DE69220160T2

DE69220160T2 - Verfahren und vorrichtung zur verbesserten doppelsiebformation

Info

Publication number: DE69220160T2
Application number: DE69220160T
Authority: DE
Inventors: Richard Krall; Richard Schaftlein
Original assignee: Scott Paper Co
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc
Priority date: 1991-04-08
Filing date: 1992-03-03
Publication date: 1997-09-18
Anticipated expiration: 2012-03-04
Also published as: AU656190B2; ATE154082T1; JPH05508200A; WO1992017644A1; CA2079227A1; EP0532741A1; DE69220160D1; ES2101845T3; EP0532741B1; KR930700286A; KR100209968B1; FI925537A7; AU1752092A; FI925537A0

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Papiermaschinen und im besonderen auf Doppelsiebblattbildung zur Herstellung einer Papierbahn.

2. Kurze Erläuterung des Stands der Technik

Der Stand der Technik kennt eine Vielfalt von Maschinen, die als Doppelsiebblattbildner charakterisiert werden können. Ein solcher Doppelsiebblattbildner ist im an Stenberg et al vergebenen US-Patent Nr. 4,209,360 beschrieben. Stenbergs Lehre betrifft eine Vorrichtung mit einem Stoffauflauf, der angeordnet ist, um einen Papierstoffstrahl in eine Formkehle zwischen innerem und äußerem Formsieb zu spritzen. Die Formkehle kann ungefähr so groß sein wie der Bereich oder Spalt zwischen einer Siebwalze und einer Brustwalze sein und sich erstrecken, um den Bereich zwischen darauf gestützten innerem und äußerem Formsieb einzuschließen. Diese Anordnung eines Stoffauflaufs, der Papierstoff in den Spalt zwischen einer Siebwalze und einer Brustwalze einspritzt, ist typisch für viele Doppelsiebblattbildner. Ebenfalls typisch für solche Doppelsiebblattbildner ist die Tatsache, daß die Brustwalze eine massive oder glatte Walze ist, während die Siebwalze eine offene Walze zum Zweck der Entwässerung oder eine massive Walze sein kann.
Während des Betriebs eines solchen Doppelsiebblattbildners muß das Auftreffen eines Papierstoffstrahls auf die Oberfläche der Brustwalze sorgfältig vermieden werden. Wenn der Papierstoffstrahl die Oberfläche der Brustwalze berührt (auf sie auftrifft), wird der Strahl um die Brustwalze herum abgelenkt, was Strahlpulsieren verursacht. Auftreffen des Strahls auf eine massive Brustwalze bewirkt im allgemeinen eine Blattstörung und schlechte Blattbildung. Diese Einschränkung, daß der Strahl nicht auf eine massive Brustwalze auftreffen darf, wird zu einem begrenzenden Faktor bei der Mindestspalteinstellung zwischen der Brustwalze und der Siebwalze. Der Mindestbetriebsspalt ist durch eine als "Strahlpulsieren" oder Vakuumpuls bekannte Situation beschränkt. Im allgemeinen wird, wenn der Spalt größer ist, die Entwässerung auf einen späteren Punkt am äußeren Gewebe verzögert, was die homogene Blattformung, die Gleichförmigkeit und Stabilität der Flächenmasse und andere Eigenschaften der Papierbahn nachteilig beeinflußt. Noch wichtiger ist, daß diese verzögerte Entwässerung die Schichtgleichförmigkeit und Reinheit eines Schichtblatts stark beeinträchtigen kann. Ferner bewirkt das direkte Auftreffen des Strahls auf die freie Spannweite des äußeren Siebs Verformung und Riefelung des äußeren Siebs, was wesentlich zu Blattungleichförmigkeiten beitragen kann.
FR-A-2041192 beschreibt eine Vorrichtung zum Formen einer faserigen Papierbahn, die ein Paar poröser Formbahnen aufweist, welches sich der Länge nach mit der Geschwindigkeit des Papiermassenstrahls bewegt und über Führungen läuft. Eine der Formbahnen wird von einem drehenden Element gestützt.
EP-A-0488058 (Stand der Technik unter Artikel 54(3) EPC) beschreibt einen Doppelsiebblattbildner einer Papiermaschine, wobei der Doppelsiebblattbildner Formsiebe, die gegeneinander wirken, aufweist, wobei die Formsiebe zwischen sich einen keilförmigen sich verengenden Formspalt bilden. Die Formspaltanordnung umfaßt zwei entgegengesetzte Stützelemente, deren Innenseiten als direkte Verlängerungen der Innenseiten der Lippenwände des Stoffauflaufs angeordnet sind, die das Ausflußrohr definieren. Die Stützelemente wurden so angeordnet, daß sie sich als parallel zueinander in den Formspalt erstrecken, so daß sich die freien Enden der Stützelemente in direkter Nähe der Formsiebe oder in Berührung damit befinden.
US-A-3244928 beschreibt eine Papiermaschine mit einem ersten endlosen Papierbahnbildungsgewebe, das durch es hindurchgehende Lücken zum Entwässern von darauf aufgebrachten Papierstoff hat, Einrichtungen zum Bewegen und Stützen von genanntem Gewebe und einschließlich einem Teil mit gekrümmter Oberfläche, um das sich das Gewebe erstreckt, einem zweiten endlosen Gewebe, wobei genanntes zweites Gewebe eine Vielzahl regellos ausgerichteter, sich gegenseitig durchdringender verfilzter Fasern hat, so daß genanntes zweites Gewebe keine wahrnehmbaren durch es hindurchgehenden Lücken hat und wesentlich verdichtbar ist, um wesentliche Wassermengen aufzunehmen und freizusetzen, Einrichtungen zum Bewegen und Stützen von genanntem zweitem Gewebe und einschließlich einem Element, um welches sich genanntes zweites Gewebe bewegt, das eine sich an genannte erstgenannte gekrümmte Oberfläche annähernde und in ihrer Nähe befindliche gekrümmte Oberfläche hat, Einrichtungen zum Aufbringen von Papierstoff auf genanntem erstem Gewebe und einschließlich einem Papierstoffeinlaß, welcher angeordnet ist, um den Stoff zwischen genannte gekrümmte Oberflächen von genanntem Element und Teil und dadurch zwischen genannte zwei Gewebe zu lenken, wodurch der Papierstoff durch genanntes erstes Gewebe entwässert wird, um darauf eine Papierbahn zu formen, die anschließend genanntem zweitem Gewebe folgt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Doppelsiebblattbildner vorzusehen, welcher eine Papierbahn mit verbesserter Gleichförmigkeit ergibt.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine offene, im wesentliche starre Stützkonstruktion vorzusehen, um im Bereich der Formkehle Entwässerung durch das äußere Sieb des Doppelsiebblattbildners zu ermöglichen.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung vorzusehen, die die Verengung des Spalts zwischen der Brustwalze und der Siebwalze in einem Doppelsiebblattbildner ermöglicht, dabei aber das Auftreten von Strahlpulsieren immer noch vermeidet.
Nach der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Bahn aus einem in eine Formkehle zwischen innerem und äußerem gespanntem Formsieb, die um ein peripheres Segment einer Siebwalze herumlaufen, eingespritzten Papierstoffstrahl vorgesehen, umfassend: a) im wesentlichen gleichzeitiges Auftreffen des Papierstoffstrahls auf dem inneren und dem äußeren Formsieb in der Formkehle; b) Schaffen eines Erstentwässerungsbereichs durch Vorsehen einer offenen Stützkonstruktion für das äußere Formsieb über mindestens einen Teil der genannten Formkehle, wobei diese offene Stützkonstruktion eine offene Brustwalze mit einer Mehrzahl von Umfangsrillen daran umfaßt und wobei das anfängliche Auftreffen auf das äußere Formsieb stattfindet, wo das äußere Formsieb an der offenen Brustwalze anliegt und von ihr gestützt wird, wodurch etwas unmittelbare und schnelle Entwasserung durch das gennante gestütze äußere Formsieb ermöglicht wird.
Nach der vorliegenden Erfindung ist auch eine Vorrichtung zum Formen einer Bahn vorgesehen, wobei genannte Vorrichtung eine drehbare Siebwalze, inneres und äußeres endloses Formsieb, Einrichtungen zum Stützen des genannten inneren und äußeren endlosen Formsiebs, so daß sie zusammenlaufen und eine Formkehle bilden und danach zusammen über ein Segment der Oberfläche der Siebwalze laufen, und Stoffauflaufeinrichtungen zum Einspritzen eines Papierstoffstrahls in die Formkehle zwischen genannten Formsieben, wobei eine offene Stützkonstruktion für das äußere Formsieb über mindestens einen Teil von genannter Formkehle vorgesehen ist, wobei die offene Stützkonstruktion die Form einer offenen Brustwalze mit einer Mehrzahl von Umfangsrillen daran hat; (b) einen Spalt zwischen der genannten offenen Brustwalze und der Siebwalze umfaßt, wobei der Spalt nicht größer ist als die Dicke von genanntem Papierstoffstrahl, so daß genannter Papierstoffstrahl im wesentlichen gleichzeitig auf genannter Siebwalze und genannter offener Brustwalze auftrifft, wodurch ein Erstentwässerungsbereich geschaffen wird, in dem Entwässerungsdruck nicht von der Spannung des äußeren Formsiebs und dem Radius des Wegs des äußeren Formsiebs abhängt.
Durch die Verwendung dieser Erfindung kann eine gerillte Brustwalze, welche die offene Stützkonstruktion bildet, und die Siebwalze einander angenähert werden, so daß der aus dem Stoffauflauf gelieferte Papierstoffstrahl sowohl auf die Siebwalze als auch auf die offene Stützkonstruktion auftrifft. Diese Anordnung ermöglicht sofortige Entwässerung der Papierbahn durch das äußere Sieb des Doppelsiebblattbildners unter Vermeidung des unerwünschten Strahlpulsierens. Dies hat trotz der Tatsache, daß der Spalt zwischen der Siebwalze und der Brustwalze verengt ist, eine verlängerte Formkehle zur Folge. Somit wird ein gegenüber dem des typischen Doppelsiebblattbildners vom Stand der Technik verlängerter Bereich zur Entwässerung durch das äußere Sieb erreicht. In diesem verlängerten Entwässerungsbereich ist der Papierstoffstrahl zwischen dem gestützten inneren und äußeren Sieb eingeschlossen. Da das äußere Sieb starr gestützt ist, werden zudem auch der Positionsradius und die Spannung des äußeren Siebs im wesentlichen konstant und einheitlich gehalten. Diese Situation resultiert in der Verringerung der Variation des Entwässerungsprozesses, was eine größere Blattgleichförmigkeit ergibt.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen beispielhaft weiter erläutert. Dabei zeigt:
Figur 1 eine Prinzipskizze einer typischen Siebwalzen- Brustwalzen-Anordnung eines Doppelsiebblattbildners vom Stand der Technik;
Figur 2 eine Prinzipskizze der Anordnung Siebwalze/offene Brustwalze der vorliegenden Erfindung;
Figur 3 einen Teilquerschnitt einer offenen Brustwalze, der die profilierte Oberfläche dieser zeigt;
Figur 4 einen Teilquerschnitt einer anderen offenen Brustwalze, der ein anderes Muster für die Profilierung der Oberfläche dieser zeigt;
Figur 5 eine Prinzipskizze der Seitenansicht, die den Querschnittsbereich der Formkehle eines typischen Doppelsiebblattbildners vom Stand der Technik zeigt;
Figur 6 eine Prinzipskizze der Seitenansicht, die den Querschnittsbereich der Formkehle zeigt, die mit der ersten oben genannten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung erreicht wird.
In Fig. 1 ist eine Prinzipskizze der relativen Lage der Siebwalze 10 und einer massiven Brustwalze 12 eines typischen Doppelsiebblattbildners vom Stand der Technik abgebildet. Der Doppelsiebblattbildner weist Stoffauflauf 14, inneres Sieb 16 und äußeres Sieb 18 auf. Stoffauflauf 14 liefert einen Papierstoffstrahl 20 mit einer bestimmten Dicke T in die Formkehle 22 zwischen innerem Sieb 16 und äußerem Sieb 18. Siebwalze 10 kann eine offene Saugwalze oder massive Walze sein. Der Spalt zwischen Siebwalze 10 und massiver Brustwalze 12 muß breit genug sein, um zu gewährleisten, daß kein Teil des Papierstoffstrahls 20 auf massiver Brustwalze 12 auftrifft. Somit ist, wo der Papierstoffstrahl 20 auf das äußere Sieb 18 aufprallt, das äußere Sieb 18 ungestützt und Papierstoffstrahl 20 prallt in einem ziemlich flachen Winkel auf.
Die Funktionsweise des in Fig. 1 abgebildeten Doppelsiebblattbildners ähnelt der Funktionsweise der in US-Patenten Nr. 4,209,360; 4,100,018; 3,876,498 und 3, 056,719 beschriebenen Doppelsiebblattbildner, welche hierdurch bezugsweise hierin aufgenommen sind.
In Fig. 2 ist eine Prinzipskizze der Anordnung Siebzylinder/Brustwalze der vorliegenden Erfindung zur Verwendung mit einem ansonsten typischen Doppelsiebblattbildner abgebildet. Die Siebwalze 30 kann, wie bei der Anordnung vom Stand der Technik, eine Saugwalze oder eine massive Walze sein. Die Brustwalze 32 ist offen oder gegittert, so daß sie eine Mehrzahl ringförmiger Rillen 34 aufweist. Die offene Brustwalze 32 kann eine Überzugsgewebehülle haben oder auch nicht, je nach der Gestaltung des äußeren Siebs und der jeweiligen Produktanwendung. Es gibt ein inneres Sieb 36, das um Siebwalze 30 läuft, und ein äußeres Sieb 38, das zuerst um offene Brustwalze 32 und dann um Siebzylinder 30 läuft. Stoffauflauf 40 liefert einen Papierstoffstrahl 42 mit einer Dicke T in die Formkehle 44 zwischen dem inneren Sieb 36 und dem äußeren Sieb 38.
Es ist zu beachten, daß, obwohl Fig. 1 und 2 nicht maßstabgerecht sind, der Spalt zwischen der Siebwalze 30 und der offenen Brustwalze 32 schmaler ist als der in Fig. 1 gezeigte Spalt. Dies wird durch die Tatsache bezeugt, daß der Papierstoffstrahl 42 als auf sowohl die Siebwalze 30 als auch die offene Brustwalze 32 auftreffend dargestellt ist. Auf diese Weise wird die freie Spannweite des äußeren Gewebes 38 von dem Punkt, an dem es die Gitter- oder offene Brustwalze 32 verläßt, bis zu dem Punkt, an dem es das innere Sieb 36 an Siebwalze 30 berührt oder sich ihm stark annähert, im Verhältnis zu der in Fig. 1 abgebildeten freien Spannweite reduziert. Anfänglicher und früher Wasserentzug durch das äußere Sieb 38 wird somit durch größere Abstützung in dem Bereich der Formkehle 44 und durch wesentlich starre Abstützung am Anfangsbereich der Formkehle 44 erreicht. Die Formkehle 44, aus einer zweidimensionalen Perspektive, ist der von der Kombination von Bögen und Segmenten definierte Bereich, welche Punkt A, wo der Papierstoffstrahl 20, 42 auf das innere Formsieb 16, 36 auftrifft, den Punkt B, wo der Papierstoffstrahl 20 auf das äußere Formsieb 18, 38 auftrifft, und den Punkt C, wo das innere und äußere Formsieb zusammenlaufen, miteinander verbinden (siehe Fig. 7 und 8). Der schattierte Bereich in Fig. 7 stellt somit repräsentative Formkehle 22 eines typischen Doppelsiebblattbildners vom Stand der Technik dar, während der schattierte Bereich in Fig. 8 die Formkehle 44 der in Fig. 2 abgebildeten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung zeigt.
Es wurde gezeigt, daß die Menge des auf die offene Brustwalze 32 auftreffenden Papierstoffstrahls 42 wesentlich variiert und dabei immer noch eine verbesserte Gleichförmigkeit erreicht werden kann. Versuchsergebnisse zeigen aber an, daß die Auftreffmenge auf Brustwalze 32 vorzugsweise etwa ein Drittel (1/3) der Dicke T des Papierstoffstrahls 42 betragen sollte.
Es ist dem Fachmann auf dem Gebiet der Doppelsiebblattbildner gut bekannt, daß Gleichförmigkeit in den Blattentwässerungs- und -wasserentzugsverfahren für die Blattbildung von kritischer Bedeutung ist. Gleichförmigkeit ist besonders wichtig bei der frühen Erstentwässerung, da alle frühen Nichtgleichförmigkeiten nicht nur die Erstentwässerung beeinflussen, sondern auch die spätere Entwässerung weiter beeinträchtigen. Im Bereich der freien Spannweite des äußeren Siebs 18 in Formkehle 44 können die die Entwässerung des Papierstoffstrahls 42 bewirkenden Kräfte oft einfach und quantitativ mit dem folgenden Verhältnis beschrieben werden:
Entwässerungsdruck ist gleich der Spannung im äußeren Sieb geteilt durch den Radius des äußeren Siebs.
In der Querrichtung der Maschine hängt die Gleichförmigkeit und Zeitstabilität der zum Entwässern des Strahls wirkenden Kräfte weitgehend von der Gleichförmigkeit der Spannung des äußeren Siebs und des Radius des äußeren Siebs an einer bestimmten Position auf der Maschinenbreite ab. Um unstabile Querflüsse während des Entwässerungsprozesses zu verhindern, ist es wichtig, daß die Variation von Betriebsparametern, insbesondere Spannung und Radius des äußeren Siebs, auf ein Mindestmaß reduziert wird. Es ist auch zur Kenntnis zu nehmen, daß die Gleichförmigkeit von Siebspannung und -radius an innerem und äußerem Sieb gleich wichtig sein kann, da bei einigen Doppelsiebblattbildnern beide Siebe in den dem Stoffauflauf am nächsten liegenden Erstentwässerungsbereichen ungestützt sein können, wie dies bei dem in Fig. 6 abgebildeten Doppelsiebblattbildner der alternativen Ausgestaltung der Fall ist.
Die vorliegende Erfindung gemäß der Abbildung in Fig. 2 erläutert ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stabilisieren und Reduzieren der Variation in Querrichtung und der Zeitvariation im Entwässerungsprozeß, wodurch sich wesentliche Verbesserungen der Blattgleichförmigkeit ergeben. Wie abgebildet, wird der Papierstoffstrahl 42 so gerichtet, daß er das äußere Gewebe 38 berührt oder auf es auftrifft, wenn das äußere Gewebe 38 von einer offenen stützenden Oberfläche 32 unterstützt wird. Auf diese Weise trägt die freie Spannweite des äußeren Gewebes 44 nicht die gesamte Kraft des Papierstoffstrahls 42. Es wird unbedingt erforderlich, an den Stellen, an denen der Papierstoffstrahl 42 auf das auf der steifen Oberfläche gestützte äußere Sieb 38 aufprallt, Entwässerung durch das äußere Sieb 38 zu ermöglichen. Dies wird durch Vorsehen einer offenen, steifen Oberfläche, wie einer Brustwalze 32 mit ringförmigen Rillen 34 erreicht. Rillen 34 können V- förmig, vierkantig, spiralförmig usw. sein. Der Funktionsweise einer offenen Brustwalze 32 kann ein Überzugsgewebe (nicht gezeigt) nützen, das den typischen auf offenen Entwässerungswalzen verwendeten Überzugsgewebehüllen ähnlich ist.
Es ist zur Kenntnis zu nehmen, daß eine Anzahl möglicher Profilmuster für die äußere Oberfläche von Brustwalze 32 verwendet werden kann, um die Entwässerung zu ermöglichen. Zwei solche Muster sind in Fig. 3 und 4 abgebildet. Es wurde festgestellt, daß die Tiefe von ringförmigen Rillen 34 zwar vorzugsweise im Bereich von 0,5 Zoll bis 1,5 Zoll liegen sollte, daß aber die Erfindung in Abhängigkeit von der Art der Papiermasse, der zu entziehenden Wassermenge, der hergestellten Produktart, Maschinengeschwindigkeit, Siebgestaltung usw. mit Rillentiefen über und unter einem solchen Bereich durchgeführt werden kann.
Die Breite von Spitzen oder Enden 35 sollte im allgemeinen so klein wie möglich sein, um Blattstörungen zu vermeiden. Anders gesagt, sollte die Spitzenstruktur 35, die äußeres Sieb 18 stützt, so fein wie praktisch möglich sein, um an der äußeren Oberfläche der Brustwalze einen hohen Anteil von offener Fläche zu ergeben und dadurch Entwässerungsflecken und -widerstand zu minimieren. Die Breite von Enden 35 könnte so klein wie 0,25 mm sein. Normalerweise würde die Breite von Enden 35 im Bereich von 0,75 mm bis 1,25 mm liegen, könnte aber auch bis zu 2,0 mm betragen.
Das Hohlraumvolumen von ringförmigen Rillen 34 sollte groß genug sein, um einen wesentlichen Teil der gesamten Strahldicke zu entwässern und gleichzeitig einen leeren Luftraum am Boden jeder Rille zu belassen, um Strahlpulsieren zu verhindern. Man glaubt, daß weiterer Nutzen erzielt werden könnte, wenn das Hohlraumvolumen groß genug ist, um den gesamten Papierstoffstrahl zu entwässern. Auch glaubt man, daß, wenn eine Überzugsgewebehülle verwendet wird, es besonders vorteilhaft ist, ein Gewebe mit angemessener Querrichtungssteifigkeit auszuwählen, daß sich von Spitze 35 bis zu Spitze 35 erstreckt, ohne unter der von Papierstoffstrahl 42 ausgeübten Kraft durchgebogen zu werden.
Es ist zu beachten, daß das Profil der Stützkonstruktion 32 mit Hilfe eines Gitterwerks, Wabenstruktur, Textilgewebe, gebohrten Löchern oder dergleichen geöffnet werden kann. Zum Zweck dieser Anwendung wird der Begriff "offen" bei Verwendung in Verbindung mit "Brustwalze" oder "Stützkonstruktion" als eine Entwässerungsstruktur mit profilierter, rinnenformender Oberfläche oder einer anderen ähnlichen oder entsprechenden Oberfläche, wie oben erwähnt, definiert. "Massive Brustwalze" soll sich auf eine im wesentlichen zylindrische Walze ohne Oberflächenprofil, Rinnen, Gitterwerk oder Öffnungen beziehen.
Eine bevorzugte Bauweise für offene Brustwalze 32 ist das maschinelle Einarbeiten von ringförmigen Rillen 34 in eine gummiüberzogene Walze. Man glaubt, daß Kunstgummis mit einer P & J-Härte im Bereich von etwa 5 bis etwa 15 vorzuziehen wären. Eine P & J-Härte von etwa 10 wäre wahrscheinlich die am meisten zu bevorzugende. Alternativ können Rillen 34 in ein dickwandiges Metallgehäuse eingearbeitet werden oder die Hohlraumstruktur kann auf andere, dem Fachmann gut bekannte Weise geschaffen werden.
Ein wichtiger Unterschied zwischen der Funktionsweise von Doppelsiebblattbildnern, die im Gegensatz zu der normalen massiv oder glatt gestalteten Brustwalze die offene Stützkonstruktion des äußeren Siebs 32 oder 50 der vorliegenden Erfindung verwenden, liegt in der Mindestspalteinstellung zwischen der Siebwalze 30 und der offene Stützkonstruktion 32. Diese Spalteinstellung ist ein entscheidener Faktor der Formkehlengeometrie einschließlich der Länge der freien Spannweite von äußerem Sieb 38, des Winkels, in dem der Papierstoffstrahl 42 auf inneres oder äußeres Sieb 36, 38 auftrifft, und der auf offene Stützkonstruktion 32 auftreffenden Menge, und beeinflußt somit die Entwässerungsrate des Strahls wesentlich. Im allgemeinen wird die Entwässerung verzögert, wenn der Spalt zu groß ist, was die Bildung des homogenen Blatts und besonders des Schichtblatts bezüglich Schichtdeckung und Reinheit nachteilig beeinflußt. Wie oben erwähnt, ist der Mindestbetriebsspalt eingeschränkt durch die als "Strahlpulsieren" oder Vakuumpuls bekannte Situation, wenn der Papierstoffstrahl die Oberfläche einer massiven oder glatten Brustwalze berührt. In einer derartigen Situation wird der Papierstoffstrahl 20 um die massive oder glatte Brustwalze herum abgelenkt. An dem Punkt, an dem der Papierstoffstrahl 20 die freie Spannweite des äußeren Siebs erreicht, drückt er diese freie Spannweite von der Siebwalze 10 weg und auf die Brustwalze 12 zu. Dieser Vorgang führt zu Variationen der Spannung des äußeren Siebs 18 sowie zu Variationen des Radius des äußeren Siebs 18.
Allgemein gilt, daß der Spalt zwischen der Siebwalze 10 und einer massiv oder glatt gestalteten Brustwalze 12 in einem typischen Doppelsiebblattbildner vom Stand der Technik (siehe Fig. 1) auf die relative Dicke des Papierstoffstrahls 20 plus einer gewissen Spanne für einen Luftspalt zwischen dem Papierstoffstrahl 20 und Brustwalze 12 begrenzt ist. Der Spalt kann sogar noch breiter sein, um eine mögliche Strahlausdehnung zu berücksichtigen. Der Spalt kann verengt werden, wenn Siebwalze 10 eine offene Walze ist, so daß ein Teil des Papierstoffstrahls 20 durch inneres Sieb 16 entwässert wird. Das Vorhandensein der Rillen 34 (siehe Fig. 2) ermöglicht die Verringerung der Mindestabmessung des Spalts ohne Auftreten eines Strahlpulsierens. Tatsächlich haben Versuche gezeigt, daß bei Verwendung einer gerillten Brustwalze 32 (Fig. 2) die Gleichförmigkeit des Blatts sehr verbessert wird, wenn die Spaltabmessung wesentlich kleiner ist als die Dicke des Papierstoffstrahls 42. Der Aufprall des unteren Teils des Strahls 42 auf äußeres Sieb 33 wird von der offenen oder Gitteroberfläche der Brustwalze absorbiert und die verringerte freie Spannweite des äußeren Siebs 18 macht das äußere Sieb 38 Riefelungen durch Strahlaufprall gegenüber beständiger Wie oben erwähnt, kann der Entwässerungsdruck als das Verhältnis der Spannung des äußeren Siebs geteilt durch den Radius des äußeren Siebs ausgedrückt werden. Zunahmen der Gleichförmigkeit dieses Verhältnisses über die Breite der Maschine fördern ein reduziertes Flächenmassenprofil für die geformte Papierbahn. Da Geweberiefelung Bereiche eines nichtgleichförmigen Verhältnisses darstellt, glaubt man, daß die Verringerung von Riefelungen mit einem besseren Flächenmassenprofil übereinstimmt.
Zusätzliche Verbesserungen der Funktionsweise der vorliegenden Erfindung können durch eine engere Verbindung von Stoffauflauf 40 erzielt werden, so daß sich der Ausgang des Stoffauflaufs näher an Formkehle 44 befindet. Eine derartige Änderung bewirkt, daß die Entwässerung im Verhältnis zu dem Punkt, an dem der Papierstoffstrahl 42 Stoffauflauf 40 verläßt, früher beginnt.
Eine Zusammenfassung der wichtigen Flächenmassenprofil-Versuchsergebnisse ist in Tabelle 1 enthalten. Es ist zu beachten, daß zusätzlich zu der im Konfigurationsabschnitt der Tabelle 1 genannten Brustwalzenkonstruktion die Naßpartieeinstellungen, welche das Flächenmassenprofil beeinflussen könnten, konstant gehalten wurden. Zu diesen Bedingungen zählten Blattbildungskasten-Vakuumhöhe und Position und Auftreffen des Strahls auf der Siebwalze. Auch Trockenpartieeinstellungen, wie Leimaufbringung, Glättzylinderdruck und Linienkrepp wurden konstant gehalten. Die Versuche wurden mit Zweischichtbildungsgeweben (von der Asten Forming Fabrics company hergestelltes Asten 856A) und 8-Zoll- Schichtungsfolien durchgeführt. Die Versuche wurden auf einer Hochgeschwindigkeitspapiermaschinen-Pilotanlage durchgeführt. TABELLE 1
Die in Tabelle 1 angegebenen Werte für den Durchschnittsbereich stellen die hohe Flächenmasse der Papierbahn abzüglich der niedrigen Flächenmasse der Papierbahn, ausgedrückt in Gramm pro Quadratmeter, bei einem bestimmten Produktionslauf dar. Die in Tabelle 1 gezeigte Durchschnitts-B.W. ist die für jeden Versuchslauf bestimmte durchschnittliche Flächenmasse, ausgedrückt in Gramm pro Quadratmeter. B.W. Pk-Pk (basis weight peak to peak) ist die Spitze-Spitze-Variation der Flächenmasse für jeden Versuchslauf, ausgedrückt in Prozent. Bei Versuchslauf A beträgt der Durchschnittsbereich von 2,46 g/m² somit etwa 8,8 Prozent der Durchschnittsflächenmasse (27,7 g/m²) . Die Spitze-Spitze-Variation der Flächenmasse beträgt also plus oder minus 4,4 %. Die Spalte ganz rechts in Tabelle 1 (B.W. CD Sigma) stellt die Normalabweichung von der Flächenmasse in Querrichtung der Maschine dar.
Die Versuche, welche die in Tabelle 1 aufgeführten Werte ergaben, wurden gemäß einem Verfahren ähnlich dem TAPPI-Verfahren T 545 pm-86 mit der Bezeichnung "Cross- machining grammage profile measurement (gramametric method) " ("Quadratmetergewicht-Profilmessung in Maschinenquerrichtung (gramametrisches Verfahren)") durchgeführt.
Versuchslauf A dient als Bezugslauf für die Bewertung der gerillten Brustwalze. Die massive Standard-Brustwalze wurde mit einem Spalt von 49 Millimetern zwischen der massiven Brustwalze und der Siebwalze verwendet. Dies war der nominelle Mindestspalt ohne Verursachen von Strahlpumpvorfällen. Der Durchschnittsbereich für 12 Absuchungen von gemäß dem oben genannten TAPPI-Verfahren gesammelten Daten betrug 2,46 g/m², was eine Spitzen- Spitzen-Variation der Flächenmasse von plus oder minus 4,4 % ergab. Versuchslauf B verwendete eine gerillte Brustwalze mit einem verengten Spalt von 32 mm zwischen der gerillten Brustwalze und der Siebwalze. Diese Konfiguration hatte eine Variation des Flächenmassen-Durchschnittsbereichs von 1,35 g/m² zur Folge, was eine Spitzen-Spitzen-Variation der Flächenmasse von plus oder minus 2,5 % ergab. Die Versuchsdaten zeigen deutlich, daß die gerillte Brustwalze in Verbindung mit einem verkleinerten Spalt zwischen der gerillten Brustwalze und der Siebwalze ein besseres Flächenmassenprofil einschließlich bessere Schichtdeckung und -reinheit des äußeren Siebs bewirkt. Die Blattgleichförmigkeit wurde wesentlich verbessert und die Eigenschaften der inneren und äußeren Schichten sind ausgeglichener geworden.
Es wurde festgestellt, daß die Flächenmasse von mit einer gerillten Brustwalzenkonstruktion und einem verkleinerten Spalt hergestelltem Papier gleichförmiger ist, besonders in der Querrichtung. Der Variationskoeffizient (C.O.V.) von mit der gerillten Brustwalze hergestelltem Papier ist im Vergleich zu mit der typischen massiven Brustwalze hergestelltem Papier wesentlich geringer. In einem Vergleich mit einer Massivwalzenkonstruktion, die einen Variationskoeffizienten von 2,52 % ergab, betrug der Variationskoeffizient für die gerillte Brustwalze 1,57 %. Diese Koeffizienten beruhen auf einer Positionsnormalabweichung von 0,43 g/m² und einer durchschnittlichen Flächenmasse von 27,35 g/m² für die gerillte Brustwalze (Versuchslauf B) . Entsprechende Daten 10 für den Massivbrustwalzen-Vergleichsversuchslauf (Versuchslauf A) sind 0,70 g/m² und 27,74 g/m². In einem anschließenden Vergleich ergab die Verwendung der gerillten Brustwalze einen Flächenmassen-Variationskoeffizienten von 0,49 % (auf der Basis einer Positionsnormalabweichung von 0,14 g/m² und einer durchschnittlichen Flächenmasse von 28,47 g/m² (Versuchslauf G)). Der Massivbrustwalzenversuch (Versuchslauf F) ergab einen Variationskoeffizienten von 2,2 % auf der Basis einer Positionsnormalabweichung von 0,66 g/m² und einer durchschnittlichen Flächenmasse von 29,81 g/m².
Die Verringerung des Flächenmassen-Variationsprofils wird auch in Feuchtigkeitsabtastungen nach dem Trockner reflektiert, die auf der Hochgeschwindigkeitspapiermaschinen-Pilotanlage aufgezeichnet wurden. Die Versuchsläufen D, F und G entsprechenden Feuchtigkeitsabtastungen zeigen, daß das verringerte Flächenmassenprofil von Lauf G auch eine verringerte Variation der Feuchtigkeit nach dem Trockner für Lauf G im Vergleich mit Lauf D und F zur Folge hatte. Durch Extrapolieren von Maschinendaten wurde geschätzt, daß eine 1,0prozentige Reduzierung des Flächenmassenprofils bei einem mit 70 % Trockenheit nach Durchlaufen des Trockners hergestellten Blatt mit 29 g/m² eine Reduzierung der Variation der Spitze-Spitze-Trockenheit von 0,6 % bewirkt.
Die gerillte Brustwalzengestaltung der vorliegenden Erfindung erlaubt die Verkleinerung des Spalts zwischen der Brustwalze und der Siebwalze auf einen Wert unter dem, der bei einer massiven Brustwalze möglich ist, ohne daß die Gefahr von Strahlpulsieren besteht. Man glaubt, daß das größere Maß an Gewebestützung und die schnellere Gesamtentwässerung, die mit der gerillten Brustwalze erzielt werden, die demonstrierte Verbesserung des Flächenmassenprofils und der Schichtdeckungsleistung der Schicht des äußeren Siebs verursachen.
Die in Tabelle 1 aufgeführten Daten demonstrieren, daß die Blattgleichförmigkeit beim Verkleinern des Spalts von 49 mm auf 32 mm verbessert wurde. Man glaubt, daß der Spalt auf weit unter 32 mm verkleinert werden kann, solange das Hohlraumvolumen der Brustwalze 32 ausreichend ist, um das durch äußeres Sieb 38 auslaufende Wasser aufnehmen zu können, ohne gefüllt zu werden, wodurch jeder Luftspalt zwischen dem durch das äußere Sieb 38 auslaufenden Wasser und dem Boden des Hohlraumvolumens der Brustwalze beseitigt würde.
Aus dem vorangehenden ist ersichtlich, daß diese Erfindung gut angepaßt ist, um alle der oben dargelegten Ziele und Aufgaben zusammen mit anderen Vorteilen, die offensichtlich und der Vorrichtung und dem Verfahren eigen sind, zu erreichen bzw. zu erfüllen. Es versteht sich, daß bestimmte Merkmale und Unterkombinationen nützlich sind und mit Bezug auf andere Merkmale und Unterkombinationen eingesetzt werden können. Dies wird von den Ansprüchen vorausgesehen und liegt in ihrem Rahmen.
Da mit der Erfindung viele Ausgestaltungen möglich sind, ohne aus ihrem Rahmen zu kommen, versteht es sich, daß alles hier dargelegte oder in den Begleitzeichnungen gezeigte Material als veranschaulichend und nicht in einem begrenzenden Sinn auszulegen ist.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer Bahn aus einem in eine Formkehle (44) zwischen inneren und äußerem gespanntem Formsieb (36, 38), die um ein peripheres Segment einer Siebwalze (30) herumlaufen, eingespritzten Papierstoffstrahl (42), umfassend: a) im wesentlichen gleichzeitiges Auftreffen des Papierstoffstrahls (42) auf dem inneren und dem äußeren Formsieb (36, 38) in der Formkehle (44); b) Schaffen eines Erstentwässerungsbereichs durch Vorsehen einer offenen Stützkonstruktion für das äußere Formsieb (38) über mindestens einen Teil der genannten Formkehle (44), wobei diese offene Stützkonstruktion eine offene Brustwalze (32) mit einer Mehrzahl von Umfangsrillen (34) daran umfaßt und wobei das anfängliche Auftreffen auf das äußere Formsieb (38) stattfindet, wo das äußere Formsieb (38) an der offenen Brustwalze (32) anliegt und von ihr gestützt wird, wodurch etwas unmittelbare und schnelle Entwässerung durch das genannte gestützte äußere Formsieb (38) ermöglicht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Positionierung der genannten offenen Brustwalze (32), so daß zwischen der genannten offenen Brustwalze (32) und der Siebwalze (30) ein Spalt besteht, wobei der genannte Spalt nicht größer als die Dicke (T) des Papierstoffstrahls ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der genannte Spalt etwa zwei Drittel so breit ist wie die Dicke (T) des genannten Papierstoffstrahls.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei die genannte offene Brustwalze (32) im Verhältnis zur Siebwalze (30) bewegbar ist, so daß der Winkel zwischen dem inneren und äußeren Formsieb (36, 38) in der Formkehle (44) und die Abmessung des genannten Spalts variiert werden können.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei etwa ein Drittel (1/3) der Dicke (T) des genannten Papierstoffstrahls auf der genannten offenen Brustwalze (32) auftrifft.

6. Vorrichtung zum Formen einer Bahn, wobei genannte Vorrichtung eine drehbare Siebwalze (30), inneres und äußeres endloses Formsieb (36, 38), Einrichtungen zum Stützen des genannten inneren und äußeren endlosen Formsiebs (36, 38), so daß sie zusammenlaufen und eine Formkehle (44) bilden und danach zusammen über ein Segment der Oberfläche der Siebwalze (30) laufen, und Stoffauflaufeinrichtungen (40) zum Einspritzen eines Papierstoffstrahls (42) in die Formkehle (44) zwischen genannten Formsieben (36, 38), wobei eine offene Stützkonstruktion für das äußere Formsieb (38) über mindestens einen Teil von genannter Formkehle vorgesehen ist, wobei die offene Stützkonstruktion die Form einer offenen Brustwalze (32) mit einer Mehrzahl von Umfangsrillen (34) daran hat; einen Spalt zwischen der genannten offenen Brustwalze (32) und der Siebwalze (30) umfaßt, wobei der Spalt nicht größer ist als die Dicke (T) von genanntem Papierstoffstrahl, so daß genannter Papierstoffstrahl im wesentlichen gleichzeitig auf genannter Siebwalze (30) und genannter offener Brustwalze (32) auftrifft, wodurch ein Erstentwässerungsbereich geschaffen wird, in dem Entwässerungsdruck nicht von der Spannung des äußeren Formsiebs (38) und dem Radius des Wegs des äußeren Formsiebs (38) abhängt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei etwa ein Drittel (1/3) der Dicke des genannten Papierstoffstrahls auf der genannten offenen Stützkonstruktion auftrifft.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei der genannte Spalt etwa zwei Drittel so breit ist wie die Dicke des genannten Papierstoffstrahls.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei genannte offene Brustwalze (32) im Verhältnis zu der Siebwalze (30) bewegbar ist, so daß der Winkel zwischen dem inneren und äußeren Formsieb (36, 38) in der Formkehle (44) und die Abmessung des genannten Spalts variiert werden können.