EP4689278A1 - Pressenanordnung und verfahren zum pressen einer faserstoffbahn - Google Patents

Pressenanordnung und verfahren zum pressen einer faserstoffbahn

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Publication number
EP4689278A1
EP4689278A1 EP24707732.4A EP24707732A EP4689278A1 EP 4689278 A1 EP4689278 A1 EP 4689278A1 EP 24707732 A EP24707732 A EP 24707732A EP 4689278 A1 EP4689278 A1 EP 4689278A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
press
fibrous web
nip
peak pressure
arrangement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24707732.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Helga KRIEGER
Timo FRICK
Martin Brunnett
Johannes Winkemann
Klaus Hermann
Klaus Meier
Robert Hilbing
Delphine Delmas
Richard Horn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of EP4689278A1 publication Critical patent/EP4689278A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F3/00—Press section of machines for making continuous webs of paper
    • D21F3/02—Wet presses
    • D21F3/0209—Wet presses with extended press nip
    • D21F3/0218—Shoe presses
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F3/00—Press section of machines for making continuous webs of paper
    • D21F3/02—Wet presses
    • D21F3/04—Arrangements thereof
    • D21F3/045—Arrangements thereof including at least one extended press nip

Definitions

  • the present invention relates to a press arrangement for pressing a fibrous web, in particular a packaging paper web, comprising at least two presses arranged one behind the other in the running direction of the fibrous web, namely a first press with a first press nip and a subsequent second press with a second press nip, which is an extended press nip, wherein the second press is designed to be operated with a line load of at least 500 kN/m.
  • the invention further relates to a method for pressing a fibrous web, preferably using such a press arrangement.
  • Machines for producing a fibrous web usually have a press arrangement in which the fibrous web is dewatered or dehumidified by mechanical pressure.
  • the press arrangement is usually arranged between the forming and drying sections.
  • a particularly efficient type of mechanical dewatering can be achieved using a so-called extended press nip.
  • extended press nip is flat and not essentially linear as with conventional roller presses. This means that the pressure exerted on the fibrous web to be dewatered in the press nip in the running direction does not start suddenly, but can be increased continuously from a low value to a high value. This reduces the risk of the fibrous web to be dewatered being crushed in the press nip. In this way, the fibrous web can be dewatered very efficiently in an extended press nip on the one hand and in a way that preserves its volume on the other.
  • the fibrous web can be guided through the extended press nip together with a felt or between two felts, whereby the extended press nip in a so-called shoe press is located between a shoe press roll and a counter roll.
  • the thickness or so-called bulk is less important in the production of paper webs, especially packaging paper webs. For this reason and because of the considerably higher basis weight of paper webs, especially packaging paper webs, significantly higher line loads are used in the second press nip, namely line loads of at least 500 kN/m.
  • the task is solved by a press arrangement of the type described above, which is particularly characterized by the fact that the second press is designed such that a quotient of average pressure and peak pressure in the second press nip is less than 0.5.
  • the average pressure can be easily determined by dividing the line load by the press zone length of the press arrangement.
  • the line load is the total force applied by the press arrangement divided by the machine width or the width of the press zone over which the total force is distributed in the press nip of the press arrangement.
  • the press zone length is the length in the press nip measured in the machine direction over which an increased pressure is exerted on the fibrous web. A very low limit value can be set for the increased pressure, such as 0.1 MPa above normal pressure.
  • the press zone length is usually a well-known parameter of the press arrangement. It can be easily measured, for example by means of a pressure film that is inserted into the extended press nip before pressure is applied to it by the press arrangement.
  • the pressure film then measures where which pressure is applied in the press nip. In this way, the peak pressure in the press nip of the press arrangement can also be easily determined.
  • Such printing films with various resolutions are offered commercially, for example, by Fujifilm under the brand name "Prescale".
  • the quotient of average pressure and peak pressure is only dependent on the geometric design of the pressing elements that form the extended press gap between them, in particular on the geometric design of any press shoe, but not on the peak pressure.
  • the quotient of average pressure and peak pressure remains essentially constant even if the peak pressure is increased, since an increase in the peak pressure leads to an essentially proportional increase in the average pressure.
  • the quotient of average pressure and peak pressure thus indirectly describes the geometric design of the pressing elements, in particular of any press shoe.
  • the inventors have found that it is particularly advantageous with regard to efficient dewatering of the fibrous web if the geometric design of the pressing elements of the second press, which is operated with a line load of at least 500 kN/m, is selected such that the quotient of average pressure and peak pressure is less than 0.5.
  • the geometric design of the pressing elements of the second press of the press arrangement according to the invention thus differs from known press arrangements, where this quotient is always above 0.5.
  • the product of the pressing zone length and peak pressure must be relatively large.
  • the present invention therefore preferably describes geometric designs that lead to both a relatively large pressing zone length and, at the same time, a relatively large peak pressure.
  • the first press upstream of the second press serves to pre-consolidate and dehumidify the fibrous web to such an extent that the fibrous web is not crushed despite a high peak pressure in the second press nip.
  • the press arrangement according to the invention is not limited to the first press and the second press, but can also comprise one or more further presses if required.
  • a further press can be upstream of the first press.
  • no further press is provided between the first press and the second press.
  • the quotient of average pressure and peak pressure can be less than 0.46 and/or greater than 0.3.
  • a geometric design of the press elements, in particular the press shoe, of the second press, which leads to a quotient between 0.3 and 0.46, has proven to be particularly advantageous in tests for efficient dewatering.
  • the line load with which the second press can be operated this can also be significantly higher than 500 kN/m, namely at least 1,000 kN/m, or even at least 1,300 kN/m.
  • the greater the line load is selected the greater the product of the press zone length and peak pressure must be selected according to the present invention in order to achieve a value of less than 0.5 for the quotient of average pressure and peak pressure.
  • the second press is designed to apply a peak pressure of at least 9 MPa, preferably at least 10 MPa, more preferably at least 12 MPa to the fibrous web. These are peak pressures which are noticeably higher than those in known press arrangements of this type.
  • the first press which in particular has the task of pre-consolidating or dehumidifying the fibrous web so that it can run through the second press undamaged, should fundamentally be designed differently to the second press, even if the first press nip can also be an extended press nip.
  • the first press should be designed such that at least one of the following statements is true: a) a quotient of average pressure and peak pressure in the first press nip is greater than 0.5; b) the maximum line load with which the first press can be operated is smaller than the maximum line load with which the second press can be operated; c) the peak pressure that can be applied to the fibrous web in the first press nip is smaller than the peak pressure that can be applied to the fibrous web in the second press nip.
  • the second press is a shoe press which comprises a press shoe with a concavely curved surface and a shoe press jacket rotatably mounted around the press shoe.
  • the shoe press cover consists at least partially of polyurethane, which is formed by reacting a prepolymer and a crosslinking component, the prepolymer being a reaction product of 1,4-phenylene diisocyanate (PPDI) and a polyol component containing at least one polyether polyol and/or at least one polycarbonate polyol, and the crosslinking component containing a C2-14 diol.
  • the polyol component of the prepolymer comprises polytetramethylene ether glycol (PTMEG) and at least one polycarbonate polyol.
  • the crosslinking component can comprise polytetramethylene ether glycol (PTMEG) and/or at least one polycarbonate polyol.
  • PTMEG polytetramethylene ether glycol
  • a press cover with such a polyurethane layer has proven to be surprisingly resistant even at high peak pressures.
  • this polyurethane mixture is capable of still maintaining good adhesion to the reinforcing threads embedded therein, even after many alternating load cycles under high peak pressures.
  • the present invention relates to a machine for producing a fibrous web, preferably packaging testliner, comprising a previously described press arrangement according to the invention.
  • the invention relates to a method for pressing a fibrous web, in particular a packaging paper web, preferably using a previously described press arrangement according to the invention, wherein the fibrous web is guided successively through at least two presses, namely a first press with a first press nip and a subsequent second press with a second press nip, wherein the second press nip is an extended press nip, and wherein the fibrous web is pressed in the second press with a line load of at least 500 kN/m, wherein the fibrous web is pressed in the second press such that a quotient of average pressure and peak pressure in the second press nip is less than 0.5.
  • the quotient of mean pressure and peak pressure can be less than 0.46 and/or greater than 0.3.
  • the fibrous web can be pressed in the second press with a line load of at least 1,000 kN/m, preferably at least 1,300 kN/m.
  • the fibrous web is pressed onto the fibrous web in the second press with a peak pressure of at least 9 MPa, more preferably at least 10 MPa, even more preferably at least 12 MPa.
  • the first press can also be operated in such a way that at least one of the following statements applies: a) a quotient of average pressure and peak pressure in the first press nip is greater than 0.5; b) the maximum line load with which the first press is operated is smaller than the maximum line load with which the second press is operated; c) the peak pressure applied to the fibrous web in the first press nip is smaller than the peak pressure applied to the fibrous web in the second press nip.
  • the method according to the invention can be used particularly efficiently if the fibrous web consists of at least 20% by weight, preferably at least 50% by weight, of OCC fibers.
  • OCC is an abbreviation known in the specialist circles and stands for “old corrugated containers”.
  • the press arrangement according to the invention and the pressing method according to the invention are particularly well suited to efficiently pressing fibrous webs that have a significant or even significant proportion of used fibers, i.e. no fresh fibers. This is related to the high resistance of the OCC fibers to high pressures.
  • the remaining fibers of the fibrous web to be pressed can be selected from, for example, mechanical pulp or cellulose, such as TMP, CTMP and/or PGW.
  • Figure 1 a press arrangement according to the invention, comprising a first
  • Figure 2 an enlarged and detailed view of the second press of the
  • Figure 1 shows a very schematic representation of a press arrangement according to the invention, comprising a first press 11 and a second press 1 arranged directly behind it in the direction of movement BR of a fibrous web 8.
  • both the first press 11 and the second press 1 are designed as shoe presses and thus each have an extended press nip.
  • the first press 11 could also not have an extended press nip and/or the first press 11 and the second press 1 could share a common central roller.
  • the central roller would then be a press element by means of which both the first press nip of the first press 11 and the second press nip of the second press 1 would be formed.
  • FIG. 2 shows an enlarged and detailed representation of the second press 1, which is of particular importance according to the invention. This is designed to be operated with a line load of at least 500 kN/m.
  • the second press gap 7 is provided by two pressing elements, namely a shoe press roll 2 and a counter roll 3.
  • the shoe press roll 2 comprises a press shoe 5, which is supported on a stationary yoke 4, and a shoe press cover 6, which is arranged rotatably around the press shoe 5.
  • the press shoe 5 has a substantially concavely shaped surface over which the shoe press cover 6 runs, while the press shoe 5 presses it with a high pressure force F in the direction of the counter roll 3.
  • the geometric design of the press elements, in particular the press shoe 5, is selected such that a quotient of average pressure and peak pressure in the second press nip 7 is less than 0.5 according to the invention. This quotient can preferably be between 0.3 and 0.46.
  • the pressure force F is preferably selected to be so large that the peak pressure acting on the fibrous web 8 in the second, extended press nip 7 is at least
  • the press shoe 5 In order to achieve a quotient of average pressure and peak pressure in the second press nip 7 that is less than 0.5 according to the invention at such a high peak pressure and a line load of at least 500 kN/m, the press shoe 5 must be relatively long in order to provide a correspondingly large press zone length for the fibrous web 8 in the second press nip 7.
  • the shoe press cover 6 consists at least partially of polyurethane, which is formed by reacting a prepolymer and a crosslinking component, wherein the prepolymer is a reaction product of 1,4-phenylene diisocyanate (PPDI) and a polyol component containing at least one polyether polyol and/or at least one polycarbonate polyol, and wherein the crosslinking component contains a C2-14 diol.
  • PPDI 1,4-phenylene diisocyanate
  • the shoe press cover 6 can have a reinforcement structure made of threads embedded in the polyurethane layer, wherein the prepolymer of the polyurethane layer consists of 50 wt.% of a mixture of 1,4-phenylene diisocyanate (PPDI) and C5-6 polycarbonate diol and 50 wt.% of a Mixture of 1,4-phenylene diisocyanate (PPDI) and polytetramethylene ether glycol (PTMEG), and wherein the crosslinker comprises polytetramethylene ether glycol (PTMEG) and 1,6-hexanediol or is preferably formed substantially therefrom.
  • PPDI 1,4-phenylene diisocyanate
  • PTMEG polytetramethylene ether glycol
  • the first press 11 shown schematically in Figure 1 can and is preferably designed differently than the second press 1.
  • it can be designed such that a quotient of average pressure and peak pressure in the first press nip is greater than 0.5; and/or that the maximum line load with which the first press can be operated is smaller than the maximum line load with which the second press can be operated; and/or that the peak pressure that can be applied to the fibrous web in the first press nip is smaller than the peak pressure that can be applied to the fibrous web in the second press nip.
  • the first press 11 serves in particular to sufficiently pre-consolidate the fibrous web 8 for passage through the second press 1 so that it is not pressed to an unacceptable extent despite a high peak pressure in the second press 1.
  • the fibrous web 8 is preferably used to produce a packaging paper web or is such a packaging paper web. Furthermore, the fibrous web consists of at least 20% by weight, preferably at least 50% by weight, of OCC fibers, which are characterized by a particularly high resistance even to high peak pressures.
  • the press arrangement 1 according to the invention could theoretically also have more presses than just the first press 11 and the second press 1.
  • the second press 1 is preferably the last press of the press arrangement, ie the last press before the fibrous web 8 is transferred to a drying section downstream of the press arrangement. Only in exceptional cases may there be a smoothing press after the first press 1 and a drying section downstream, but this does not have an extended press nip. list of reference symbols

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pressenanordnung (10) zum Pressen einer Faserstoffbahn (8) insbesondere Verpackungspapierbahn, umfassend wenigstens zwei in Laufrichtung der Faserstoffbahn (8) hintereinander angeordnete Pressen (11, 1), nämlich eine erste Presse (11) mit einem ersten Pressspalt und eine darauffolgende zweite Presse (1) mit einem zweiten Pressspalt, der ein verlängerter Pressspalt ist, wobei die zweite Presse (1) ausgestaltet ist, mit einer Linienlast von mindestens 500 kN/m betrieben zu werden, wobei die zweite Presse (1) derart ausgestaltet ist, dass ein Quotient aus mittlerem Druck und Spitzendruck im zweiten Pressspalt kleiner als 0,5 ist. Ferner betrifft die Erfindung ein entsprechendes Pressverfahren, vorzugsweise unter Verwendung der zuvor beschriebenen Pressenanordnung (10).

Description

Pressenanordnung und Verfahren zum Pressen einer Faserstoffbahn
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pressenanordnung zum Pressen einer Faserstoffbahn, insbesondere Verpackungspapierbahn, umfassend wenigstens zwei in Laufrichtung der Faserstoffbahn hintereinander angeordnete Pressen, nämlich eine erste Presse mit einem ersten Pressspalt und eine darauffolgende zweite Presse mit einem zweiten Pressspalt, der ein verlängerter Pressspalt ist, wobei die zweite Presse ausgestaltet ist, mit einer Linienlast von mindestens 500 kN/m betrieben zu werden. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Pressen einer Faserstoffbahn, vorzugsweise unter Verwendung einer solchen Pressenanordnung.
Eine solche Pressenanordnung ist beispielsweise in den beiden Druckschriften W08808051A1 und WO2017207475A1 beschrieben, auf deren Offenbarung hiermit Bezug genommen wird.
Maschinen zur Herstellung einer Faserstoffbahn weisen regelmäßig eine Pressenanordnung auf, in welcher die Faserstoffbahn durch mechanischen Druck entwässert bzw. entfeuchtet wird. Die Pressenanordnung ist zumeist zwischen der Formier- und der Trockenpartie angeordnet. Eine besonders effiziente Art der mechanischen Entwässerung kann über einen sogenannten verlängerten Pressspalt erzielt werden. Die Vorzüge eines verlängerten Pressspalts sind bekannt: Der Pressspalt ist flächenförmig und nicht im Wesentlichen linienförmig wie bei gewöhnlichen Walzenpressen. Dies hat zur Folge, dass der auf die zu entwässernde Faserstoffbahn auszuübende Druck im Pressspalt in Laufrichtung nicht schlagartig einsetzt, sondern von einem niedrigen Wert kontinuierlich auf einen hohen Wert gebracht werden kann. Dadurch reduziert man die Gefahr, dass die zu entwässernde Faserstoffbahn im Pressspalt verdrückt wird. So kann die Faserstoffbahn in einem verlängerten Pressspalt einerseits sehr effizient und andererseits volumenschonend entwässert werden.
Beispielsweise kann die Faserstoffbahn zusammen mit einem Filz oder zwischen zwei Filzen durch den verlängerten Pressspalt geführt werden, wobei der verlängerte Pressspalt in einer sogenannten Schuhpresse zwischen einer Schuhpresswalze und einer Gegenwalze gebildet sein kann. Anders als bei der Produktion von Tissue- bahnen kommt es bei der Produktion von Papierbahnen, insbesondere Verpackungspapierbahnen, weniger auf die Dicke bzw. den sogenannten Bulk an. Deshalb und wegen des erheblich größeren Flächengewichtes bei Papierbahnen, insbesondere Verpackungspapierbahnen, kommen hier auch deutlich höhere Linienlasten im zweiten Pressspalt zum Einsatz, nämlich Linienlasten von mindestens 500 kN/m.
Die Themen „Energiekosten“ und „CO2-Fußabdruck“ spielen für die Herstellung von Faserstoffbahnen eine immer größer werdende Rolle. Gerade der Energieverbrauch in der heute zumeist noch gasbeheizten Trockenpartie ist dabei ein wesentlicher Einflussfaktor. Um hier Energie bzw. Gas einzusparen, wäre es sehr vorteilhaft, wenn die aus der vorgelagerten Pressenanordnung kommende Faserstoffbahn bereits einen möglichst großen Trockengehalt aufweisen würde. Ein naheliegender Gedanke könnte sein, einfach die Linienlast in der Pressenanordnung zu erhöhen, um einen größeren Trockengehalt zu erzielen. Dieser Ansatz ist jedoch nur begrenzt praktikabel, da hierdurch die Gefahr besteht, dass die zu entwässernde Faserstoffbahn im Pressspalt verdrückt wird. Hinzu kommt, dass auch der Energieverbrauch in der Pressenanordnung bei gleicher Maschinengeschwindigkeit mit zunehmender Linienlast steigt, und dass mit zunehmender Linienlast die Investitionskosten steigen, da eine erheblich massivere Stuhlung nötig ist.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Energiekosten und/oder den CO2- Fußabdruck für die Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Verpackungspapierbahn, zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung zum Gegenstand.
Konkret wird die Aufgabe dabei durch eine eingangs beschriebene, gattungsgemäße Pressenanordnung gelöst, welche sich dadurch besonders auszeichnet, dass die zweite Presse derart ausgestaltet ist, dass ein Quotient aus mittlerem Druck und Spitzendruck im zweiten Pressspalt kleiner als 0,5 ist.
Der mittlere Druck kann dabei einfach bestimmt werden, indem man die Linienlast durch die Presszonenlänge der Pressenanordnung teilt. Die Linienlast ist dabei die von der Pressenanordnung aufgebrachte Gesamtkraft geteilt durch die Maschinenbreite bzw. die Breite der Presszone, auf welche sich die Gesamtkraft im Pressspalt der Pressenanordnung verteilt. Die Presszonenlänge ist die Länge im Pressspalt in Maschinenrichtung gemessen, auf welcher ein erhöhter Druck auf die Faserstoffbahn ausgeübt wird. Für den erhöhten Druck kann ein sehr niedriger Grenzwert angesetzt werden, wie zum Beispiel 0,1 MPa über Normaldruck. Die Presszonenlänge ist in der Regel ein wohl bekannter Parameter der Pressenanordnung. Er lässt sich einfach messen, beispielsweise mittels einer Druckfolie, die in den verlängerten Pressspalt eingeführt wird, bevor Druck durch die Pressenanordnung auf diese appliziert wird. Die Druckfolie misst dann, wo welcher Druck im Presspalt anliegt. Auf diese Weise lässt sich auch leicht der Spitzendruck im Pressspalt der Pressenanordnung ermitteln. Solche Druckfolien mit verschiedenen Auflösungen werden zum Beispiel von der Firma Fujifilm unter dem Markennamen „Prescale“ kommerziell angeboten.
Interessanter Weise ist der Quotient aus mittlerem Druck und Spitzendruck nur abhängig von dem geometrischen Design der Presselemente, die zwischen sich den verlängerten Pressspalt ausbilden, insbesondere von dem geometrischen Design eines etwaigen Pressschuhs, nicht jedoch von dem Spitzendruck. Mit anderen Worten bleibt für ein festgelegtes geometrisches Design der Quotient aus mittlerem Druck und Spitzendruck auch dann im Wesentlichen konstant, wenn der Spitzendruck erhöht wird, da eine Erhöhung des Spitzendrucks zu einer im Wesentlichen proportionalen Erhöhung des mittleren Drucks führt. Der Quotient aus mittlerem Druck und Spitzendruck beschreibt damit indirekt das geometrische Design der Presselemente, insbesondere eines etwaigen Pressschuhs. Da es eine unüberschaubar große Anzahl an unterschiedlichen geometrischen Designs gibt, die alle zu einem Quotienten aus mittlerem Druck und Spitzendruck führen, der kleiner als 0,5 ist, erscheint hier die Wahl dieses Quotienten angebracht, um die erfindungsgemäße Lösung zu beschreiben. Wichtig ist, dass sich für eine Pressenanordnung mit einem festgelegten Design der Presselemente der Wert des Quotienten aus mittlerem Druck und Spitzendruck einfach und eindeutig bestimmen lässt.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass es hinsichtlich einer effizienten Entwässerung der Faserstoffbahn besonders vorteilhaft ist, wenn das geometrische Design der Presselemente der zweiten Presse, die mit einer Linienlast von mindestens 500 kN/m betrieben wird, so gewählt wird, dass der Quotient aus mittlerem Druck und Spitzendruck kleiner als 0,5 ist. Damit unterscheidet sich das geometrische Design der Presselemente der zweiten Presse der erfindungsgemäßen Pressenanordnung von bekannten Pressenanordnungen, wo dieser Quotient stets über 0,5 liegt. Um einen Quotienten von kleiner als 0,5 bei einer Linienlast von wenigstens 500 kN/m zu erreichen, muss das Produkt aus Presszonenlänge und Spitzendruck relativ groß sein. Somit beschreibt die vorliegende Erfindung bevorzugt geometrische Designs, die sowohl zu einer relativ großen Presszonenlänge als auch gleichzeitig zu einem relativ großen Spitzendruck führen.
Die der zweiten Presse vorgelagerte erste Presse dient dabei dazu, die Faserstoffbahn bereits so weit vorzuverfestigen und zu entfeuchten, dass die Faserstoffbahn trotz eines hohen Spitzendrucks im zweiten Pressspalt nicht zerdrückt wird. Die erfindungsgemäße Pressenanordnung ist nicht auf die erste Presse und die zweite Presse beschränkt, sondern kann bei Bedarf auch noch eine oder mehrere weitere Pressen umfassen. Insbesondere kann der ersten Presse eine weitere Presse vorgelagert sein. Vorzugsweise ist jedoch zwischen der ersten Presse und der zweiten Presse keine weitere Presse vorgesehen.
Insbesondere kann der Quotient aus mittlerem Druck und Spitzendruck kleiner als 0,46 und/oder größer als 0,3 sein. Ein geometrisches Design der Presselemente, insbesondere des Pressschuhs, der zweiten Presse, welches zu einem Quotienten zwischen 0,3 und 0,46 führt, hat sich in Versuchen für eine effiziente Entwässerung als besonders vorteilhaft erwiesen. Hinsichtlich der Linienlast, mit der die zweite Presse betrieben werden kann, kann diese auch merklich höher als 500 kN/m liegen, nämlich bei mindestens 1.000 kN/m, oder sogar mindestens 1 .300 kN/m. Wie oben erwähnt, sind einer Steigerung der Linienlast jedoch praktische Grenzen gesetzt, wegen einer steigenden Gefahr der Verdrückung der Faserstoffbahn, wegen steigender Antriebsenergie und wegen steigenden Investitionskosten, insbesondere für die Auslegung einer massiveren Stuhlung. Je größer die Linienlast gewählt wird, desto größer ist gemäß der vorliegenden Erfindung auch das Produkt aus Presszonenlänge und Spitzendruck zu wählen, um einen Wert kleiner 0,5 für den Quotienten aus mittlerem Druck und Spitzendruck zu erreichen.
Gute Ergebnisse hinsichtlich der Trockengehaltssteigerung der Faserstoffbahn in der erfindungsgemäßen Pressenanordnung lassen sich erzielen, wenn die zweite Presse ausgestaltet ist, einen Spitzendruck von wenigstens 9 MPa, vorzugsweise wenigstens 10 MPa, weiter bevorzugt wenigstens 12 MPa auf die Faserstoffbahn aufzubringen. Dabei handelt es sich um Spitzendrücke die merklich höher als jene bei bekannten Pressenanordnungen dieser Art sind.
Die erste Presse, die insbesondere die Aufgabe hat, die Faserstoffbahn so vorzuverfestigen bzw. zu entfeuchten, dass sie unbeschadet durch die zweite Presse laufen kann, sollte grundsätzlich anders als die zweite Presse ausgestaltet sein, selbst wenn der erste Pressspalt ebenfalls ein verlängerter Pressspalt sein kann. Insbesondere sollte die erste Presse derart ausgestaltet sein, dass wenigstens eine der folgenden Aussagen zutrifft: a) ein Quotient aus mittlerem Druck und Spitzendruck im ersten Pressspalt ist größer als 0,5; b) die maximale Linienlast, mit der die erste Presse betreibbar ist, ist kleiner als die maximale Linienlast, mit der die zweite Presse betreibbar ist; c) der Spitzendruck, der im ersten Pressspalt auf die Faserstoffbahn aufbringbar ist, ist kleiner als der Spitzendruck, der im zweiten Pressspalt auf die Faserstoffbahn aufbringbar ist. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die zweite Presse eine Schuhpresse ist, welche einen Pressschuh mit einer konkav gewölbten Oberfläche und einen um den Pressschuh rotierbar gelagerten Schuhpressmantel umfasst.
Dabei hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Schuhpressmantel zumindest teilweise aus Polyurethan besteht, welches durch Reagieren eines Präpolymers und einer Vernetzerkom ponente gebildet ist, wobei das Präpolymer ein Reaktionsprodukt von 1 ,4-Phenylendiisocyanat (PPDI) und einer Polyolkomponente enthaltend wenigstens ein Polyetherpolyol und/oder wenigstens ein Polycarbonatpolyol ist, und wobei die Vernetzerkomponente ein C2-14-Diol enthält. Weiter bevorzugt ist es, wenn die Polyolkomponente des Präpolymers Polytetramethylen- etherglycol (PTMEG) und wenigstens ein Polycarbonatpolyol umfasst.
Alternativ oder zusätzlich kann die Vernetzerkomponente Polytetramethylen- etherglycol (PTMEG) und/oder wenigstens ein Polycarbonatpolyol umfassen. Ein Pressmantel mit einer derartigen Polyuretanschicht hat sich als überraschend widerstandsfähig auch bei hohen Spitzendrücken erwiesen. Gleichzeitig ist diese Polyurethanmischung geeignet, immer noch eine gute Haftung zu darin eingebetteten Verstärkungsfäden zu behalten, selbst nach vielen Wechsellastzyklen unter hohen Spitzendrücken.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, vorzugsweise von Packaging Testliner, umfassend eine zuvor beschriebene, erfindungsgemäße Pressenanordnung.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Pressen einer Faserstoffbahn, insbesondere Verpackungspapierbahn, vorzugsweise unter Verwendung einer zuvor beschriebenen, erfindungsgemäßen Pressenanordnung, wobei die Faserstoffbahn nacheinander durch wenigstens zwei Pressen geführt wird, nämlich eine erste Presse mit einem ersten Pressspalt und eine darauffolgende zweite Presse mit einem zweiten Pressspalt, wobei der zweite Pressspalt ein verlängerter Pressspalt ist, und wobei die Faserstoffbahn in der zweiten Presse mit einer Linienlast von mindestens 500 kN/m gepresst wird, wobei die Faserstoffbahn in der zweiten Presse derart gepresst wird, dass ein Quotient aus mittlerem Druck und Spitzendruck im zweiten Pressspalt kleiner als 0,5 ist.
Die Wirk- und Vorteilsangaben, die zuvor hinsichtlich der erfindungsgemäßen Pressenanordnung angegeben wurden, gelten sinngemäß auch für das erfindungsgemäße Pressverfahren und umgekehrt.
So kann auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Quotient aus mittlerem Druck und Spitzendruck kleiner als 0,46 und/oder größer als 0,3 sein.
Ferner kann die Faserstoffbahn in der zweiten Presse mit einer Linienlast von mindestens 1.000 kN/m, bevorzugt mindestens 1.300 kN/m gepresst werden.
Vorzugsweise wird die Faserstoffbahn in der zweiten Presse mit einem Spitzendruck von wenigstens 9 MPa, weiter vorzugsweise wenigstens 10 MPa, noch weiter bevorzugt wenigstens 12 MPa auf die Faserstoffbahn gepresst.
Auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die erste Presse derart betrieben werden, dass wenigstens eine der folgenden Aussagen zutrifft: a) ein Quotient aus mittlerem Druck und Spitzendruck im ersten Pressspalt ist größer als 0,5; b) die maximale Linienlast, mit der die erste Presse betrieben wird, ist kleiner als die maximale Linienlast, mit der die zweite Presse betrieben wird; c) der Spitzendruck, der im ersten Pressspalt auf die Faserstoffbahn aufgebracht wird, ist kleiner als der Spitzendruck, der im zweiten Pressspalt auf die Faserstoffbahn aufgebracht wird.
Besonders effizient kann das erfindungsgemäße Verfahren genutzt werden, wenn die Faserstoffbahn zu mindestens 20 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 50 Gew.-% aus OCC-Fasern besteht. OCC ist eine im Fachkreis bekannte Abkürzung und steht für „old corrugated containers“. Mit anderen Worten eignet sich die erfindungsgemäße Pressenanordnung und das erfindungsgemäße Pressverfahren besonders gut dazu, Faserstoffbahnen effizient zu pressen, die einen erheblichen oder gar maßgeblichen Anteil an gebrauchten Fasern, also keinen Frischfasern, aufweisen. Dies hängt mit der hohen Widerstandskraft der OCC-Fasern gegen hohe Drücke zusammen. Die restlichen Fasern der zu pressenden Faserstoffbahn können zum Beispiel aus Holzstoff oder Zellstoff, wie TMP, CTMP und/oder PGW ausgewählt werden bzw. sein.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines mit Hilfe von schematischen Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt:
Figur 1 : eine erfindungsgemäße Pressenanordnung, umfassend eine erste
Presse und eine zweite Presse;
Figur 2: eine vergrößerte und detaillierte Darstellung der zweiten Presse der in
Figur 1 gezeigten Pressenanordnung.
Figur 1 zeigt ganz schematisch eine erfindungsgemäße Pressenordnung, umfassend eine erste Presse 11 und eine in Bewegungsrichtung BR einer Faserstoffbahn 8 unmittelbar dahinter angeordnete zweite Presse 1 . In diesem Ausführungsbeispiel sind sowohl die erste Presse 11 als auch die zweite Presse 1 als Schuhpressen ausgebildet und weisen somit jeweils einen verlängerten Pressspalt auf. Alternativ könnte jedoch die erste Presse 11 auch keinen verlängerten Pressspalt aufweisen und/oder die erste Presse 11 und die zweite Presse 1 könnten sich eine gemeinsame Zentralwalze teilen. Die Zentralwalze wäre dann ein Pressenelement, mittels welchem sowohl der erste Pressspalt der ersten Presse 11 als auch der zweite Pressspalt der zweiten Presse 1 ausgebildet würde.
Figur 2 zeigt eine vergrößerte und detaillierte Darstellung der zweiten Presse 1 , auf welche es erfindungsgemäß besonders ankommt. Diese ist ausgelegt, um mit einer Linienlast von mindestens 500 kN/m betrieben zu werden. Der zweite Pressspalt 7 wird durch zwei Presselemente bereitgestellt, nämlich eine Schuhpresswalze 2 und eine Gegenwalze 3. Die Schuhpresswalze 2 umfasst einen Pressschuh 5, welcher sich an einem stehenden Joch 4 abstützt, und einen Schuhpressmantel 6, welcher rotierbar um den Pressschuh 5 angeordnet ist. Vorzugsweise wird die Faserstoffbahn
8 dabei sandwichartig zwischen zwei Pressfilzen 9 durch den zweiten verlängerten Presspalt 7 geführt. Der Pressschuh 5 weist eine im Wesentlichen konkav geformte Oberfläche auf, über welche der Schuhpressmantel 6 läuft, während der Pressschuh 5 diesen mit einer hohen Druckkraft F in Richtung auf die Gegenwalze 3 hin presst. Das geometrische Design der Presselemente, insbesondere des Pressschuhs 5, ist dabei derart ausgewählt, dass ein Quotient aus mittlerem Druck und Spitzendruck im zweiten Pressspalt 7 erfindungsgemäß kleiner als 0,5 ist. Vorzugsweise kann dieser Quotient zwischen 0,3 und 0,46 liegen.
Die Druckkraft F ist vorzugsweise so groß gewählt, dass der Spitzendruck, welcher auf die Faserstoffbahn 8 im zweiten, verlängerten Pressspalt 7 wirkt, wenigstens
9 MPa beträgt, weiter bevorzugt wenigstens 10 MPa, noch weiter bevorzugt wenigstens 12 MPa. Um bei einem so großen Spitzendruck und einer Linienlast von mindestens 500 kN/m einen Quotienten aus mittlerem Druck und Spitzendruck im zweiten Pressspalt 7 zu erreichen, der erfindungsgemäß kleiner als 0,5 ist, muss der Pressschuh 5 relativ lang ausgebildet sein, um eine entsprechend große Presszonenlänge für die Faserstoffbahn 8 im zweiten Pressspalt 7 bereitzustellen.
Es hat sich bei solch großen Spitzendrücken als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der Schuhpressmantel 6 zumindest teilweise aus Polyurethan besteht, welches durch Reagieren eines Präpolymers und einer Vernetzerkom ponente gebildet ist, wobei das Präpolymer ein Reaktionsprodukt von 1 ,4-Phenylendiisocyanat (PPDI) und einer Polyolkomponente enthaltend wenigstens ein Polyetherpolyol und/oder wenigstens ein Polycarbonatpolyol ist, und wobei die Vernetzerkomponente ein C2-14- Diol enthält. Beispielsweise kann der Schuhpressmantel 6 eine von der Polyurethanschicht eingebettete Verstärkungsstruktur aus Fäden aufweisen, wobei das Präpolymer der Polyurethanschicht zu 50 Gew.-% aus einer Mischung von 1 ,4- Phenylendiisocyanat (PPDI) und C5-6-Polycarbonatdiol und zu 50 Gew.-% aus einer Mischung von 1 ,4-Phenylendiisocyanat (PPDI) und Polytetramethylenetherglycol (PTMEG) besteht, und wobei der Vernetzer Polytetramethylenetherglycol (PTMEG) und 1 ,6-Hexandiol umfasst oder vorzugsweise maßgeblich daraus gebildet ist.
Die in Figur 1 schematisch gezeigte erste Presse 11 kann und ist vorzugsweise anders als die zweite Presse 1 ausgebildet. Insbesondere kann sie, anders als die zweite Presse 1 , derart ausgebildet sein, dass ein Quotient aus mittlerem Druck und Spitzendruck im ersten Pressspalt größer als 0,5 ist; und/oder dass die maximale Linienlast, mit der die erste Presse betreibbar ist, kleiner als die maximale Linienlast ist, mit der die zweite Presse betreibbar ist; und/oder dass der Spitzendruck, der im ersten Pressspalt auf die Faserstoffbahn aufbringbar ist, kleiner als der Spitzendruck ist, der im zweiten Pressspalt auf die Faserstoffbahn aufbringbar ist. Vorzugsweise treffen alle drei Aussagen zu. Die erste Presse 11 dient in der erfindungsgemäßen Pressenanordnung insbesondere dazu, die Faserstoffbahn 8 für den Durchgang durch die zweite Presse 1 ausreichend vorzuverfestigen, damit diese trotz eines hohen Spitzendrucks in der zweiten Presse 1 nicht unzulässig stark verdrückt wird.
Die Faserstoffbahn 8 dient vorzugsweise zur Herstellung einer Verpackungspapierbahn bzw. ist eine solche Verpackungspapierbahn. Ferner besteht die Faserstoffbahn zu mindestens 20 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 50 Gew.-% aus OCC-Fasern, welche sich durch eine besonders hohe Widerstandskraft auch gegen große Spitzendrücke auszeichnen.
Die erfindungsgemäße Pressenanordnung 1 könnte theoretisch auch noch mehr Pressen als nur die erste Presse 11 und die zweite Presse 1 aufweisen. Jedoch ist vorzugsweise die zweite Presse 1 die letzte Presse der Pressenanordnung, d.h. die letzte Presse, bevor die Faserstoffbahn 8 an eine der Pressenanordnung nachgelagerte Trockenpartie übergeben wird. Nur in Ausnahmefällen mag es nach der ersten Presse 1 und einer nachgelagerten Trockenpartie noch eine Glättpresse geben, welche jedoch keinen verlängerten Pressspalt aufweist. Bezugszeichenliste
1 zweite Presse
2 Schuhpresswalze 3 Gegenwalze
4 stehendes Joch
5 Pressschuh
6 Schuhpressmantel
7 zweiter (verlängerter) Pressspalt 8 Faserstoffbahn
9 Pressfilz
10 Pressenanordnung
11 erste Presse BR Bewegungsrichtung
F Druckkraft

Claims

Patentansprüche
1 . Pressenanordnung (10) zum Pressen einer Faserstoffbahn (8) insbesondere Verpackungspapierbahn, umfassend wenigstens zwei in Laufrichtung der Faserstoffbahn (8) hintereinander angeordnete Pressen (11 , 1 ), nämlich eine erste Presse (11 ) mit einem ersten Pressspalt und eine darauffolgende zweite Presse (1) mit einem zweiten Pressspalt, der ein verlängerter Pressspalt ist, wobei die zweite Presse (1 ) ausgestaltet ist, mit einer Linienlast von mindestens 500 kN/m betrieben zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Presse (1 ) derart ausgestaltet ist, dass ein Quotient aus mittlerem Druck und Spitzendruck im zweiten Pressspalt kleiner als 0,5 ist.
2. Pressenanordnung (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Quotient aus mittlerem Druck und Spitzendruck kleiner als 0,46 und/oder größer als 0,3 ist.
3. Pressenanordnung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Presse (1 ) ausgestaltet ist, um mit einer Linienlast von mindestens 1.000 kN/m, vorzugsweise mindestens 1.300 kN/m betrieben zu werden.
4. Pressenanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Presse (1 ) ausgestaltet ist, einen Spitzendruck von wenigstens 9 MPa, vorzugsweise wenigstens 10 MPa, weiter bevorzugt wenigstens 12 MPa auf die Faserstoffbahn (8) aufzubringen.
5. Pressenanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Presse (11 ) derart ausgestaltet ist, dass wenigstens eine der folgenden Aussagen zutrifft: a) ein Quotient aus mittlerem Druck und Spitzendruck im ersten Pressspalt ist größer als 0,5; b) die maximale Linienlast, mit der die erste Presse (11 ) betreibbar ist, ist kleiner als die maximale Linienlast, mit der die zweite Presse (1) betreibbar ist; c) der Spitzendruck, der im ersten Pressspalt auf die Faserstoffbahn (8) aufbringbar ist, ist kleiner als der Spitzendruck, der im zweiten Pressspalt auf die Faserstoffbahn (8) aufbringbar ist.
6. Pressenanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Presse (1 ) eine Schuhpresse ist, welche einen Pressschuh (4) mit einer konkav gewölbten Oberfläche und einen um den Pressschuh (4) rotierbar gelagerten Schuhpressmantel (6) umfasst.
7. Pressenanordnung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schuhpressmantel (6) zumindest teilweise aus Polyurethan besteht, welches durch Reagieren eines Präpolymers und einer Vernetzerkom ponente gebildet ist, wobei das Präpolymer ein Reaktionsprodukt von 1 ,4-Phenylendiisocyanat (PPDI) und einer Polyolkomponente enthaltend wenigstens ein Polyetherpolyol und/oder wenigstens ein Polycarbonatpolyol ist, und wobei die Vernetzerkom ponente ein C2-14-Diol enthält.
8. Pressenanordnung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyolkomponente des Präpolymers Polytetramethylenetherglycol (PTMEG) und wenigstens ein Polycarbonatpolyol umfasst.
9. Pressenanordnung (10) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vernetzerkom ponente Polytetramethylenetherglycol (PTMEG) und/oder wenigstens ein Polycarbonatpolyol umfasst.
10. Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn (8), vorzugsweise von Packaging Testliner, umfassend eine Pressenanordnung (10) einem der vorhergehenden Ansprüche.
11 . Verfahren zum Pressen einer Faserstoffbahn (8), insbesondere Verpackungspapierbahn, vorzugsweise unter Verwendung einer Pressenanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Faserstoffbahn (8) nacheinander durch wenigstens zwei Pressen (11 , 1 ) geführt wird, nämlich eine erste Presse (11 ) mit einem ersten Pressspalt und eine darauffolgende zweite Presse (1 ) mit einem zweiten Pressspalt, wobei der zweite Pressspalt ein verlängerter Pressspalt ist, und wobei die Faserstoffbahn (8) in der zweiten Presse (1 ) mit einer Linienlast von mindestens 500 kN/m gepresst wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffbahn (8) in der zweiten Presse (1 ) derart gepresst wird, dass ein Quotient aus mittlerem Druck und Spitzendruck im zweiten Pressspalt kleiner als 0,5 ist.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Quotient aus mittlerem Druck und Spitzendruck kleiner als 0,46 und/oder größer als 0,3 ist.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffbahn (8) in der zweiten Presse (1 ) mit einer Linienlast von mindestens 1 .000 kN/m, bevorzugt mindestens 1 .300 kN/m gepresst wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffbahn (8) in der zweiten Presse (1 ) mit einem Spitzendruck von wenigstens 9 MPa, vorzugsweise wenigstens 10 MPa, weiter bevorzugt wenigstens 12 MPa gepresst wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Presse (1 ) derart betrieben wird, dass wenigstens eine der folgenden Aussagen zutrifft: a) ein Quotient aus mittlerem Druck und Spitzendruck im ersten Pressspalt ist größer als 0,5; b) die maximale Linienlast, mit der die erste Presse (1) betrieben wird, ist kleiner als die maximale Linienlast, mit der die zweite Presse (11 ) betrieben wird; c) der Spitzendruck, der im ersten Pressspalt auf die Faserstoffbahn (8) aufgebracht wird, ist kleiner als der Spitzendruck, der im zweiten Pressspalt auf die Faserstoffbahn (8) aufgebracht wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffbahn (8) zu mindestens 20 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 50 Gew.-% aus OCC-Fasern besteht.
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