optional der Auftrag von einem oder mehreren Strichen. Des Weiteren weist die Vorrichtung 20 eine Abnahmevorrichtung 46 zur Abnahme der Faserstoffbahn 10 von dem Transportband 24 auf. Nach Verlassen der Vorrichtung 20 kann die mehrlagige Faserstoffbahn 10 weiter verarbeitet werden.
  • Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer alternativen, zweiten Ausführungsform der Vorrichtung 20 zur Herstellung einer mehrlagigen Faserstoffbahn 10. Dabei ist ein Teilbereich der Vorrichtung 20 dargestellt. Man erkennt die Anordnung der bürstenartig ausgebildeten Zerfaserungsvorrichtung 48. Die Zerfaserungsvorrichtung 48 umfasst dabei einen Zylinder 52, an der entsprechende Borsten oder Zacken 54 ausgebildet sind. Die Zerfaserungsvorrichtung 48 dreht sich dabei gegensinnig zu der Transport- und Umlenkwalze 26 des ersten Transportbandes 18. Man erkennt, wie die erste Faserstofflage 12 zerfasert und vereinzelt wird. Die so entstehenden Einzelfasern und/oder Fasergruppen 28 werden in dem dargestellten Ausführungsbeispiel direkt auf ein permeables oder nicht-permeables Transportband 50 aufgebracht. Die mit T gekennzeichneten Pfeile in den Figuren 1 und 2 stellen die Transportrichtungen der Transportbänder 18, 24, 32, 50 dar.
  • Durch die Bewegung des Transportbandes 50 bildet sich die poröse Faserstoffschicht 36 aus.
  • Die in den Unterlagen angegebenen Parameterwerte zur Definition von Prozess- und Messbedingungen für die Charakterisierung von spezifischen Eigenschaften des Erfindungsgegenstands sind auch im Rahmen von Abweichungen beispielsweise aufgrund von Messfehlern, Systemfehlern, Einwaagefehlern, DIN-Toleranzen und dergleichen als vom Rahmen der Erfindung mitumfasst anzusehen.

Claims (15)

  1. Verfahren zur Herstellung einer mehrlagigen Faserstoffbahn (10), insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, umfassend mindestens eine erste und eine zweite Faserstofflage (12, 14), dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zumindest folgende Schritte umfasst:
    - Aufbringen einer ersten Faserstoffsuspension (16) auf ein erstes permeables oder nicht-permeables Transportband (18) zur Ausbildung einer ersten Faserstofflage (12);
    - Zerfasern und/oder Vereinzelung der ersten Faserstofflage (12) bei einem Feuchtigkeitsgehalt zwischen 95 und 40 Gew.-% zu einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen (28);
    - Ausbildung einer porösen Faserstoffschicht (36) mittels der einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen (28) der ersten Faserstofflage (12); und
    - Vergautschen der porösen Faserstoffschicht (36) mit der zweiten Faserstofflage unter Bildung der mehrlagigen Faserstoffbahn (10).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Faserstoffsuspension (16) mit einem Feuchtigkeitsgehalt in einem Stoffauflauf (38) zwischen 99,9 und 96,0 Gew.-% gebildet wird und die zweite Faserstofflage (14) durch ein Aufbringen einer zweiten, in einem zweiten Stoffauflauf (40) mit einem Feuchtigkeitsgehalt zwischen 99,8 und 96,0 Gew.-% gebildeten Faserstoffsuspension (22) auf ein zweites permeables oder nicht-permeables Transportband (24) erzeugt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen (28) der zerfaserten und vereinzelten ersten Faserstofflage (12) vor dem Vergautschen mit der mindestens einen weiteren Faserstofflage (14) auf ein drittes permeables oder nicht-permeables Transportband (50) zur Ausbildung der porösen Faserstoffschicht (36) aufgebracht werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen (28) der zerfaserten und vereinzelten ersten Faserstofflage (12) vor dem Vergautschen mit der zweiten Faserstofflage (14) direkt auf diese zur Ausbildung der porösen Faserstoffschicht (36) aufgebracht werden.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den weiteren Schritt des Aufbringens mindestens einer weiteren, in einem weiteren Stoffauflauf (42) mit einem Feuchtigkeitsgehalt zwischen 99,8 und 96,0 Gew.-% gebildeten dritten Faserstoffsuspension (30) auf mindestens ein weiteres permeables oder nicht-permeables Transportband (32) unter Bildung einer weiteren, dritten Faserstofflage (34) sowie das Vergautschen der dritten Faserstofflage (34) mit der porösen Faserstoffschicht (36) und/oder der zweiten Faserstofflage (14) umfasst.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Faserstofflage (14) oder die dritte Faserstofflage (34) als Deck- oder Rückenlage der mehrlagigen Faserstoffbahn (10) ausgebildet wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit des zweiten Transportbandes (24) oder des dritten Transportbandes (50) gleich oder ungleich der Geschwindigkeit des ersten Transportbandes (18) ist.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung der Faserstofflagen (12, 14, 34) Faserstoffe auf Zellulosebasis und/oder künstlichen, insbesondere Kunststofffasern und/oder Mineralfasern, verwendet werden.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Faserstofflagen (12, 14, 34) und/oder der porösen Faserstoffschicht (36) Bindemittel, Retentionsmittel, Füllmittel, Farbstoffe, Bleichmittel, Nassverfestiger und/oder sonstige in der Papier- und Kartonherstellung verwendete Hilfsstoffe zugegeben werden.
  10. Vorrichtung zur Herstellung einer mehrlagigen Faserstoffbahn (10), insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, umfassend mindestens eine erste und eine zweite Faserstofflage (12, 14), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (20) mindestens eine Zerfaserungsvorrichtung (48) zum Zerfasern und/oder zur Vereinzelung der ersten Faserstofflage (12) zu einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen (28) bei einem Feuchtigkeitsgehalt zwischen 95 und 40 Gew.-% aufweist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerfaserungsvorrichtung (48) kamm-, bürsten- oder rollenartig ausgebildet ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerfaserungsvorrichtung (48) an einem in Transportrichtung der ersten Faserstofflage (12) endseitigen Bereich eines ersten permeablen oder nicht-permeablen Transportbandes (18) angeordnet ist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des endseitigen Bereiches des ersten Transportbandes (18) ein zweites permeables oder nicht-permeables Transportband (24) zur Aufnahme der zerfaserten und/oder vereinzelten Fasern und/oder Fasergruppen (28) der ersten Faserstofflage (12) angeordnet ist.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (20) des weiteren mindestens eine Pressvorrichtung (44) zum Vergautschen von zumindest der zweiten Faserstofflage (14) mit einer aus den zerfaserten und/oder vereinzelten Fasern und/oder Fasergruppen (28) gebildeten porösen Faserstoffschicht (36) und/oder mindestens eine Trocknungsvorrichtung zum Trocknen der mehrlagigen Faserstoffbahn (10) und/oder mindestens einen Kalander und/oder mindestens eine Leim- und/oder Klebevorrichtung und/oder mindestens eine Abnahmevorrichtung (46) und/oder mindestens eine Auftragsvorrichtung für Zusatzstoffe und/oder mindestens eine Schneidvorrichtung umfasst.
  15. Mehrlagige Faserstoffbahn hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 und/oder hergestellt mittels einer Vorrichtung (20) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 14.
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