WO2024200074A1

WO2024200074A1 - Maschine und verfahren

Info

Publication number: WO2024200074A1
Application number: PCT/EP2024/057157
Authority: WO
Inventors: Franziska FERRER; Julia SPENGLER; Helga KRIEGER
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2023-03-31
Filing date: 2024-03-18
Publication date: 2024-10-03
Anticipated expiration: 2025-09-30
Also published as: DE102023108252A1

Abstract

Maschine zur Herstellung oder Verarbeitung einer Faserstoffbahn, umfassend eine Pressenpartie zum Pressen der Faserstoffbahn, wobei die Pressenpartie zumindest eine Hauptpresse umfasst, die einen verlängerten Pressspalt mit einer Länge von mindestens 100 mm aufweist, weiter umfassend eine Beschichtungsvorrichtung zum Aufträgen eines Beschichtungsmediums auf zumindest eine, insbesondere beide Seiten der Faserstoffbahn, wobei die Beschichtungsvorrichtung eine Auftragswalze und eine Gegenwalze umfasst, die zusammen einen Übertragungsspalt (für die Übertragung des Beschichtungsmediums von der Auftragswalze auf die Faserstoffbahn bilden, wobei die Beschichtungsvorrichtung in Laufrichtung der Faserstoffbahn betrachtet nach der Pressenpartie angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Auftragswalze sowie der Gegenwalze eine Härte von mehr als 55 ShoreD, aufweisen, und dass die Hauptpresse derart ausgestaltet ist, dass sich ein Linienlastverhältnis LLR von mindestens 0,56, und höchstens 1,52 ergibt, wobei das Linienlastverhältnis LLR der Quotient einer gewichteten Linienlast WLL zur Linienlast LL ist, wobei die gewichtete Linienlast WLL das Ergebnis einer Integration des mit einem Gewichtungsfaktors A gewichteten quadratischen lokalen Drucks p(x)² über die Pressspaltlänge x hinweg ist, wobei der Gewichtungsfaktor A eins durch zehn Megapascal beträgt, und wobei die Linienlast LL das Ergebnis einer Integration des lokalen Drucks p(x) über die Pressspaltlänge x hinweg ist, so dass sich für das Linienlastverhältnis LLR folgende Formel ergibt: (I).

Description

Maschine und Verfahren

Die Erfindung betrifft eine Maschine zur Herstellung oder Verarbeitung einer Faserstoffbahn nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren unter Verwendung einer solchen Maschine.

Maschinen zur Herstellung einer Faserstoffbahn weisen regelmäßig eine Pressenpartie auf, in welcher die Faserstoffbahn durch mechanischen Druck entwässert bzw. entfeuchtet wird. Die Pressenpartie 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. Eine solche Pressenpartie ist beispielsweise in der in der Druckschrift WO2017207475A1 beschrieben.

Insbesondere bei Kartonanwendungen aber auch flexiblen Verpackungen stehen zusätzlich die Festigkeitseigenschaften der Faserstoffbahn im Vordergrund. Zur Steigerung der Festigkeit ist es bekannt, eine Stärkelösung auf die Faserstoffbahn zu applizieren. Dies kann beispielsweise mit einer Filmpresse oder auch einer Leimpresse realisiert werden. Geeignetes Beschichtungsvorrichtungen sind beispielsweise in den Schriften DE102008054948 A1 oder WO21104742 A1 beschrieben.

Die Themen „Energiekosten“ und „002-Fußabdruck“ spielen für die Herstellung von Faserstoffbahnen eine immer größer werdende Rolle. Gerade der Energieverbrauch in der heute fast ausschließlich noch dampf- oder gasbeheizten Trockenpartie ist dabei ein wesentlicher Einflussfaktor, da die hierfür benötigte Energie großteils von fossilen Energieträgern wie z.B. Gas stammt. 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 Ansatz wäre es daher, die Presslast zu steigern, und dadurch den Trockengehalt nach der Pressenpartie zu erhöhen. Dies führt allerdings in der Folge zu einer Reihe von Problemen. So wird durch ein zu starkes Pressen die Faserstoffbahn sehr stark komprimiert und verdichtet, wodurch unter anderem die Penetration der Stärke in der nachgelagerten Beschichtungsvorrichtung erschwert wird.

Zudem ist es bei vielen bestehenden Anlagen technisch kaum möglich, die Presslast signifikant zu erhöhen, da beispielsweise die Stuhlung der Pressenpartie dafür nicht ausgelegt ist, und gegebenenfalls massiv verstärkt werden müsste.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Maschine vorzuschlagen, die die Probleme des Standes der Technik überwindet. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren für die Herstellung insbesondere von Verpackungspapierbahnen vorzuschlagen, das eine hinreichende Festigkeit der Bahn bei verringerten Energiekosten bzw. reduziertem CO2 Fußabdruckt ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ausführung entsprechend den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.

Hinsichtlich der Maschine wird die Aufgabe gelöst durch eine Maschine zur Herstellung oder Verarbeitung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier~, Verpackungs~ oder Kartonbahn, umfassend eine Pressenpartie zum Pressen der Faserstoffbahn, wobei die Pressenpartie zumindest eine Hauptpresse umfasst, die einen verlängerten Pressspalt mit einer Länge von mindestens 100 mm aufweist. Sofern der verlängerte Pressspalt durch eine Schuhpresse bereitgestellt wird, weist die Gegenwalze zum Schuh zudem vorzugsweise einen Durchmesser auf, welcher kleiner als 3.000 mm ist. Weiter umfasst die Maschine eine Beschichtungsvorrichtung zum Aufträgen eines Beschichtungsmediums auf zumindest eine, insbesondere beide Seiten der Faserstoffbahn, wobei die Beschichtungsvorrichtung eine Auftragswalze und eine Gegenwalze umfasst, die zusammen einen Übertragungsspalt für die Übertragung des Beschichtungsmediums von der Auftragswalze auf die Faserstoffbahn bilden, wobei die Beschichtungsvorrichtung in Laufrichtung der Faserstoffbahn betrachtet nach der Pressenpartie angeordnet ist.

Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass die Oberfläche der Auftragswalze sowie der Gegenwalze eine Härte von mehr als 55 ShoreD, insbesondere mehr als 60 ShoreD, bevorzugt mehr als 80 ShoreD aufweisen, und dass die Hauptpresse derart ausgestaltet ist, dass sich ein Linienlastverhältnis LLR von mindestens 0,56, bevorzugt mindestes 0,69 und höchstens 1 ,52, bevorzugt höchstens 1 ,33 ergibt, wobei das Linienlastverhältnis LLR der Quotient einer gewichteten Linienlast WLL zur Linienlast LL ist.

Die gewichtete Linienlast WLL ist dabei definiert als das Ergebnis einer Integration des mit einem Gewichtungsfaktors A gewichteten quadratischen lokalen Drucks p(x)² über die Pressspaltlänge x hinweg, wobei der Gewichtungsfaktor A eins durch zehn Megapascal beträgt

Die Linienlast LL ist das Ergebnis einer Integration des lokalen Drucks p(x) über die Pressspaltlänge x hinweg

LL-. = p(x)dx so dass sich für das Linienlastverhältnis LLR folgende Formel ergibt:

Das LLR ist dabei eine dimensionslose Zahl.

Während bei der Ermittlung der Linienlast LL lediglich das Integral über den Druckverlauf im Pressspalt gebildet wird, wird bei der Ermittlung des WLL durch die Quadrierung gewichtet. Der Parameter A = 1/10 [1/MPa] ist dabei so gewählt, dass der Druckbereich unterhalb von 10 MPa schwächer gewichtet wird, während der Druckbereich oberhalb von 10 MPa verstärkt in die Berechnung des WLL eingeht. Zum besseren Verständnis wird auf das Diagramm in Figur 3 verwiesen, welches rein schematisch veranschaulicht, wie sich das Linienlastverhältnis LLR einfach bestimmen und verstehen lässt. Zunächst bestimmt man hierzu das tatsächliche Druckprofil p(x), also den Verlauf des Drucks, der über die Länge x des verlängerten Pressspalts der Hauptpresse wirkt. In dem vorliegenden Beispiel weist die Hauptpresse einen verlängerten Presspalt von 260 mm auf. Ferner sei der Einfachheit halber angenommen, dass sich der lokale Druck p(x) entlang des verlängerten Pressspalts linear von 0 MPa am Anfang des verlängerten Pressspalts bei x=0 mm auf 12 MPa am Ende des verlängerten Pressspalts bei x=260 mm erhöht, so dass sich als Druckprofil p(x) eine Gerade ergibt. Die Bestimmung der lokalen Drücke, die in Summe das Druckprofil ergeben, kann beispielsweise mittels einer Druckfolie erfolgen, die in den verlängerten Pressspalt eingeführt wird, bevor Druck durch die Hauptpresse auf diese appliziert wird. Die Druckfolie misst dann, z.B. mittels des Piezo-Effekts, wo genau welcher lokale Druck im Presspalt anliegt. Der Druck in Maschinenquerrichtung ist dabei üblicher Weise konstant, so dass es nur auf das Druckprofil in Maschinenrichtung, also entlang der Länge des verlängerten Pressspalts, ankommt. Allenfalls im Seitenrandbereich mag es zu einer geringfügigen Änderung des Drucks in Maschinenquerrichtung kommen, wobei diese Effekte im Seitenrandbereich hier außer Acht gelassen werden sollen. Solche Druckfolien mit verschiedenen Auflösungen werden zum Beispiel von der Firma Fujifilm unter dem Markennamen „Prescale“ kommerziell angeboten. Vorzugsweise erfolgt die Messung vor dem Anlaufen der Presse, nach der Installation eines frischen Filzes, insbesondere eines frischen und noch trockenen Filzes, welcher zum Durchführen der Faserstoffbahn durch den verlängerten Pressspalt dient. Gemessen werden sollte vorzugsweise mit der maximalen Betriebs- Linienlast der Presse.

Wenn man das Druckprofil p(x) über die Länge des verlängerten Pressspalts x integriert, so ergibt sich daraus die Linienlast LL In dem vorliegenden Beispiel gemäß Figur 3 entspricht die Linienlast LL also der dreieckigen Fläche unter der Geraden, die das Druckprofil p(x) darstellt. Sie beträgt hier 1.560 kN/m. Auf diese Weise lässt sich auch sehr einfach die Qualität der vorgenommenen Messung überprüfen, nämlich indem die durch Integration ermittelte Linienlast LL mit dem Wert verglichen wird, den man zuvor als Linienlast LL der Hauptpresse eingestellt hat. Grundsätzlich sei an dieser Stelle angemerkt, dass die Linienlast LL angibt, welche Gesamtkraft die Hauptpresse pro Meter Breite in Maschinenquerrichtung bzw. orthogonal zur Bewegungsrichtung der Faserstoffbahn aufbringt.

Basierend auf dem gemessenen Druckprofil p(x) lässt sich nun einfach über die folgende Formel die Kurve des gewichteten quadratischen lokalen Drucks bestimmen: io MPa * P ²- Dies ergibt die in Figur 3 dargestellte gekrümmte Kurve, welche die Gerade des Druckprofils p(x) bei 10 MPa schneidet. Die Fläche unterhalb dieser gekrümmten Kurve entspricht dabei der gewichteten Linienlast WLL Deutlich erkennt man in der Grafik der Figur 3, dass lokale Drücke von weniger als 10 MPa zu einer geringeren Fläche und Drücke von über 10 MPa zu einer vergrößerten Fläche gegenüber der Dreiecksfläche, welche die Linienlast LL darstellt, führen. In dem vorliegenden Beispiel beträgt die gewichtete Linienlast WLL 1 .250 kN/m. Hieraus ergibt sich ein Linienlastverhältnis LLR als Quotient aus gewichteter Linienlast WLL zu Linienlast LL von 0,8, was im Bereich der beanspruchten Erfindung liegt, nämlich im Bereich:

WLL

0,56 < 1,52

LL In der Praxis muss die Druckprofilkurve p(x) selbstverständlich keine Gerade sein. Stattdessen gibt es eine schier unerschöpfliche Vielfallt an möglichen Druckprofilkurven p(x), selbst wenn die Linienlast LL, also die Fläche unter der Kurve gleichbleibt. Die Form der Druckprofilkurve p(x) hängt maßgeblich von dem geometrischen Design der Presselemente ab, die zwischen sich den verlängerten Pressspalt ausbilden, insbesondere von dem geometrischen Design eines etwaigen Pressschuhs bei Verwendung einer Schuhpresse.

Bisher wurde für die Charakterisierung des Druckverlaufs in einem verlängerten Pressspalt nur die Linienlast LL verwendet. Die Erfinder haben aber erkannt, dass dieser Parameter allein nicht ausreicht, um den Druckverlauf, und damit auch das Entwässerungsverhalten im Pressspalt genau zu charakterisieren.

Da durch die Integration eine gewisse Mittelung stattfindet, liefert beispielsweise ein konstanter Druckverlauf p=10 MPa über die gesamte Länge des Pressspalts dieselbe Linienlast, wie ein Druckverlauf von p=0 MPa in der ersten Hälfte und p=20 MPa in der zweiten Hälfte der Schuhlänge. Die Wirkung diese beiden Druckverläufe auf die Entwässerung und auf die Blattstruktur ist jedoch stark unterschiedlich.

Durch die Gewichtung im WLL wird dieser Unterschied sichtbar gemacht. So ergibt sich für den ersten Fall (p=10 MPa) WLL = LL, bzw. ein LLR=1 , und im zweiten Fall WLL = 1 ,5 LL, also ein LLR = 1 ,5.

Die Verhältniszahl erlaubt es also sehr einfach und effizient, Druckprofile mit derselben Linienlast in ihrer Wirkung voneinander zu unterscheiden, ohne detailliert den Verlauf der Druckkurve analysieren zu müssen. Generell liefern bei gleicher Linienlast Druckprofile mit starken Druckschwankungen und höheren Spitzendrücken tendenziell größere LLR-Werte als ausgeglichene Profile mit mittleren Druckwerten.

Die Form der Druckprofilkurve p(x) hängt maßgeblich von dem geometrischen Design der Presselemente ab, die zwischen sich den verlängerten Pressspalt ausbilden, insbesondere von dem geometrischen Design eines etwaigen Pressschuhs bei Verwendung einer Schuhpresse.

Das Linienlastverhältnis LLR beschreibt somit 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 Linienlastverhältnis LLR zwischen 0,56 und 1 ,52 führen, ist hier die Wahl des Linienlastverhältnisses LLR angebracht, um die erfindungsgemäße Lösung zu beschreiben. Wichtig ist, dass sich für eine Pressenanordnung mit einem festgelegten Design der Presselemente das Linienlastverhältnis LLR einfach und eindeutig bestimmen lässt. Auch liegt es im Können des Fachmanns, in Kenntnis der vorliegenden Erfindung die Presselemente so auszulegen, dass sich das gewünschte Linienlastverhältnis LLR einstellt.

Es ist das Verdienst der Erfinder, herausgefunden zu haben, dass eine besonders effiziente Entwässerung der Faserstoffbahn erzielt werden kann, wenn das Linienlastverhältnis LLR mindestens 0,56 und höchstens 1 ,52, insbesondere 0,69 bis 1 ,33 beträgt.

Der angegebene Parameterbereich ist auch insofern als optimal anzusehen, da die gesteigerte Entwässerung, und damit der höhere Trockengehalt nach Presse zwar mit einer gewissen Kompaktierung und Verdichtung der Faserstoffbahn einhergeht. Die Blattstruktur ist dabei aber immer noch in der Lage, in einer geeigneten Beschichtungsvorrichtung z.B. mit einer Stärkelösung wirksam beschichtet zu werden.

Allerding muss die Beschichtungsvorrichtung dazu einige Bedingungen erfüllen. Damit trotz der höheren Verdichtung des Blatts noch ausreichend Stärke in die Tiefe der Blattstruktur gelangt, weist die Beschichtungsvorrichtung gemäß Aspekten der Erfindung einen sogenannten „harten“ Übertragungsspalt auf. Dieser Übertragungsspalt wird von einer Auftragswalze und einer Gegenwalze gebildet, wobei die Oberfläche der Auftragswalze sowie der Gegenwalze eine Härte von mehr als 55 ShoreD, insbesondere mehr als 60 ShoreD, bevorzugt mehr als 80 ShoreD aufweisen. Auch sehr hohe Härtewerte von 90 ShoreD oder 95 ShoreD sind möglich. Wenn der Auftrag am Beschichtungsmedium beidseitig erfolgt, dann übernimmt jede der Walzen sowohl die Funktion der Auftragswalze als auch der Gegenwalze.

Somit kann insbesondere beim Auftrag eine ausreichend tiefe Penetration der Stärke ins Blattgefüge realisiert werden.

Das ist insbesondere für penetrationsgetriebene Festigkeiten relevant wie den Flachstauchwiderstand („Corrugated Medium Test“, CMT) nach DIN EN ISO 7263, SCT, den Streifenstauchversuch (SCT-Versuch) nach ISO 9895, DIN 54518 oder TAPPI T 826 und den S-Test relevant.

Obgleich die stärkere Verdichtung des Blattes in der Presse die Penetration erschwert, kann sie sich als vorteilhaft erweisen, wenn es gelingt, über den harten Übertragungsspalt die Stärke ins Innere der Blattstruktur zu bringen. Durch die stärkere Verdichtung der Bahn nimmt nämlich der Anteil der Faser/Faser Kreuzungspunkte zu (Annäherung der Fasern durch Komprimierung des Blattgefüges). Die Stärke zur Festigkeitssteigerung wirkt besonders an diesen Kreuzungspunkten als eine Art Klebstoff und stabilisiert so die faserbasierte Gesamtstruktur des Blattes. Durch einen erhöhten Anteil der Faser/Faser Kreuzungspunkte ist somit auch die Stärkeeffizienz höher, da bei gleichem Stärkeauftrag die Wahrscheinlichkeit einen dieser Kreuzungspunkte zu verstärken, steigt.

Somit liefert die erfindungsgemäße Kombination von Druckverlauf im Pressspalt (beschrieben durch den LLR-Wert) mit hartem Übertragungsspalt in der Beschichtungsvorrichtung sowohl eine Ressourceneinsparung durch den höheren Trockengehalt nach der Pressenpartie als auch die Möglichkeit zu einer Festigkeitssteigerung bzw. Erhöhung der Effizienz des eingesetzten Beschichtungsmediums.

Das Linienlastverhältnis kann vorteilhafterweise zwischen 0,71 und 1 ,35, besonders bevorzugt zwischen 0,73 und 1 ,14 betragen. Gerade bei der Umrüstung bestehender Anlagen, bei denen durch die existierende Stuhlung, das Pressendesign oder die vorhandene Hydraulik limitiert ist, können auch Linienlastverhältnisse zwischen 0,61 und höchstens 1 ,01 , vorzugsweise mindestens 0,66 und höchstens 0,89 vorteilhafte Ergebnisse liefern.

Zudem kann vorgesehen sein, dass die Maschine ferner eine der Hauptpresse in Laufrichtung der Faserstoffbahn, vorzugsweise unmittelbar, vorgelagerte Vorpresse umfasst, wobei die Vorpresse insbesondere einen verlängerten Pressspalt mit einer Länge von mindestens 100 mm aufweist. Derartige Tandempressen sind per se bekannt. Sowohl bei einer Neuanlage als insbesondere bei einem Umbau kann eine derartige zweite Presse sehr vorteilhaft zum Erzielen eines hohen Trockengehaltes nach der Pressenpartie sein.

Eine größere Länge des Pressspalts ermöglicht generell eine größere Flexibilität beim Design des Druckverlaufs, und damit im Rahmen von Aspekten der vorliegenden Erfindung auch eine größere Freiheit bei der Anpassung des LLR. Somit ist es vorteilhaft, wenn der Pressspalt der Hauptpresse und/oder der Pressspalt der Vorpresse eine Länge von mindestens 150 mm, insbesondere mindestens 190mm aufweist.

Zur Realisierung der Länge des Pressspalts und auch zur Anpassung des Druckprofils ist es sehr vorteilhaft, wenn die Hauptpresse und/oder die Vorpresse eine Schuhpresse ist, welche einen Pressschuh mit einer im Wesentlichen konkav gewölbten Oberfläche und einen um den Pressschuh rotierbar gelagerten Schuhpressmantel umfasst. Derartige Schuhpressen sind dem Fachmann per se bekannt.

Bei der Beschichtungsvorrichtung ist es vorteilhaft, dass zumindest eine Walze (die Übertragungswalze oder die Gegenwalze) als Biegeeinstellwalze ausgeführt ist. Dies ist beispielsweise für die Gewährleistung eines definierten Übertragungsspalts wichtig, da die harten Walzen Unregelmäßigkeiten kaum durch Deformation selbst ausgleichen können. Eine Maschine gemäß Aspekten der vorgestellten Erfindung lässt sich sehr vorteilhaft zu Herstellung oder Verarbeitung einer Faserstoffbahn einsetzen.

Besonders bevorzugt ist die Verwendung zu Herstellung von Verpackungspapieren, wie Testliner, Kraftliner oder anderer Wellpappenrohpapiere.

Die besonders bevorzugte Ausführung des Verfahrens umfasst dabei die Verwendung einer Stärkelösung als Beschichtungsmedium.

In bevorzugten Ausführungen kann vorgesehen sein, dass der Spitzendruck im Pressspalt der Hauptpresse mindestens 8 MPa, bevorzugt mindestens 10 MPa, besonders bevorzugt zwischen 12 MPa und 20 MPa beträgt.

Der höhere Spitzendruck ist generell vorteilhaft für eine stärkere Entwässerung. Gerade bei bestehenden Anlagen kann allerdings ein zu hoher Spitzendruck die bestehenden Komponenten der Presse überlasten. Zudem führt, wie oben beschrieben, ein hoher Spitzendruck tendenziell zu größeren LLR-Werten. Daher besteht die Gefahr, dass bei einem zu hohen Spitzendruck hier der LLR-Bereich nach oben verlassen wird. Daher kann es auch vorteilhaft sein, den Spitzendruck unter 20 MPa, eventuell sogar unter 18 MPa zu halten.

Die Linienlast im Pressspalt der Hauptpresse kann mindestens 500 kN/m, bevorzugt mindestens 1000 kN/m, besonders bevorzugt über 1300 kN/m betragen.

Um die Übertragung des Beschichtungsmediums durch den harten Übertragungsspalt sowie die Penetration des Beschichtungsmediums in die Faserstoffbahn zu gewährleisten, ist eine Niplast im Übertragungsspalt von mindesten 60 kN/m vorteilhaft. Bevorzugt kann die Beschichtungsvorrichtung auch mit höheren Lasten, insbesondere 70 kN/M oder mehr betrieben werden.

Über die Parameter des Beschichtungsmediums, speziell einer Stärkelösung, kann die Penetration des Mediums in die Faserstoffbahn zusätzlich positiv beeinflusst werden. So kann vorgesehen sein, dass die Viskosität des Beschichtungsmediums, speziell der Stärkelösung, kleiner als 80 mPas, insbesondere kleiner als 60 mPas gewählt ist.

Wenn im Rahmen dieser Anmeldung von Viskosität gesprochen wird, so ist, falls nicht expliziert anders beschrieben, die Viskosität nach Brookfield gemeint, gemessen bei 50°C und 100 rpm.

Weiterhin kann vorgehen sein, dass die Temperatur des Beschichtungsmediums beim Auftrag auf die Übertragungswalze mindestens 50°C beträgt. Auch höhere Temperaturen wie 60°C, 70°C und mehr sind möglich.

Zudem kann es vorteilhaft sein, wenn der Feststoffgehalt des Beschichtungsmediums unter 20 gew%, insbesondere unter 15 gew% liegt.

Die Vorteile der Erfindung treten besonders bei stark altpapierhaltigen Faserstoffen zutage, insbesondere, wenn zur Herstellung der Faserstoffbahn mindestens 20gew.%, insbesondere 50 gew.%, insbesondere mindestens 80 gew% des Faserstoff aus Altpapier gewonnen werden. Insbesondere kann es sich dabei um OCC-

Fasern bestehen, welche aus gebrauchtem Verpackungsmaterial gewonnen werden 25 („OCC_ Old Corrugated Containerboard“), welche sich durch eine besonders hohe Widerstandskraft auch gegen große Spitzendrücke auszeichnen. Diese Stoffe sind nämlich einerseits schwieriger, d.h. mit größerem Aufwand bzw.

Druck zu entwässern, als Frischfaser-basierte Stoffe. Andererseits ist das Festigkeitspotential der rezyklierten Fasern durch das mehrfache Durchlaufen einer Stoffaufbereitung und einer Papiermaschine niedriger als bei Frischfasern.

Durch eine Maschine bzw. ein Verfahren nach Aspekten der Erfindung kann die Entwässerung in der Presse gesteigert und gleichzeitig die Festigkeit des Endprodukts erhöht werden. Dies erweist sich insbesondere bei Wellpappenrohpapieren als vorteilhaft, die weitgehend oder ausschließlich aus Rezyklingfasern hergestellt werden.

In vorteilhaften Ausführungen kann vorgesehen sein, dass die Feuchtigkeit und/oder das Feuchtequerprofil der Faserstoffbahn nach der Hauptpresse ermittelt wird, und die Niplast bzw. das Nipprofil der Beschichtungsvorrichtung auf Basis dieser Werte gesteuert oder geregelt wird. Hierfür ist es insbesondere vorteilhaft, wenn eine der Walzen der Beschichtungsvorrichtung als Biegeeinstellwalze ausgeführt ist.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren erläutert. Die Erfindung ist dabei nicht auf die in den Figuren gezeigten Ausführungen beschränkt Die Figuren zeigen im Einzelnen:

Figur 1 : eine Pressenpartie, umfassend eine Hauptpresse und eine Vorpresse gemäß einem Aspekt der Erfindung;

Figur 2: eine vergrößerte und detaillierte Darstellung der Hauptpresse der in

Figur 1 gezeigten Pressenanordnung,

Figur 3: eine beispielhafte Druckkurve im verlängerten Pressspalt der

Hauptpresse,

Figur 4 eine Beschichtungsvorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung.

Figur 1 zeigt ganz schematisch eine Pressenpartie, umfassend eine Hauptpresse 1 und eine in Bewegungsrichtung BR einer Faserstoffbahn 8 unmittelbar davor angeordnete Vorpresse 11. In diesem Ausführungsbeispiel sind sowohl die Hauptpresse 1 als auch die Vorpresse 11 als Schuhpressen ausgebildet und weisen somit jeweils einen verlängerten Pressspalt 7 auf. Alternativ könnte jedoch die Vorpresse 11 auch keinen verlängerten Pressspalt 7 aufweisen und/oder die Vorpresse 11 und die Hauptpresse 1 könnten sich eine gemeinsame Zentralwalze teilen. Die Zentralwalze wäre dann ein Pressenelement, mittels welchem sowohl der verlängerte Pressspalt der Vorpresse 11 als auch der verlängerte Pressspalt 7 der Hauptpresse 1 ausgebildet würde.

Figur 2 zeigt eine vergrößerte und detaillierte Darstellung der Hauptpresse 1 , auf welche es erfindungsgemäß besonders ankommt. Diese ist ausgelegt, um mit einer Linienlast LL von mindestens 500 kN/m beispielsweise 1.200 kN/m betrieben zu werden. Der verlängerte Pressspalt 7 der Hauptpresse 1 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 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 (Presse) 3 hin presst. Das geometrische Design der Presselemente, insbesondere des Pressschuhs 5, ist dabei derart ausgewählt, dass sich exemplarisch ein Linienlastverhältnis LLR von mindestens 0,56 und höchstens 1 ,52 ergibt.

Die Druckkraft F ist vorzugsweise so groß gewählt, dass der Spitzendruck, welcher auf die Faserstoffbahn 8 im verlängerten Pressspalt 7 wirkt, wenigstens 8 MPa beträgt. Die Länge des verlängerten Pressspalts 7 der Hauptpresse 1 beträgt mindestens 150 mm, vorzugsweise mindestens 190 mm.

Es hat sich bei solchen Spitzendrücken als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der Schuhpressmantel 6 zumindest teilweise aus Polyurethan besteht, welches durch Reagieren eines Präpolymers und einer Vernetzerkomponente 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 Vorpresse 11 kann und ist vorzugsweise anders als die Hauptpresse 1 ausgebildet. Insbesondere kann sie, anders als die Hauptpresse 1 , derart ausgebildet sein, dass das Linienlastverhältnis LLR der Vorpresse 11 kleiner als 0,56, vorzugsweise kleiner als 0,52, ist. Die Vorpresse 11 dient in der Pressenanordnung insbesondere dazu, die Faserstoffbahn 8 für den Durchgang durch die Hauptpresse 1 ausreichend vorzuverfestigen, damit diese trotz eines relativ 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 kann die Faserstoffbahn zu mindestens 20 Gew. % oder 30 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 50 Gew.-% aus OCC-Fasern bestehen, 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 Vorpresse 11 und die Hauptpresse 1 aufweisen. Jedoch ist vorzugsweise die Hauptpresse 1 die letzte Presse der Pressenanordnung, d.h. die letzte Presse, bevor die Faserstoffbahn 8 an eine der Pressenanordnung nachgelagerte Trockenpartie übergeben wird.

Figur 4 zeigt eine Beschichtungsvorrichtung zur Verwendung in einer Maschine gemäß Aspekten der Erfindung. Konkret zeigt Figur 4 eine erste Walze 21 und eine zweite Walze 22, die einen Übertragungsspalt 23 bilden. Die Faserstoffbahn 8, bei der es sich beispielsweise um eine Testliner- (TL) oder Wellpappenbahn (CM) 8 handeln kann, läuft durch den Übertragungsspalt 23.

Dabei wird Stärke durch zwei Düsen 25 auf die Oberfläche der Walzen 21 , 22 aufgebracht und von dort im Spalt auf die Bahn 8 übertragen. Bei den Düsen 25 kann es sich beispielsweise um Vorhangauftragsdüsen 25, Sprühdüsen 25 oder andere geeignete Auftragsaggregate handeln. Da der Auftrag an Stärke in Fig. 4 beidseitig erfolgt, übernimmt jede der Walzen 21 , 22 sowohl die Funktion der Auftragswalze als auch der Gegenwalze (Beschichtungsvorrichtung).

Um eine bessere Übertragung der Stärke auf die Bahn 8 zu erreichen, haben die Walzen 21 , 22 eine Härte von mehr als 55 ShoreD, insbesondere mehr als 60 ShoreD, bevorzugt mehr als 80 ShoreD.

Der Durchmesser der beiden Walzen 21 , 22 ist im Beispiel von Fig. 4 gleich gewählt, beispielsweise im Bereich zwischen 0,7 m und 1 ,8 m, kann aber je nach Anwendung größer oder kleiner sein.

Die verwendete Stärke kann beispielsweise einen Feststoffgehalt zwischen 6 % und 20 %, vorzugsweise zwischen 8 % und 18 % haben.

Darüber hinaus kann eine Viskosität zwischen 5 mPas und 80 mPas, vorzugsweise zwischen 10 mPas und 60 mPas der Stärke gewählt werden. Die Stärketemperatur kann beim Auftrag auf die Walzen 21 , 22 50°C oder mehr betragen.

Der Übertragungsspalt 23 kann vorteilhafterweise mit einer Niplast von mehr als 60 kN/m, insbesondere mehr als 70 kN/m betrieben werden.

Bezugszeichenliste

1 Hauptpresse

2 Schuhpresswalze

3 Gegenwalze (Presse)

4 stehendes Joch

5 Pressschuh

6 Schuhpressmantel

7 verlängerter Pressspalt

8 Faserstoffbahn

9 Pressfilz

10 Pressenanordnung

11 Vorpresse

21 Auftragswalze, Gegenwalze (Beschichtungsvorrichtung)

22 Auftragswalze, Gegenwalze (Beschichtungsvorrichtung)

23 Übertragungsspalt

25 Auftragsdüse

BR Bewegungsrichtung

F Druckkraft

Claims

Patentansprüche

1.) Maschine zur Herstellung oder Verarbeitung einer Faserstoffbahn (8), insbesondere einer Papier~, Verpackungs~ oder Kartonbahn (8), umfassend eine Pressenpartie zum Pressen der Faserstoffbahn, wobei die Pressenpartie zumindest eine Hauptpresse (1 ) umfasst, die einen verlängerten Pressspalt (7) mit einer Länge von mindestens 100 mm aufweist, weiter umfassend eine Beschichtungsvorrichtung zum Aufträgen eines Beschichtungsmedium auf zumindest eine, insbesondere beide Seiten der Faserstoffbahn (8), wobei die Beschichtungsvorrichtung eine Auftragswalze (21 , 22) und eine Gegenwalze (21 , 22) umfasst, die zusammen einen Übertragungsspalt (23) für die Übertragung des Beschichtungsmediums auf von der Auftragswalze (21 , 22) auf die Faserstoffbahn (8) bilden, wobei die Beschichtungsvorrichtung in Laufrichtung (BR) der Faserstoffbahn (8) betrachtet nach der Pressenpartie angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Auftragswalze (21 , 22) sowie der Gegenwalze (21 , 22) eine Härte von mehr als 55 ShoreD, insbesondere mehr als 60 ShoreD, bevorzugt mehr als 80 ShoreD aufweisen, und dass die Hauptpresse (1 ) derart ausgestaltet ist, dass sich ein Linienlastverhältnis LLR von mindestens 0,56, bevorzugt mindestes 0,69 und höchstens 1 ,52, bevorzugt höchstens 1 ,33 ergibt, wobei das Linienlastverhältnis LLR der Quotient einer gewichteten Linienlast WLL zur Linienlast LL ist, wobei die gewichtete Linienlast WLL das Ergebnis einer Integration des mit einem Gewichtungsfaktors A gewichteten quadratischen lokalen Drucks p(x)² über die Pressspaltlänge x hinweg ist, wobei der Gewichtungsfaktor A eins durch zehn Megapascal beträgt, und wobei die Linienlast LL das Ergebnis einer Integration des lokalen Drucks p(x) über die Pressspaltlänge x hinweg ist, so dass sich für das Linienlastverhältnis LLR folgende Formel ergibt:

Maschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das

Linienlastverhältnis LLR mindestens 0,71 und höchstens 1 ,35 beträgt, vorzugsweise mindestens 0,73 und höchstens 1 ,14. Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine ferner eine der Hauptpresse (1) in Laufrichtung (BR) der Faserstoffbahn (8), vorzugsweise unmittelbar, vorgelagerte Vorpresse (11 ) umfasst, wobei die Vorpresse (11) insbesondere einen verlängerten Pressspalt (7) mit einer Länge von mindestens 100 mm aufweist. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das

Linienlastverhältnis LLR der Vorpresse (11 ) kleiner als 0,56, vorzugsweise kleiner als 0,52 ist. Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptpresse (1 ) und/oder die Vorpresse (11 ) eine Schuhpresse ist, welche einen Pressschuh (5) mit einer im Wesentlichen konkav gewölbten Oberfläche und einen um den Pressschuh (5) rotierbar gelagerten Schuhpressmantel (6) umfasst. Verfahren zur Herstellung oder Verarbeitung einer Faserstoffbahn (8) unter Verwendung einer Maschine gemäß einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 5 sowie 15, wobei als Beschichtungsmedium insbesondere eine Stärkelösung verwendet wird. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der

Spitzendruck im verlängerten Pressspalt (7) der Hauptpresse (1 ) mindestens 8 MPa, bevorzugt mindestens 10 MPa, besonders bevorzugt zwischen 12 MPa und 20 MPa beträgt. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Linienlast im verlängerten Pressspalt (7) der Hauptpresse (1 ) mindestens 500 kN/m, bevorzugt mindestens 1000 kN/m, besonders bevorzugt über 1300 kN/m beträgt. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertragungsspalt (23) mit einer Niplast von mehr als 60 kN/m, insbesondere mehr als 70 kN/m betrieben wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Viskosität des Beschichtungsmediums kleiner als 80 mPas, insbesondere kleiner als 60 mPas gewählt ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Beschichtungsmediums beim Auftrag auf die Übertragungswalze (21 , 22) mindestens 50°C beträgt. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Feststoffgehalt des Beschichtungsmediums unter 20 gew%, insbesondere unter 15 gew% liegt. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Faserstoffbahn (8) mindestens 20 gew%, vorzugsweise mindestens 50 gew%, insbesondere mindestens 80 gew% der Faserstoff aus Altpapier gewonnen werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Feuchtigkeit und/oder das Feuchtequerprofil der Faserstoffbahn (8) nach der Hauptpresse (1) ermittelt wird, und die Niplast bzw. das Nipprofil der Beschichtungsvorrichtung auf Basis dieser Werte gesteuert oder geregelt wird. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Auftragswalze (21 , 22) und/oder die Gegenwalze

(21 , 22) als Biegeeinstellwalze ausgeführt ist.