WO2025228807A1 - Method and machine for producing a dry-laid fibrous web - Google Patents
Method and machine for producing a dry-laid fibrous webInfo
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- WO2025228807A1 WO2025228807A1 PCT/EP2025/061336 EP2025061336W WO2025228807A1 WO 2025228807 A1 WO2025228807 A1 WO 2025228807A1 EP 2025061336 W EP2025061336 W EP 2025061336W WO 2025228807 A1 WO2025228807 A1 WO 2025228807A1
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- D21H25/005—Mechanical treatment
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- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
- D21F9/00—Complete machines for making continuous webs of paper
Definitions
- the invention relates to a method for producing a fibrous web, preferably a tissue, paper or cardboard web or a nonwoven web, in particular a tissue web with a basis weight of 28 g/ m2 to 42 g/ m2 , comprising the following steps: a) low-water raw material preparation of cellulose-containing fibers into individual fibers and/or fiber bundles; b) forming the individual fibers and/or fiber bundles in an air stream into a planar fiber layup on a forming belt by a dry forming process; c) application of a fluid, preferably water and/or a water-additive mixture, onto the fiber layup; d) consolidation of the planar fiber layup by applying pressure in a press gap formed by two press rollers.
- a fluid preferably water and/or a water-additive mixture
- the dry air-laying process in which fibers are laid down to form a fiber web in a largely dry state.
- small amounts of water (to form hydrogen bonds) and/or other binders are added. This results in significantly less energy being required for drying.
- the strength of the fiber web could be increased even further without applying significantly more fluid.
- the amount of fluid correlates with the energy consumption and/or the production costs. For example, an increase in the amount of fluid leads to an increase in the energy consumption for drying.
- the applied fluid unless it is pure water, also has a noticeable impact on the production costs.
- the The recyclability of the final product suffers, especially when chemical binders are used to achieve the desired strength.
- the problem is solved by the generic manufacturing process described above, which is characterized in particular by the fact that the planar fiber fabric is guided unsupported through the press gap, wherein the planar fiber fabric is transported by a connecting belt to just before the press gap and wherein the fiber fabric, compacted by the press gap, is picked up by a transfer belt just behind the press gap, wherein at least one of the two press rollers and/or the connecting belt and/or the transfer belt is adjustable with respect to its position in such a way that the angle at which the fiber fabric enters the press gap and/or the angle at which the compacted fiber fabric leaves the press gap can be specifically adjusted.
- shortly before or “shortly after” preferably means that the free pull, i.e. the distance which the fiber layup extends unsupported to or from the press gap, is The distance to be bridged is less than 1 m, preferably less than 0.5 m, and more preferably less than 0.3 m.
- angle refers to the angle to a plane that passes through the press gap and is oriented orthogonally to another plane, which other plane encompasses the axes of rotation of the two press rollers.
- the phrase "adjustable with respect to its position” means that the absolute position in space and/or the angular orientation in space should be changeable in a manner that does not require any fundamental modifications, but is relatively quick and easy to carry out, preferably automatically.
- the strength of the fiber web depends not only on the quantity and/or type of applied fluid, but also significantly on the pressure applied to the fiber web. It has been shown that higher pressure tends to lead to higher strength.
- the machine known from the prior art described above there are limits to increasing the pressure in the press gap, as the press belt transporting the fiber web, which is usually made of plastic threads, can only withstand a limited amount of pressure. If excessive pressure is applied in the press gap, plastic deformation and thus permanent damage to the press belt can occur. Significantly higher pressure can be applied to the fiber web if it is guided through a press gap unsupported, i.e., without a tensioning device like the press belt.
- the fiber layup does not always detach well from the surface of the press rollers.
- the angle at which the fiber layup enters the press gap and/or the angle at which it exits the press gap can be precisely adjusted. This can be achieved by precisely adjusting the position of the transfer belt and/or the connecting belt and/or at least one press roller. It has been observed that, with regard to the release behavior, it is often advantageous if the respective angle is not exactly 0°.
- At least one of the two press rollers is wrapped by the fiber layup at an angle greater than 0°.
- the precise setting for optimal and stable release behavior of the fiber layup from the two press rollers, even at high production speeds, should be dynamically adjustable during operation. This setting depends, for example, on the specific weight per unit area of the fiber layup, the quantity and type of previously applied liquid, and the fiber properties. Sometimes even small changes in the wrap angle of the press rollers have a significant impact on the release behavior.
- the fiber fabric supported by a press belt, be guided through a pre-pressing gap before passing through the press gap. While pressures as high as those in the actual press gap cannot yet be applied to the fiber fabric in this pre-pressing gap without damaging the press belt supporting the fiber fabric, sufficiently high pressures can be applied in the pre-pressing gap to achieve adequate strength in the pre-pressed fiber web for guiding it under free tension through the actual press gap.
- the fiber fabric in the press gap is subjected to a pressure greater than the pressure to which it was previously subjected in the pre-press gap.
- the pressure in the press gap can, in particular, be 1.5 to 4 times greater than the pressure in the pre-press gap.
- the materials of the surfaces of the two press rollers forming the press gap should be such that... It must be designed to withstand correspondingly high compressive forces applied to the fiber fabric.
- the material for this purpose can be a metallic material, such as steel, and/or a ceramic material.
- At least one of the two press rollers is designed to provide the fiber layup in the press gap with a multitude of high-pressure and low-pressure zones, thereby increasing the fiber layup's strength.
- the high-pressure and low-pressure zones are dimensioned such that they form a structure visible to the naked eye within the fiber layup. In such a case, the high pressures are applied to the fiber layup only in the high-pressure zones, whereas the fiber layup is compressed significantly less or not at all in the low-pressure zones.
- the aforementioned press belt can also be designed to provide the fiber fabric in the pre-pressing gap with a plurality of high-pressure and low-pressure zones, thereby increasing the strength of the fiber fabric, wherein the high-pressure and low-pressure zones are preferably dimensioned in such a way that they form a structure visible to the naked eye in the fiber fabric.
- both one of the two press rollers forming the press gap and the press belt are suitable for creating corresponding high-pressure and low-pressure zones in the fiber layup. This allows the strength to be increased even further. Furthermore, in this case, it is particularly preferred if the high-pressure and low-pressure zones introduced into the fiber layup in the pre-pressing gap are not identical to the high-pressure and low-pressure zones introduced in the press gap. In this way, a so-called moiré effect can be created in the finished fiber web, which gives the product a particularly high-quality appearance.
- an advantageous embodiment of the present invention proposes that the fiber fabric be transferred from the forming belt to the press belt in a transfer area.
- a fiber fabric-carrying section of the forming belt is guided at its end over a final forming belt deflection roller, and a fiber fabric-carrying section of the press belt is guided at its beginning over a first press belt deflection roller.
- both the forming belt and the press belt are guided substantially parallel to a displacement direction over a length of at least 50 mm and at most 1,000 mm, preferably at least 100 mm and at most 800 mm.
- This length is defined as the distance, measured in the displacement direction, between the axis of rotation of the first
- the press belt deflection roller and the axis of rotation of the last forming belt deflection roller are defined.
- Trum regularly refers to a part or branch of a rotating component.
- the terms “loaded run” and “slack run” for belts that transmit tensile forces are common in mechanical engineering.
- the term “Trum” is used specifically to describe the section of a covering or belt that transports the fiber fabric.
- an industrial level is understood to mean a high, continuous production speed of 150 m/min or greater, in particular 250 m/min or greater, preferably 400 m/min or greater. Furthermore, at an industrial level, the width of the continuously manufactured fiber web greater than or equal to 0.5m, more preferably greater than or equal to 1m, in particular greater than or equal to 2.3m, but usually equal to or less than 10m.
- the advantages of a "gentle transfer” are particularly evident when the speed at which the fiber fabric is guided through the transfer area is greater than or equal to 150 m/min, especially greater than or equal to 250 m/min, and preferably greater than or equal to 400 m/min.
- the advantages of a "gentle transfer” are also particularly evident when the moisture content of the fiber fabric being transferred in the transfer area is less than 20%. In such cases, transfer is especially critical.
- the forming belt maintains a distance from the pressing belt that is no greater than the thickness of the fiber layup immediately before the transfer area.
- This distance can, however, be at least 80% of the thickness of the fiber layup immediately before the transfer area.
- the thickness of the fiber layup immediately before the transfer area can, for example, be between 0.3 mm and 10 mm. In this way, the fiber layup is supported by both belts simultaneously along the entire length of the transfer area. The fiber layup experiences no significant change in its direction of movement throughout the entire transfer area and has sufficient time to detach smoothly from the forming belt and adhere to the pressing belt.
- the distance between the two belts is less than 80% of the fiber layup thickness immediately before the transfer area, this is disadvantageous because the fiber layup loses too much bulk, negatively impacting the absorbency and feel of the finished fiber web.
- the aim instead, is to introduce high compaction into the fiber layup exclusively in specific high-pressure zones using pressure and/or heat, while the fiber layup is only slightly compacted in the low-pressure zones.
- the first pressing belt deflection roller to be vacuum-operated and/or for the last forming belt deflection roller to be non-vacuum-operated.
- the forming belt and the pressing belt should be air-permeable.
- Additional vacuum devices such as suction boxes, can also be provided behind the first pressing belt deflection roller in the screen loop of the pressing belt to attach and hold the fiber fabric to the pressing belt.
- the intensity of the vacuum in the transfer area increases in the direction of displacement.
- the applied vacuum from the vacuum devices is preferably between 1 mbar and 10 mbar.
- the fiber fabric after leaving the transfer area, is preferably suspended overhead, and is guided to the pre-pressing gap, in particular by means of vacuum means provided in the loop of the press belt, in order to then be guided through the pre-pressing gap together with the press belt.
- the fluid from step c) can be applied to the fiber fabric after it leaves the transfer area and before reaching the press gap. If this fluid is applied to the fiber fabric shortly before reaching the press gap, the water has less time to penetrate the interior of the fibers, so that more free water is available to form hydrogen bonds between the fibers in the press gap.
- the concept of a "gentle" transfer is not only applicable to the transfer area between the forming belt and the pressing belt, even though it is particularly important there due to the low tensile strength of the fiber fabric, but can also be advantageously applied at other points where the fiber fabric is transferred from one belt to another.
- the fiber fabric can be transferred from the pressing belt to the connecting belt in a further transfer area, which transports the fiber fabric to just before the press gap. It is advantageous not to transfer the fiber fabric directly from the pressing belt into the press gap in free tension, but instead to provide the connecting belt in between, as it is easier to guide the fiber fabric to just before the press gap with the connecting belt.
- the connecting belt and/or the deflection rollers in the screen loop of the connecting belt can be designed accordingly.
- the last connecting belt deflection roller which is located at the end of the conveying section of the connecting belt, has only a relatively small diameter, preferably a diameter of no more than 0.5 m, more preferably no more than 0.4 m, and even more preferably no more than 0.3 m, then the last connecting belt deflection roller
- the connecting belt should be positioned close to the press gap.
- the diameter of the last connecting belt deflection roller should preferably be less than half the diameter of at least one of the two press rollers that together form the press gap.
- the connecting belt can have a smaller thickness and/or lower bending stiffness than the press belt in order to be guided or deflected over the last connecting belt deflection roller, provided the latter has a correspondingly small diameter.
- the fiber-carrying section of the press belt is guided at its end over a final press belt deflection roller, and a fiber-carrying section of the connecting belt is guided at its beginning over a first connecting belt deflection roller, wherein in the further transfer area the press belt and the connecting belt are both guided substantially parallel to a further displacement direction over a length of at least 50 mm and at most 1,000 mm, preferably at least 100 mm and at most 800 mm, and wherein the length is defined as the distance, measured in the further displacement direction, between the axis of rotation of the first connecting belt deflection roller and the axis of rotation of the last press belt deflection roller.
- the consolidated fiber fabric can be picked up by the transfer conveyor shortly behind the press gap.
- This conveyor then transfers the consolidated fiber fabric to a further processing unit, in particular to a drying screen, where the consolidated fiber fabric is subsequently dried, especially in a drying unit.
- the transfer conveyor and/or the deflection rollers in the The screen loop of the transfer belt must be designed accordingly.
- the first transfer belt deflection roller located at the beginning of the conveying section of the transfer belt, has a relatively small diameter, preferably no more than 0.5 m, more preferably no more than 0.4 m, and even more preferably no more than 0.3 m, then the first transfer belt deflection roller can be positioned close to the press gap.
- the diameter of the first transfer belt deflection roller should preferably be less than half the diameter of at least one of the two press rollers that together form the press gap.
- the transfer belt can have a smaller thickness and/or lower flexural stiffness than the drying screen in order to be guided or deflected over the first transfer belt deflection roller if the latter has a correspondingly small diameter.
- the transfer belt can also be used to apply a fluid to the side of the fiber fabric facing away from the transfer belt while the fiber fabric is being transferred.
- a particularly advantageous way of adjusting the entry and/or exit angles of the fiber layup into and out of the press gap is to allow both press rollers, preferably together, to be displaceable in a substantially vertical direction.
- the connecting belt and/or the transfer belt can be fixed in place, i.e., not adjustable.
- at least one of the two press rollers, preferably only one of the two press rollers is pivotably arranged, namely such that its axis of rotation can be pivoted along a circular arc around the axis of rotation of the other press roller.
- An advantageous embodiment of the present invention provides that only water and/or drying agents are applied to the fiber fabric in front of the pressing gap.
- Wet-strength agents are applied to the fiber web after the press gap, whereas wet-strength agents are applied to the consolidated fiber web after the press gap has passed.
- Wet-strength agents serve to impart a degree of mechanical strength—albeit limited—to the fiber web, especially tissue webs, even when wet. Without wet-strength agents, the fiber web would otherwise lose its internal cohesion due to the breaking of hydrogen bonds upon exposure to water.
- wet-strength agents are generally water-soluble polymers, primarily made from polyamines and epichlorohydrin derivatives, which react with the fibers.
- Dry-strength agents primarily serve to further increase the strength of the fiber web, especially tissue webs, in the dry state.
- a well-known and relatively inexpensive dry-strength agent is starch, particularly cationic starch.
- chemical dry-strength agents such as sodium carboxymethylcellulose (CMC).
- Wet-strength agents especially those that are not yet dry, and to some extent dry-strength agents as well, tend to contaminate or adhere to the surfaces of machine parts they come into contact with. For this reason, wet-strength agents should only be applied to the fiber web downstream of the press gap, which is preferably also the last press gap in the manufacturing process or machine, in order to protect the elements, particularly the rollers, that form the press gap from contamination.
- Another aspect of the present invention relates to a machine for producing a fibrous web, preferably a tissue, paper or cardboard web or a nonwoven web, in particular a tissue web with a basis weight of 28g/ m2 to 42g/ m2 , comprising: a) a raw material preparation plant for the low-water processing of cellulose-containing fibers into individual fibers and/or fiber bundles; b) a dry forming device for the dry forming of the individual fibers and/or fiber bundles in an air stream into a planar fiber fabric on a forming belt; c) an application device for applying a fluid, preferably water and/or a water-additive mixture, to the fiber fabric; d) a consolidation device for consolidating the flat fiber fabric by applying pressure in a press gap formed by two press rollers; wherein the machine further comprises a connecting belt for transporting the flat fiber fabric to just before the press gap, and a transfer belt for receiving the fiber fabric consolidated by the press gap just behind the press gap, so that the flat
- low-water raw material processing also includes the processing of the raw material entirely without the targeted addition of water and/or other liquids.
- the invention expressly extends to embodiments which are not given by combinations of features from explicit cross-references of the claims, whereby the disclosed features of the invention can be combined arbitrarily with one another - insofar as this is technically sensible.
- a tissue, paper, or board web is defined as a fibrous web with predominantly medium fiber lengths, shorter than those of nonwoven webs, of 5 mm or less, in particular 4 mm or less, preferably 3 mm or less, predominantly bonded by hydrogen bonds, and with a bulk density of 0.4 g/ cm3 or greater.
- the fibers used in a tissue, paper, or board web are further characterized by a slenderness ratio (fiber length to fiber diameter) of 200 or less, in particular 150 or less, preferably 100 or less.
- a nonwoven fabric which also consists primarily of fibers, is defined—as a key distinction from tissue, paper, or cardboard—by the fact that it contains at least 30% very long fibers with an average fiber length of more than 5 mm, or continuous fibers, which determine its nonwoven characteristics. Furthermore, a fiber-to-diameter ratio of greater than or equal to 300 is targeted for a nonwoven fabric.
- the remaining fiber content of a nonwoven fabric can be of a different composition, and the bulk density should be below 0.40 g/ cm3 for a fiber-based fabric to be classified as a nonwoven.
- Fig. 1 shows a schematic representation of a raw material processing plant 2 for the low-water processing of cellulose-containing fibers 200;
- Fig. 2 shows a schematic representation of a fiber web plant 3 for the production of a dry-formed fiber web 309;
- Figs. 3a-3c schematically show various possibilities for selectively adjusting the entry and exit angle of the fiber layup 300, 305 into and out of the press gap 84.
- Fig. 4 shows the arrangement according to Fig. 3c with additional elements.
- the x-direction corresponds to a longitudinal extent, also known as the machine direction (MD).
- the y-direction corresponds to a direction orthogonal to the machine direction (MD) and is also known as the cross-direction (CD).
- the z-direction corresponds to the vertical direction.
- Figures 1, 2 and 3a-3c show a schematic representation of a possible embodiment of the manufacturing process or the manufacturing machine 1 according to the invention.
- Figure 1 schematically depicts a possible embodiment of a low-water processing plant, or a low-water raw material processing plant 2, in which the individual fibers and/or fiber bundles 209 are produced, for example, from fiber-containing recycled material and/or from virgin fiber pulp as bales 200, by comminution devices 221, 222, 223 and/or fiberizing devices 222, 223.
- the individual fibers and/or fiber bundles 209 are transported in an airflow.
- the air/fiber mixture is fed via a distribution channel or several distribution channels to at least one of the dry forming devices 4A, 4B, 4C shown in Figure 2 of a fiber web plant 3 for the production of a dry-formed fiber web 309.
- the low-water processing method makes a crucial contribution to the quality and properties of the produced dry-formed fiber web 309, as well as to the overall economic and energy efficiency of the manufacturing process.
- One challenge for example, is transforming a discontinuous process into a continuous one, aiming for very high production volumes of several thousand tons of finished fiber web 309 per year. These high production volumes mean that the available raw material should ideally be stored as compactly as possible to minimize storage requirements.
- An important aspect of low-water raw material processing is that the required volume of the processed raw material increases steadily until final processing in the fiber web plant 3.
- the increase in volume can typically range from a factor of 30,000 to 50,000, from virgin pulp in bales 200 to individual fibers and/or fiber bundles 209 dispersed in an air stream. This allows storage or intermediate storage in a storage unit 240 in the raw material processing plant 2 to be kept to a minimum and/or only be provided at the crucial processing steps.
- virgin fiber pulp can be delivered not only in bales but also in the form of more expensive and voluminous rolls.
- a bale typically consists of several sheets or strips of virgin fiber pulp.
- fluff pulp ("fluffpulp” or "cellulose wadding"
- fluff pulp can only be obtained by shredding the rolls.
- composition of the pulp in the roll stock can already be tailored to the final fiber web to be produced, using additives.
- additives such as debonding agents are typically already mixed into the roll stock. These facilitate the separation of the fibers and counteract fiber recombination during the subsequent manufacturing process. This is usually not the case with baled pulp, or is reduced to a minimum.
- Fresh pulp in bale and roll form typically has similar material densities of around 600–960 kg/ m3 .
- a roll due to its cylindrical shape, a roll usually requires up to 30% more storage space for the same quantity of fresh pulp compared to a bale, which is essentially cubic. Therefore, fresh pulp in bale form is characterized by a smaller storage volume and a higher fiber concentration per cubic meter of storage space compared to roll form.
- the lower volume of bales allows for optimized transport and storage, which is particularly advantageous for large quantities. Quantities, especially several tons to be processed per day, are important in order to provide competitive production.
- a coupling of the two manufacturing processes of the low-water raw material preparation 2 and the fiber web plant 3 is an important component for the production of high-quality fiber webs 309, both of which can be coordinated, controlled and/or regulated via a higher-level control and/or regulation device 60.
- the low-water raw material preparation process or raw material preparation plant 2 is characterized by a multi-stage comminution of the discontinuously fed raw material, whereby at the end of the low-water raw material preparation process 2, an airflow containing dispersed individual fibers and/or fiber bundles 209, tailored to the subsequent fiber web plant 3, can be continuously provided.
- the low-water raw material preparation process or raw material preparation plant 2 and the subsequent fiber web plant 3 are preferably free of an intermediate storage of the individual fibers 209 between plants 2 and 3 and are thus provided to the fiber web plant 3 "on demand".
- the general term "raw material” is used for cellulose-containing fibers 200, preferably virgin fiber pulp in bales 200 and/or recycled fibers.
- the recycled fibers can originate from the fiber web plant 3 itself as high-quality recycled virgin fiber pulp and/or it can be provided that recycled material from waste paper is used to further improve the overall efficiency of the manufacturing process.
- the discontinuously supplied raw material is usually fed as bales 200 via a conveyor belt 220 to a first shredding device 221.
- the first shredding device 221 is preferably a first Shredder 221, designed in such a way that it can perform an initial shredding of the baled goods 200 into coarse chips, shreds or chips 201.
- a bale 200 of virgin fiber pulp can consist of a multitude of stacked pulp sheets 200.
- This pulp is NBSK pulp, as is commonly used for the wet process of producing paper, board, or tissue webs.
- the starting material can have a density of approximately 920 kg/ m3 , with the individual pulp sheets having a thickness of approximately 1.5 mm.
- One to five of these pulp sheets are always fed simultaneously, in a substantially horizontal direction, to a first comminution device 221, preferably a shredder 221.
- the chips 201 are then fed into a cleaning device 230, where any unwanted components, so-called “rejects,” such as metals, contaminants, and/or packaging residues, that may still be contained in the chips 201 can be filtered out.
- the cleaning device 230 which may be, for example, a cyclone separator, the chips 201 are available as cleaned chips 202.
- These cleaned chips 202 are ideally temporarily stored in a larger storage unit 240, preferably in the form of a silo.
- this is the only larger storage unit 240 in the entire raw material processing plant 2.
- a single, larger storage unit 240 is understood to mean that, due to the design of the individual components of the raw material processing plant 2, there may be smaller micro-storage units, which, however, are not suitable for supplying the process for several minutes.
- the storage unit 240 is located immediately after the cleaning of the chips 201, thus minimizing the increase in volume.
- a maximum capacity of the storage unit 240 can be achieved for a period of 30 minutes or more, in particular
- the storage unit 240 is designed to operate for a production time of 60 minutes or more, preferably 90 minutes or more, and 120 minutes or less than 120 minutes on the fiber web system 3.
- the size of the storage unit 240 depends on the desired basis weight and width of the fiber web 309, as well as on the production speed of the fiber web system 3.
- the design of the storage unit 240 is preferably geometrically optimized to enable compact, low-air, volume-optimized storage of the cleaned chips 202.
- a conditioning device 260 or a conditioning process can be provided for the cleaned chips 202 after the cleaning of the chips 201 and before the memory 240.
- a small amount of moisture can be added to the cleaned chips 202, for example, to minimize or prevent dust formation and/or electrostatic charging.
- the amount of moisture applied should be kept as low as possible to avoid negatively impacting the overall energy balance. Additives can also be added during conditioning.
- the storage unit 240 is preferably designed as a vertical storage silo 240, wherein the cleaned chips 202 can be easily compressed by their own weight. Furthermore, at least one discharge device 241 is provided in the storage unit 240, which enables continuous discharge of the cleaned chips 202.
- a first airflow 90 is added directly at the outlet of the memory 240, so that the cleaned chips 202 can be distributed and mixed in the first airflow 90 and thus be transported very easily to the second shredding device 222.
- reject material from the fiber web plant 3 can be added to the cleaned chips 202.
- This reject material can, for example, be edge trimming 50 or edge extraction 50, in which fibers from a fiber layup 300 are extracted at the edge after at least one of the dry forming devices 4A, 4B, 4C.
- uncollected individual fibers and/or fiber bundles 209 filtered from the ambient air can also be added back in as recycled material before the second comminution device 222. It is particularly advantageous if the recycled material does not yet contain any additives and thus meets the specified quality requirements without further processing steps.
- the second comminution device 222 is preferably designed as a first hammer mill 222, in which the cleaned chips 202 are comminuted or fiberized until individual fibers with isolated nodes 205 are formed. These fibers can then pass through a filter device included in the second comminution device 222.
- the discharge of the individual fibers 205 from the second comminution device 222 is supported by the supply of an airflow 90 downstream of the second comminution device 222, and their transport to the next processing station is carried out.
- the individual fibers with isolated nodes 205B are highly dispersed in the supplied airflow 90.
- the individual fibers with isolated nodes 205B can be further processed in a fiber processing device 250 to form a continuous mass flow of fibers 206, to which a further air flow 90 is subsequently added and the continuous mass flow of fibers 206 becomes a high-resolution, continuous mass flow of a fiber-air mixture 207.
- the high-resolution, continuous mass flow of a fiber-air mixture 207 is fed directly to the third comminution device 223 or second fiberization device 223, which is preferably a second hammer mill 223,
- the third comminution device 223 comminsulates or fiberizes the high-resolution, continuous mass flow of a fiber-air mixture 207 until essentially only individual fibers 208, preferably free of knots or with only a small proportion of knots, remain, which can then pass through a filter device included in the third comminution device 223.
- another airflow 90 can then be added.
- exhaust air from the vacuum boxes 32 included in the fiber web system 3 can be added for web stabilization (see also Fig. 2) before the high-resolution single fibers 209, essentially free of knots, are precisely metered and continuously fed to the fiber web system 3 via a distribution system or distribution channels.
- three dry forming devices 4A, 4B, 4C are arranged one behind the other to produce three superimposed layers of the finished fiber web 309.
- the fiber web system 3 could also include fewer than three dry forming devices, in particular only a single dry forming device, or it could include more than three dry forming devices.
- the individual fibers and/or fiber bundles 209 transported by the airflow are further guided to at least one of the dry forming devices 4A, 4B, 4C of the fiber web system 3 and distributed as evenly as possible transversely to the machine direction MD or in the transverse direction CD of the fiber web system 3.
- the raw material preparation system 2 preferably feeds all three dry forming devices 4A, 4B, 4C. Otherwise, at least one of the dry forming devices 4A, 4B, 4C is fed by other means.
- At least two application devices 7 are provided, which apply a fluid, preferably water or a water-additive mixture, to the fiber fabric 300 or the consolidated fiber fabric 305.
- the at least two application devices 7 are configured as a first application device 71 and at least one further application device 72, 73.
- one of the further application devices 72, 73 is also the last application device in the fiber web system 3.
- three application devices 7 are provided, with a second application device 72 arranged between the first application device 71 and the third application device, which is also the last application device.
- At least one consolidation device 8 is provided, which can consolidate the fiber fabric 300.
- three consolidation devices 8 are arranged.
- at least one consolidation device 8 is designed such that, in addition to consolidating the fiber fabric, it can also structure and/or heat it. Structuring by the consolidation device 8 is particularly important for the production of a tissue web with low- and high-pressure zones, preferably a tissue web with a basis weight of 28 g/ m2 to 42 g/ m2 .
- a web-width winding unit 12 is arranged at the end of the fiber web system 3.
- At least one drying device 10 is further included in the fiber web system 3. It is advantageous if the at least one drying device 10 is arranged downstream of the application devices 7 in order to dry the fiber web 309 onto which the fluid has been applied. Preferably, the at least one drying device 10 is arranged upstream of the winding unit 12 of the finished fiber web 309, which is also included in the fiber web system 3.
- the dry forming step in at least one of the dry forming devices 4A, 4B, 4C can be controlled and/or regulated by at least one included control and/or regulating means, wherein the individual fibers and/or fiber bundles 209 in the dry forming devices 4A, 4B, 4C are laid down, preferably partially by the force of gravity, onto a rotating, preferably permeable, forming belt 40 and form a fiber fabric 300, preferably still substantially unconsolidated.
- the dry forming devices 4A, 4B, 4C can each include a suction device 30 which supports the depositing of the individual fibers 209 on the permeable forming belt 40, and can also influence this process as a control and/or regulating means.
- the fiber layup 300 is measured with respect to its mass distribution by at least one enclosed measuring device 61, preferably a mass measuring device extending in the machine transverse direction CD, wherein the measuring signal can act as a control variable, preferably via the higher-level control and/or regulating device 60, on the supply of the individual fibers without knots 209 from the raw material preparation plant 2 and/or on the suction device 30.
- the air 39A, 39B, 39C extracted by the respective suction device 30 may contain a certain quantity of individual fibers 209. Therefore, it is advantageous if a large proportion, preferably up to 95%, of the air extracted by the respective suction device 30 is recirculated directly back into the respective dry forming device 4A, 4B, 4C. This allows the continuously added individual fibers 209 to be broken down even more effectively in order to achieve good formation on the forming belt 40, while the extracted individual fibers can be immediately returned to the corresponding production step.
- an extraction device extending in the transverse direction CD of the machine can extract excess fibers in the z-direction (thickness) from the surface of the first fiber layup 300 after it has left the at least one dry forming device 4A, 4B, 4C, so that a homogeneous thickness distribution of the fiber layup 300 is achieved in both the CD and MD directions.
- This process can be selectively influenced by the at least one measuring device 61, preferably supported by the higher-level control and/or regulating device 60.
- the extraction device can also be designed as an edge trimming device 50 or edge extraction device 50, wherein fibers are preferably selectively extracted from the edge regions of the fiber web 300 emerging from the at least one dry forming device 4A, 4B, 4C and which is not yet consolidated. It has been found that the edge regions often exhibit very strong variations in thickness compared to the main or central region of the fiber web 300.
- edge strip extraction fresh fibers, free of chemicals, can be fed directly back into the raw material preparation plant 2 immediately after the last of the at least one dry forming device 4A, 4B, 4C, which has a positive effect on the overall efficiency of the manufacturing process.
- a clean edge of the fiber web 309 can be produced in this way. As shown in Fig.
- the fiber fabric 300 deposited in the at least one dry forming device 4A, 4B, 4C can pass through a pre-solidification device 83 before the first application device 71, in which the still unsolidified fiber fabric 300 receives a first, full-surface pre-solidification or pre-compacting over the entire transverse direction CD.
- the application devices 71, 72, 73 are preferably designed as nozzle applicators which can spray a fluid in the form of a spray jet consisting of individual small fluid droplets onto the fiber fabric 300, 305.
- the application devices can also be designed such that the fluid is applied in the form of foam, mist or vapor.
- a curtain applicator or a roller applicator can be provided, wherein the roller applicator is advantageously integrated into one of the consolidation devices 8 and is coated with a fluid via an applicator, e.g. one of the two press rollers 81, 82, which is then transferred to the fiber fabric 300 in a subsequent pre-pressing gap 80.
- an applicator e.g. one of the two press rollers 81, 82, which is then transferred to the fiber fabric 300 in a subsequent pre-pressing gap 80.
- the fibrous web 309 is guided through a dryer 10, preferably electrically operated.
- the properties of the fibrous web 309 with regard to its thickness, feel, and absorbency can be advantageously maintained by means of a non-contact dryer 10.
- the non-contact dryer 10 can, for example, be designed as a hot air dryer, a flow-through drying hood, or a TAD dryer. Alternatively or additionally, the dryer 10 can also be equipped with infrared elements. Due to the small amounts of moisture used in the manufacturing process, the length of the dryer unit 10 can be kept very compact compared to the usual drying sections from wet lay-up processes. This allows the overall length of the fiber web plant 3 and infrastructure costs to be kept low.
- At least one additional heating step of the laid fiber fabric 300 can also be provided upstream of the dryer 10.
- This additional heating step can, for example, be integrated into a consolidation device 8 by heating, for instance, a press roller 81 provided for pre-consolidation and/or a press element 82 arranged opposite it.
- the temperature specifications refer to the temperature of the heating elements used. The temperature introduced into the fiber web or the fiber fabric can be lower.
- the first application device 71 is preferably arranged directly upstream of the consolidation device 8, which follows the pre-consolidation device 83. Furthermore, the first application device 71 applies a fluid, preferably ordinary water, i.e., water that is free of artificial or chemical additives.
- the first application device 71 can be provided to apply a different fluid, preferably a water-additive mixture.
- a water-additive mixture is applied to the fiber fabric 300 before solidification 8
- the additive is preferably from the group of dry strengthening agents, for example starch, to increase the strength in a dry state of the manufactured product. Fiber web 309 was selected. Dry strength agents are suitable for application prior to consolidation, as they often exhibit a lower tendency to stick compared to adhesives or wet strength agents.
- the application devices 71, 72, 73 are designed such that the fiber fabric 300 can be wetted over its entire surface with the fluid. "Over its entire surface” means that the fluid is applied substantially uniformly over the entire width or over the entire transverse direction CD of the fiber fabric.
- a vacuum box 31 can be arranged on the side of the fiber fabric 300 opposite the side to be wetted. This vacuum box draws ambient air through the fiber fabric 300 and through a permeable support element supporting the fiber fabric 300, preferably a pressure belt 41 and/or a transfer belt 103 and/or a drying screen 42, by means of a vacuum applied preferably during application.
- the reference numeral 22 indicates the respective direction of travel of the pressure belt 41 and other coverings in Fig. 2.
- At least one moisture measuring device 63 and/or a measuring device for monitoring the fluid application may be provided.
- the at least one moisture measuring device 63 is arranged such that it can measure before and/or after the heating device 10.
- the moisture measuring device 63 can be stationary or traversing in the machine transverse direction CD. Furthermore, the moisture measuring device 63 can also be suitable for to measure other fiber web properties, such as mass, thickness, formation, opacity, or the like.
- the fiber fabric 300 is transported on the conveying section of the forming belt 40 to a transfer section 100.
- the transfer section 100 serves to transfer the fiber fabric 300 from the forming belt 40 to the pressing belt 41. Preferably, this transfer is particularly gentle, so that even at high production speeds and with low moisture content of the fiber fabric 300, no qualitative impairment of the fiber fabric 300 occurs.
- the forming belt 40 and the pressing belt 41 are both guided essentially parallel to a displacement direction. In the embodiment shown in Figure 2, the displacement direction corresponds to the machine direction MD.
- the transfer section 100 preferably has a certain length, namely a length of at least 50 mm and at most 1,000 mm, preferably at least 100 mm and at most 800 mm.
- the length of the transfer area 100 is defined as the distance, measured in the displacement direction or machine direction MD, between the axis of rotation of a first press belt deflection roller and the axis of rotation of a last forming belt deflection roller.
- the first press belt deflection roller is the deflection roller in the screen loop of the press belt 41, which is located at the beginning of the conveying section of the press belt 41.
- the last forming belt deflection roller is the deflection roller in the screen loop of the forming belt 40, which is located at the end of the conveying section of the forming belt 40.
- the still very sensitive fiber fabric 300 is given sufficient time, even at high production speeds, in particular at production speeds of greater than or equal to 150 m/min, preferably greater than or equal to 250 m/min, more preferably greater than or equal to 400 m/min, and at low moisture contents, in particular of less than 20%, to gently detach itself from the forming belt 40 and adhere to the pressing belt 41. It is further advantageous if the forming belt 40 in the transfer area 100 has a distance from the press belt 41 that is no greater than the thickness of the fiber layup 300, measured immediately in front of the transfer area 100.
- the distance between the two belts 40, 41 can be determined or set by measuring the distance between the axis of rotation of the first press belt deflection roller and the axis of rotation of the last forming belt deflection roller, perpendicular to the direction of displacement or in the z-direction.
- the distance between the two belts 40, 41 in the transfer area 100 essentially corresponds to the distance between the axis of rotation of the first press belt deflection roller and the axis of rotation of the last forming belt deflection roller, less the radius of the first press belt deflection roller, the radius of the last forming belt deflection roller, the thickness of the forming belt 40, and the thickness of the press belt 41.
- the press belt 41 is preferably designed to provide the fiber fabric 300 in the subsequent pre-pressing gap 80 between the press roller 81 and the press element 82 with a plurality of high-pressure and low-pressure zones, thereby increasing the strength of the fiber fabric 300.
- the high-pressure and low-pressure zones should be dimensioned such that they form a structure visible to the naked eye in the fiber fabric 300.
- the press belt 41 includes protrusions on its upper surface facing the fiber fabric 300 to form the high-pressure zones. However, the height of these protrusions should be disregarded when determining the "thickness of the press belt 41".
- Such a distance between the two belts 40, 41 in the transfer area 100 prevents the fiber fabric 300 in the transfer area 100 from undergoing any significant change in its direction of movement, which corresponds to the displacement direction or the machine direction MD. This also contributes to ensuring that no impairment of the quality of the fiber fabric 300 occurs at high production speeds.
- the distance between the two belts 40, 41 in the transfer area 100 should not be too small to avoid excessive bulk loss. A sufficiently high degree of compaction should ultimately be present only in the high-pressure zones of the finished fiber web 309, while the low-pressure zones are only lightly compacted, ensuring that the fiber web 309 exhibits the desired bulk and/or absorbency. Therefore, the distance between the two belts 40, 41 in the transfer area 100 can, for example, be at least 80% of the thickness of the fiber layup 300 immediately before the transfer area 100.
- the first press belt deflection roller can optionally be designed with suction to enable the "gentle" transfer of the fiber fabric 300 to begin immediately at the start of the transfer section 100.
- Several vacuum boxes 32 or other vacuum devices can be arranged in the screen loop of the press belt 41 behind the first press belt deflection roller to continue the transfer of the fiber fabric 300 over the entire length of the transfer section 100 and to hold the fiber fabric upside down on the conveying section of the press belt 41 even after the transfer section 100.
- the last forming belt deflection roller is preferably non-vacuum-free, and there are also no vacuum boxes or other vacuum means in the sieve loop of the forming belt 40, at least in the transfer area 100, in order to prevent the fiber fabric 300, which is to detach from the forming belt 40 in the transfer area 100, from being held on it.
- the fiber fabric 300 which has meanwhile been consolidated by the pre-compression gap 80, is transferred from the press belt 41 to a connecting belt 102 in a further transfer section.
- the second transfer section is preferably designed analogously to the transfer section 100.
- the fiber fabric 300 exhibits a significantly greater strength after the pre-compression gap 80 than before the pre-compression gap 80, the principle of “gentle transfer” was also highlighted here as advantageous for the quality of the final fiber web 309.
- the fiber fabric 300 After passing through the pre-pressing gap 80, the fiber fabric 300 is transported overhead on the conveying section of the press belt 41 to the further transfer area.
- This further transfer area serves to transfer the fiber fabric 300 from the press belt 41 to the connecting belt 102.
- the press belt 41 and the connecting belt 102 are preferably both guided substantially parallel to a further transfer direction.
- this further transfer direction also corresponds to the machine direction MD.
- the further transfer area preferably also has a certain length, namely a length of at least 50 mm and at most 1,000 mm, preferably at least 100 mm and at most 800 mm.
- the length of the further transfer area is defined as the distance, measured in the further transfer direction or in the machine direction, between the axis of rotation of a first connecting belt deflection roller 125 and a last press belt deflection roller 126.
- the first connecting belt deflection roller 125 is the deflection roller in the screen loop of the connecting belt 102, which is located at the beginning of the conveying section of the connecting belt 102.
- the last press belt deflection roller 126 is the deflection roller in the screen loop of the press belt 41, which is located at the end of the conveying section of the press belt 41. Due to the parallel guidance of the two belts 41 and 102 over the corresponding length, the fiber fabric 300 is given sufficient time, even at high production speeds, to detach "gently" from the press belt 41 and attach itself to the connecting belt 102.
- the connecting belt 102 serves to guide the fiber fabric 300 from the press belt 41 to just before a press gap 84, through which the fiber fabric 300 is then guided unsupported.
- the fiber fabric 300 is further consolidated by pressure before it continues as consolidated fiber fabric 305.
- the press gap 84 can be provided by a gap between two press rollers 86, 88.
- the higher pressures result in a considerably greater strength of the finished fiber web 309.
- the press rollers 86, 88 should therefore be designed to be correspondingly robust.
- the rollers can be made primarily of steel.
- At least one of the two press rollers 86, 88, which form the press gap 84 between them, is designed to also provide the fiber fabric 300 with a plurality of high-pressure and low-pressure zones.
- the previously mentioned high pressures in this case refer only to the high-pressure zones. This further increases the strength of the fiber fabric 300.
- the high-pressure and low-pressure zones introduced into the fiber fabric 300 in the pre-pressing gap 80 are dimensioned, so too are the high-pressure and low-pressure zones introduced into the fiber fabric 300 in the press gap 84 preferably dimensioned such that they form a structure in the fiber fabric 300 that is visible to the naked eye.
- the high-pressure and low-pressure zones introduced into the fiber fabric 300 in the pre-pressing gap 80 are not identical to the high-pressure and low-pressure zones introduced in the pressing gap 84, so that a moiré effect preferably appears.
- the connecting strip 102 is designed to guide the fiber fabric 300 as close as possible to the press gap 84 in order to maximize the free tension, i.e. the distance the fiber fabric 300 travels unsupported between the connecting strip 102 and the press gap.
- the distance 84 has to travel should be kept as short as possible.
- a last connecting belt deflection roller i.e., the deflection roller at the end of the conveying section of the connecting belt 102, can have a relatively small diameter, and the connecting belt 102 itself can be designed to be flexible enough to follow the correspondingly strong surface curvature of the last connecting belt deflection roller.
- the transfer belt 103 After leaving the press gap 84, the consolidated fiber fabric 305 is picked up by a transfer belt 103, which transfers the consolidated fiber fabric 305 to the drying screen 42.
- the transfer belt 103 can be designed similarly to or identically with the connecting belt 102.
- the transfer belt 103 can be designed to pick up the fiber fabric 305 as close as possible behind the press gap 84 in order to keep the free pull, i.e., the distance that the consolidated fiber fabric 305 has to travel unsupported between the press gap 84 and the transfer belt 103, as short as possible.
- a first transfer belt deflection roller i.e. the deflection roller at the beginning of the transporting section of the transfer belt 103, can have a relatively small diameter and the transfer belt 103 itself can be designed to be flexible enough to follow the correspondingly strong surface curvature of the first transfer belt deflection roller.
- the present invention provides that at least one of the two press rollers 86, 88, which form the press gap 84, and/or the connecting belt 102 and/or the transfer belt 103 are adjustable with respect to their position such that the angle at which the fiber fabric 300 enters the press gap 84 and/or the angle at which the compacted fiber fabric 305 exits the press gap 84 can be specifically adjusted.
- the two press rollers 86, 88, which form the press gap 84 between them to be adjustable in the z-direction, preferably together.
- the two press rollers 86, 88 which form the press gap 84 between them, can be adjusted in the z-direction, preferably together.
- one of the two press rollers 86, 88 could also be designed to tilt about an axis extending transversely to the machine direction CD.
- one of the two press rollers 86, 88 could be displaceable on a circular path whose center point lies on the axis of rotation of the other of the two press rollers 86, 88.
- the connecting belt 102 and/or the transfer belt 103 could also be designed to pivot in order to selectively adjust the entry and/or exit angle of the fiber layup into the press gap 84 or from the press gap 84.
- the deflecting roller of the connecting belt 102 and/or the transfer belt 103 which is located away from the press gap 84, can be pivotably mounted about the axis of rotation of the deflecting roller of the connecting belt 102 and/or the transfer belt 103, which is located towards the press gap 84.
- Stabilizing elements can be arranged between the connecting belt 102 and the two press rollers 86, 88. The same applies to the transfer belt 103 and the two press rollers 86, 88.
- Figure 4 shows the arrangement of Figure 3c, with a stabilizing element (foil) arranged in each of the aforementioned spaces as an example.
- the arrangement shown in Figure 4 is particularly advantageous if one of the press rollers 86 or 88 has a structured surface to provide the fiber layup with a multitude of high-pressure and low-pressure zones, and the other press roller 88 or 86 has a smooth surface.
- Each stabilizing element has one side facing the fiber fabric. This side is smooth and its surface is preferably flat or, more preferably, slightly concave. The stabilizing elements dip slightly into the path of the fiber fabric. The surface of the stabilizing element facing the fiber fabric runs essentially parallel to the plane in which the fiber fabric lies. fiber layup would be located if the relevant stabilizing element were not present.
- a first stabilizing element is arranged between the connecting belt 102 and the press rollers 86, 88 and is connected with
- the first stabilizing element is designated 401.
- a second stabilizing element is arranged between the press rollers 86, 88 and the transfer belt 103 and is designated 402.
- Stabilizing elements 401 and 402 serve, on the one hand, to reduce the length of the free tension of the fiber web.
- the wrapping angles of the fiber web around the press rollers 86 and 88 can also be influenced by the stabilizing elements.
- the first stabilizing element is arranged so that it can increase the wrapping angle around the press roller 88. The further the stabilizing element is inserted into the web of the fiber web, the larger the wrapping angle of the web around the press roller 88 becomes.
- the second stabilizing element 402 is arranged so that it can also increase the wrapping angle around the press roller 86.
- the arrangement of the first stabilizing element 401 improves the insertion of the fiber fabric into the press gap 84, while the arrangement of the second stabilizing element
- Vacuum devices may be provided in the sieve loop of the connecting belt 102 and/or in the sieve loop of the transfer belt 103. This applies in particular to the transfer belt 103, on which the bonded fiber fabric 305 is preferably transported hanging upside down.
- the vacuum devices can help to hold the bonded fiber fabric 305 against gravity on the transfer belt 103.
- vacuum devices in the sieve loop of the transfer belt 103 are advantageous if a fluid is to be applied to the side of the bonded fiber fabric 103 facing away from the transfer belt 103. This is indicated in Fig. 2 by the second application device 72.
- the solidified fiber fabric 305 After the solidified fiber fabric 305 is transferred to the drying screen 42, fluid is again applied to the side of the solidified fiber fabric 305 facing away from the drying screen 42 by the third application device 73.
- the solidified fiber fabric 305 can be moistened from both sides by the second application device 72 and the third application device 73 before it is dried in the drying device 10 and subsequently wound onto the winding unit 12.
- wet-strength agents can be applied to the compacted fiber fabric 305 by the second application device 72 and/or the third application device 73 to give the finished fiber web 309 a certain degree of wet strength. Common wet-strength agents, in particular, tend to contaminate surfaces, at least until they have dried.
- Vacuum boxes A, 39B, 39C extracted air
- Moisture measuring device first application device, second application device, third application device, pre-compression gap
- Fibrecing device in particular first hammer mill
- third comminution device preferably a fiberizing device, in particular a second hammer mill
Landscapes
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Abstract
Description
Verfahren und Maschine zur Herstellung einer trockenqeleqten Faserstoffbahn Method and machine for producing a dry-cured fibrous web
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Faserstoffbahn, vorzugsweise einer Tissue-, Papier- oder Kartonbahn oder einer Vliesstoffbahn, insbesondere einer Tissue-Bahn mit einem Flächengewicht von 28g/m2 bis 42g/m2, umfassend folgende Schritte: a) wasserarme Rohstoffaufbereitung von zellstoffhaltigen Fasern zu Einzelfasern und/oder Faserbündeln; b) Formieren der Einzelfasern und/oder Faserbündel in einem Luftstrom zu einem flächigen Fasergelege auf einem Formierband durch ein Trockenformierverfahren; c) Applikation eines Fluids, vorzugsweise von Wasser und/oder eines Wasser- Additiv-Gemischs, auf das Fasergelege; d) Verfestigen des flächigen Fasergeleges durch Anwenden von Druck in einem Pressspalt, welcher durch zwei Presswalzen wird. The invention relates to a method for producing a fibrous web, preferably a tissue, paper or cardboard web or a nonwoven web, in particular a tissue web with a basis weight of 28 g/ m² to 42 g/ m² , comprising the following steps: a) low-water raw material preparation of cellulose-containing fibers into individual fibers and/or fiber bundles; b) forming the individual fibers and/or fiber bundles in an air stream into a planar fiber layup on a forming belt by a dry forming process; c) application of a fluid, preferably water and/or a water-additive mixture, onto the fiber layup; d) consolidation of the planar fiber layup by applying pressure in a press gap formed by two press rollers.
Viele Faserstoffbahnen, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuebahnen, wurden in der Vergangenheit und werden auch heute noch auf industriellem Niveau fast ausschließlich im Nassverfahren herstellt. Dazu wird, sofern kein Altpapier verwendet wird, in der Regel Ballen-Zellstoff in einer Bütte in großen Mengen an Wasser aufgelöst, so dass sich eine Faser-Suspension ergibt, die zu etwa 99 Gew.- % aus Wasser und nur zu etwa 1 Gew.-% aus Fasern besteht. Die Faser- Suspension wird dann zur Blattbildung über einen Stoffauflauf auf ein Formiersieb aufgebracht. Anschließend wird die Faserstoffbahn durch Druck und Wärme entwässert bzw. getrocknet, bis sie am Ende aufgewickelt oder anderweitig verarbeitet werden kann. Das Nassverfahren hat den Vorteil, dass sich beim Entwässern bzw. Trocknen zwischen den einzelnen Fasern Wasserstoffbrückenbindungen ausbilden, welche der Faserstoffbahn die notwendige Festigkeit verleihen. Nachteilig an diesem Verfahren ist jedoch, dass für Trocknung der Faserstoffbahn große Mengen an Energie benötigt werden. Gerade vor dem Hintergrund des heutigen Klimawandels wird daher intensiv nach Alternativen zu diesem klassischen Nassverfahren gesucht. Many fibrous webs, especially paper, cardboard, or tissue, were and still are produced almost exclusively using the wet process on an industrial scale. For this, unless recycled paper is used, baled pulp is typically dissolved in large quantities of water in a vat, resulting in a fiber suspension consisting of approximately 99% water by weight and only about 1% fiber by weight. The fiber suspension is then applied to a forming wire via a headbox to form the sheets. The fibrous web is subsequently dewatered or dried by pressure and heat until it can be wound up or otherwise processed. The wet process has the advantage that hydrogen bonds form between the individual fibers during dewatering or drying, giving the fibrous web the necessary strength. However, a disadvantage of this process is the large amount of energy required to dry the fibrous web. Especially before the In light of today's climate change, there is therefore an intensive search for alternatives to this classic wet process.
Als Alternative zum Nassverfahren ist unter anderem bereits das trockene Luftlegeverfahren bekannt, bei welchem Fasern im weitgehend trockenen Zustand zu einer Faserstoffbahn abgelegt werden. Um der Faserstoffbahn eine gewisse Festigkeit zu verleihen, werden geringe Mengen an Wasser (zur Ausbildung von Wasserstoffbrückenbindungen) und/oder anderen Bindemittel zugegeben. Dies führt dazu, dass deutlich weniger Energie für die Trocknung aufgebracht werden muss. As an alternative to the wet process, the dry air-laying process is already known, in which fibers are laid down to form a fiber web in a largely dry state. To give the fiber web a certain degree of strength, small amounts of water (to form hydrogen bonds) and/or other binders are added. This results in significantly less energy being required for drying.
Die Ausführungsform gemäß Figur 3 in der Druckschrift WO 2019/137667 A1 offenbart bereits ein gattungsgemäßes, eingangs beschriebenes Verfahren zur Herstellung einer trockengelegten Faserstoffbahn. Dabei werden zunächst Fasern in einem Trockenformierverfahren auf ein Formierband zu einem flächigen Fasergelege abgelegt. Von dem Formierband wird das Fasergelege anschließend auf ein Pressband überführt. Das Pressband transportiert das Fasergelege bis zu einem durch zwei Walzen gebildeten Pressspalt, welchen das Pressband zusammen mit dem darauf angeordneten Fasergelege durchlaufen. In dem Pressspalt wird das Fasergelege gepresst, so dass sich seine Festigkeit erhöht. The embodiment shown in Figure 3 in publication WO 2019/137667 A1 already discloses a generic method, described above, for producing a dry-formed fiber web. In this process, fibers are first laid onto a forming belt to form a flat fiber mat using a dry forming process. The fiber mat is then transferred from the forming belt to a press belt. The press belt transports the fiber mat to a press gap formed by two rollers, through which the press belt and the fiber mat pass. The fiber mat is compressed in the press gap, thereby increasing its strength.
Bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Herstellverfahren ist die Erlangung einer ausreichend hohen Festigkeit noch nicht zufriedenstellend gelöst. Vorteilhaft wäre es, wenn die Festigkeit der Faserstoffbahn noch weiter erhöht werden könnte, ohne jedoch dafür nennenswert mehr Fluid zu applizieren. Alternativ wäre es wünschenswert, wenn bei derselben Festigkeit weniger Fluid appliziert werden müsste. Die Menge an Fluid korreliert nämlich mit dem Energiebedarf und/oder mit den Kosten für die Herstellung. So führt eine Erhöhung der Fluidmenge zu einer Erhöhung des Energiebedarfs für die Trocknung. Ferner hat das applizierte Fluid, sofern es sich dabei nicht um reines Wasser handelt, auch einen merklichen Einfluss auf die Herstellkosten. Hinzu kommt, dass unter Umständen auch die Recyclingfähigkeit des Endprodukts leidet, insbesondere dann, wenn chemische Bindemittel eingesetzt werden, um die gewünschte Festigkeit zu erreichen. In the manufacturing process known from the prior art, achieving a sufficiently high strength has not yet been satisfactorily solved. It would be advantageous if the strength of the fiber web could be increased even further without applying significantly more fluid. Alternatively, it would be desirable if less fluid had to be applied while maintaining the same strength. The amount of fluid correlates with the energy consumption and/or the production costs. For example, an increase in the amount of fluid leads to an increase in the energy consumption for drying. Furthermore, the applied fluid, unless it is pure water, also has a noticeable impact on the production costs. In addition, under certain circumstances, the The recyclability of the final product suffers, especially when chemical binders are used to achieve the desired strength.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Maschine zur Herstellung einer trockengelegten Faserstoffbahn, insbesondere Tissuebahn, bereitzustellen, mit welchem bzw. welcher sich die zuvor beschriebenen Probleme lösen oder zumindest reduzieren lassen. Insbesondere soll es ermöglicht werden, gegenüber den bekannten Herstellverfahren Faserstoffbahnen mit einer höheren Festigkeit zu erzeugen, ohne dafür nennenswert mehr, vorzugsweise überhaupt nicht mehr, Fluid einzusetzen, und/oder Faserstoffbahnen ohne eine Reduktion ihrer Festigkeit zu erzeugen und dabei weniger Fluid einzusetzen. It is therefore an object of the present invention to provide a method and a machine for producing a dehydrated fibrous web, in particular a tissue web, with which the problems described above can be solved or at least reduced. In particular, it should be possible to produce fibrous webs with higher strength compared to known manufacturing methods without using significantly more, preferably no more, fluid, and/or to produce fibrous webs without a reduction in their strength while using less fluid.
Gelöst wird die zuvor beschriebene Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Die abhängigen Ansprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung zum Gegenstand. The problem described above is solved by the features of the independent claims. The dependent claims relate to advantageous embodiments of the present invention.
Insbesondere wird die Aufgabe durch das gattungsgemäße, eingangs beschriebene Herstellverfahren gelöst, welches sich dadurch besonders auszeichnet, dass das flächige Fasergelege ungestützt durch den Pressspalt geführt wird, wobei das flächige Fasergelege von einem Anschlussband bis kurz vor den Pressspalt transportiert wird und wobei das durch den Pressspalt verfestigte Fasergelege kurz hinter dem Pressspalt von einem Überführband aufgenommen wird, wobei wenigstens eine der beiden Presswalzen und/oder das Anschlussband und/oder das Überführband hinsichtlich ihrer Lage derart verstellbar sind, dass der Winkel, mit dem das Fasergelege in den Pressspalt eintritt, und/oder der Winkel, mit dem das verfestigte Fasergelege den Pressspalt verlässt, gezielt einstellbar ist bzw. sind. In particular, the problem is solved by the generic manufacturing process described above, which is characterized in particular by the fact that the planar fiber fabric is guided unsupported through the press gap, wherein the planar fiber fabric is transported by a connecting belt to just before the press gap and wherein the fiber fabric, compacted by the press gap, is picked up by a transfer belt just behind the press gap, wherein at least one of the two press rollers and/or the connecting belt and/or the transfer belt is adjustable with respect to its position in such a way that the angle at which the fiber fabric enters the press gap and/or the angle at which the compacted fiber fabric leaves the press gap can be specifically adjusted.
Mit „kurz vor“ oder „kurz hinter“ ist im Sinne der vorliegenden Erfindung dabei vorzugsweise zu verstehen, dass der freie Zug, also die Strecke, welche das Fasergelege ungestützt bis zum Pressspalt oder von dem Pressspalt weg überbrücken muss, geringer als 1 m, vorzugsweise geringer als 0,5m, weiter bevorzugt geringer als 0,3m ist. In the context of the present invention, "shortly before" or "shortly after" preferably means that the free pull, i.e. the distance which the fiber layup extends unsupported to or from the press gap, is The distance to be bridged is less than 1 m, preferably less than 0.5 m, and more preferably less than 0.3 m.
Mit dem Begriff „Winkel“ ist in diesem Zusammenhang der Winkel zu einer Ebene zu verstehen, welche durch den Presspalt geht und welche orthogonal zu einer anderen Ebene orientiert ist, welche andere Ebene die Drehachsen der beiden Presswalzen umfasst. In this context, the term "angle" refers to the angle to a plane that passes through the press gap and is oriented orthogonally to another plane, which other plane encompasses the axes of rotation of the two press rollers.
Mit der Formulierung „hinsichtlich ihrer Lage verstellbar“ ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung gemeint, dass die absolute Position im Raum und/oder die Winkelausrichtung im Raum veränderbar sein soll, und zwar auf eine Art und Weise, die keine grundsätzlichen Umbaumaßnahmen erfordert, sondern die verhältnismäßig schnell und einfach, vorzugsweise automatisiert, durchführbar ist. In the context of the present invention, the phrase "adjustable with respect to its position" means that the absolute position in space and/or the angular orientation in space should be changeable in a manner that does not require any fundamental modifications, but is relatively quick and easy to carry out, preferably automatically.
Die Erfinder haben erkannt, dass die Festigkeit der Faserstoffbahn nicht nur von der Menge und/oder Art des applizierten Fluids abhängt, sondern auch maßgeblich von der Höhe des Drucks, welcher auf die Faserstoffbahn aufgebracht wird. Dabei hat sich gezeigt, dass ein höherer Druck tendenziell auch zu einer höheren Festigkeit führt. Bei der aus dem oben beschriebenen Stand der Technik bekannten Maschine sind jedoch einer Erhöhung des Drucks im Pressspalt Grenzen gesetzt, da das das Fasergelege transportierende Pressband, welches in der Regel aus Kunststofffäden gebildet ist, nur bedingt Druck verträgt. Wird ein zu großer Druck im Pressspalt aufgebracht, so kann es zu einer plastischen Verformung und damit dauerhafte Beschädigung des Pressbandes kommen. Einen merklich höheren Druck lässt sich auf das Fasergelege aufbringen, wenn dieses ungestützt, d.h. ohne eine Bespannung, wie das Pressband, durch einen Pressspalt geführt würde. Jedoch besteht hier ein Problem darin, dass gerade bei hohen Geschwindigkeiten, die für die Herstellung einer trockengelegten Faserstoffbahn auf industriellem Niveau nötig sind, sich das Fasergelege nicht immer gut von der Oberfläche der Presswalzen wieder ablöst. Um das Ablöseverhalten zu verbessern, bzw. um das Problem der Anhaftung zu vermeiden, ist es wichtig, wie die Erfinder erkannt haben, dass der Winkel, mit dem das Fasergelege in den Pressspalt eintritt und/oder der Winkel, mit dem das Fasergelege den Pressspalt verlässt, gezielt eingestellt werden kann. Dies kann erreicht werden, indem die Lage des Überführbandes und/oder des Anschlussbandes und/oder wenigstens einer Presswalze gezielt einstellbar ist. Es wurde beobachtet, dass es häufig im Hinblick auf das Ablöseverhalten von Vorteil ist, wenn der jeweilige Winkel nicht genau 0° beträgt. In einem solchen Fall wird wenigstens eine der beiden Presswalzen in einem Winkelbereich von >0° von dem Fasergelege umschlungen. Die genaue Einstellung für ein optimales und stabiles Ablöseverhalten des Fasergeleges von den beiden Presswalzen, auch bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten, sollte dynamisch, im Betrieb eingestellt werden können. Diese Einstellung hängt zum Beispiel von dem spezifischen Flächengewicht des Fasergeleges, von der Menge und Art der zuvor applizierten Flüssigkeit und von den Faserstoffeigenschaften ab. Bisweilen haben bereits kleine Änderungen des Umschlingungswinkels der Presswalzen einen erheblichen Einfluss auf das Ablöseverhalten. The inventors recognized that the strength of the fiber web depends not only on the quantity and/or type of applied fluid, but also significantly on the pressure applied to the fiber web. It has been shown that higher pressure tends to lead to higher strength. However, with the machine known from the prior art described above, there are limits to increasing the pressure in the press gap, as the press belt transporting the fiber web, which is usually made of plastic threads, can only withstand a limited amount of pressure. If excessive pressure is applied in the press gap, plastic deformation and thus permanent damage to the press belt can occur. Significantly higher pressure can be applied to the fiber web if it is guided through a press gap unsupported, i.e., without a tensioning device like the press belt. However, a problem arises here: especially at the high speeds required for the industrial-scale production of a dry-cured fiber web, the fiber layup does not always detach well from the surface of the press rollers. To improve the detachment behavior, or rather to avoid the problem of adhesion, it is important, as the inventors have recognized, that the The angle at which the fiber layup enters the press gap and/or the angle at which it exits the press gap can be precisely adjusted. This can be achieved by precisely adjusting the position of the transfer belt and/or the connecting belt and/or at least one press roller. It has been observed that, with regard to the release behavior, it is often advantageous if the respective angle is not exactly 0°. In such a case, at least one of the two press rollers is wrapped by the fiber layup at an angle greater than 0°. The precise setting for optimal and stable release behavior of the fiber layup from the two press rollers, even at high production speeds, should be dynamically adjustable during operation. This setting depends, for example, on the specific weight per unit area of the fiber layup, the quantity and type of previously applied liquid, and the fiber properties. Sometimes even small changes in the wrap angle of the press rollers have a significant impact on the release behavior.
Um dem Fasergelege für du Durchführung durch den Pressspalt im freien Zug die notwendige Festigkeit zu verleihen, wird vorgeschlagen, dass das Fasergelege, bevor es den Pressspalt durchläuft, von einem Pressband gestützt durch einen Vor- pressspalt geführt werden kann. In diesem können zwar noch keine so hohen Drücke wie im eigentlichen Pressspalt auf das Fasergelege aufgebracht werden, ohne das das Fasergelege stützende Pressband zu beschädigen, jedoch können im Vorpressspalt ausreichend hohe Drücke aufgebracht werden, um eine ausrechende Festigkeit der vorgepressten Faserstoffbahn für die Führung im freien Zug durch den eigentlichen Presspalt zu erhalten. To give the fiber fabric the necessary strength for passing through the press gap under free tension, it is proposed that the fiber fabric, supported by a press belt, be guided through a pre-pressing gap before passing through the press gap. While pressures as high as those in the actual press gap cannot yet be applied to the fiber fabric in this pre-pressing gap without damaging the press belt supporting the fiber fabric, sufficiently high pressures can be applied in the pre-pressing gap to achieve adequate strength in the pre-pressed fiber web for guiding it under free tension through the actual press gap.
Vorzugsweise wird das Fasergelege in dem Pressspalt mit einem Druck beaufschlagt, der größer als der Druck ist, mit welchem das Fasergelege zuvor im Vorpressspalt beaufschlagt wurde. Der Druck im Pressspalt kann insbesondere 1 ,5- bis 4-mal so groß wie der Druck im dem Vorpressspalt sein. Die Materialen der Oberflächen der beiden Presswalzen, die den Pressspalt bilden, sollten so ausgebildet sein, dass entsprechend hohe Druckkräfte auf das Fasergelege aufgebracht werden können. Insbesondere kann das Material zu diesem Zweck ein metallischer Werkstoff, wie Stahl, und/oder ein keramischer Werkstoff sein. Preferably, the fiber fabric in the press gap is subjected to a pressure greater than the pressure to which it was previously subjected in the pre-press gap. The pressure in the press gap can, in particular, be 1.5 to 4 times greater than the pressure in the pre-press gap. The materials of the surfaces of the two press rollers forming the press gap should be such that... It must be designed to withstand correspondingly high compressive forces applied to the fiber fabric. In particular, the material for this purpose can be a metallic material, such as steel, and/or a ceramic material.
Besonders vorteilhaft ist es, um eine hohe Festigkeit des Faserstoffbahn zu erzielen, ohne dabei den „Bulk“ und/oder die Saugfähigkeit und/oder das Anfühlverhalten negativ zu beeinträchtigen, wenn wenigstens eine der beiden Presswalzen ausgebildet ist, um das Fasergelege in dem Pressspalt mit einer Vielzahl von Hochdruck- und Niederdruckzonen zu versehen und so die Festigkeit des Fasergeleges zu erhöhen, wobei vorzugsweise die Hochdruck- und Niederdruckzonen derart dimensioniert sind, dass sie im Fasergelege eine mit bloßem Auge erkennbare Struktur ausbilden. In einem solchen Fall werden die hohen Drücke nur in den Hochdruckzonen auf das Fasergelege aufgebracht, wohingegen das Fasergelege in den Niederdruckzonen merklich geringer oder sogar gar nicht weiter komprimiert wird. To achieve high strength in the fiber web without negatively affecting the bulk, absorbency, and/or feel, it is particularly advantageous if at least one of the two press rollers is designed to provide the fiber layup in the press gap with a multitude of high-pressure and low-pressure zones, thereby increasing the fiber layup's strength. Preferably, the high-pressure and low-pressure zones are dimensioned such that they form a structure visible to the naked eye within the fiber layup. In such a case, the high pressures are applied to the fiber layup only in the high-pressure zones, whereas the fiber layup is compressed significantly less or not at all in the low-pressure zones.
Aus den gleichen Gründen kann auch das zuvor erwähnte Pressband ausgebildet sein, um das Fasergelege im Vorpressspalt mit einer Vielzahl von Hochdruck- und Niederdruckzonen zu versehen und so die Festigkeit des Fasergeleges zu erhöhen, wobei vorzugsweise die Hochdruck- und Niederdruckzonen derart dimensioniert sind, dass sie im Fasergelege eine mit bloßem Auge erkennbare Struktur ausbilden. For the same reasons, the aforementioned press belt can also be designed to provide the fiber fabric in the pre-pressing gap with a plurality of high-pressure and low-pressure zones, thereby increasing the strength of the fiber fabric, wherein the high-pressure and low-pressure zones are preferably dimensioned in such a way that they form a structure visible to the naked eye in the fiber fabric.
Bevorzugt ist es, wenn sowohl eine der beiden Presswalzen, die den Pressspalt bilden, als auch das Pressband geeignet sind, entsprechende Hochdruck- und Niederdruckzonen in dem Fasergelege auszubilden. So kann die Festigkeit noch weiter erhöht werden. Ferner ist es in diesem Fall ganz besonders bevorzugt, wenn die im Vorpressspalt in das Fasergelege eingebrachten Hochdruck- und Niederdruckzonen nicht deckungsgleich mit den im Pressspalt eingebrachten Hochdruck- und Niederdruckzonen sind. Auf diese Weise kann in der fertigen Faserstoffbahn ein sogenannter Moire-Effekt erzeugt werden, welcher das Produkt besonders hochwertig aussehen lässt. Um die auf das Formierband zu einem flächigen Fasergelege abgelegten Einzelfasern und/oder Faserbündel auch bei Produktionsgeschwindigkeiten auf industriellem Niveau überhaupt erst von dem Formierband auf das zuvor erwähnte Pressband zuverlässig und ohne Qualitätsverlust, insbesondere hinsichtlich der Formation und/oder Faserverteilung, überführen zu können, wird in einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, dass das Fasergelege in einem Transferbereich von dem Formierband auf das Pressband überführt wird, wobei ein das Fasergelege transportierendes Trum des Formierbandes an seinem Ende über eine letzte Formierband-Umlenkwalze geführt wird und ein das Fasergelege transportierendes Trum des Pressbandes an seinem Anfang über eine erste Pressband-Umlenkwalze geführt wird, wobei im Transferbereich das Formierband und das Pressband beide im Wesentlichen parallel zu einer Verlagerungsrichtung über eine Länge von mindestens 50mm und höchstens 1.000mm, vorzugsweise von mindestens 100mm und höchstens 800mm, geführt werden, wobei die Länge als Abstand, gemessen in der Verlagerungsrichtung, zwischen der Rotationsachse der ersten Pressband- Umlenkwalze und der Rotationsachse der letzten Formierband-Umlenkwalze definiert ist. It is preferred if both one of the two press rollers forming the press gap and the press belt are suitable for creating corresponding high-pressure and low-pressure zones in the fiber layup. This allows the strength to be increased even further. Furthermore, in this case, it is particularly preferred if the high-pressure and low-pressure zones introduced into the fiber layup in the pre-pressing gap are not identical to the high-pressure and low-pressure zones introduced in the press gap. In this way, a so-called moiré effect can be created in the finished fiber web, which gives the product a particularly high-quality appearance. In order to reliably transfer the individual fibers and/or fiber bundles laid down on the forming belt to form a planar fiber fabric from the forming belt to the aforementioned press belt, even at industrial-scale production speeds, and without loss of quality, particularly with regard to formation and/or fiber distribution, an advantageous embodiment of the present invention proposes that the fiber fabric be transferred from the forming belt to the press belt in a transfer area. In this transfer area, a fiber fabric-carrying section of the forming belt is guided at its end over a final forming belt deflection roller, and a fiber fabric-carrying section of the press belt is guided at its beginning over a first press belt deflection roller. Within the transfer area, both the forming belt and the press belt are guided substantially parallel to a displacement direction over a length of at least 50 mm and at most 1,000 mm, preferably at least 100 mm and at most 800 mm. This length is defined as the distance, measured in the displacement direction, between the axis of rotation of the first The press belt deflection roller and the axis of rotation of the last forming belt deflection roller are defined.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass der Begriff „Trum“ im Maschinenbau regelmäßig einen Teil oder Zweig eines umlaufenden Bauteils bezeichnet. Insbesondere die Begriffe „Lasttrum“ und „Leertrum“ für Bänder, die Zugkräfte übertragen, sind im Maschinenbau gebräuchlich. Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird mit dem Begriff „Trum“ insbesondere herangezogen, um den Teilabschnitt einer Bespannung bzw. eines Bandes zu beschreiben, der das Fasergelege transportiert. It should be noted here that in mechanical engineering, the term "Trum" regularly refers to a part or branch of a rotating component. In particular, the terms "loaded run" and "slack run" for belts that transmit tensile forces are common in mechanical engineering. For the purposes of the present invention, the term "Trum" is used specifically to describe the section of a covering or belt that transports the fiber fabric.
Mit „auf einem industriellen Niveau“ wird dabei eine hohe, kontinuierliche Produktionsgeschwindigkeit von größer oder gleich 150m/min, insbesondere größer oder gleich 250m/min, vorzugsweise größer oder gleich 400m/min verstanden. Zudem ist bei einem industriellen Niveau vorzugsweise die Breite der kontinuierlich hergestellten Faserstoffbahn größer oder gleich 0,5m, weiter bevorzugt größer oder gleich 1 m, insbesondere größer oder gleich 2,3m, jedoch in der Regel gleich oder weniger 10m. "At an industrial level" is understood to mean a high, continuous production speed of 150 m/min or greater, in particular 250 m/min or greater, preferably 400 m/min or greater. Furthermore, at an industrial level, the width of the continuously manufactured fiber web greater than or equal to 0.5m, more preferably greater than or equal to 1m, in particular greater than or equal to 2.3m, but usually equal to or less than 10m.
Es wurde erkannt, dass sich Qualitätsprobleme, die bei einer Steigerung der Produktionsgeschwindigkeit festgestellt wurden, reduzieren lassen, wenn der Transferbereich entsprechend lang ausgebildet und das Formierband und das Pressband im Transferbereich im Wesentlichen parallel zueinander bzw. zu der Verlagerungsrichtung geführt werden. Mit „im Wesentlichen parallel“ ist hier zu verstehen, dass eine Winkelabweichung, sofern überhaupt messbar vorhanden, sehr klein sein soll, insbesondere weniger als 5°, vorzugsweise weniger als 3°, noch weiter bevorzugt weniger als 1 °. Die Erfinder erklären sich dies wie folgt: Das auf dem Formierband transportierte Fasergelege weist eine noch sehr geringe Festigkeit auf. Um keine Qualitätsverschlechterung in dem Fasergelege zu erhalten, scheint eine „sanfte“ Überführung wichtig zu sein, bei welcher dem Fasergelege genügend Zeit gegeben wird, um sich von dem Formierband zu lösen und an dem Pressband anzuheften. Das führt dann dazu, dass der Transferbereich länger ausgebildet werden sollte, wenn die Produktionsgeschwindigkeit erhöht wird. Allerdings hat eine Verlängerung über 1.000mm hinaus keine weiteren Vorteile mehr gezeigt. Durch den größeren Platzbedarf ergeben sich bei einer weiteren Verlängerung des Transferbereichs nur Nachteile. It was recognized that quality problems observed when production speeds were increased could be reduced by making the transfer area sufficiently long and ensuring that the forming belt and the pressing belt within the transfer area were essentially parallel to each other and to the direction of transfer. "Essentially parallel" here means that any angular deviation, if measurable at all, should be very small, in particular less than 5°, preferably less than 3°, and even more preferably less than 1°. The inventors explain this as follows: The fiber fabric transported on the forming belt has very low tensile strength. To prevent any deterioration in the quality of the fiber fabric, a "gentle" transfer appears to be important, allowing the fiber fabric sufficient time to detach from the forming belt and adhere to the pressing belt. This then leads to the conclusion that the transfer area should be longer when production speeds are increased. However, extending it beyond 1,000 mm has not shown any further advantages. The increased space requirement would only result in disadvantages if the transfer area were extended further.
Die Vorteile einer „sanften Überführung“ kommen insbesondere dann zum Tragen, wenn die Geschwindigkeit, mit welcher das Fasergelege durch den Transferbereich geführt wird, größer oder gleich 150m/min, insbesondere größer oder gleich 250m/min, vorzugsweise größer oder gleich 400m/min, ist. Auch kommen die Vorteile einer „sanften Überführung“ dann besonders zum Tragen, wenn der Feuchtigkeitsgehalt des im Transferbereich zu transferierenden Fasergeleges weniger als 20% beträgt. In solchen Fällen ist Überführung nämlich besonders heikel. Ferner hat es sich, um einer Qualitätsverschlechterung des Fasergeleges bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten weiter entgegenzuwirken, als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn im Transferbereich das Formierband einen Abstand zum Pressband aufweist, welcher nicht größer ist als die Dicke des Fasergeleges unmittelbar vor dem Transferbereich. Dabei kann der Abstand aber mindestens 80% der Dicke des Fasergeleges unmittelbar vor dem Transferbereich betragen. Die der Dicke des Fasergeleges unmittelbar vor dem Transferbereich kann zum Beispiel zwischen 0,3mm und 10mm betragen. Auf diese Weise wird das Fasergelege quasi von beiden Bändern über die gesamte Länge des Transferbereichs gleichzeitig gestützt. Das Fasergelege erfährt im gesamten Transferbereich keine nennenswerte Änderung ihrer Bewegungsrichtung und es bleibt ihm genug Zeit, um sich „sanft“ von dem Formierband zu lösen und an dem Pressband anzuhaften. Wenn der Abstand zwischen den beiden Bändern unter 80% der Dicke des Fasergeleges unmittelbar vor dem Transferbereich beträgt, ist dies jedoch nachteilig, da das Fasergelege zu viel „Bulk“ verliert, was sich negativ auf die Saugfähigkeit und Anfühlverhalten der fertigen Faserstoffbahn auswirkt. Ziel ist es stattdessen, eine hohe Verdichtung ausschließlich in bestimmten Hochdruckzonen durch Druck und/oder Wärme in das Fasergelege einzubringen, wohingegen das Fasergelege in den Niederdruckzonen nur gering verdichtet wird. The advantages of a "gentle transfer" are particularly evident when the speed at which the fiber fabric is guided through the transfer area is greater than or equal to 150 m/min, especially greater than or equal to 250 m/min, and preferably greater than or equal to 400 m/min. The advantages of a "gentle transfer" are also particularly evident when the moisture content of the fiber fabric being transferred in the transfer area is less than 20%. In such cases, transfer is especially critical. Furthermore, to further counteract deterioration of the fiber layup at high production speeds, it has proven particularly advantageous if, in the transfer area, the forming belt maintains a distance from the pressing belt that is no greater than the thickness of the fiber layup immediately before the transfer area. This distance can, however, be at least 80% of the thickness of the fiber layup immediately before the transfer area. The thickness of the fiber layup immediately before the transfer area can, for example, be between 0.3 mm and 10 mm. In this way, the fiber layup is supported by both belts simultaneously along the entire length of the transfer area. The fiber layup experiences no significant change in its direction of movement throughout the entire transfer area and has sufficient time to detach smoothly from the forming belt and adhere to the pressing belt. However, if the distance between the two belts is less than 80% of the fiber layup thickness immediately before the transfer area, this is disadvantageous because the fiber layup loses too much bulk, negatively impacting the absorbency and feel of the finished fiber web. The aim, instead, is to introduce high compaction into the fiber layup exclusively in specific high-pressure zones using pressure and/or heat, while the fiber layup is only slightly compacted in the low-pressure zones.
Um das Ablösen von dem Formierband and das Anheften an das Pressband zu unterstützen, ist es von Vorteil, wenn die erste Pressband-Umlenkwalze besaugt ist und/oder dass die letzte Formierband-Umlenkwalze unbesaugt ist. Hierzu sollten das Formierband und das Pressband luftdurchlässig ausgebildet sein. Auch können hinter der ersten Pressband-Umlenkwalze in der Siebschlaufe des Pressbandes weitere Unterdruckmittel, wie zum Beispiel Saugkästen, vorgesehen sein, um das Fasergelege an das Pressband anzuheften und dort zu halten. Vorzugsweise nimmt dabei die Intensität der Besaugung im Transferbereich in Verlagerungsrichtung zu. Der applizierte Unterdrück von den Unterdruckmitteln liegt vorzugsweise zwischen 1 mbar und 10mbar. In einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird das Fasergelege nach Verlassen des Transferbereichs, vorzugsweise über Kopf hängend, insbesondere mittels in der Schlaufe des Pressbandes vorgesehener Unterdruckmittel, bis zu dem Vorpressspalt geführt wird, um dann zusammen mit dem Pressband durch den Vorpressspalt geführt zu werden. To facilitate the detachment from the forming belt and the attachment to the pressing belt, it is advantageous for the first pressing belt deflection roller to be vacuum-operated and/or for the last forming belt deflection roller to be non-vacuum-operated. For this purpose, the forming belt and the pressing belt should be air-permeable. Additional vacuum devices, such as suction boxes, can also be provided behind the first pressing belt deflection roller in the screen loop of the pressing belt to attach and hold the fiber fabric to the pressing belt. Preferably, the intensity of the vacuum in the transfer area increases in the direction of displacement. The applied vacuum from the vacuum devices is preferably between 1 mbar and 10 mbar. In an advantageous embodiment of the present invention, the fiber fabric, after leaving the transfer area, is preferably suspended overhead, and is guided to the pre-pressing gap, in particular by means of vacuum means provided in the loop of the press belt, in order to then be guided through the pre-pressing gap together with the press belt.
Dabei kann auf das Fasergelege nach dem Verlassen des Transferbereichs und vor Erreichung des Pressspalts das Fluid aus Schritt c) appliziert werden. Wenn dieses erst kurz vor Erreichung des Pressspalts auf das Fasergelege appliziert wird, verbleibt dem Wasser weniger Zeit, in das Innere der Fasern einzudringen, so dass mehr freies Wasser zur Ausbildung von Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Fasern im Pressspalt zur Verfügung steht. The fluid from step c) can be applied to the fiber fabric after it leaves the transfer area and before reaching the press gap. If this fluid is applied to the fiber fabric shortly before reaching the press gap, the water has less time to penetrate the interior of the fibers, so that more free water is available to form hydrogen bonds between the fibers in the press gap.
Der Gedanke der „sanften“ Überführung ist nicht nur auf den Transferbereich zwischen dem Formierband und dem Pressband anwendbar, auch wenn er dort wegen der geringen Festigkeit des Fasergeleges von besonderer Bedeutung ist, sondern er lässt sich vorteilhaft auch an anderen Stellen anwenden, an denen das Fasergelege von einem Band zu einem anderen Band transferiert wird. Insbesondere kann das Fasergelege in einem weiteren Transferbereich von dem Pressband auf das Anschlussband überführt werden, welches das Fasergelege bis kurz vor den Pressspalt transportiert. Es ist von Vorteil, das Fasergelege nicht direkt von dem Pressband im freien Zug in den Pressspalt zu überführen, sondern stattdessen das Anschlussband dazwischen vorzusehen, da es mit dem Anschlussband einfacher möglich ist, das Fasergelege bis kurz vor den Pressspalt zu führen. Insbesondere kann das Anschlussband und/oder können die Umlenkwalzen in der Siebschlaufe des Anschlussbandes hierzu entsprechend ausgebildet sein. Wenn zum Beispiel die letzte Anschlussband-Umlenkwalze, welche sich am Ende des transportierenden Trums des Anschlussbandes befindet, nur einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser, vorzugsweise einen Durchmesser von nicht mehr als 0,5m, weiter bevorzugt nicht mehr als 0,4m, noch weiter bevorzugt nicht mehr als 0,3m, aufweist, so kann die letzte Anschlussband-Umlenkwalze entsprechend nah an dem Pressspalt platziert werden. Der Durchmesser der letzten Anschlussband-Umlenkwalze sollte vorzugsweise weniger als halb so groß sein, wie der Durchmesser von wenigstens einer der beiden Presswalzen, die zusammen den Pressspalt bilden. Zudem kann das Anschlussband eine geringere Dicke und/oder eine geringere Biegesteifigkeit als das Pressband aufweisen, um über die letzte Anschlussband-Umlenkwalze geführt bzw. umgelenkt werden zu können, wenn diese einen entsprechend kleinen Durchmesser aufweist. The concept of a "gentle" transfer is not only applicable to the transfer area between the forming belt and the pressing belt, even though it is particularly important there due to the low tensile strength of the fiber fabric, but can also be advantageously applied at other points where the fiber fabric is transferred from one belt to another. In particular, the fiber fabric can be transferred from the pressing belt to the connecting belt in a further transfer area, which transports the fiber fabric to just before the press gap. It is advantageous not to transfer the fiber fabric directly from the pressing belt into the press gap in free tension, but instead to provide the connecting belt in between, as it is easier to guide the fiber fabric to just before the press gap with the connecting belt. Specifically, the connecting belt and/or the deflection rollers in the screen loop of the connecting belt can be designed accordingly. If, for example, the last connecting belt deflection roller, which is located at the end of the conveying section of the connecting belt, has only a relatively small diameter, preferably a diameter of no more than 0.5 m, more preferably no more than 0.4 m, and even more preferably no more than 0.3 m, then the last connecting belt deflection roller The connecting belt should be positioned close to the press gap. The diameter of the last connecting belt deflection roller should preferably be less than half the diameter of at least one of the two press rollers that together form the press gap. Furthermore, the connecting belt can have a smaller thickness and/or lower bending stiffness than the press belt in order to be guided or deflected over the last connecting belt deflection roller, provided the latter has a correspondingly small diameter.
In einer vorteilhaften Weiterbildung dieses Gedankens wird dabei vorgeschlagen, dass das das Fasergelege transportierende Trum des Pressbandes an seinem Ende über eine letztes Pressband-Umlenkwalze geführt wird, und ein das Fasergelege transportierendes Trum des Anschlussbandes an seinem Anfang über eine erste Anschlussband-Umlenkwalze geführt wird, wobei im weiteren Transferbereich das Pressband und das Anschlussband beide im Wesentlichen parallel zu einer weiteren Verlagerungsrichtung über eine Länge von mindestens 50mm und höchstens 1.000mm, vorzugsweise von mindestens 100mm und höchstens 800mm, geführt werden, und wobei die Länge als Abstand, gemessen in der weiteren Verlagerungsrichtung, zwischen der Rotationsachse der ersten Anschlussband-Umlenkwalze und der Rotationsachse der letzten Pressband- Umlenkwalze definiert ist. In an advantageous further development of this idea, it is proposed that the fiber-carrying section of the press belt is guided at its end over a final press belt deflection roller, and a fiber-carrying section of the connecting belt is guided at its beginning over a first connecting belt deflection roller, wherein in the further transfer area the press belt and the connecting belt are both guided substantially parallel to a further displacement direction over a length of at least 50 mm and at most 1,000 mm, preferably at least 100 mm and at most 800 mm, and wherein the length is defined as the distance, measured in the further displacement direction, between the axis of rotation of the first connecting belt deflection roller and the axis of rotation of the last press belt deflection roller.
Ferner kann das verfestigte Fasergelege kurz hinter dem Pressspalt von dem Überführband aufgenommen werden, welches das verfestigte Fasergelege zu einer weiteren Behandlungseinheit überführt, insbesondere auf ein Trockensieb überführt, auf welchem das verfestigte Fasergelege, insbesondere in einer Trocknervorrichtung, anschließend getrocknet wird. Auch hier ist es von Vorteil, das Fasergelege nicht direkt von dem Pressspalt im freien Zug zu der weiteren Behandlungseinheit, insbesondere auf das Trockensieb, zu überführen, sondern stattdessen das Überführband dazwischen vorzusehen, da es mit dem Überführband einfacher möglich ist, das Fasergelege kurz hinter dem Pressspalt aufzunehmen. Insbesondere kann das Überführband und/oder können die Umlenkwalzen in der Siebschlaufe des Überführbandes hierzu entsprechend ausgebildet sein. Wenn zum Beispiel die erste Überführband-Umlenkwalze, welche sich am Anfang des transportierenden Trums des Überführbandes befindet, nur einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser, vorzugsweise einen Durchmesser von nicht mehr als 0,5m, weiter bevorzugt nicht mehr als 0,4m, noch weiter bevorzugt nicht mehr als 0,3m, aufweist, so kann die erste Überführband-Umlenkwalze entsprechend nah an dem Pressspalt platziert werden. Der Durchmesser der ersten Überführband- Umlenkwalze sollte vorzugsweise weniger als halb so groß sein, wie der Durchmesser von wenigstens einer der beiden Presswalzen, die zusammen den Pressspalt bilden. Zudem kann das Überführband eine geringere Dicke und/oder eine geringere Biegesteifigkeit als das Trockensieb aufweisen, um über die erste Überführband-Umlenkwalze geführt bzw. umgelenkt werden zu können, wenn diese einen entsprechend kleinen Durchmesser aufweist. Furthermore, the consolidated fiber fabric can be picked up by the transfer conveyor shortly behind the press gap. This conveyor then transfers the consolidated fiber fabric to a further processing unit, in particular to a drying screen, where the consolidated fiber fabric is subsequently dried, especially in a drying unit. Here, too, it is advantageous not to transfer the fiber fabric directly from the press gap in free draft to the further processing unit, especially to the drying screen, but instead to provide the transfer conveyor in between, as it is easier to pick up the fiber fabric shortly behind the press gap with the transfer conveyor. In particular, the transfer conveyor and/or the deflection rollers in the The screen loop of the transfer belt must be designed accordingly. For example, if the first transfer belt deflection roller, located at the beginning of the conveying section of the transfer belt, has a relatively small diameter, preferably no more than 0.5 m, more preferably no more than 0.4 m, and even more preferably no more than 0.3 m, then the first transfer belt deflection roller can be positioned close to the press gap. The diameter of the first transfer belt deflection roller should preferably be less than half the diameter of at least one of the two press rollers that together form the press gap. Furthermore, the transfer belt can have a smaller thickness and/or lower flexural stiffness than the drying screen in order to be guided or deflected over the first transfer belt deflection roller if the latter has a correspondingly small diameter.
Ferner kann das Überführband auch dazu genutzt werden, um auf die dem Überführband abgewandte Seite des Fasergeleges ein Fluid zu applizieren, während das Fasergelege überführt wird. Furthermore, the transfer belt can also be used to apply a fluid to the side of the fiber fabric facing away from the transfer belt while the fiber fabric is being transferred.
Eine besonders vorteilhafte Einstellmöglichkeit der Eintritts- und/oder Austrittswinkel des Fasergeleges in bzw. aus dem Pressspalt sieht vor, dass beide Presswalzen, vorzugsweise zusammen, in im Wesentlichen vertikaler Richtung verlagerbar sind. In diesem Fall können das Anschlussband und/oder das Überführband ortsfest montiert sein, d.h. nicht verstellbar ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich wäre ist es aber beispielsweise auch denkbar, dass wenigstens eine der beiden Presswalzen, vorzugsweise nur eine der beiden Presswalzen, schwenkbar angeordnet ist, nämlich so, dass ihre Drehachse auf einer Kreisbogenbahn um die Drehachse der anderen Presswalze verschwenkt werden kann. A particularly advantageous way of adjusting the entry and/or exit angles of the fiber layup into and out of the press gap is to allow both press rollers, preferably together, to be displaceable in a substantially vertical direction. In this case, the connecting belt and/or the transfer belt can be fixed in place, i.e., not adjustable. Alternatively or additionally, it would also be conceivable, for example, that at least one of the two press rollers, preferably only one of the two press rollers, is pivotably arranged, namely such that its axis of rotation can be pivoted along a circular arc around the axis of rotation of the other press roller.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass vor dem Pressspalt auf das Fasergelege lediglich Wasser und/oder Trockenfestmittel appliziert werden, wohingegen nach dem Pressspalt auf das verfestigte Fasergelege Nassfestmittel appliziert werden. Nassfestmittel dienen dazu, der Faserstoffbahn, insbesondere Tissuebahn, auch im nassen Zustand eine - wenn auch beschränkte - mechanische Festigkeit zu verleihen. Ohne Nassfestmittel würde die Faserstoffbahn ansonsten durch die Aufspaltung der Wasserstoffbrücken unter Wasserzutritt ihren inneren Zusammenhalt verlieren. Nassfestmittel sind im Verarbeitungszustand in der Regel wasserlösliche Polymere, die vorrangig aus Polyaminen und Epichlorhydrinderivaten hergestellt werden und mit den Fasern reagieren. Dabei bilden sich wasserunlösliche Quervernetzungen zwischen den Fasern, die die Faserstoffbahn stabilisieren. Trockenfestmittel dienen hingegen primär dazu, die Festigkeit der Faserstoffbahn, insbesondere Tissuebahn, im trockenen Zustand weiter zu erhöhen. Ein bekanntes und gleichzeitig relativ günstiges Trockenfestmittel ist Stärke, insbesondere kationische Stärke. Es gibt jedoch auch chemische Trockenfestmittel, wie Natrium-Carboxymethylcellulose (CMC). Insbesondere Nassfestmittel, die noch nicht getrocknet sind, teilweise aber auch Trockenfestmittel, neigen dazu, Oberflächen von Maschinenteilen, mit denen sie in Kontakt gelangen, zu verschmutzen bzw. an diesen anzuhaften. Aus diesem Grund sollten die Nassfestmittel erst hinter dem Pressspalt, welcher vorzugsweise zugleich der letzte Pressspalt in dem Herstellverfahren bzw. in der Herstellmaschine ist, auf die Faserstoffbahn aufgebracht werden, um die Elemente, insbesondere Walzen, die den Pressspalt bilden, vor Verschmutzung zu schützen. An advantageous embodiment of the present invention provides that only water and/or drying agents are applied to the fiber fabric in front of the pressing gap. Wet-strength agents are applied to the fiber web after the press gap, whereas wet-strength agents are applied to the consolidated fiber web after the press gap has passed. Wet-strength agents serve to impart a degree of mechanical strength—albeit limited—to the fiber web, especially tissue webs, even when wet. Without wet-strength agents, the fiber web would otherwise lose its internal cohesion due to the breaking of hydrogen bonds upon exposure to water. In their processed state, wet-strength agents are generally water-soluble polymers, primarily made from polyamines and epichlorohydrin derivatives, which react with the fibers. This reaction forms water-insoluble cross-links between the fibers, stabilizing the fiber web. Dry-strength agents, on the other hand, primarily serve to further increase the strength of the fiber web, especially tissue webs, in the dry state. A well-known and relatively inexpensive dry-strength agent is starch, particularly cationic starch. However, there are also chemical dry-strength agents, such as sodium carboxymethylcellulose (CMC). Wet-strength agents, especially those that are not yet dry, and to some extent dry-strength agents as well, tend to contaminate or adhere to the surfaces of machine parts they come into contact with. For this reason, wet-strength agents should only be applied to the fiber web downstream of the press gap, which is preferably also the last press gap in the manufacturing process or machine, in order to protect the elements, particularly the rollers, that form the press gap from contamination.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, vorzugsweise einer Tissue-, Papier- oder Kartonbahn oder einer Vliesstoffbahn, insbesondere einer Tissue-Bahn mit einem Flächengewicht von 28g/m2 bis 42g/m2, umfassend: a) eine Rohstoffaufbereitungsanlage zum wasserarmen Aufbereiten von zellstoffhaltigen Fasern zu Einzelfasern und/oder Faserbündeln; b) eine Trockenformiervorrichtung zum trockenen Formieren der Einzelfasern und/oder Faserbündel in einem Luftstrom zu einem flächigen Fasergelege auf einem Formierband; c) eine Applikationsvorrichtung zum Applizieren eines Fluids, vorzugsweise von Wasser und/oder eines Wasser-Additiv-Gemischs, auf das Fasergelege; d) eine Verfestigungsvorrichtung zum Verfestigen des flächigen Fasergeleges durch Anwenden von Druck in einem Pressspalt, welcher durch zwei Presswalzen gebildet wird; wobei die Maschine ferner ein Anschlussband umfasst, um das flächige Fasergelege bis kurz vor den Pressspalt zu transportieren, sowie ein Überführband umfasst, um das durch den Pressspalt verfestigte Fasergelege kurz hinter dem Pressspalt aufzunehmen, so dass das flächige Fasergelege ungestützt durch den Pressspalt geführt wird, wobei wenigstens eine der beiden Presswalzen und/oder das Anschlussband und/oder das Überführband hinsichtlich ihrer Lage derart verstellbar sind, dass der Winkel, mit dem das Fasergelege in den Pressspalt eintritt, und/oder der Winkel, mit dem das verfestigte Fasergelege den Pressspalt verlässt, gezielt einstellbar ist bzw. sind. Another aspect of the present invention relates to a machine for producing a fibrous web, preferably a tissue, paper or cardboard web or a nonwoven web, in particular a tissue web with a basis weight of 28g/ m² to 42g/ m² , comprising: a) a raw material preparation plant for the low-water processing of cellulose-containing fibers into individual fibers and/or fiber bundles; b) a dry forming device for the dry forming of the individual fibers and/or fiber bundles in an air stream into a planar fiber fabric on a forming belt; c) an application device for applying a fluid, preferably water and/or a water-additive mixture, to the fiber fabric; d) a consolidation device for consolidating the flat fiber fabric by applying pressure in a press gap formed by two press rollers; wherein the machine further comprises a connecting belt for transporting the flat fiber fabric to just before the press gap, and a transfer belt for receiving the fiber fabric consolidated by the press gap just behind the press gap, so that the flat fiber fabric is guided through the press gap unsupported, wherein at least one of the two press rollers and/or the connecting belt and/or the transfer belt is adjustable with respect to its position such that the angle at which the fiber fabric enters the press gap and/or the angle at which the consolidated fiber fabric leaves the press gap can be specifically adjusted.
Die vorteilhaften Weiterbildungen, die zuvor für das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben wurden, gelten sinngemäß auch für die erfindungsgemäße Maschine. The advantageous further developments previously described for the method according to the invention also apply analogously to the machine according to the invention.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff „wasserarme“ Rohstoffaufbereitung auch die Aufbereitung des Rohstoffs ganz ohne gezielte Zuführung von Wasser und/oder anderen Flüssigkeiten. For the purposes of the present invention, the term "low-water" raw material processing also includes the processing of the raw material entirely without the targeted addition of water and/or other liquids.
Die Erfindung erstreckt sich ausdrücklich auch auf solche Ausführungsformen, welche nicht durch Merkmalskombinationen aus expliziten Rückbezügen der Ansprüche gegeben sind, womit die offenbarten Merkmale der Erfindung - soweit dies technisch sinnvoll ist - beliebig miteinander kombiniert sein können. The invention expressly extends to embodiments which are not given by combinations of features from explicit cross-references of the claims, whereby the disclosed features of the invention can be combined arbitrarily with one another - insofar as this is technically sensible.
Zur Differenzierung zwischen den hergestellten Faserstoffbahnen, beispielweise einer Tissue-, Papier- oder Kartonbahn einerseits oder einer Vliesstoffbahn (im Englischen „Non-Woven“) andererseits, wird folgende Unterscheidung getroffen, welche sich auf die Faserlänge, Dichte und Faserbindungsart stützt: Es wird unter einer Tissue-, Papier- oder Kartonbahn eine Faserstoffbahn mit überwiegend mittleren Faserlängen, die kürzer als die Faserlängen von Vliesstoffbahnen sind, von kleiner oder gleich 5mm, insbesondere kleiner oder gleich 4mm, vorzugsweise kleiner oder gleich 3mm, einer überwiegenden Bindung durch Wasserstoffbrücken und einer Rohdichte von größer oder gleich 0,4g/cm3 verstanden. Die eingesetzten Fasern in einer Tissue-, Papier- oder Kartonbahn zeichnen sich zusätzlich dadurch aus, dass sie einen Schlankheitsgrad von Faserlänge zu Faserdurchmesser von kleiner oder gleich 200, insbesondere kleiner oder gleich 150, vorzugsweise kleiner oder gleich 100, aufweisen. To differentiate between the manufactured fiber webs, for example a tissue, paper or cardboard web on the one hand and a non-woven web on the other, the following distinction is made, which is based on fiber length, density and fiber bonding type: A tissue, paper, or board web is defined as a fibrous web with predominantly medium fiber lengths, shorter than those of nonwoven webs, of 5 mm or less, in particular 4 mm or less, preferably 3 mm or less, predominantly bonded by hydrogen bonds, and with a bulk density of 0.4 g/ cm³ or greater. The fibers used in a tissue, paper, or board web are further characterized by a slenderness ratio (fiber length to fiber diameter) of 200 or less, in particular 150 or less, preferably 100 or less.
Es wird unter einer Vliesstoffbahn, welche ebenso hauptsächlich aus Fasern besteht, als wesentliche Abgrenzung zu einer Tissue-, Papier- oder Kartonbahn verstanden, dass die Vliesstoffbahn einen Faseranteil von wenigstens 30% aus sehr langen Fasern mit einer mittleren Faserlänge von mehr als 5mm oder auch Endlosfasern, die den Vliesstoffcharakter bestimmen, besitzt. Auch wird bei einer Vliesstoffbahn der Schlankheitsgrad von Faserlänge zu Faserdurchmesser der Fasern von größer oder gleich 300 angestrebt. Der übrige Faseranteil einer Vliesstoffbahn kann dabei anderweitig zusammengesetzt sein und die Rohdichte sollte unter 0,40 g/cm3 liegen, um eine Faserstoffbahn den Vliesstoffen zuzurechnen. A nonwoven fabric, which also consists primarily of fibers, is defined—as a key distinction from tissue, paper, or cardboard—by the fact that it contains at least 30% very long fibers with an average fiber length of more than 5 mm, or continuous fibers, which determine its nonwoven characteristics. Furthermore, a fiber-to-diameter ratio of greater than or equal to 300 is targeted for a nonwoven fabric. The remaining fiber content of a nonwoven fabric can be of a different composition, and the bulk density should be below 0.40 g/ cm³ for a fiber-based fabric to be classified as a nonwoven.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment with reference to the drawing.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand folgender Figuren erläutert. The invention will be explained below with reference to the following figures.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Rohstoffaufbereitungsanlage 2 zur wasserarmen Aufbereitung von zellstoffhaltigen Fasern 200; Fig. 1 shows a schematic representation of a raw material processing plant 2 for the low-water processing of cellulose-containing fibers 200;
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Faserstoffbahnanlage 3 zur Herstellung einer trockenformierten Faserstoffbahn 309; Fig. 3a-3c zeigen schematisch verschiedene Möglichkeiten, den Ein- bzw. Auslaufwinkel des Fasergeleges 300, 305 in den bzw. aus dem Presspalt 84 gezielt zu einzustellen. Fig. 2 shows a schematic representation of a fiber web plant 3 for the production of a dry-formed fiber web 309; Figs. 3a-3c schematically show various possibilities for selectively adjusting the entry and exit angle of the fiber layup 300, 305 into and out of the press gap 84.
Fig. 4 zeigt die Anordnung gemäß Fig. 3c mit weiteren Elementen Fig. 4 shows the arrangement according to Fig. 3c with additional elements.
Zur Verdeutlichung der einzelnen Richtungen ist ein übergeordnetes, kartesisches Koordinatensystem in den Figuren angelegt. Die x-Richtung entspricht dabei einer Erstreckung in Längsrichtung, welche auch als Maschinenrichtung MD (Machine- Direction) bezeichnet wird. Die y-Richtung entspricht einer Richtung orthogonal zur Maschinenrichtung MD. Sie wird auch als Maschinenquerrichtung CD (Cross- Direction) bezeichnet. Die z-Richtung entspricht hingegen der Höhenrichtung. To clarify the individual directions, a higher-level Cartesian coordinate system is used in the figures. The x-direction corresponds to a longitudinal extent, also known as the machine direction (MD). The y-direction corresponds to a direction orthogonal to the machine direction (MD) and is also known as the cross-direction (CD). The z-direction corresponds to the vertical direction.
Die Fig. 1 , Fig. 2 und Fig. 3a-3c zeigen in schematischer Darstellung eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellverfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Herstellmaschine 1. Figures 1, 2 and 3a-3c show a schematic representation of a possible embodiment of the manufacturing process or the manufacturing machine 1 according to the invention.
Die Fig. 1 stellt dabei schematisch eine mögliche Ausführungsform einer wasserarmen Aufbereitung, bzw. einer wasserarmen Rohstoffaufbereitungsanlage 2 dar, in der die Einzelfasern und/oder Faserbündel 209 zum Beispiel aus faserhaltigen Recyclingware und/oder aus Frischfaserzellstoff als Ballenware 200, durch Zerkleinerungsvorrichtungen 221 , 222, 223 und/oder Zerfaserungsvorrichtungen 222, 223 hergestellt werden. Dabei werden die Einzelfasern und/oder Faserbündel 209 nach einer erfolgreichen Zerkleinerung bzw. Zerfaserung in einem Luftstrom transportiert. Konkret wird das Luft-/Faser-Gemisch über einen Verteilkanal oder mehrere Verteilkanäle wenigstens einer der in Fig. 2 dargestellten Trockenformiervorrichtungen 4A, 4B, 4C einer Faserstoffbahnanlage 3 zur Herstellung einer trockenformierten Faserstoffbahn 309 zugeführt. Figure 1 schematically depicts a possible embodiment of a low-water processing plant, or a low-water raw material processing plant 2, in which the individual fibers and/or fiber bundles 209 are produced, for example, from fiber-containing recycled material and/or from virgin fiber pulp as bales 200, by comminution devices 221, 222, 223 and/or fiberizing devices 222, 223. After successful comminution or fiberizing, the individual fibers and/or fiber bundles 209 are transported in an airflow. Specifically, the air/fiber mixture is fed via a distribution channel or several distribution channels to at least one of the dry forming devices 4A, 4B, 4C shown in Figure 2 of a fiber web plant 3 for the production of a dry-formed fiber web 309.
Es ist ebenso eine parallele Anordnung mehrere Rohstoffaufbereitungsanlagen 2 vorstellbar, welche eine einzige Faserstoffbahnanlage 3 versorgen können. Dies ist vorteilhaft, wenn eine Rohstoffaufbereitungsanlage 2 allein nicht die benötigte Menge an Einzelfasern und/oder Faserbündel 209 herstellen kann oder unterschiedliche Typen von zellstoffhaltigen Fasern 200 als Rohstoff verwendet werden, beispielsweise für eine mehrlagige Faserstoffbahn 309. It is also conceivable to have several raw material preparation plants 2 in parallel, which can supply a single fiber web plant 3. This is advantageous if a single raw material preparation plant 2 does not provide the required quantity of individual fibers and/or fiber bundles 209 can be produced or different types of cellulose-containing fibers 200 can be used as raw material, for example for a multi-layer fiber web 309.
Zur Qualität und zu den Eigenschaften der hergestellten trockenformierten Faserstoffbahn 309 sowie die Gesamtbilanz des Herstellungsprozesses bezüglich wirtschaftlicher und energetischer Gesichtspunkte trägt die wasserarme Aufbereitung entscheidend bei. Beispielsweise ist eine Herausforderung hier, einen diskontinuierlichen in einen kontinuierlichen Prozess zu transformieren, wobei sehr hohe Produktionsmengen von mehreren tausend Tonnen fertig hergestellter Faserstoffbahn 309 pro Jahr angestrebt werden. Diese hohen Produktionsmengen bedeuten, dass der zur Verfügung stehende Rohstoff idealerweise so kompakt wie mögliche gelagert werden sollte, um die Lagerhaltung so gering wie möglich zu halten. Ein wichtiger Aspekt bei der wasserarmen Rohstoffaufbereitung ist es, dass das benötigte Volumen des aufbereiteten Rohstoffes stetig bis zur finalen Verarbeitung in der Faserbahnanlage 3 ansteigt. Der Anstieg des Volumens kann sich dabei zwischen dem Frischfaserzellstoff als Ballenware 200 bis zu den im Luftstrom aufgelösten Einzelfasern und/oder Faserbündel 209 üblicherweise im Bereich um das 30.000-fache bis 50.000-fache vergrößern. Dadurch kann eine Lagerhaltung bzw. eine Zwischenlagerung in einem Speicher 240 in der Rohstoffaufbereitungsanlage 2 so gering wie möglich gehalten werden und/oder nur an den entscheidenden Aufbereitungsschritten vorgesehen werden. The low-water processing method makes a crucial contribution to the quality and properties of the produced dry-formed fiber web 309, as well as to the overall economic and energy efficiency of the manufacturing process. One challenge, for example, is transforming a discontinuous process into a continuous one, aiming for very high production volumes of several thousand tons of finished fiber web 309 per year. These high production volumes mean that the available raw material should ideally be stored as compactly as possible to minimize storage requirements. An important aspect of low-water raw material processing is that the required volume of the processed raw material increases steadily until final processing in the fiber web plant 3. The increase in volume can typically range from a factor of 30,000 to 50,000, from virgin pulp in bales 200 to individual fibers and/or fiber bundles 209 dispersed in an air stream. This allows storage or intermediate storage in a storage unit 240 in the raw material processing plant 2 to be kept to a minimum and/or only be provided at the crucial processing steps.
Ein weiterer Aspekt für die Gesamtbilanz ist es, die zugeführte Rohstoffware, hinsichtlich ihrer Verfügbarkeit hoch und hinsichtlich ihrer Kosten gering zu halten. Frischfaserzellstoff kann beispielsweise anstatt in Form von Ballenware 200 auch in Form von kostenintensiverer und voluminöseren Rollenware angeliefert werden. Ein Ballen setzt sich üblicherweise aus mehreren Tafeln oder Fetzen von Frischfaserzellstoff zusammen. Umgangssprachlich hat sich durch die sehr stark verbreitete Art, den Frischfaserzellstoff in Form von Rollenware für Endprodukte zu verwenden, der Begriff Fluff- zellstoff („Fluff-Pulp“ oder auch Zellstoffwatte) als gleichbedeutend mit Frischfaserzellstoff aus Rollenware eingestellt. Dies ist jedoch nicht korrekt, da erst eine Zerkleinerung der Rollenware einen aufgelockerten Fluffzellstoff ergeben kann. Another aspect for the overall balance is to keep the availability of the supplied raw materials high and the costs low. For example, virgin fiber pulp can be delivered not only in bales but also in the form of more expensive and voluminous rolls. A bale typically consists of several sheets or strips of virgin fiber pulp. In everyday language, the widespread use of virgin fiber pulp in roll form for end products has led to the term "fluff pulp"("fluffpulp" or "cellulose wadding") becoming synonymous with virgin fiber pulp from rolls. However, this is incorrect, as fluff pulp can only be obtained by shredding the rolls.
Üblicherweise ist bei einem Frischfaserzellstoff in Form von Rollenware ein Großteil der Rohstoffaufbereitung für die hergestellte Faserstoffbahn schon in den Herstellungsprozess des Frischfaserzellstoffs verlagert. Die Herstellung ist komplexer und aufwändiger. In der Regel unterliegt die Massenverteilung in der Rollenware im Vergleich zur Ballenware geringeren Toleranzen. Dies ist für den bekannten, vereinfachten Faserstoffbahnherstellungsprozess vorteilhaft, um einen kontinuierlichen Massenstrom zur Verfügung zu stellen. Typically, with virgin pulp in roll form, a large part of the raw material preparation for the manufactured fiber web is already integrated into the virgin pulp production process. This makes production more complex and costly. Generally, the mass distribution in rolls is subject to lower tolerances compared to bales. This is advantageous for the known, simplified fiber web production process, ensuring a continuous mass flow.
Ferner kann bereits die Zusammensetzung des Zellstoffs in der Rollenware mit Additiven auf die final herzustellende Faserstoffbahn abgestimmt sein. So sind üblicherweise der Rollenware schon Additive, wie beispielsweise „Debonding Agents“ beigemischt, welche die Auflösung der Fasern untereinander erleichtern und einer erneuten Ansammlung der Fasern im weiteren Herstellungsprozess entgegenwirken. Dies ist üblicherweise in Ballenware nicht der Fall bzw. auf ein Minimum reduziert. Furthermore, the composition of the pulp in the roll stock can already be tailored to the final fiber web to be produced, using additives. For example, additives such as debonding agents are typically already mixed into the roll stock. These facilitate the separation of the fibers and counteract fiber recombination during the subsequent manufacturing process. This is usually not the case with baled pulp, or is reduced to a minimum.
Der Frischfaserzellstoff in Ballenform und in Rollenform besitzen üblicherweise ähnliche Materialdichtewerte von um die 600 - 960 kg/m3, jedoch benötigt die Rolle durch ihre zylindrische Form im Vergleich zu einer im Wesentlichen kubischen Form eines Ballens üblicherweise bis zu ca. 30% mehr an Lagerraum für die Lagerung der gleichen Menge an Frischfaserzellstoff. Der Frischfaserzellstoff in Ballenform zeichnet sich deshalb im Vergleich zur Rollenform durch ein kleineres Lagervolumen bzw. eine höhere Konzentration an Fasern pro Kubikmeter Lagerraum aus. Durch das niedrigere Volumen kann bei der Ballenform der Transport und die Lagerungen optimiert werden. Dies ist gerade bei großen Mengen, insbesondere von mehreren Tonnen, die pro Tag verarbeitet werden sollen, wichtig, um eine wettbewerbsfähige Produktion bereitstellen zu können. Fresh pulp in bale and roll form typically has similar material densities of around 600–960 kg/ m³ . However, due to its cylindrical shape, a roll usually requires up to 30% more storage space for the same quantity of fresh pulp compared to a bale, which is essentially cubic. Therefore, fresh pulp in bale form is characterized by a smaller storage volume and a higher fiber concentration per cubic meter of storage space compared to roll form. The lower volume of bales allows for optimized transport and storage, which is particularly advantageous for large quantities. Quantities, especially several tons to be processed per day, are important in order to provide competitive production.
Eine Kopplung der beiden Herstellungsprozesse der wasserarmen Rohstoffaufbereitung 2 und der Faserstoffbahnanlage 3 ist dabei ein wichtiger Bestandteil für die Herstellung hochwertiger Faserstoffbahnen 309, welche beide über eine übergeordnete Steuer- und/oder Regelvorrichtung 60 aufeinander abgestimmt, bzw. gesteuert und/oder geregelt werden können. A coupling of the two manufacturing processes of the low-water raw material preparation 2 and the fiber web plant 3 is an important component for the production of high-quality fiber webs 309, both of which can be coordinated, controlled and/or regulated via a higher-level control and/or regulation device 60.
Der wasserarme Rohstoffaufbereitungsprozess bzw. die Rohstoffaufbereitungsanlage 2 zeichnet sich durch eine mehrstufige Zerkleinerung des diskontinuierlich zugeführten Rohstoffes aus, wobei am Ende des wasserarmen Rohstoffaufbereitungsprozesses 2 ein auf die nachfolgende Faserstoffbahnanlage 3 abgestimmter Luftstrom mit aufgelösten Einzelfasern und/oder Faserbündeln 209 kontinuierlich bereitgestellt werden kann. Der wasserarme Rohstoffaufbereitungsprozess bzw. die Rohstoffaufbereitungsanlage 2 und die folgende Faserstoffbahnanlage 3 sind dabei vorzugsweise frei von einer zwischen die Anlagen 2, 3 geschalteten Zwischenspeicherung der Einzelfasern 209 und werden damit „on- demand“ der Faserstoffbahnanlage 3 zur Verfügung gestellt. The low-water raw material preparation process or raw material preparation plant 2 is characterized by a multi-stage comminution of the discontinuously fed raw material, whereby at the end of the low-water raw material preparation process 2, an airflow containing dispersed individual fibers and/or fiber bundles 209, tailored to the subsequent fiber web plant 3, can be continuously provided. The low-water raw material preparation process or raw material preparation plant 2 and the subsequent fiber web plant 3 are preferably free of an intermediate storage of the individual fibers 209 between plants 2 and 3 and are thus provided to the fiber web plant 3 "on demand".
Der Oberbegriff Rohstoff wird dabei für zellstoffhaltige Fasern 200, vorzugsweise Frischfaserzellstoff als Ballenware 200 und/oder Recyclingfasern, verwendet. Dabei können die Recyclingfasern aus der Faserstoffbahnanlage 3 selbst als hochwertiger recycelter Frischfaserzellstoff anfallen und/oder es kann vorgesehen sein, dass zur weiteren Verbesserung der Gesamtbilanz des Herstellungsprozesses Recyclingware aus Altpapier verwendet wird. The general term "raw material" is used for cellulose-containing fibers 200, preferably virgin fiber pulp in bales 200 and/or recycled fibers. The recycled fibers can originate from the fiber web plant 3 itself as high-quality recycled virgin fiber pulp and/or it can be provided that recycled material from waste paper is used to further improve the overall efficiency of the manufacturing process.
Der diskontinuierlich zugeführte Rohstoff wird üblicherweise als Ballenware 200 über ein Förderband 220 einer ersten Zerkleinerungsvorrichtung 221 zugeführt. Dabei ist die erste Zerkleinerungsvorrichtung 221 , vorzugsweise ein erster Schredder 221 , derart ausgeführt, dass diese eine erste Zerkleinerung der Ballenware 200 in grobe Schnipsel, Schnitzel oder Chips 201 durchführen kann. The discontinuously supplied raw material is usually fed as bales 200 via a conveyor belt 220 to a first shredding device 221. The first shredding device 221 is preferably a first Shredder 221, designed in such a way that it can perform an initial shredding of the baled goods 200 into coarse chips, shreds or chips 201.
Beispielsweise kann ein Ballen 200 aus Frischfaserzellstoff aus einer Vielzahl von übereinander gestapelten Zellstoff-Platten 200 bestehen. Bei diesem Zellstoff handelt es sich um NBSK-Zellstoff, wie er üblicherweise zur Herstellung einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn im Nassverfahren verwendet wird. Das Ausgangsmaterial kann eine Dichte von rund 920 kg/m3 aufweisen, wobei die einzelnen Zellstoff-Platten eine Dicke von ca. 1 ,5 mm aufweisen. Ein bis fünf dieser Zellstoffplatten werden immer gleichzeitig in im Wesentlichen horizontaler Richtung einer ersten Zerkleinerungsvorrichtung 221 , vorzugsweise einem Schredder 221 zugeführt. For example, a bale 200 of virgin fiber pulp can consist of a multitude of stacked pulp sheets 200. This pulp is NBSK pulp, as is commonly used for the wet process of producing paper, board, or tissue webs. The starting material can have a density of approximately 920 kg/ m³ , with the individual pulp sheets having a thickness of approximately 1.5 mm. One to five of these pulp sheets are always fed simultaneously, in a substantially horizontal direction, to a first comminution device 221, preferably a shredder 221.
Die Chips 201 werden danach einer Reinigungsvorrichtung 230 zugeführt, wobei eventuell noch in den Chips 201 enthaltene, unerwünschte Bestandteile, sogenannte „Rejects“, wie beispielsweise Metalle, Verschmutzungen und/oder Verpackungsreste, herausgefiltert werden können. Die Chips 201 liegen nach der Reinigungsvorrichtung 230, welche zum Beispiel ein Zyklonabscheider sein kann, als gereinigte Chips 202 vor. The chips 201 are then fed into a cleaning device 230, where any unwanted components, so-called "rejects," such as metals, contaminants, and/or packaging residues, that may still be contained in the chips 201 can be filtered out. After passing through the cleaning device 230, which may be, for example, a cyclone separator, the chips 201 are available as cleaned chips 202.
Diese gereinigten Chips 202 werden dabei idealerweise in einem größeren Speicher 240, vorzugsweise als Silo ausgeführt, zwischengespeichert. Dabei handelt es sich vorteilhafterweise um den einzigen, größeren Speicher 240 in der gesamten Rohstoffaufbereitungsanlage 2. Unter einem einzigen, größeren Speicher 240 wird dabei verstanden, dass es in den einzelnen Komponenten der Rohstoffaufbereitungsanlage 2, durch die Konstruktion bzw. das Design der Komponenten bedingt, kleinere Mikro-Speicher geben kann, die jedoch nicht dazu geeignet sind, den Prozess über mehrere Minuten hinweg zu versorgen. Vorteilhafterweise ist der Speicher 240 unmittelbar nach der Reinigung der Chips 201 angeordnet, wobei der Volumenanstieg so klein wie möglich gehalten werden kann. Eine maximale Kapazität des Speichers 240 kann für größer oder gleich 30min, insbesondere größer oder gleich 60min, vorzugsweise größer oder gleich 90min, und kleiner oder gleich 120min der Produktion der Faserstoffbahnanlage 3 ausgelegt sein. Die Größe des Speichers 240 ist dabei abhängig von dem angestrebten Flächengewichten und der angestrebten Breite der Faserstoffbahn 309, sowie von der Produktionsgeschwindigkeit der Faserstoffbahnanlage 3. Die Ausführung des Speichers 240 ist vorzugsweise geometrisch derart optimiert ausgeführt, dass eine kompakte, luftarme, volumenoptimierte Speicherung der gereinigten Chips 202 ermöglicht wird. These cleaned chips 202 are ideally temporarily stored in a larger storage unit 240, preferably in the form of a silo. Advantageously, this is the only larger storage unit 240 in the entire raw material processing plant 2. A single, larger storage unit 240 is understood to mean that, due to the design of the individual components of the raw material processing plant 2, there may be smaller micro-storage units, which, however, are not suitable for supplying the process for several minutes. Advantageously, the storage unit 240 is located immediately after the cleaning of the chips 201, thus minimizing the increase in volume. A maximum capacity of the storage unit 240 can be achieved for a period of 30 minutes or more, in particular The storage unit 240 is designed to operate for a production time of 60 minutes or more, preferably 90 minutes or more, and 120 minutes or less than 120 minutes on the fiber web system 3. The size of the storage unit 240 depends on the desired basis weight and width of the fiber web 309, as well as on the production speed of the fiber web system 3. The design of the storage unit 240 is preferably geometrically optimized to enable compact, low-air, volume-optimized storage of the cleaned chips 202.
Wahlweise kann nach der Reinigung der Chips 201 und vor dem Speicher 240 für die gereinigten Chips 202 eine Konditionierungsvorrichtung 260 bzw. eine Konditionierung vorgesehen sein. Dabei kann durch die Konditionierung den gereinigten Chips 202 eine geringe Menge an Feuchtigkeit zugeführt werden, beispielsweise um Staubentstehung und/oder elektrostatische Aufladung zu minimieren oder zu vermeiden. Die Menge an applizierte Feuchtigkeit sollte jedoch so gering wie möglich gehalten werden, um sich nicht negativ auf die Energiegesamtbilanz auszuwirken. Bei der Konditionierung können auch Additive zumischt werden. Optionally, a conditioning device 260 or a conditioning process can be provided for the cleaned chips 202 after the cleaning of the chips 201 and before the memory 240. During conditioning, a small amount of moisture can be added to the cleaned chips 202, for example, to minimize or prevent dust formation and/or electrostatic charging. However, the amount of moisture applied should be kept as low as possible to avoid negatively impacting the overall energy balance. Additives can also be added during conditioning.
Der Speicher 240 ist vorzugsweise als vertikales Speichersilo 240 ausgeführt, wobei die gereinigten Chips 202 durch ihr Eigengewicht leicht komprimiert werden können. Weiter ist im Speicher 240 mindestens eine Austragsvorrichtung 241 vorgesehen, welche einen kontinuierlichen Austrag der gereinigten Chips 202 ermöglichen kann. The storage unit 240 is preferably designed as a vertical storage silo 240, wherein the cleaned chips 202 can be easily compressed by their own weight. Furthermore, at least one discharge device 241 is provided in the storage unit 240, which enables continuous discharge of the cleaned chips 202.
Zur Unterstützung des Austrags der gereinigten Chips 202 aus dem Speicher 240 wird unmittelbar am Ausgang des Speichers 240 ein erster Luftstrom 90 beigemischt, so dass sich die gereinigten Chips 202 in dem ersten Luftstrom 90 verteilen und vermischen können und damit sehr einfach zur zweiten Zerkleinerungsvorrichtung 222 transportiert werden können. In einer Ausführung kann vorzugsweise ein aus der Faserstoffbahnanlage 3 stammender Ausschuss den gereinigten Chips 202 beigemengt werden. Bei dem Ausschuss kann es sich zum Beispiel um einen Randbeschnitt 50 bzw. eine Randabsaugung 50 handeln, bei welcher am Rand Fasern eines Fasergeleges 300 nach wenigstens einer der Trockenformiervorrichtungen 4A, 4B, 4C abgesaugt werden. Weiter können auch aus der Umgebungsluft herausgefilterte, nicht abgelegte Einzelfasern und/oder Faserbündel 209 als Recyclingware wieder vor der zweiten Zerkleinerungsvorrichtung 222 beigemischt werden. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Recyclingware noch keine Additive enthält und somit qualitativ den gestellten Anforderungen ohne weitere Aufbereitungsschritten entspricht. To assist in the discharge of the cleaned chips 202 from the memory 240, a first airflow 90 is added directly at the outlet of the memory 240, so that the cleaned chips 202 can be distributed and mixed in the first airflow 90 and thus be transported very easily to the second shredding device 222. In one embodiment, preferably, reject material from the fiber web plant 3 can be added to the cleaned chips 202. This reject material can, for example, be edge trimming 50 or edge extraction 50, in which fibers from a fiber layup 300 are extracted at the edge after at least one of the dry forming devices 4A, 4B, 4C. Furthermore, uncollected individual fibers and/or fiber bundles 209 filtered from the ambient air can also be added back in as recycled material before the second comminution device 222. It is particularly advantageous if the recycled material does not yet contain any additives and thus meets the specified quality requirements without further processing steps.
Die zweite Zerkleinerungsvorrichtung 222 bzw. erste Zerfaserungsvorrichtung 222 ist vorzugsweise als eine erste Hammermühle 222 ausgeführt, wobei dort die gereinigten Chips 202 so lange zerkleinert bzw. zerfasert werden, bis sich Einzelfasern mit vereinzelten Knoten 205 ausbilden, welche dann erst eine in der zweiten Zerkleinerungsvorrichtung 222 umfasste Filtervorrichtung passieren können. Unter Zufuhr eines Luftstroms 90 nach der zweiten Zerkleinerungsvorrichtung 222 wird der Austrag der Einzelfasern 205 aus der zweiten Zerkleinerungsvorrichtung 222 unterstützt und der Weitertransport zur nächsten Bearbeitungsstation durchgeführt. Die Einzelfasern mit vereinzelten Knoten 205B sind dabei hochaufgelöst in dem zugeführten Luftstrom 90. The second comminution device 222, or first fiberizing device 222, is preferably designed as a first hammer mill 222, in which the cleaned chips 202 are comminuted or fiberized until individual fibers with isolated nodes 205 are formed. These fibers can then pass through a filter device included in the second comminution device 222. The discharge of the individual fibers 205 from the second comminution device 222 is supported by the supply of an airflow 90 downstream of the second comminution device 222, and their transport to the next processing station is carried out. The individual fibers with isolated nodes 205B are highly dispersed in the supplied airflow 90.
Die Einzelfasern mit vereinzelten Knoten 205B können weiter in einer Faserbearbeitungsvorrichtung 250 zu einem kontinuierlichen Massenstrom aus Fasern 206 verarbeitet werden, welchen anschließend ein weiterer Luftstrom 90 zugeführt wird und der kontinuierliche Massenstrom aus Fasern 206 zu einem hochaufgelösten, kontinuierlichen Massenstrom eines Faser-Luft-Gemischs 207 wird. The individual fibers with isolated nodes 205B can be further processed in a fiber processing device 250 to form a continuous mass flow of fibers 206, to which a further air flow 90 is subsequently added and the continuous mass flow of fibers 206 becomes a high-resolution, continuous mass flow of a fiber-air mixture 207.
Der hochaufgelöste, kontinuierliche Massenstrom eines Faser-Luft-Gemischs 207 wird direkt der dritten Zerkleinerungsvorrichtung 223 bzw. zweite Zerfaserungsvorrichtung 223, welche vorzugsweise als eine zweite Hammermühle 223, ausgeführt ist, zugeführt. Die dritte Zerkleinerungsvorrichtung 223 zerkleinert bzw. zerfasert den hochaufgelösten, kontinuierlichen Massenstrom eines Faser-Luft- Gemischs 207 so lange, bis im Wesentlichen nur noch Einzelfasern 208, vorzugsweise frei von Knoten oder nur mit einem geringen Anteil an Knoten, vorliegen, welche dann, eine in der dritten Zerkleinerungsvorrichtung 223 umfasste Filtervorrichtung passieren können. The high-resolution, continuous mass flow of a fiber-air mixture 207 is fed directly to the third comminution device 223 or second fiberization device 223, which is preferably a second hammer mill 223, The third comminution device 223 comminsulates or fiberizes the high-resolution, continuous mass flow of a fiber-air mixture 207 until essentially only individual fibers 208, preferably free of knots or with only a small proportion of knots, remain, which can then pass through a filter device included in the third comminution device 223.
Für eine weitere Reduktion der Einzelfaserkonzentration kann anschließend ein weiterer Luftstrom 90 beigemischt werden. Alternativ oder zusätzlich kann zum Beispiel Abluft aus den in der Faserbahnanlage 3 umfassten Vakuum-Boxen 32 zur Bahnstabilisierung beigemischt werden (siehe dazu auch Fig. 2), bevor die hochaufgelösten Einzelfasern 209, im Wesentlichen frei von Knoten über ein Verteilsystem bzw. Verteilkanäle der Faserstoffbahnanlage 3 exakt dosiert und kontinuierlich zugeführt werden. To further reduce the single-fiber concentration, another airflow 90 can then be added. Alternatively or additionally, for example, exhaust air from the vacuum boxes 32 included in the fiber web system 3 can be added for web stabilization (see also Fig. 2) before the high-resolution single fibers 209, essentially free of knots, are precisely metered and continuously fed to the fiber web system 3 via a distribution system or distribution channels.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 2 sind drei Trockenform iervorrichtungen 4A, 4B, 4C hintereinander angeordnet, um drei übereinander geschichtete Lagen der fertigen Faserstoffbahn 309 zu erzeugen. Jedoch ist dies nicht zwingend. Die Faserstoffbahnanlage 3 könnte auch weniger als drei Trockenformiervorrichtungen, insbesondere nur eine einzige Trockenformiervorrichtungen, umfassen, oder aber auch mehr als drei Trockenformiervorrichtungen. In the embodiment shown in Figure 2, three dry forming devices 4A, 4B, 4C are arranged one behind the other to produce three superimposed layers of the finished fiber web 309. However, this is not mandatory. The fiber web system 3 could also include fewer than three dry forming devices, in particular only a single dry forming device, or it could include more than three dry forming devices.
Die mit dem Luftstrom transportierten Einzelfasern und/oder Faserbündel 209 werden weiter zu wenigstens einer der Trockenformiervorrichtungen 4A, 4B, 4C der Faserstoffbahnanlage 3 geführt und möglichst gleichmäßig quer zur Maschinenrichtung MD bzw. in Querrichtung CD der Faserstoffbahnanlage 3 verteilt. Sofern die Kapazität der Rohstoffaufbereitungsanlage 2 ausreichend groß ist und alle drei Lagen der fertigen Faserstoffbahn 309 aus demselben Fasermaterial bestehen sollen, beschickt die Rohstoffaufbereitungsanlage 2 vorzugsweise alle drei Trockenformiervorrichtungen 4A, 4B, 4C. Andernfalls wird wenigstens eine der Trockenformiervorrichtungen 4A, 4B, 4C anderweitig beschickt. Dies kann insbesondere durch eine weitere, hier nicht dargestellte Rohstoffaufbereitungsanlage erfolgen, wobei die weitere Rohstoffaufbereitungsanlage ähnlich oder im Wesentlichen identisch zur zuvor beschriebenen Rohstoffaufbereitungsanlage 2 ausgebildet sein kann. Das Vorsehen von wenigstens drei Trockenformiervorrichtungen 4A, 4B, 4C weist den Vorteil auf, dass die beiden äußeren Decklagen der fertigen Faserstoffbahn 309 aus einem anderen, insbesondere hochwertigeren, Fasermaterial gebildet werden können als die wenigstens eine Lage dazwischen. The individual fibers and/or fiber bundles 209 transported by the airflow are further guided to at least one of the dry forming devices 4A, 4B, 4C of the fiber web system 3 and distributed as evenly as possible transversely to the machine direction MD or in the transverse direction CD of the fiber web system 3. If the capacity of the raw material preparation system 2 is sufficiently large and all three layers of the finished fiber web 309 are to consist of the same fiber material, the raw material preparation system 2 preferably feeds all three dry forming devices 4A, 4B, 4C. Otherwise, at least one of the dry forming devices 4A, 4B, 4C is fed by other means. This can This can be achieved in particular by a further raw material preparation plant, not shown here, which may be similar to or essentially identical to the raw material preparation plant 2 described above. The provision of at least three dry forming devices 4A, 4B, 4C has the advantage that the two outer cover layers of the finished fiber web 309 can be formed from a different, in particular higher-quality, fiber material than the at least one layer in between.
Nach den Trockenformiervorrichtungen 4A, 4B, 4C sind vorzugsweise mindestens zwei Applikationsvorrichtungen 7, vorgesehen, welche ein Fluid, vorzugsweise Wasser oder ein Wasser-Additiv-Gemisch, auf das Fasergelege 300 oder das verfestigte Fasergelege 305 applizieren bzw. auftragen. Die mindestens zwei Applikationsvorrichtungen 7 sind dabei als eine erste Applikationsvorrichtungen 71 und mindestens eine weitere Applikationsvorrichtung 72, 73 ausgeführt. Vorzugsweise ist eine Applikationsvorrichtung 73 der weiteren Applikationsvorrichtungen 72, 73 zugleich die letzte Applikationsvorrichtung in der Faserstoffbahnanlage 3. In der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform sind drei Applikationsvorrichtungen 7 vorgesehen, wobei zwischen der ersten Applikationsvorrichtung 71 und der dritten Applikationsvorrichtung, die zugleich die letzte Applikationsvorrichtung ist, eine zweite Applikationsvorrichtung 72 angeordnet ist. Following the dry forming devices 4A, 4B, 4C, preferably at least two application devices 7 are provided, which apply a fluid, preferably water or a water-additive mixture, to the fiber fabric 300 or the consolidated fiber fabric 305. The at least two application devices 7 are configured as a first application device 71 and at least one further application device 72, 73. Preferably, one of the further application devices 72, 73 is also the last application device in the fiber web system 3. In the embodiment shown in Fig. 2, three application devices 7 are provided, with a second application device 72 arranged between the first application device 71 and the third application device, which is also the last application device.
Weiter ist nach den Trockenformiervorrichtungen 4A, 4B, 4C mindestens eine Verfestigungsvorrichtung 8 vorgesehen, welche das Fasergelege 300 verfestigen kann. In der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform sind drei Verfestigungsvorrichtungen 8 angeordnet. Vorzugsweise ist mindestens eine Verfestigungsvorrichtung 8 derart ausgeführt, dass die Verfestigungsvorrichtung 8 zusätzlich zum Verfestigen des Fasergeleges, diese auch strukturieren und/oder beheizen kann. Die Strukturierung durch die Verfestigungsvorrichtung 8 ist insbesondere für die Herstellung einer Tissue-Bahn mit Nieder- und Hochdruckzonen, vorzugsweise eine Tissue-Bahn mit einem Flächengewicht von 28g/m2 bis 42g/m2, wichtig. Zur Fertigstellung der kontinuierlich hergestellten Faserstoffbahn 309 ist eine bahnbreite Aufrollung 12 am Ende der Faserbahnanlage 3 angeordnet. Following the dry forming devices 4A, 4B, 4C, at least one consolidation device 8 is provided, which can consolidate the fiber fabric 300. In the embodiment shown in Fig. 2, three consolidation devices 8 are arranged. Preferably, at least one consolidation device 8 is designed such that, in addition to consolidating the fiber fabric, it can also structure and/or heat it. Structuring by the consolidation device 8 is particularly important for the production of a tissue web with low- and high-pressure zones, preferably a tissue web with a basis weight of 28 g/ m² to 42 g/ m² . To complete the continuously produced fiber web 309, a web-width winding unit 12 is arranged at the end of the fiber web system 3.
Vorzugsweise ist weiter mindestens eine Trocknervorrichtung 10 in der Faserstoffbahnanlage 3 umfasst. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die mindestens eine Trocknervorrichtung 10 den Applikationsvorrichtungen 7 nachgeordnet ist, um die Faserstoffbahn 309, auf welche das Fluid aufgebracht wurde, zu trocknen. Vorzugsweise ist die mindestens eine Trocknervorrichtung 10 vor der in der Faserstoffbahnanlage 3 ebenso umfassten Aufrollung 12 der fertigen Faserstoffbahn 309 angeordnet. Preferably, at least one drying device 10 is further included in the fiber web system 3. It is advantageous if the at least one drying device 10 is arranged downstream of the application devices 7 in order to dry the fiber web 309 onto which the fluid has been applied. Preferably, the at least one drying device 10 is arranged upstream of the winding unit 12 of the finished fiber web 309, which is also included in the fiber web system 3.
Der Trockenformierschritt in wenigstens einer der Trockenformiervorrichtungen 4A, 4B, 4C kann durch mindestens ein umfasstes Steuer- und/oder Regelmittel gesteuert und/oder geregelt werden, wobei die Einzelfasern und/oder Faserbündel 209 in den Trockenformiervorrichtungen 4A, 4B, 4C, vorzugsweise teilweise durch die Gewichtskraft, auf ein um laufendes, vorzugsweise permeables, Formierband 40 abgelegt werden und ein, vorzugsweise noch im Wesentlichen unverfestigtes, Fasergelege 300 ausbilden. The dry forming step in at least one of the dry forming devices 4A, 4B, 4C can be controlled and/or regulated by at least one included control and/or regulating means, wherein the individual fibers and/or fiber bundles 209 in the dry forming devices 4A, 4B, 4C are laid down, preferably partially by the force of gravity, onto a rotating, preferably permeable, forming belt 40 and form a fiber fabric 300, preferably still substantially unconsolidated.
Weiter können die Trockenformiervorrichtungen 4A, 4B, 4C jeweils eine Saugvorrichtung 30 umfassen, welche das Ablegen der Einzelfasern 209 auf dem permeablen Formierband 40 unterstützen, insbesondere auch als Steuer- und/oder Regelmittel beeinflussen kann. Furthermore, the dry forming devices 4A, 4B, 4C can each include a suction device 30 which supports the depositing of the individual fibers 209 on the permeable forming belt 40, and can also influence this process as a control and/or regulating means.
Vorzugsweise wird das Fasergelege 300 durch mindestens eine umfasste Messvorrichtung 61 , vorzugsweise eine sich in Maschinenquerrichtung CD erstreckende Massenmessvorrichtung, hinsichtlich seiner Massenverteilung gemessen, wobei dass Messsignal als Stellgröße, vorzugsweise über die übergeordnete Steuer- und/ oder Regelvorrichtung 60, auf die Zuführung der Einzelfasern ohne Knoten 209 aus der Rohstoffaufbereitungsanlage 2 und/oder auf die Saugvorrichtung 30 wirkt kann. Die durch die jeweilige Saugvorrichtung 30 abgesaugte Luft 39A, 39B, 39C kann eine bestimmte Menge an Einzelfasern 209 enthalten. Deshalb ist es von Vorteil, wenn ein Großteil, vorzugsweise bis zu 95%, der durch die jeweilige Saugvorrichtung 30 abgesaugten Luftmenge als Rezirkulationskreislauf direkt in die jeweilige Trockenform iervorrichtung 4A, 4B, 4C zurückgeführt wird. Dies ermöglicht es, die stetig neu hinzugeführten Einzelfasern 209 noch besser aufzulösen, um eine gute Formation auf dem Formierband 40 zu erzielen, wobei die abgesaugten Einzelfasern wieder unmittelbar dem entsprechenden Produktionsschritt zugeführt werden können. Preferably, the fiber layup 300 is measured with respect to its mass distribution by at least one enclosed measuring device 61, preferably a mass measuring device extending in the machine transverse direction CD, wherein the measuring signal can act as a control variable, preferably via the higher-level control and/or regulating device 60, on the supply of the individual fibers without knots 209 from the raw material preparation plant 2 and/or on the suction device 30. The air 39A, 39B, 39C extracted by the respective suction device 30 may contain a certain quantity of individual fibers 209. Therefore, it is advantageous if a large proportion, preferably up to 95%, of the air extracted by the respective suction device 30 is recirculated directly back into the respective dry forming device 4A, 4B, 4C. This allows the continuously added individual fibers 209 to be broken down even more effectively in order to achieve good formation on the forming belt 40, while the extracted individual fibers can be immediately returned to the corresponding production step.
In einer Ausführungsform kann eine Absaugvorrichtung, die sich in Maschinenquerrichtung CD erstreckt, von dem Fasergelege 300, nachdem dieses die wenigstens eine Trockenformiervorrichtung 4A, 4B, 4C verlassen hat, überschüssige Fasern in z-Richtung (Dicke) von der Oberfläche des ersten Fasergeleges 300 absaugen, so dass sich eine homogene Dickenverteilung des Fasergeleges 300 in CD- sowie MD-Richtung einstellt. Dieser Vorgang kann durch die mindestens eine Messvorrichtung 61 , vorzugsweise unterstützt durch die übergeordnete Steuer- und/oder Regelvorrichtung 60, gezielt beeinflusst werden. In one embodiment, an extraction device extending in the transverse direction CD of the machine can extract excess fibers in the z-direction (thickness) from the surface of the first fiber layup 300 after it has left the at least one dry forming device 4A, 4B, 4C, so that a homogeneous thickness distribution of the fiber layup 300 is achieved in both the CD and MD directions. This process can be selectively influenced by the at least one measuring device 61, preferably supported by the higher-level control and/or regulating device 60.
Alternativ kann die Absaugvorrichtung auch als ein Randbeschnitt 50 bzw. Randabsaugung 50 ausgeführt sein, wobei bevorzugt gezielt Fasern von den Randbereichen des aus der wenigstens einen Trockenformiervorrichtung 4A, 4B, 4C kommenden und noch nicht verfestigten Fasergeleges 300 abgesaugt werden. Es zeigt sich, dass die Randbereiche oft sehr starke Variationen in der Dicke im Vergleich zum Haupt- bzw. Mittenbereich des Fasergeleges 300 aufweisen. Vorteilhafterweise können durch die Randstreifenabsaugung unmittelbar nach der letzten der wenigstens einen Trockenformiervorrichtung 4A, 4B, 4C noch frische, ohne Chemikalien belastete Fasern direkt wieder in die Rohstoffaufbereitungsanlage 2 zugeführt werden, was sich positiv auf die Gesamtbilanz des Herstellungsprozesses auswirkt. Ebenso kann dadurch eine saubere Randkante der Faserstoffbahn 309 hergestellt werden. Wie in Fig. 2 dargestellt, kann das in der wenigstens einen Trockenformiervorrichtung 4A, 4B, 4C abgelegte Fasergelege 300 noch vor der ersten Applikationsvorrichtung 71 eine Vorverfestigungsvorrichtung 83 passieren, in der das noch unverfestigte Fasergelege 300 eine erste, vollflächige Vorverfestigung bzw. Vorkompaktierung über die gesamte Querrichtung CD erhält. Alternatively, the extraction device can also be designed as an edge trimming device 50 or edge extraction device 50, wherein fibers are preferably selectively extracted from the edge regions of the fiber web 300 emerging from the at least one dry forming device 4A, 4B, 4C and which is not yet consolidated. It has been found that the edge regions often exhibit very strong variations in thickness compared to the main or central region of the fiber web 300. Advantageously, by means of the edge strip extraction, fresh fibers, free of chemicals, can be fed directly back into the raw material preparation plant 2 immediately after the last of the at least one dry forming device 4A, 4B, 4C, which has a positive effect on the overall efficiency of the manufacturing process. Likewise, a clean edge of the fiber web 309 can be produced in this way. As shown in Fig. 2, the fiber fabric 300 deposited in the at least one dry forming device 4A, 4B, 4C can pass through a pre-solidification device 83 before the first application device 71, in which the still unsolidified fiber fabric 300 receives a first, full-surface pre-solidification or pre-compacting over the entire transverse direction CD.
Die Applikationsvorrichtungen 71 , 72, 73 sind vorzugsweise als Düsenapplikatoren ausgeführt, welche ein Fluid in Form eines Sprühstrahls aus einzelnen kleinen Fluidtropfen auf das Fasergelege 300, 305 aufsprühen können. Alternativ können die Applikationsvorrichtungen auch derart ausgeführt sein, dass das Fluid in Form von Schaum, Nebel oder Dampf aufgetragen wird. The application devices 71, 72, 73 are preferably designed as nozzle applicators which can spray a fluid in the form of a spray jet consisting of individual small fluid droplets onto the fiber fabric 300, 305. Alternatively, the application devices can also be designed such that the fluid is applied in the form of foam, mist or vapor.
Alternativ kann auch ein Vorhang-Auftragswerk oder ein Walzen-Auftragswerk vorgesehen sein, wobei das Walzen-Auftragswerk vorteilhafterweise in eine der Verfestigungsvorrichtungen 8 integriert ist und über ein Auftragsmittel, bspw. eine der beiden Presswalzen 81 , 82, die mit einem Fluid beschichtet wird, welches anschließend in einem folgenden Vorpresspalt 80 auf das Fasergelege 300 übertragen wird. Alternatively, a curtain applicator or a roller applicator can be provided, wherein the roller applicator is advantageously integrated into one of the consolidation devices 8 and is coated with a fluid via an applicator, e.g. one of the two press rollers 81, 82, which is then transferred to the fiber fabric 300 in a subsequent pre-pressing gap 80.
Unmittelbar vor ihrer Aufrollung 12 wird die Faserstoffbahn 309 durch eine, vorzugsweise elektrisch betriebene, Trocknervorrichtung 10 geführt. Dabei können durch eine kontaktlose Trocknervorrichtung 10 die Eigenschaften der Faserstoffbahn 309 hinsichtlich ihrer Dicke, ihrer Anfühleigenschaften und ihrer Absorptionsfähigkeit auf vorteilhafte Weise beibehalten werden. Die kontaktlose Trocknervorrichtung 10 kann beispielsweise als eine Heißlufttrocknervorrichtung, eine Durchströmtrockenhaube oder eine TAD-Trocknervorrichtung ausgeführt sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Trocknervorrichtung 10 auch mit Infrarot- Elementen ausgeführt sein. Durch die geringen Mengen an Feuchtigkeit, die im Herstellverfahren zum Einsatz kommen, kann die Länge der Trocknervorrichtung 10 im Vergleich zu den üblichen Trockenpartien aus den Nasslegeverfahren sehr kompakt gehalten werden. Somit können die Gesamtlänge der Faserstoffbahnanlage 3 und Infrastrukturkosten geringgehalten werden. Immediately before being wound 12, the fibrous web 309 is guided through a dryer 10, preferably electrically operated. The properties of the fibrous web 309 with regard to its thickness, feel, and absorbency can be advantageously maintained by means of a non-contact dryer 10. The non-contact dryer 10 can, for example, be designed as a hot air dryer, a flow-through drying hood, or a TAD dryer. Alternatively or additionally, the dryer 10 can also be equipped with infrared elements. Due to the small amounts of moisture used in the manufacturing process, the length of the dryer unit 10 can be kept very compact compared to the usual drying sections from wet lay-up processes. This allows the overall length of the fiber web plant 3 and infrastructure costs to be kept low.
Ferner kann mindestens ein weiterer Heizschritt des gelegten Fasergeleges 300 auch bereits vor der Trocknervorrichtung 10 vorgesehen sein. Dieser weitere Heizschritt kann beispielsweise in einer Verfestigungsvorrichtung 8 integriert sein, indem zum Beispiel eine zur Vorverfestigung vorgesehenen Presswalze 81 und/oder ein gegenüber angeordnetes Presselement 82 beheizt wird bzw. werden. Dabei ist eine Beheizung von unterhalb 250°C, insbesondere kleiner oder gleich 100°C, vorzugsweise kleiner oder gleich 80°C, von Vorteil, da durch die Beheizung ein in einem ersten Applikationsschritt 71 appliziertes Fluid, vorzugsweise Wasser, in seiner Eindringtiefe und in seiner Verteilung in dem Fasergelege 300 unterstützt wird, was zu einer effizienteren Vorverfestigung und/oder Strukturierung führt. Bei den Temperaturangaben bezieht sich die Temperatur auf die Temperatur der eingesetzten Heizelemente. Die in die Faserstoffbahn bzw. das Fasergelege eingetragene Temperatur kann dabei geringer ausfallen. Furthermore, at least one additional heating step of the laid fiber fabric 300 can also be provided upstream of the dryer 10. This additional heating step can, for example, be integrated into a consolidation device 8 by heating, for instance, a press roller 81 provided for pre-consolidation and/or a press element 82 arranged opposite it. Heating below 250°C, in particular less than or equal to 100°C, preferably less than or equal to 80°C, is advantageous because the heating supports the penetration depth and distribution of a fluid, preferably water, applied in a first application step 71 within the fiber fabric 300, leading to more efficient pre-consolidation and/or structuring. The temperature specifications refer to the temperature of the heating elements used. The temperature introduced into the fiber web or the fiber fabric can be lower.
Die erste Applikationsvorrichtung 71 ist vorzugsweise unmittelbar vor der Verfestigungsvorrichtung 8 angeordnet, welche der Vorverfestigungsvorrichtung 83 folgt. Weiter appliziert die erste Applikationsvorrichtung 71 ein Fluid, vorzugsweise normales Wasser, d.h. Wasser, welches frei von künstlichen oder chemischen Additiven ist. The first application device 71 is preferably arranged directly upstream of the consolidation device 8, which follows the pre-consolidation device 83. Furthermore, the first application device 71 applies a fluid, preferably ordinary water, i.e., water that is free of artificial or chemical additives.
Alternativ kann vorgesehen werden, dass die erste Applikationsvorrichtung 71 ein anderes Fluid, vorzugsweise ein Wasser-Additiv-Gemisch, appliziert. Wird ein Wasser-Additiv-Gemisch vor der Verfestigung 8 auf das Fasergelege 300 appliziert, wird das Additiv vorzugsweise aus der Gruppe der Trockenfestmittel, beispielsweise Stärke, zur Steigerung der Festigkeit in einem trockenen Zustand der hergestellten Faserstoffbahn 309 gewählt. Trockenfestmittel eignen sich für eine Applikation vor einer Verfestigung, da diese häufig eine geringere Klebeneigung im Vergleich zu Klebemitteln oder Nassfestmitteln aufweisen. Alternatively, the first application device 71 can be provided to apply a different fluid, preferably a water-additive mixture. If a water-additive mixture is applied to the fiber fabric 300 before solidification 8, the additive is preferably from the group of dry strengthening agents, for example starch, to increase the strength in a dry state of the manufactured product. Fiber web 309 was selected. Dry strength agents are suitable for application prior to consolidation, as they often exhibit a lower tendency to stick compared to adhesives or wet strength agents.
Die Applikationsvorrichtungen 71 , 72, 73 sind dabei so ausgeführt, dass das Fasergelege 300 flächig mit dem Fluid benetzt werden kann. Unter „flächig“ wird dabei verstanden, dass das Fluid über die gesamte Breite oder über die gesamte Querrichtung CD des Fasergeleges im wesentlich gleichmäßig appliziert wird. Dabei kann bei der ersten, zweiten und dritten Applikationsvorrichtung 71 , 72, 73 auf der der zur benetzenden Seite gegenüberliegenden Seite des Fasergeleges 300 jeweils eine Vakuum Box 31 angeordnet sein, welche durch einen, vorzugsweise während der Applikation, angelegten Unterdrück, Umgebungsluft durch das Fasergelege 300 und durch ein das Fasergelege 300 stützendes und permeabel ausgebildetes Stützelement saugt, vorzugsweise ein Pressband 41 und/oder ein Überführband 103 und/oder ein Trockensieb 42. Dies ermöglicht während der Applikation eines Fluids auf vorteilhafter Weise zum Beispiel eine Beeinflussung der Eindringtiefe des applizierten Fluids in das Fasergelege 300 und/oder einer Mengenverteilung in Maschinenrichtung MD oder Maschinenquerrichtung CD. Angemerkt sei, dass das Bezugszeichen 22 die jeweilige Laufrichtung des Pressbandes 41 und anderer Bespannungen in Fig. 2 kennzeichnet. The application devices 71, 72, 73 are designed such that the fiber fabric 300 can be wetted over its entire surface with the fluid. "Over its entire surface" means that the fluid is applied substantially uniformly over the entire width or over the entire transverse direction CD of the fiber fabric. In the first, second, and third application devices 71, 72, 73, a vacuum box 31 can be arranged on the side of the fiber fabric 300 opposite the side to be wetted. This vacuum box draws ambient air through the fiber fabric 300 and through a permeable support element supporting the fiber fabric 300, preferably a pressure belt 41 and/or a transfer belt 103 and/or a drying screen 42, by means of a vacuum applied preferably during application. This advantageously allows, for example, the penetration depth of the applied fluid into the fiber fabric 300 and/or the quantity distribution in the machine direction MD or transverse machine direction CD to be influenced during the application of a fluid. It should be noted that the reference numeral 22 indicates the respective direction of travel of the pressure belt 41 and other coverings in Fig. 2.
Optional kann mindestens wenigstens eine Feuchtigkeitsmessvorrichtung 63 und/oder eine Messvorrichtung zur Kontrolle der Fluidapplikation vorhanden sein. Vorzugsweise ist die wenigstens eine Feuchtigkeitsmessvorrichtung 63 derart angeordnet, dass diese vor und/oder nach der Heizvorrichtung 10 messen kann. Optionally, at least one moisture measuring device 63 and/or a measuring device for monitoring the fluid application may be provided. Preferably, the at least one moisture measuring device 63 is arranged such that it can measure before and/or after the heating device 10.
Denkbar ist es auch, unmittelbar nach jeder Applikationsvorrichtung 71 , 72, 73 eine Feuchtigkeitsmessvorrichtung 63 vorzusehen. Die Feuchtigkeitsmessvorrichtung 63 kann dabei stationär oder in Maschinenquerrichtung CD traversierend ausgeführt sein. Weiter kann die Feuchtigkeitsmessvorrichtung 63 auch geeignet sein, andere Faserstoffbahneigenschaften, wie die Masse, Dicke, Formation, Opazität oder dergleichen zu messen. It is also conceivable to provide a moisture measuring device 63 immediately after each application device 71, 72, 73. The moisture measuring device 63 can be stationary or traversing in the machine transverse direction CD. Furthermore, the moisture measuring device 63 can also be suitable for to measure other fiber web properties, such as mass, thickness, formation, opacity, or the like.
Nach dem Durchlaufen der Vorverfestigungseinrichtung 83 wird das Fasergelege 300 auf dem transportierenden Trum des Formierbandes 40 zu einem Transferbereich 100 transportiert. Der Transferbereich 100 dient dazu, das Fasergelege 300 von dem Formierband 40 auf das Pressband 41 zu überführen. Vorzugsweise erfolgt diese Überführung besonders sanft, so dass auch bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten und geringen Feuchtegehalten des Fasergeleges 300 keine qualitativen Beeinträchtigungen des Fasergeleges 300 entstehen. Hierzu werden das Formierband 40 und das Pressband 41 beide im Wesentlichen parallel zu einer Verlagerungsrichtung geführt. Die Verlagerungsrichtung entspricht im Ausführungsbeispiel der Figur 2 der Maschinenrichtung MD. Dabei weist der Transferbereich 100 vorzugsweise eine gewisse Länge auf, nämlich eine Länge von mindestens 50mm und höchstens 1.000mm, vorzugsweise von mindestens 100mm und höchstens 800mm. Die Länge des Transferbereichs 100 ist definiert als der Abstand, gemessen in Verlagerungsrichtung bzw. in Maschinenrichtung MD, zwischen der Rotationsachse einer ersten Pressband-Umlenkwalze und der Rotationsachse einer letzten Formierband-Umlenkwalz. Die erste Pressband- Umlenkwalze ist dabei die Umlenkwalze in der Siebschlaufe des Pressbandes 41 , welche am Anfang des transportierenden Trums des Pressbandes 41 angeordnet ist. Die letzte Formierband-Umlenkwalze ist hingegen die Umlenkwalze in der Siebschlaufe des Formierbandes 40, welche am Ende des transportierenden Trums des Formierbandes 40 angeordnet ist. Durch die parallele Führung der beiden Bänder 40, 41 über die entsprechende Länge hinweg wird dem noch sehr empfindlichen Fasergelege 300 auch bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten, insbesondere bei Produktionsgeschwindigkeiten von größer oder gleich 150m/min, vorzugsweise größer oder gleich 250m/min, weiter bevorzugt größer oder gleich 400m/min, und bei niedrigen Feuchtigkeitsgehalten, insbesondere von weniger als 20%, genügend Zeit gegeben, um sich vom Formierband 40 „sanft“ zu lösen und sich an das Pressband 41 anzuheften. Es ist ferner von Vorteil, wenn das Formierband 40 im Transferbereich 100 von dem Pressband 41 einen Abstand aufweist, welcher nicht größer ist als die Dicke des Fasergeleges 300, gemessen unmittelbar vor dem Transferbereich 100. Der Abstand zwischen den beiden Bändern 40, 41 kann dabei über einen in einer Richtung orthogonal zur Verlagerungsrichtung bzw. in z-Richtung gemessenen Abstand zwischen der Rotationsachse der ersten Pressband-Umlenkwalze und der Rotationsachse der letzten Formierband-Umlenkwalz bestimmt bzw. eingestellt werden. Der Abstand zwischen den beiden Bändern 40, 41 im Transferbereich 100 entspricht im Wesentlichen dem Abstand zwischen der Rotationsachse der ersten Pressband-Umlenkwalze und der Rotationsachse der letzten Formierband- Umlenkwalz, abzüglich des Radius der ersten Pressband-Umlenkwalze, des Radius der letzten Formierband-Umlenkwalze, der Dicke des Formierbandes 40 und der Dicke des Pressbandes 41 . Das Pressband 41 ist vorzugsweise ausgebildet, um das Fasergelege 300 im nachfolgenden Vorpressspalt 80 zwischen der Presswalze 81 und dem Presselement 82 mit einer Vielzahl von Hochdruck- und Niederdruckzonen zu versehen und so die Festigkeit des Fasergeleges 300 zu erhöhen, wobei die Hochdruck- und Niederdruckzonen derart dimensioniert sein sollten, dass sie im Fasergelege 300 eine mit bloßem Auge erkennbare Struktur ausbilden. In einem solchen Fall umfasst das Pressband 41 zur Ausbildung der Hochdruckzonen Erhebungen auf seiner dem Fasergelege 300 zugewandten Oberseite. Die Höhe dieser Erhebungen sollte jedoch bei der Bestimmung der „Dicke des Pressbandes 41“ unberücksichtigt bleiben. After passing through the pre-consolidation unit 83, the fiber fabric 300 is transported on the conveying section of the forming belt 40 to a transfer section 100. The transfer section 100 serves to transfer the fiber fabric 300 from the forming belt 40 to the pressing belt 41. Preferably, this transfer is particularly gentle, so that even at high production speeds and with low moisture content of the fiber fabric 300, no qualitative impairment of the fiber fabric 300 occurs. For this purpose, the forming belt 40 and the pressing belt 41 are both guided essentially parallel to a displacement direction. In the embodiment shown in Figure 2, the displacement direction corresponds to the machine direction MD. The transfer section 100 preferably has a certain length, namely a length of at least 50 mm and at most 1,000 mm, preferably at least 100 mm and at most 800 mm. The length of the transfer area 100 is defined as the distance, measured in the displacement direction or machine direction MD, between the axis of rotation of a first press belt deflection roller and the axis of rotation of a last forming belt deflection roller. The first press belt deflection roller is the deflection roller in the screen loop of the press belt 41, which is located at the beginning of the conveying section of the press belt 41. The last forming belt deflection roller, on the other hand, is the deflection roller in the screen loop of the forming belt 40, which is located at the end of the conveying section of the forming belt 40. By guiding the two belts 40, 41 in parallel over the corresponding length, the still very sensitive fiber fabric 300 is given sufficient time, even at high production speeds, in particular at production speeds of greater than or equal to 150 m/min, preferably greater than or equal to 250 m/min, more preferably greater than or equal to 400 m/min, and at low moisture contents, in particular of less than 20%, to gently detach itself from the forming belt 40 and adhere to the pressing belt 41. It is further advantageous if the forming belt 40 in the transfer area 100 has a distance from the press belt 41 that is no greater than the thickness of the fiber layup 300, measured immediately in front of the transfer area 100. The distance between the two belts 40, 41 can be determined or set by measuring the distance between the axis of rotation of the first press belt deflection roller and the axis of rotation of the last forming belt deflection roller, perpendicular to the direction of displacement or in the z-direction. The distance between the two belts 40, 41 in the transfer area 100 essentially corresponds to the distance between the axis of rotation of the first press belt deflection roller and the axis of rotation of the last forming belt deflection roller, less the radius of the first press belt deflection roller, the radius of the last forming belt deflection roller, the thickness of the forming belt 40, and the thickness of the press belt 41. The press belt 41 is preferably designed to provide the fiber fabric 300 in the subsequent pre-pressing gap 80 between the press roller 81 and the press element 82 with a plurality of high-pressure and low-pressure zones, thereby increasing the strength of the fiber fabric 300. The high-pressure and low-pressure zones should be dimensioned such that they form a structure visible to the naked eye in the fiber fabric 300. In such a case, the press belt 41 includes protrusions on its upper surface facing the fiber fabric 300 to form the high-pressure zones. However, the height of these protrusions should be disregarded when determining the "thickness of the press belt 41".
Mit einem solchen Abstand zwischen den beiden Bändern 40, 41 im Transferbereich 100 wird verhindert, dass das Fasergelege 300 im Transferbereich 100 eine nennenswerte Änderung ihrer Bewegungsrichtung, welche der Verlagerungsrichtung bzw. der Maschinenrichtung MD entspricht, erfährt. Auch dies trägt dazu bei, bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten keine Qualitätsbeeinträchtigung des Fasergeleges 300 zu erhalten. Jedoch sollte der Abstand zwischen den beiden Bändern 40, 41 im Transferbereich 100 auch nicht zu klein gewählt werden, um nicht zu viel „Bulk“ zu verlieren. Eine entsprechend starke Verdichtung sollte am Ende ausschließlich in den Hochdruckzonen der fertigen Faserstoffbahn 309 vorhanden sein, wohingegen die Niederdruckzonen nur leicht verdichtet sind, so dass die Faserstoffbahn 309 den gewünschten Bulk und/oder die gewünschte Saugfähigkeit aufweist. Deshalb kann der Abstand zwischen den beiden Bändern 40, 41 im Transferbereich 100 zum Beispiel mindestens 80% der Dicke des Fasergeleges 300 unmittelbar vor dem Transferbereich 100 betragen. Such a distance between the two belts 40, 41 in the transfer area 100 prevents the fiber fabric 300 in the transfer area 100 from undergoing any significant change in its direction of movement, which corresponds to the displacement direction or the machine direction MD. This also contributes to ensuring that no impairment of the quality of the fiber fabric 300 occurs at high production speeds. However, the distance between the two belts 40, 41 in the transfer area 100 should not be too small to avoid excessive bulk loss. A sufficiently high degree of compaction should ultimately be present only in the high-pressure zones of the finished fiber web 309, while the low-pressure zones are only lightly compacted, ensuring that the fiber web 309 exhibits the desired bulk and/or absorbency. Therefore, the distance between the two belts 40, 41 in the transfer area 100 can, for example, be at least 80% of the thickness of the fiber layup 300 immediately before the transfer area 100.
Die erste Pressband-Umlenkwalze kann ggf. besaugt ausgebildet sein, um gleich zu Beginn des Transferbereichs 100 mit der „sanften“ Überführung des Fasergeleges 300 beginnen zu können. In der Siebschlaufe des Pressbandes 41 können hinter der ersten Pressband-Umlenkwalze mehrere Vakuum-Boxen 32 oder andere Unterdruckmittel angeordnet sein, um die Überführung des Fasergeleges 300 über die gesamte Länge des Transferbereichs 100 fortzusetzen und auch nach dem Transferbereich 100 das Fasergelege kopfüber hängend an dem transportierenden Trum des Pressbandes 41 zu halten. The first press belt deflection roller can optionally be designed with suction to enable the "gentle" transfer of the fiber fabric 300 to begin immediately at the start of the transfer section 100. Several vacuum boxes 32 or other vacuum devices can be arranged in the screen loop of the press belt 41 behind the first press belt deflection roller to continue the transfer of the fiber fabric 300 over the entire length of the transfer section 100 and to hold the fiber fabric upside down on the conveying section of the press belt 41 even after the transfer section 100.
Im Gegensatz zur ersten Pressband-Umlenkwalze ist die letzte Formierband- Umlenkwalze vorzugsweise unbesaugt, und es befinden sich in der Siebschlaufe des Formierbandes 40, zumindest im Transferbereich 100, auch keine Vakuum- Boxen oder andere Unterdruckmittel, um das Fasergelege 300, welches sich im Transferbereich 100 von dem Formierband 40 lösen soll, nicht darauf zu halten. In contrast to the first press belt deflection roller, the last forming belt deflection roller is preferably non-vacuum-free, and there are also no vacuum boxes or other vacuum means in the sieve loop of the forming belt 40, at least in the transfer area 100, in order to prevent the fiber fabric 300, which is to detach from the forming belt 40 in the transfer area 100, from being held on it.
Am Ende des transportierenden Trums des Pressbandes 41 wird das inzwischen durch den Vorpressspalt 80 verfestigte Fasergelege 300 in einem weiteren Transferbereich von dem Pressband 41 auf ein Anschlussband 102 überführt. Der zweite Transferbereich ist vorzugsweise analog zum Transferbereich 100 ausgebildet. Obgleich das Fasergelege 300 nach dem Vorpressspalt 80 eine merklich größere Festigkeit als vor dem Vorpressspalt 80 aufweist, hat sich das Prinzip der „sanften Überführung“ auch an dieser Stelle als vorteilhaft für die Qualität der finalen Faserbahn 309 herausgestellt. At the end of the conveying section of the press belt 41, the fiber fabric 300, which has meanwhile been consolidated by the pre-compression gap 80, is transferred from the press belt 41 to a connecting belt 102 in a further transfer section. The second transfer section is preferably designed analogously to the transfer section 100. Although the fiber fabric 300 exhibits a significantly greater strength after the pre-compression gap 80 than before the pre-compression gap 80, the principle of “gentle transfer” was also highlighted here as advantageous for the quality of the final fiber web 309.
Nach dem Durchlaufen des Vorpressspalts 80 wird das Fasergelege 300 über Kopf hängend an dem transportierenden Trum des Pressbandes 41 zu dem weiteren Transferbereich transportiert. Der weitere Transferbereich dient dazu, das Fasergelege 300 von dem Pressband 41 auf das Anschlussband 102 zu überführen. Hierzu werden vorzugsweise das Pressband 41 und das Anschlussband 102 beide im Wesentlichen parallel zu einer weiteren Verlagerungsrichtung geführt. Die weitere Verlagerungsrichtung entspricht im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ebenfalls der Maschinenrichtung MD. Dabei weist der weitere Transferbereich vorzugsweise ebenfalls eine gewisse Länge auf, nämlich eine Länge von mindestens 50mm und höchstens 1.000mm, vorzugsweise von mindestens 100mm und höchstens 800mm. Die Länge des weiteren Transferbereichs ist definiert als der Abstand, gemessen in der weiteren Verlagerungsrichtung bzw. in Maschinenrichtung, zwischen der Rotationsachse einer ersten Anschlussband-Umlenkwalze 125 und einer letzten Pressband-Umlenkwalze 126. Die erste Anschlussband-Umlenkwalze 125 ist dabei die Umlenkwalze in der Siebschlaufe des Anschlussbandes 102, welche am Anfang des transportierenden Trums des Anschlussbandes 102 angeordnet ist. Die letzte Pressband-Umlenkwalze 126 ist hingegen die Umlenkwalze in der Siebschlaufe des Pressbands 41 , welche am Ende des transportierenden Trums des Pressbands 41 angeordnet ist. Durch die parallele Führung der beiden Bänder 41 , 102 über die entsprechende Länge hinweg wird dem Fasergelege 300 auch bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten genügend Zeit gegeben, um sich vom Pressband 41 „sanft“ zu lösen und sich an das Anschlussband 102 anzuheften. After passing through the pre-pressing gap 80, the fiber fabric 300 is transported overhead on the conveying section of the press belt 41 to the further transfer area. This further transfer area serves to transfer the fiber fabric 300 from the press belt 41 to the connecting belt 102. For this purpose, the press belt 41 and the connecting belt 102 are preferably both guided substantially parallel to a further transfer direction. In the embodiment shown in Fig. 2, this further transfer direction also corresponds to the machine direction MD. The further transfer area preferably also has a certain length, namely a length of at least 50 mm and at most 1,000 mm, preferably at least 100 mm and at most 800 mm. The length of the further transfer area is defined as the distance, measured in the further transfer direction or in the machine direction, between the axis of rotation of a first connecting belt deflection roller 125 and a last press belt deflection roller 126. The first connecting belt deflection roller 125 is the deflection roller in the screen loop of the connecting belt 102, which is located at the beginning of the conveying section of the connecting belt 102. The last press belt deflection roller 126, on the other hand, is the deflection roller in the screen loop of the press belt 41, which is located at the end of the conveying section of the press belt 41. Due to the parallel guidance of the two belts 41 and 102 over the corresponding length, the fiber fabric 300 is given sufficient time, even at high production speeds, to detach "gently" from the press belt 41 and attach itself to the connecting belt 102.
Das Anschlussband 102 dient dazu, das Fasergelege 300 von dem Pressband 41 bis kurz vor einen Pressspalt 84 zu führen, durch welchen das Fasergelege 300 anschließend ungestützt geführt wird. In dem Pressspalt 84 wird das Fasergelege 300 durch Druck weiter verfestigt, ehe es als verfestigtes Fasergelege 305 weiter zu der Trocknervorrichtung 10 geführt wird. Der Pressspalt 84 kann durch einen Spalt zwischen zwei Presswalzen 86, 88 bereitgestellt werden. Dadurch, dass das Fasergelege 300 jedoch ungestützt durch den Pressspalt 84 geführt wird, muss an dieser Stelle, anders als beim vorherigen Vorpressspalt 80, keine Rücksicht auf die Stabilität einer das Fasergelege 300 stützenden Bespannung genommen werden. So ist es möglich, merklich höhere Drücke auf das Fasergelege 300 im Pressspalt 84 aufzubringen, als es dies im Vorpressspalt 80 der Fall ist. Durch die höheren Drücke kann eine wesentlich größere Festigkeit der fertigen Faserstoffbahn 309 erzielt werden. Die Presswalzen 86, 88 sollten hierfür entsprechend stabil ausgebildet sein. Zum Beispiel können die Walzen im Wesentlichen aus Stahl gefertigt sein. The connecting belt 102 serves to guide the fiber fabric 300 from the press belt 41 to just before a press gap 84, through which the fiber fabric 300 is then guided unsupported. In the press gap 84, the fiber fabric 300 is further consolidated by pressure before it continues as consolidated fiber fabric 305. the fiber fabric 300 is guided to the dryer device 10. The press gap 84 can be provided by a gap between two press rollers 86, 88. However, because the fiber fabric 300 is guided unsupported through the press gap 84, unlike in the previous pre-press gap 80, no consideration needs to be given to the stability of a supporting fabric for the fiber fabric 300. This makes it possible to apply significantly higher pressures to the fiber fabric 300 in the press gap 84 than is the case in the pre-press gap 80. The higher pressures result in a considerably greater strength of the finished fiber web 309. The press rollers 86, 88 should therefore be designed to be correspondingly robust. For example, the rollers can be made primarily of steel.
Hinzu kommt, dass vorzugsweise wenigstens eine der beiden Presswalzen 86, 88, die den Pressspalt 84 zwischen sich bilden, ausgebildet ist, um das Fasergelege 300 ebenfalls mit einer Vielzahl von Hochdruck- und Niederdruckzonen zu versehen. Die zuvor erwähnten hohen Drücke beziehen sich in diesem Fall nur auf die Hochdruckzonen. Dies erhöht die Festigkeit des Fasergeleges 300 noch weiter. Ebenso wie die Hochdruck- und Niederdruckzonen, die in das Fasergelege 300 im Vorpresspalt 80 eingebracht wurden, sind vorzugsweise auch die Hochdruck- und Niederdruckzonen, die in das Fasergelege 300 im Pressspalt 84 eingebracht werden, derart dimensioniert sind, dass sie im Fasergelege 300 eine mit bloßem Auge erkennbare Struktur ausbilden. Für ein optisch ansprechendes Erscheinungsbild der fertigen Faserstoffbahn 309 ist dabei besonders vorteilhaft, wenn die im Vorpressspalt 80 in das Fasergelege 300 eingebrachten Hochdruck- und Niederdruckzonen nicht deckungsgleich mit den im Pressspalt 84 eingebrachten Hochdruck- und Niederdruckzonen sind, so dass sich vorzugsweise ein Moire- Effekt zeigt. In addition, preferably at least one of the two press rollers 86, 88, which form the press gap 84 between them, is designed to also provide the fiber fabric 300 with a plurality of high-pressure and low-pressure zones. The previously mentioned high pressures in this case refer only to the high-pressure zones. This further increases the strength of the fiber fabric 300. Just as the high-pressure and low-pressure zones introduced into the fiber fabric 300 in the pre-pressing gap 80 are dimensioned, so too are the high-pressure and low-pressure zones introduced into the fiber fabric 300 in the press gap 84 preferably dimensioned such that they form a structure in the fiber fabric 300 that is visible to the naked eye. For an aesthetically pleasing appearance of the finished fiber web 309, it is particularly advantageous if the high-pressure and low-pressure zones introduced into the fiber fabric 300 in the pre-pressing gap 80 are not identical to the high-pressure and low-pressure zones introduced in the pressing gap 84, so that a moiré effect preferably appears.
Das Anschlussband 102 ist ausgebildet, um das Fasergelege 300 bis möglichst nah an den Pressspalt 84 zu führen, um den freien Zug, d.h. die Wegstrecke, die das Fasergelege 300 ungestützt zwischen dem Anschlussband 102 und dem Pressspalt 84 zurücklegen muss, möglichst kurz zu halten. Hierzu kann eine letzte Anschlussband-Umlenkwalze, d.h. die Umlenkwalze am Ende des transportierenden Trums des Anschlussbandes 102, einen relativ kleinen Durchmesser aufweisen und kann das Anschlussband 102 selbst biegeweich genug ausgebildet sein, um der entsprechend starken Oberflächenkrümmung der letzten Anschlussband-Umlenkwalze folgen zu können. The connecting strip 102 is designed to guide the fiber fabric 300 as close as possible to the press gap 84 in order to maximize the free tension, i.e. the distance the fiber fabric 300 travels unsupported between the connecting strip 102 and the press gap. The distance 84 has to travel should be kept as short as possible. For this purpose, a last connecting belt deflection roller, i.e., the deflection roller at the end of the conveying section of the connecting belt 102, can have a relatively small diameter, and the connecting belt 102 itself can be designed to be flexible enough to follow the correspondingly strong surface curvature of the last connecting belt deflection roller.
Nach Verlassen des Pressspalts 84 wird das verfestigte Fasergelege 305 von einem Überführband 103 aufgenommen, welches das verfestigte Fasergelege 305 auf das Trockensieb 42 überführt. Aus den ähnlichen Gründen wie zuvor, kann das Überführband 103 ähnlich wie oder identisch zum Anschlussband 102 ausgebildet sein. Insbesondere kann das Überführband 103 ausgebildet sein, um das Fasergelege 300 möglichst nah hinter dem Pressspalt 84 aufzunehmen, um den freien Zug, d.h. die Wegstrecke, die das verfestigte Fasergelege 305 ungestützt zwischen dem Pressspalt 84 und dem Überführband 103 zurücklegen muss, möglichst kurz zu halten. Hierzu kann eine erste Überführband-Umlenkwalze, d.h. die Umlenkwalze am Anfang des transportierenden Trums des Überführbandes 103, einen relativ kleinen Durchmesser aufweisen und kann das Überführband 103 selbst biegeweich genug ausgebildet sein, um der entsprechend starken Oberflächenkrümmung der ersten Überführbandband-Umlenkwalze folgen zu können. After leaving the press gap 84, the consolidated fiber fabric 305 is picked up by a transfer belt 103, which transfers the consolidated fiber fabric 305 to the drying screen 42. For similar reasons as before, the transfer belt 103 can be designed similarly to or identically with the connecting belt 102. In particular, the transfer belt 103 can be designed to pick up the fiber fabric 305 as close as possible behind the press gap 84 in order to keep the free pull, i.e., the distance that the consolidated fiber fabric 305 has to travel unsupported between the press gap 84 and the transfer belt 103, as short as possible. For this purpose, a first transfer belt deflection roller, i.e. the deflection roller at the beginning of the transporting section of the transfer belt 103, can have a relatively small diameter and the transfer belt 103 itself can be designed to be flexible enough to follow the correspondingly strong surface curvature of the first transfer belt deflection roller.
Um das Fasergelege 300, auch bei Produktionsgeschwindigkeiten auf industriellem Niveau so problemlos wie möglich durchführen zu können, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass wenigstens eine der beiden Presswalzen 86, 88, die den Pressspalt 84 bilden, und/oder das Anschlussband 102 und/oder das Überführband 103 hinsichtlich ihrer Lage derart verstellbar sind, dass der Winkel, mit dem das Fasergelege 300 in den Pressspalt 84 eintritt, und/oder der Winkel, mit dem das verfestigte Fasergelege 305 den Pressspalt 84 verlässt, gezielt einstellbar ist bzw. sind. Wie in Figur 3a schematisch dargestellt, ist es zum Beispiel möglich, die beiden Presswalzen 86, 88, die den Pressspalt 84 zwischen sich bilden, in z-Richtung, vorzugsweise gemeinsam, einstellbar auszubilden. Wie in Figur 3 b angedeutet, könnte aber alternativ oder zusätzlich eine der beiden Presswalzen 86, 88 auch um eine in Maschinenquerrichtung CD verlaufenden Achse kippbar ausgebildet sein. Insbesondere kann eine der beiden Presswalzen 86, 88 auf einer Kreisbahn verlagerbar sein, die ihren Mittelpunkt auf der Drehachse der anderen von den beiden Presswalzen 86, 88 hat. Ferner kann, wie in Figur 3c schematisch dargestellt, auch das Anschlussband 102 und/oder das Überführband 103 schwenkbar ausgebildet sein, um den Einlaufwinkel und/oder den Auslaufwinkel des Fasergeleges in den Pressspalt 84 bzw. aus dem Pressspalt 84 gezielt einzustellen. Insbesondere kann die dem Pressspalt 84 jeweils abgewandte Umlenkwalze des Anschlussbandes 102 und/oder des Überführbandes 103 um die Drehachse der jeweils dem Pressspalt 84 zugewandten Umlenkwalze des Anschlussbandes 102 und/oder des Überführbandes 103 verschwenkbar gelagert sein. To enable the fiber fabric 300 to be processed as smoothly as possible, even at industrial production speeds, the present invention provides that at least one of the two press rollers 86, 88, which form the press gap 84, and/or the connecting belt 102 and/or the transfer belt 103 are adjustable with respect to their position such that the angle at which the fiber fabric 300 enters the press gap 84 and/or the angle at which the compacted fiber fabric 305 exits the press gap 84 can be specifically adjusted. As schematically illustrated in Figure 3a, it is possible, for example, to design the two press rollers 86, 88, which form the press gap 84 between them, to be adjustable in the z-direction, preferably together. As shown in Figure 3a, the two press rollers 86, 88, which form the press gap 84 between them, can be adjusted in the z-direction, preferably together. As indicated in Figure 3b, alternatively or additionally, one of the two press rollers 86, 88 could also be designed to tilt about an axis extending transversely to the machine direction CD. In particular, one of the two press rollers 86, 88 could be displaceable on a circular path whose center point lies on the axis of rotation of the other of the two press rollers 86, 88. Furthermore, as schematically shown in Figure 3c, the connecting belt 102 and/or the transfer belt 103 could also be designed to pivot in order to selectively adjust the entry and/or exit angle of the fiber layup into the press gap 84 or from the press gap 84. In particular, the deflecting roller of the connecting belt 102 and/or the transfer belt 103, which is located away from the press gap 84, can be pivotably mounted about the axis of rotation of the deflecting roller of the connecting belt 102 and/or the transfer belt 103, which is located towards the press gap 84.
Zwischen dem Anschlussband 102 und den beiden Presswalzen 86, 88 können Stabilisierungselemente angeordnet sein. Entsprechendes gilt für das Überführband 103 und die beiden Presswalzen 86, 88. Figur 4 zeigt die Anordnung von Figur 3c, wobei beispielhaft jeweils ein Stabilisierungselement (engl. „foil“) in den genannten Zwischenräumen angeordnet ist. Die in Figur 4 dargestellte Anordnung ist dabei dann besonders vorteilhaft, wenn eine der Presswalzen 86 oder 88 eine strukturierte Oberfläche aufweist, um das Fasergelege mit einer Vielzahl von Hochdruck- und Niederdruckzonen zu versehen, und die andere Presswalze 88 oder 86 eine glatte Oberfläche aufwiest. Stabilizing elements can be arranged between the connecting belt 102 and the two press rollers 86, 88. The same applies to the transfer belt 103 and the two press rollers 86, 88. Figure 4 shows the arrangement of Figure 3c, with a stabilizing element (foil) arranged in each of the aforementioned spaces as an example. The arrangement shown in Figure 4 is particularly advantageous if one of the press rollers 86 or 88 has a structured surface to provide the fiber layup with a multitude of high-pressure and low-pressure zones, and the other press roller 88 or 86 has a smooth surface.
Die Stabilisierungselemente haben jeweils eine Seite, welche dem Fasergelege zugewandt ist. Diese Seite ist glatt ausgebildet und ihre Oberfläche ist bevorzugt eben bzw. besonders bevorzugt leicht konkav ausgebildet. Die Stabilisierungselement tauchen leicht in die Bahn des Fasergeleges ein. Dabei verläuft die dem Fasergelege zugewandte Oberfläche des betreffenden Stabilisierungselementes im Wesentlichen parallel zu der Ebene, in der sich das Fasergelege befinden würde, wenn das betreffende Stabilisierungselement nicht vorhanden wäre. Each stabilizing element has one side facing the fiber fabric. This side is smooth and its surface is preferably flat or, more preferably, slightly concave. The stabilizing elements dip slightly into the path of the fiber fabric. The surface of the stabilizing element facing the fiber fabric runs essentially parallel to the plane in which the fiber fabric lies. fiber layup would be located if the relevant stabilizing element were not present.
In der in Figur 4 dargestellten Anordnung ist ein erstes Stabilisierungselement zwischen dem Anschlussband 102 und den Presswalzen 86, 88 angeordnet und mitIn the arrangement shown in Figure 4, a first stabilizing element is arranged between the connecting belt 102 and the press rollers 86, 88 and is connected with
401 bezeichnet. Ein zweites Stabilisierungselement ist zwischen den Presswalzen 86, 88 und dem Überführungsband 103 angeordnet und mit 402 bezeichnet. Die Stabilisierungselemente 401 und 402 dienen einerseits dazu, die Länge des freien Zuges des Fasergeleges zu verringern. Mit den Stabilisierungselementen können jedoch auch die Umschlingungswinkel des Fasergeleges um die Presswalzen 86 und 88 beeinflusst werde. Das erste Stabilisierungselement ist so angeordnet, dass es den Umschlingungswinkel um die Presswalze 88 vergrößern kann. Je weiter das Stabilisierungselement in die Bahn des Fasergeleges eintaucht, umso größer wird der Umschlingungswinkel der Bahn um die Presswalze 88. Das zweite Stabilisierungselement 402 ist so angeordnet, dass es den Umschlingungswinkel um die Presswalze 86 vergrößern kann. Die Anordnung des ersten Stabilisierungselementes 401 verbessert dabei den Einzug des Fasergeleges in den Pressspalt 84, während die Anordnung des zweiten StabilisierungselementesThe first stabilizing element is designated 401. A second stabilizing element is arranged between the press rollers 86, 88 and the transfer belt 103 and is designated 402. Stabilizing elements 401 and 402 serve, on the one hand, to reduce the length of the free tension of the fiber web. On the other hand, the wrapping angles of the fiber web around the press rollers 86 and 88 can also be influenced by the stabilizing elements. The first stabilizing element is arranged so that it can increase the wrapping angle around the press roller 88. The further the stabilizing element is inserted into the web of the fiber web, the larger the wrapping angle of the web around the press roller 88 becomes. The second stabilizing element 402 is arranged so that it can also increase the wrapping angle around the press roller 86. The arrangement of the first stabilizing element 401 improves the insertion of the fiber fabric into the press gap 84, while the arrangement of the second stabilizing element
402 das Ablösen des Fasergeleges von der Presswalze 88 erleichtert. 402 facilitates the removal of the fiber fabric from the press roller 88.
In der Siebschlaufe des Anschlussbandes 102 und/oder in der Siebschlaufe des Überführbandes 103 können in Fig. 2 nicht dargestellte Unterdruckmittel vorgesehen sein. Dies gilt insbesondere für das Überführband 103, an welchem das verfestigte Fasergelege 305 vorzugsweise kopfüber hängend transportiert wird. Hier können die Unterdruckmittel helfen, das verfestigte Fasergelege 305 gegen die Schwerkraft an dem Überführband 103 zu halten. Außerdem sind Unterdruckmittel in der Siebschlaufe des Überführbandes 103 von Vorteil, wenn auf die dem Überführband 103 abgewandte Seite des verfestigten Fasergeleges 103 ein Fluid appliziert werden soll. Dies ist in Fig. 2 durch die zweite Applikationsvorrichtung 72 angedeutet. Nach der Übergabe des verfestigten Fasergeleges 305 auf das Trockensieb 42 wird auf die dem Trockensieb 42 abgewandte Seite des verfestigten Fasergeleges 305 erneut Fluid durch die dritte Applikationsvorrichtung 73 appliziert. Somit kann das verfestigte Fasergelege 305 von der zweiten Applikationsvorrichtung 72 und der dritten Applikationsvorrichtung 73 von beiden Seiten befeuchtet werden, bevor es in der Trockenvorrichtung 10 getrocknet und anschließend auf der Aufrollung 12 aufgerollt wird. Vacuum devices, not shown in Fig. 2, may be provided in the sieve loop of the connecting belt 102 and/or in the sieve loop of the transfer belt 103. This applies in particular to the transfer belt 103, on which the bonded fiber fabric 305 is preferably transported hanging upside down. Here, the vacuum devices can help to hold the bonded fiber fabric 305 against gravity on the transfer belt 103. Furthermore, vacuum devices in the sieve loop of the transfer belt 103 are advantageous if a fluid is to be applied to the side of the bonded fiber fabric 103 facing away from the transfer belt 103. This is indicated in Fig. 2 by the second application device 72. After the solidified fiber fabric 305 is transferred to the drying screen 42, fluid is again applied to the side of the solidified fiber fabric 305 facing away from the drying screen 42 by the third application device 73. Thus, the solidified fiber fabric 305 can be moistened from both sides by the second application device 72 and the third application device 73 before it is dried in the drying device 10 and subsequently wound onto the winding unit 12.
Um die Presswalzen 86, 88, die den Pressspalt 84 zwischen sich bilden, vor Verschmutzungen zu schützen bzw. ihren Reinigungsaufwand möglichst gering zu halten, ist es von Vorteil, wenn vor dem Pressspalt 84 auf das Fasergelege 300 lediglich Wasser und/oder Trockenfestmittel appliziert wird bzw. werden. Diese führen zu keiner oder nur einer geringen Verschmutzung der Presswalzen 86, 88. Nach dem Pressspalt 84 kann bzw. können durch die zweite Applikationsvorrichtung 72 und/oder die dritte Applikationsvorrichtung 73 hingegen auf das verfestigte Fasergelege 305 Nassfestmittel appliziert werden, um der fertigen Faserstoffbahn 309 eine gewisse Nassfestigkeit zu verleihen. Insbesondere die gängigen Nassfestmittel neigen dazu, Oberflächen zu verschmutzen, zumindest solange sie noch nicht getrocknet sind. To protect the press rollers 86, 88, which form the press gap 84 between them, from contamination and to minimize their cleaning effort, it is advantageous to apply only water and/or dry-strength agents to the fiber fabric 300 upstream of the press gap 84. These lead to no or only minimal contamination of the press rollers 86, 88. Downstream of the press gap 84, wet-strength agents can be applied to the compacted fiber fabric 305 by the second application device 72 and/or the third application device 73 to give the finished fiber web 309 a certain degree of wet strength. Common wet-strength agents, in particular, tend to contaminate surfaces, at least until they have dried.
1 Maschine 1 machine
2 Rohstoffaufbereitungsanlage 2 Raw material processing plant
3 Faserstoffbahnanlage 3 Fiber web plant
4A, 4B, 4C Trockenformiervorrichtung 4A, 4B, 4C Dry forming device
7 Applikationsvorrichtung 7 Application device
8 Verfestigungsvorrichtung 8 Solidification device
10 T rocknervomchtung 10 T dryver construction
12 Aufrollung Laufrichtung 12 Roll-up Direction of travel
Saugvorrichtung der Trockenformiervorrichtung Vakuum Box - ApplikationsvorrichtungSuction device of the dry forming device vacuum box - application device
Vakuum-Boxen A, 39B, 39C abgesaugte Luft Vacuum boxes A, 39B, 39C extracted air
Stützelement, Formierband Support element, forming belt
Stützelement, Pressband Support element, press band
Stützelement, TrockensiebSupport element, drying sieve
Randbeschnitt (Randabsaugung) Steuer- und/oder Regelvorrichtung MessvorrichtungEdge trimming (edge extraction) Control and/or regulating device Measuring device
Feuchtigkeitsmessvorrichtung erste Applikationsvorrichtung zweite Applikationsvorrichtung dritte Applikationsvorrichtung Vorpressspalt Moisture measuring device, first application device, second application device, third application device, pre-compression gap
Presswalze Press roller
PresselementPress element
Vorverfestigungsvorrichtung Pre-solidification device
Pressspalt Press gap
Presswalze Press roller
Presswalze Press roller
Luftstrom 0 Transferbereich 2 Anschlussband 3 Überführband 5 erste Anschlussband-Umlenkwalze 6 letzte Pressband-Umlenkwalze 0 zellstoffhaltige Fasern (Ballenware) 1 zerkleinerte Ballenware, Schnipsel „Chips“2 gereinigte Chips 205 Einzelfasern mit vereinzelten Knoten bzw. zerfaserte ChipsAirflow 0 Transfer area 2 Connecting belt 3 Transfer belt 5 First connecting belt deflection roller 6 Last press belt deflection roller 0 Pulp-containing fibers (bales) 1 Shredded bales, chips 2 Cleaned chips 205 individual fibers with scattered nodes or frayed chips
205B Einzelfasern mit vereinzelten Knoten bzw. zerfaserte Chips, hochaufgelöst in einem Faser-Luft-Gemisch 205B single fibers with isolated nodes or fiberized chips, high resolution in a fiber-air mixture
206 kontinuierlicher Massenstrom von Fasern 206 continuous mass flow of fibers
207 kontinuierlicher Massenstrom von Fasern, hochaufgelöst in einem Faser-Luft-Gemisch 207 continuous mass flow of fibers, high resolution in a fiber-air mixture
208 Einzelfasern im Wesentlichen frei von Knoten 208 individual fibers essentially free of knots
209 Einzelfasern und/oder Faserbündel 209 single fibers and/or fiber bundles
220 Förderband 220 Conveyor belt
221 erste Zerkleinerungsvorrichtung (Schredder) 221 first shredding device (shredder)
222 zweite Zerkleinerungsvorrichtung, vorzugsweise222 second shredding device, preferably
Zerfaserungsvorrichtung, insbesondere erste HammermühleFibrecing device, in particular first hammer mill
223 dritte Zerkleinerungsvorrichtung, vorzugsweise Zerfaserungsvorrichtung, insbesondere zweite Hammermühle223 third comminution device, preferably a fiberizing device, in particular a second hammer mill
230 Reinigungsvorrichtung 230 Cleaning device
240 Speicher 240 storage
241 Austragsvorrichtung 241 Discharge device
250 Faserbearbeitungsvorrichtung 250 fiber processing device
260 Konditionierungsvorrichtung 260 Conditioning device
300 Fasergelege nach Trockenformiervorrichtung 300 fiber layups after dry forming device
305 verfestigtes Fasergelege 305 reinforced fiber fabric
309 Faserstoffbahn 309 Fibre web
401 Stabilisierungselement 401 Stabilizing element
402 Stabilisierungselement 402 Stabilizing element
MD Maschinenrichtung MD Machine direction
CD Maschinenquerrichtung z Vertikale Richtung CD Machine transverse direction z Vertical direction
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