NO153227B - Fremgangsmaate og anordning for forming av en papirbane - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte for å forme en papirhane i en planvire-papirmaskin og en anordning for ut-førelse av fremgangsmåten, som angitt i ingressen til krav 1 og 6.

Det er av vesentlig betydning for egenskapene til det fremstilte papir at papirhanen formes under kontrollerte betingelser i maskinens våtparti.

Normalt strømmer massen i form av en fri stråle fra inn-løpskassen ut på vireduken der massen avvannes og en papirhane dannes. Formingen av papirhanen påvirkes av mange forskjellige forstyrrende faktorer, f.eks. ufullstendig dispersjon av fibrene i massen, ujevn utstrømning av massen fra innløpskassen, for-skjell i hastigheten til massestrålen og vireduken, ujevn avvanning som følge av uhensiktsmessige eller mangelfulle avvan-ningselementer. Det er spesielt vanskelig å mestre de to førstnevnte forstyrrende faktorer. Av geometrisk/mekaniske årsaker har fibrene en tendens til å flokkulere. Denne flokku-leringstendens aksentueres ved økende fiberkonsentrasjon og fiberlengde. For å kunne fremstille et papir med god bunn må fiberflokkene være jevnt fordelt i massen. Dette kan oppnås ved hjelp av en meget lav fiberkonsentrasjon,men dette er vanligvis ikke ønskelig ettersom det nødvendigvis innebærer hånd-tering av store strømningsmengder. En nedbryting av fiberflokkene kan oppnås ved hjelp av en liten turbulens i massestrømmen. Maskinprodusenter tilstreber derfor en strømningsgeometri i innløpskassen som gir en smådimensjonert turbulens av tilstrek-kelig styrke. Erfaring fra praktisk drift viser imidlertid at dette har skapt et dilemma. Den turbulens som frembringes har ofte et forholdsvis bredt spekter, dvs. en turbulens av forholdsvis store dimensjoner blandet med en smådimensjonert turbulens. Den smådimensjonerte turbulens avtar hurtig og gir derved opphav til hurtig gjen-flokkulering. De store hvirvler, som er rike på energi, varer lenger og har ofte anledning til å del-ta i utstrømningen fra innløpskassen. For høyt turbulensnivå i strålen som avgis fra innløpskassen fører til en endret stråle-form (som igjen bestemmes av stoffutløpets form). Massestrå-lens tykkelse oppviser lokale variasjoner med tiden og samtidig tvers over maskinen. Ettersom substansen til det ark som dannes avhenger av tykkelsen av masselaget tvers over viren, vil substansen følgelig variere fra ett sted på papirhanen til et

annet.

.Ovennevnte problem, som ofte innebærer utilstrekkelig av-flokkulering av massen, vil på grunn av at det nødvendige turbulensnivå i utilbørlig grad forstyrre dannelsen av papirhanen på viren, selvsagt være mer ugunstig på en fourdrinier-maskin enn på en dobbeltviremaskin. På sistnevnte maskin er den frie strålelengde vanligvis kort, og avvanning skjer hurtig, slik at tykkelsesvariasjoner i masselaget ikke har til-strekkelig tid til å vokse i samme utstrekning som på en four-driniermaskin.

Avvanningen til en fiksert tilstand for de enkelte fibre

i et fiberlag på en planviremaskin utføres ved hjelp av forskjellige typer awanningselementer, ristebord, registervalser, ribber, våt-sugekasser. I tillegg til deres hovedoppgave som

er avvanning, har disse elementer det til felles at de i større eller mindre grad innfører forstyrrelser i masselaget. Som ek-sempel kan avvanning ved hjelp av ribber beskrives. En ribb an-ordnes i en viss vinkel i forhold til viren slik at den sammen med viren danner et i maskinretningen divergerende rom. Når viren med masselaget farer frem over linjalen, dannes et undertrykk i det divergerende rom som frembringer avvanningen. En større eller mindre mengde uttrukket vann følger med viren på dennes underside til den neste ribb ved hvis forkant vannet avskrapes. Denne avskraping av vann gir opphav til en trykkpuls som er rettet oppover mot viren og den stoffbane som allerede er dannet og ligger på viren. Størrelsen av trykkpulsen er en funksjon av den vannmengde som avskrapes, skrapevinkelen og virehastigheten. Av ovenfor angitte grunner vil der i massen som strømmer ut fra innløpskassen ofte foreligge en flokkule-ringstilstand som er uakseptabel for papirdannelsen. Trykkpul-sene som oppstår ved ribbenes forkant fører til skjærspenninger i massen på viren, hvilke spenninger medfører en positiv av-flokkuleringseffekt i et tidlig stadium av arkdannelsen. Denne effekt er imidlertid vanskelig å kontrollere, og altfor sterke trykkpulser på et noe senere stadium av arkdannelsen kan øde-legge et fiber-nettverk som allerede er dannet på viren og derved ugunstig påvirke arkdannelsen.

Forskjellige metoder og konstruksjoner har vært foreslått for å løse ovennevnte problemer. Det er f.eks. kjent å anvende et stoffutløp på en innløpskasse på en slik måte at en øvre utløpsleppe strekker seg frem over viren i dens bevegelsesretning og over et awanningselement beliggende under viren. Hensikten er å opprette et konvergerende rom mellom overleppen og viren, hvilket rom er tilpasset avvanningshastigheten, slik at massestrømmen kan holdes konstant i dette rom. Under stør-stedelen av en awanningsprosess fører dette til et masselag som skarpt avgrenses av overleppen og viren, og i hvilket hydrodynamiske forstyrrelser som oppstår i innløpskassen ikke har noen mulighet til å utvikles. De konvergerende rom mellom den utstrakte overleppe og viren kan være slik avgrenset med hensyn til sin form at overleppen er stiv og viren er under-støttet av et awanningselement som gir viren et visst strekk. Awanningselementet kan være en suge-brystvalse eller en plan sugekasse, idet sistnevntes utseende kan variere. Det åpne område i sugekassedekslet kan være et hullmønster eller slisser som strekker seg på tvers av maskinen. Alle sugekassedeksler har det til felles at det åpne område og, henholdsvis, anleggs-område er anordnet slik at viren understøttes på en måte som innebærer minimal nedbøyning i sugesonene. Sugekassene kan være delt i seksjoner, slik at varierende vakuumnivå kan anvendes i de forskjellige seksjoner. Ved dette arrangement kan avvanningshastigheten styres slik at den tilpasses det konvergerende formingsrom. Som tidligere nevnt i forbindelse med lin-jaler, vil imidlertid en understøttelse under viren under en avvanningsfase innebære at trykkpulser rettes oppover mot viren og kan ha en nedbrytende virkning på den dannede papirbane. Forholdet forverres ytterligere ved at det dannede fiber-nettverk heller ikke utsettes for stabiliserende sugekrefter over anleggsområdene. Fra US patentskriftet 3 079 990 er det dessuten kjent å anvende en ustøttet del av viren for å danne papirhanen. Hensikten er derved å unngå forstyrrelser fra valser e.l. som

er anordnet under viren. Anordningen forutsetter en "perfekt" innmatingsstrøm, men det fremgår ikke av patentskriftet hvorledes dette skal oppnås, og heller ikke hvorledes ulemper av ovennevnte art skal unngås.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er i størst mulig grad å eliminere ovennevnte ulemper som oppstår i forbindelse med forming av papirbane. Dette formål oppnås ved at dannelsen finner sted i et rom mellom en fra sto f rut løpet, utstikkende overleppe og viren, som nærmere angitt i karakteristikken til krav 1 og 6.

Som følge av at i det minste siste del av formingen av papirhanen finner sted i et rom mellom den fleksible overleppe og det ustøttede parti av viren, dempes de hydrodynamiske forstyrrelser, hvilket innebærer at en mer ensartet beskaffenhet i papirhanen kan opprettholdes. Det konvergerende arkformingsrom tilpasser seg automatisk til avvanningsprosessens forløp. Massekonsentrasjonen i innløpskassen kan økes uten å forstyrre formingsprosessen. Dette er spesielt fordelaktig ved fremstilling av papir med høy bulk. Avvanningen foregår ved hjelp av vakuum på virens underside under arkdannelsen. På grunn av at det ustøttede vireparti strekker seg forbi den fleksible overleppe med påhvilende vakuum, vil ingen forstyrrelser oppstå i papirhanen når den forlater formingsrommet. Væskefilmen som utvikles mellom den fleksible overleppe og papirhanen suges ned i banen straks denne forlater formingsrommet.

I tillegg til uforstyrret arkdannelse muliggjør oppfinnelsen også en høy avvanningskapasitet. Derved blir det også mulig å korte inn på papirmaskinens vireparti.

Oppfinnelsen kan også anvendes for fremstilling av flerlagspapir, der massen overføres til viren gjennom to eller flere stoffutløp og der fortrinnsvis en fleksibel overleppe er anordnet ved det øvre parti av hvert stoffutløp på en slik måte at overleppen for et høyereliggende lag strekker seg forbi overleppen til et underliggende lag.

Foreliggende oppfinnelse er i det følgende beskrevet ved hjelp av enkelte utføringsformer, under henvisning til tegnin-gene, hvor: Fig. 1 - 3 er snitt gjennom tre utføringsformer av anordningen , Fig. 4 viser en utføringsform for fremstilling av flerlagspapir, og Fig. 5 viser en ytterligere utføringsform av anordningen. Fig. 1 viser et stoffutløp 1 på en innløpskasse (ikke vist). Massen 2 strømmer gjennom stoffutløpet ut på en vire 3 som løper over en brystvalse 4. En fleksibel overleppe 5 strekker seg fra

stoffutløpets øvre parti og er festet til stoffutløpet ved hjelp av festeorganer 6. Stoffutløpets åpning kan justeres ved hjelp av en reguleringsinnretning 7. Stoffutløpet skal være slik innrettet at der dannes en liten vinkel mellom massestrålen og viren, hvilken vinkel fortrinnsvis bør være mindre enn 15°.

Mellom den fleksible overleppe 5 og viren dannes der et rom 8 for forming av papirhanen. Under rommet 8 er der anordnet en sugekasse 9 som strekker seg tvers over hele bane-bredden og er oppad åpen, slik at viren løper uten støtte over sugekassen. Sugekassen og det ustøttede vireparti strekker seg et stykke forbi overleppen 5. Lengden av denne overskytende strekning bør være minst 10% av lengden av formingsrommet.

På grunn av undertrykket i sugekassen avvannes massen hurtig i dannelsesrommet. Undertrykket i sugekassen bør være 0,2 - l,0mm vannsøyle, fortrinnsvis ca. 0,5m vannsøyle.

På grunn av den kontrollerte formingen av papirhanen i rommet mellom den fleksible overleppe og det ustøttede vireparti, kan massekonsentrasjonen i innløpskassen holdes innenfor 0. 1 - 1,0%, fortrinnsvis innenfor 0,3 - 0,8%, når papir med en lav substans fremstilles, og innenfor 1,0 - 2,0%, fortrinnsvis 1,3 - 1,7%, ved fremstilling av kartong.

Den fleksible overleppe 5 vist i fig. 1 har en glatt underside. For å øke mikro-turbulensen i massen i den innledende del av formingsrommet, kan overleppens underside være forsynt med ujevnheter 10, som vist i fig. 2, som innfører skjærkrefter i strømmen. Disse krefter har en avflokkulerende effekt på massen og bidrar derved til å bedre arkdannelsen. Tilsvarende detaljer i fig. 2 er betegnet med samme henvisningstall som i fig. 1. Ifølge fig. 2 er overleppen 5 festet slik at utskifting av leppe kan foretas enklere og hurtigere.

Fig. 3 viser en ytterligere utføringsform av stoffutløpet 1, der den fleksible overleppe 5 langs den tilfestede kant er forsynt med et fortykket parti 11 som passer inn i et spor 12

i festeorganet 6. Sporet 12 strekker seg langs hele dobbelt-løpets bredde og forenkler utskifting av overleppen 5.

Fig. 4 viser en utføringsform for fremstilling av flerlagspapir. Innløpskassen 13 er utformet med tre kamre 13a, b og c med tre stoffutløp la, b og c, hver av hvilke er forsynt med en fleksibel overleppe 5a, b og c. Den nederste overleppe 5a strekker seg et stykke forbi virens 3 ustøttede parti. Den midtre overleppe 5b strekker seg et stykke forbi overleppen 5a, og den øverste overleppe 5c strekker seg et stykke forbi overleppen 5b. Når papirbanen innbefatter et annet antall lag, er anordningen tilsvarende konstruert.

Fig. 5 viser en ytterligere utføringsform der man i likhet med utføringsformen på fig. 2 oppnår en øket mikroturbulens i massen ved begynnelsen av formingsrommet. Ifølge denne utfø-ringsform er et antall avvanningsribber 14 anordnet under viren ved begynnelsen av sugesonen. Oppgaven til ribbene 14 er å innføre hydrodynamiske skjærfelt i strømmen nærmest viren. Disse har en avflokkulerende effekt på massen. Samtidig løsnes det allerede dannede fiber-nettverk,hvilket vil lette den vi-dere avvanning. For øvrig motsvarer denne utføringsform ut-føringsf ormen på fig. 1.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte for forming av en papirbane i en planvire-papirmaskin der massen gjennom et utløp (1) strømmer ut på viren (3), idet papirbanen i det minste delvis formes på et ustøttet parti av viren (3) ved avvanning av massen ved hjelp av et undertrykk, karakterisert ved at formingen skjer i et rom (8) mellom en fra utløpet (1) utstikkende fleksibel overleppe (5) og viren (3), idet i det minste slutten av formingen skjer mellom den fleksible overleppe (5) og det ustøttede parti av viren (3), samt at det for avvanning opprett-holdte undertrykk bibeholdes uendret etter formingen mens papirbanen befinner seg på det ustøttede parti av viren.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at papirbanen formes i sin helhet i rommet (8) mellom den fleksible overleppe (5) og et ustøttet parti av viren (3).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at massen avvannes i formingsrommet (8) på en slik måte at der ikke gjenstår noen fri væskeoverflate på banen etter formingsrommet (8).

4. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-3, karakterisert ved at mikroturbulens innføres i massen ved begynnelsen av formingen.

5. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-4, karakterisert ved at en papirbane som omfatter flere lag formes ved på i og for seg kjent måte å la massen strømme ut gjennom påfølgende stoffutløp (la, b, c) , idet lagene formes etter og ovenpå hverandre mellom hver sin fleksible overleppe (5a, b, c) og den i det minste under formingens sluttfase ustøttede del av viren (3).

6. Anordning for forming av en papirbane i en planvire-papirmaskin omfattende en innløpskasse med et innløp (1) for utstrømning av massen (2) på viren (3), idet viren har et ustøttet parti på hvilket papirbanen i det minste delvis formes, samt en oppad åpen sugekasse (9) anordnet under det ustøttede parti av viren (3) for avvanning av massen, karakterisert ved at et rom (8) for forming av papirbanen dannes mellom en fra innløpets (1) overdel utstikkende fleksibel overleppe (5) og viren (3), idet minst slutten av dette rom (8) begrenses av den fleksible overleppe (5) og det ustøttede parti av viren (3) samt at det ustøttede parti av viren 3 strekker seg et stykke forbi den fleksible oveleppe (5) regnet i virens bevegelsesretning.

7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at lengden av det ustøttede parti av viren (3) som strekker seg et stykke forbi overleppen (5) er minst 10% av lengden av formingsrommet (8):

8. Anordning ifølge et av kravene 6 eller 7, karakterisert ved at den fleksible overleppe (5) har en glatt underside.

9. Anordning ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved at den fleksible overleppes (5) underside ved be-bynnelsen av formingsrommet (8) er forsynt med ujevnheter (10).

10. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at avvanningsribber (14) er anordnet under viren ved begynnelsen av formingsrommet (8).

11. Anordning ifølge et av kravene 6-10, karakterisert ved at flere utløp (la,b,c) er anordnet etter hverandre for fremstilling av flerlagspapir på i og for seg kjent måte, og at hvert utløp (la,b,c) er forsynt med en fleksibel overleppe (5a,b,c) på en slik måte at overleppen for et høyereliggende lag strekker seg forbi overleppen til det nærmest underliggende lag og danner formingsrom sammen med det parti av viren (3) som er ustøttet i det minste ved enden av formingsrommet (8).