DE10355687A1

DE10355687A1 - Verfahren zur Herstellung einer Faserstoffbahn

Info

Publication number: DE10355687A1
Application number: DE2003155687
Authority: DE
Inventors: Susanne Dr. Berger; Reinhard Leigraf; Bernd Güldenberg
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2003-11-28
Publication date: 2005-06-23
Also published as: EP1536063A1

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn (16) aus einer Faserstoffsuspension mittels eines Stoffauflaufs (12), wobei die Faserstoffbahn (16) eine Siebpartie (13, 14), eine Pressenpartie (21), eine Trockenpartie (26) und ein Glättwerk (41, 42) durchläuft, ist dadurch gekennzeichnet, dass dem Stoffauflauf (12) schichtförmige Teilströme der Faserstoffsuspension mit verschiedenen Eigenschaften, insbesondere mit verschiedenen Elastizitätsmodulen, zugeführt werden, aus denen in der Siebpartie (13, 14) eine ein schichtenförmiges Profil aufweisende Faserstoffbahn (16) erzeugt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Papier-, einer Karton-, einer Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn aus einer Faserstoffsuspension mittels eines Stoffauflaufs, wobei die Faserstoffbahn eine Siebpartie, eine Pressenpartie, eine Trockenpartie und ein Glättwerk durchläuft.

In der DE 40 19 593 C2 wird ein Stoffauflauf beschrieben, der einen quer liegenden Verteiler zum Verteilen der zugeführten Stoffsuspension, einen Turbulenzeinsatz mit einer Vielzahl von Löchern und Kanälen, einen maschinenbreiten Auslaufkanal mit einem Auslaufspalt zum Abgeben der Faserstoffsuspension an das Papiermaschinensieb und Mittel zum Einstellen der Stoffdichte der Faserstoffsuspension über die Arbeitsbreite hinweg vorsieht.

Die Mittel umfassen Leitungen für geregelte Suspensionsströme (Sektionsströme) mit individuell einstellbaren Eigenschaften. Der Stoffauflauf ist über seine Breite hinweg durch Trennwände in Sektionen unterteilt. Je Sektion ist wenigstens ein Anschluss zum Zuführen eines Sektionsstromes vorgesehen. An den sektionierten Abschnitt schließt sich ein Turbulenzeinsatz an. Die Trennwände erstrecken sich strömungsmäßig über einen wesentlichen Teil des Strömungsweges zwischen der Zuführung der Sektionsströme und dem Turbulenzeinsatz. Der Auslaufkanal schließt sich an den Turbulenzeinsatz an.

Der bekannte Stoffauflauf ermöglicht es, die beiden Parameter Stoffdichte und Faserorientierung unabhängig voneinander quer zur Laufrichtung der Faserstoffbahn dadurch zu beeinflussen, dass den einzelnen Sektionen individuelle Sektionsströme zugeführt werden, deren Betriebsparameter wie der Durchsatz, die Stoffdichte und die Faserqualität für sich allein einstellbar sind.

Aus der EP 0 774 540 A2 ist ein Verfahren zur Beeinflussung des Reißlängen-Querprofils einer laufenden Faserstoffbahn bekannt. Um ein gleichmäßiges Reißlängenverhältnis über die gesamte Breite der Bahn einzustellen, wird die Faserlage über die Bahnbreite im Randbereich anders eingestellt als im mittleren Bereich. Zur Beeinflussung der Faserlage dienen sektional verschiedene Turbulenzzustände, Blendenöffnungen, Volumenströme, Stoffdichten, Differenzgeschwindigkeiten zwischen der Siebgeschwindigkeit und dem Stoffstrahl und Wandrauhigkeiten.

Bei bekannten Maschinen zur Herstellung von Faserstoffbahnen besteht insbesondere bei gestrichenen Papieren sowie beim Offsetdruck auf dem Papier das Problem der Glanzfleckigkeit. Bei Papierbahnen ist es ein wesentliches Qualitätsmerkmal, dass sie frei von derartigen Glanzflecken sind. Glanzfleckigkeit tritt verstärkt bei hohen Dicken- und Flächengewichtsunterschieden im Papier auf. Diese Flächengewichtsunterschiede führen beim Kalandrieren zu Spannungsspitzen, die sich auf die Oberflächenbeschaffenheit bzw. auf die Glanzwirkung auswirken.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Faserstoffbahn zur Verfügung zu stellen, das die Glanzfleckigkeit verringert.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass dem Stoffauflauf schichtförmige Teilströme der Faserstoffsuspension mit verschiedenen Eigenschaften, insbesondere mit verschiedenen Elastizitätsmodulen, zugeführt werden, aus denen in einer Siebpartie die ein schichtenförmiges Profil aufweisende Faserstoffbahn erzeugt wird.

Dabei kann der Stoffauflauf auch als bekannter Mehrschichtenstoffauflauf, insbesondere Dreischichtenstoffauflauf, ausgebildet sein, dessen einzelne Schichten durch entsprechende Teilströme beaufschlagt werden. Bei einer einseitig gestrichenen Faserstoffbahn würde im Grunde ein Zweischichtenstoffauflauf genügen.

Durch dieses Verfahren lässt sich auch das Volumen des Papiers steigern. Spannungsspitzen beim Kalandrieren werden durch eine kompressible oder plastisch verformbare Mittellage im Papier vermieden. Schwankungen in der Beschaffenheit der Oberflächendichte werden schon bei geringeren Kalanderlasten verringert.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

Von Vorteil ist es, wenn mindestens zur Bildung einer mittleren Schicht eine Suspension mit einem plastisch verformbaren oder elastischen Stoff eingeströmt oder dem zugehörigen Teilstrom zugesetzt wird. Es versteht sich, dass neben der mittleren Schicht auch die an diese Schicht angrenzenden Schichten oder alle Schichten, insbesondere alle inneren Schichten, einen plastisch verformbaren oder elastischen Stoff enthalten können.

Von Vorteil ist der Einsatz einer einen Holzstoff enthaltenden oder einer thermomechanischen Faserstoffsuspension.

Zusätzlich ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Faserstoffbahn vor dem Glättwerk auf eine Temperatur erwärmt wird, die oberhalb des Erweichungspunkts von Inhaltsstoffen der Faserstoffbahn, insbesondere des Lignins, der Zellulose und der Hemizellulose, liegt.

Durch die Verwendung einer Holzstoff enthaltenden Faserstoffsuspension oder einer thermomechanischen Faserstoffsuspension oder auch anderer Stoffe, die plastisch verformbar oder elastisch sind und einen geringen Elastizitätsmodul aufweisen, in der Mittellage oder in den mittleren Lagen der Papierbahn werden beim Kalandrieren durch die Erweichung, beispielsweise des Lignins, in Verbindung mit hohen Temperaturen im Kalander Spannungsspitzen vermieden. Durch diese Maßnahme wird das Auftreten von Glanzfleckigkeit durch eine über die Papierbahn gleichmäßig verdichtete Oberfläche reduziert oder ausgeschlossen.

Nachstehend wird die Erfindung in Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1a, b Schemen zur Regelung der Konzentration in einem Suspensionsstrom in einem Stoffauflauf,
2 einen Stoffauflauf im Längsschnitt,
3 eine schematische Ansicht einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn und
4a, b Querschnitte der Faserstoffbahn vor und nach dem Durchlaufen des Kalanders.
In einer Durchflussverhältnisregelung (1a) lässt sich das Verhältnis zwischen der Faserstoffsuspension und einer ausschließlich Holzstoff enthaltenden oder mit diesem angereicherten Faserstoffsuspension oder einer wenigstens teilweise thermomechanischen Faserstoffsuspension dadurch einstellen, dass gemäß DIN 19227 Blatt 1, Seite 9 die beiden Suspensionsströme in einem Mischer 1 zusammengeführt werden, aus dem ein Sektionsstrom Q_M mit der Gesamtkonzentration C_M herausgeführt wird. Der erste, in den Mischer 1 führende Teilstrom Q_H hat die Konzentration C_H und wird noch vor dem Durchflussverhältnisregelkreis durch einen Durchflussmengenregelkreis bezüglich der Durchflussmenge geregelt. Der zweite, in den Mischer 1 führende Teilstrom Q_L mit der Konzentration C_L wird bezüglich seines Volumenstroms über das Stellventil des Durchflussverhältnisregelkreises geregelt.
Eine Variante zu dem Regelschema besteht darin, die beiden zugeführten Teilströme Q_H mit der Konzentration C_H und Q_L mit der Konzentration C_L jeweils separat über einen Durchflussmengenregelkreis einzustellen, wobei die Führungsgrößen für die einzelne Mengenregelung aus einer zentralen Rechnersteuerung zugeführt werden. Aus dem Durchflussmengenregelkreis wird dann ein Sektionsstrom Q_M mit einer Endkonzentration C_M an einen nachgeschalteten Stoffauflauf 2 (2) abgegeben.
In dem Stoffauflauf 2 wird die Stoffsuspension in einzelnen Strömen mit den Sektionsströmen Q_Mi (i = 1, 2,... n) und der Konzentration C_Mi einem sektionierten Abschnitt 3 des Stoffauflaufs 2 zugeführt, von wo aus die Stoffsuspension in den Turbulenzeinsatz 4 eingeführt wird. Anschließend gelangt sie in eine Düse 5; von dort wird sie durch einen Austrittsspalt der Maschine zur Herstellung der Faserstoffbahn zugeführt. Der sektionierte Abschnitt 3 ist durch eine Vielzahl von Trennwänden 6 unterteilt. Somit lässt sich beispielsweise vorsehen, dass eine einen plastisch verformbaren Stoff enthaltende Faserstoffsuspension ausschließlich in zwei mittlere Sektionen 7, 8 jeweils als Sektionsstrom eingebracht wird. Ebenso ist es aber entsprechend der gewünschten Papierqualität auch möglich, derartige Sektionsströme auch in den den beiden Sektionen 7, 8 benachbarten Sektionen 9, 10 einzubringen.
Der Stoffauflauf 2 kann selbstverständlich auch als Mehrschichtenstoffauflauf ausgeführt sein, wobei vorzugsweise jeder Schicht ein Schichtstrom Q_SMi (i = 1, 2,... n) mit einer jeweiligen Konzentration C_SMi (i = 1, 2,... n) zugeführt wird.
In einer sich oberhalb eines Maschinenfundaments 11 (3) erstreckenden Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn wird aus einem Stoffauflauf 12 eine Faserstoffsuspension zwischen Siebe 13 und 14 aufgebracht. Auf dem Radius einer Formierwalze 15 laufen die Siebe 13, 14 keilförmig aufeinander zu und schließen die Faserstoffsuspension zwischen sich ein. Dabei erfolgt eine erste Entwässerung der Faserstoffsuspension, und es bildet sich eine Fasermatte 16, aus der die Faserstoffbahn entsteht.
Ab der Formierwalze 15 beginnt die Doppelsiebzone, die ihren Endpunkt bei einer Walze 17, beispielsweise einer Siebsaugwalze, hat. In der Doppelsiebzone können sich noch weitere Entwässerungselemente wie ein Entwässerungskasten 18, nachgiebige, anpressbare Entwässerungsleisten 19 und ein Siebsaugkasten 20 befinden.
An die Nasspartie mit den Sieben 13, 14 schließt sich eine Pressenpartie 21 an, zu der ein endloses Band 22 die Faserstoffbahn 16 überführt. Die Pressenpartie 21 umfasst einen von zwei Presswalzen 23, 24 gebildeten Pressspalt.
Nach der Pressenpartie 21 wird die Faserstoffbahn 16 mittels einer (hier nicht dargestellten) Überführeinrichtung um eine Leitwalze 25 herum zu einer Trockenpartie 26 weitergeleitet. In dieser bilden Trockenzylinder 27, 28, 29, ein Trockensieb 30 und eine Trockensiebsaugwalze 31 eine einseitig oben befilzte Trockengruppe.
Trockenzylinder 32, 33, 34, 35 bilden eine zweireihige Trockengruppe innerhalb der Trockenpartie 26. An die Trockenpartie 26 schließen sich zu beiden Seiten der Faserstoffbahn 16 Heizeinrichtungen 36, 37 an, beispielsweise in Form von Schwebetrocknern, die die Faserstoffbahn 16 auf eine Temperatur erwärmen, die oberhalb der Erweichungstemperatur der im Papier, insbesondere in der aus den Sektionen 7, 8 entstandenen mittleren Schicht 38 (4a, b) der Faserstoffbahn 16, enthaltenen Zellulose, Hemizellulose und Lignin, liegt, so dass die mittlere Schicht 38 entsprechend den Unebenheiten der äußeren Oberflächen 39, 40 der Faserstoffbahn 16 elastisch nachgibt, wenn sie durch zwei Glättwalzen 41, 42 eines den Heizeinrichtungen 36, 37 nachgeordneten Kalanders hindurchläuft.
Aufgrund der Erwärmung und der zusätzlich vorhandenen Feuchtigkeit gibt die Schicht 38 aufgrund ihres niedrigen Elastizitätsmodul nach und wird unter der Last der Glättwalzen 41, 42 plastifiziert und komprimiert. Die Oberflächen 39, 40 werden geglättet, ohne dass auf ihnen größere flächige Spannungsspitzen auftreten.

1: Mischer
2: Stoffauflauf
3: Sektionierter Abschnitt
4: Turbulenzeinsatz
5: Düse
6: Trennwand
7: Sektion
8: Sektion
9: Sektion
10: Sektion
11: Maschinenfundament
12: Stoffauflauf
13: Sieb
14: Sieb
15: Formierwalze
16: Faserstoffbahn (Fasermatte)
17: Walze
18: Entwässerungskasten
19: Entwässerungsleisten
20: Siebsaugkasten
21: Pressenpartie
22: Endloses Band
23: Presswalze
24: Presswalze
25: Leitwalze
26: Trockenpartie
27: Trockenzylinder
28: Trockenzylinder
29: Trockenzylinder
30: Trockensieb
31: Trockensiebsaugwalze
32: Trockenzylinder
33: Trockenzylinder
34: Trockenzylinder
35: Trockenzylinder
36: Heizeinrichtung
37: Heizeinrichtung
38: Mittlere Schicht
39: Oberfläche
40: Oberfläche
41: Glättwalze
42: Glättwalze

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn (16) aus einer Faserstoffsuspension mittels eines Stoffauflaufs (12), wobei die Faserstoffbahn (16) eine Siebpartie (13, 14), eine Pressenpartie (21), eine Trockenpartie (26) und ein Glättwerk (41, 42) durchläuft, dadurch gekennzeichnet, dass dem Stoffauflauf (12) schichtförmige Teilströme der Faserstoffsuspension mit verschiedenen Eigenschaften, insbesondere mit verschiedenen Elastizitätsmodulen, zugeführt werden, aus denen in der Siebpartie (13, 14) eine ein schichtenförmiges Profil aufweisende Faserstoffbahn (16) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zur Bildung einer mittleren Schicht (38) ein plastisch verformbarer oder elastischer Stoff eingeströmt oder dem zugehörigen Teilstrom zugesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Stoff eine Holzstoff enthaltende oder eine thermomechanische Faserstoffsuspension verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffbahn (16) vor dem Glättwerk (41, 42) auf eine Temperatur erwärmt wird, die oberhalb des Erweichungspunkts von Inhaltsstoffen der Faserstoffbahn (16), insbesondere des Lignins, der Zellulose und der Hemizellulose, liegt.