DE102023114091A1

DE102023114091A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Faserstoffbahn

Info

Publication number: DE102023114091A1
Application number: DE102023114091.4A
Authority: DE
Inventors: Julia Spengler; Franziska Ferrer; Sebastian Blaesing; Martin Brunnett
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2023-05-30
Filing date: 2023-05-30
Publication date: 2024-06-20

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Kartonbahn, wobei die Faserstoffbahn eine Pressenpartie, zumindest eine Trockenpartie sowie zumindest einen Kalander durchläuft, wobeidie Pressenpartie drei Schuhpressnips aufweist, wobei der erste und der zweite Pressnip jeweils mit einem Druck von mindestens 6 MPa belastet wird, und der dritte Pressnip mit einem Druck von mindestens 7 MPa belastet wird, und die Faserstoffbahn nach dem Verlassen der zumindest einen Trockenpartie auf eine Temperatur von unter 60°C, insbesondere zwischen 45°C und 55°C gekühlt wird, und die Faserstoffbahn anschließend auf zumindest einer ersten Seite mit Dampf beaufschlagt wird, so dass sich die Oberfläche der Papierbahn auf zumindest 80°C erwärmt, und die Faserstoffbahn unmittelbar nach der Beaufschlagung mit Dampf einen Kalandernip durchläuft, welcher durch eine Heizwalze und eine Gegenwalze gebildet wird, wobei die erste Seite der Faserstoffbahn mit der Heizwalze in Kontakt kommt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Faserstoffbahn gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Herstellung einer Faserstoffbahn mittels eines solchen Verfahrens.
Bei der Herstellung von schweren Papier- bzw. Kartonbahnen ist due Biegesteifigkeit ein wichtiges Qualtitätskriterium. Die Biegesteifigkeit geht dabei weitgehend mit dem Volumen des Kartons einher. Ein höheres Volumen führt zu einer höheren Biegesteifigkeit.
Generell ist es möglich, ein höheres Volumen über einen höheren Faserstoffeintrag zu erzielen. Allerdings stellt der Faserstoff bei der Papier- und Kartonherstellung einen der größten Posten der laufenden Produktionskosten dar, so dass eine Volumenerhöhung durch höheren Faserstoffeintrag ökonomisch nicht realisierbar ist. Somit wird bei der Kartonherstellung die Erzielung eines möglichst großen spezifischen Volumens angestrebt, also eines möglichst großen Volumens der Kartonbahn bei gegebenem Flächengewicht.
Bei der Herstellung durchläuft die Kartonbahn in einer Papiermaschine einen oder mehrere geschlossenen Walzenspalte (sogenannte „Nips“), die beispielsweise zur mechanischen Entwässerung der Faserstoffahn, dem Glätten der Oberfläche oder dem Applizieren von Auftragsmedien dienen. Der Durchgang der Bahn durch diese Walzenspalte führt allerdings zu einem Verlust an Volumen, der umso größer ist, je höher die Last in diesen Nips ist.
Bei der Herstellung einer Papier- oder Kartonbahn wurde aus diesem Grund in der Vergangenheit auf den Einsatz sehr hoher Pressendrücke verzichtet, um den resultierenden Volumenverlust durch die mechanische Entwässerung gering zu halten. Durch die daraus resultierenden geringere Entwässerung in der Presse ergibt sich allerdings, dass eine größere Menge Wasser als technisch notwendig durch thermische Energie aus der Fasermatte ausgetrocknet werden muss, was wiederum zu einem hohen Energieeintrag in der Trockenpartie und einer vermeidbaren Freisetzung von Kohlenstoffdioxid führt.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Probleme des Standes der Technik zu überwinden. Es ist insbesondere Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, um eine volumenschonende Herstellung insbesondere schwerer Faserstoffbahnen effizient und resourcenschonend zu ermöglichen. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, einen hohen Trockengehalt nach der Presse bei gleichzeitig hohem spezifischen Volumen zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung gemäß Anspruch XXX. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.
Wenn im Rahmen dieser Anmeldung von einer Viskosität gesprochen wird, so ist damit, sofern nicht explizit anders genannt, die Viskosität nach Brookfield bei 100 U/min gemeint.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Kartonbahn, wobei die Faserstoffbahn eine Pressenpartie, zumindest eine Trockenpartie sowie zumindest einen Kalander durchläuft, wobei

a) die Pressenpartie drei Pressnips aufweist, die alle drei als Schuhpressnip ausgeführt sind, wobei der erste und der zweite Pressnip jeweils mit einem Druck von mindestens 6 MPa belastet wird, und der dritte Pressnip mit einem Druck von mindestens 7 MPa belastet wird, und
b) die Faserstoffbahn nach dem Verlassen der zumindest einen Trockenpartie auf eine Temperatur von unter 60°C, insbesondere zwischen 45°C und 55°C gekühlt wird, und
c) die Faserstoffbahn anschließend auf zumindest einer ersten Seite mit Dampf beaufschlagt wird, so dass sich die Oberfläche der Papierbahn auf zumindest 80°C erwärmt, und
d) die Faserstoffbahn unmittelbar nach der Beaufschlagung mit Dampf einen Kalandernip durchläuft, welcher durch eine Heizwalze und eine Gegenwalze gebildet wird, wobei die erste Seite der Faserstoffbahn mit der Heizwalze in Kontakt kommt.

Das vorgeschlagene Verfahren ist insbesondere zur Herstellung von schweren Kartonbahnen geeignet. Die Pressenpartie weist dabei drei Schuhpressnips auf. Dadurch soll eine möglichst hohe mechanische Entwässerung erzielt werden. Solche dreifachen Schuhpressen sind per se bekannt, und auch von der Anmeldering z.B. in der DE102019116602 A1 beschrieben.
Allerdings werden diese Schuhpressen zur Vermeidung von Volumenverlust bislang nur mit reduzierten Drücken betrieben. So werden für die ersten und zweite Schuhpresse lediglich Drücke von bis zu 5,6 MPa verwendet, während in der dritten Schuhpresse die Drücke unterhalb von 7 MPa bleiben. Bei einem Verfahren gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung werden diese Drücke nun explizit erhöht. Das führt unmittelbar zu einem höheren Trockengehalt nach Presse verglichen mit den aus dem Stand der Technik bekannten Anlagen, und dadurch zu einem geringeren Bedarf an Trocknungsleistung in der anschließenden Trockenpartie.
Diese höheren Drücke scheinen aber im Hinblick auf das spezifische Volumen als nachteilig. Die Erfinderinnen und Erfinder haben aber erkannt, dass durch Anpassungen im weiteren Verlauf des Prozesses so viel Volumen erhalten werden kann, dass das resultierende Produkt ein ausreichendes spezifischen Volumen aufweist, und dabei trotzdem die Trockengehaltsgewinne nach der Presse realisiert werden können.
Dazu wird die Faserstoffbahn, nachdem sie die Trockenpartie verlässt, von der am Ausgang der Trockenpartie sehr hohen Temperatur von meist 90°C oder mehr heruntergekühlt. Die Kühlung erfolgt dergestalt, dass die Bahn auf unter 60°C, bevorzugt zwischen 45°C und 55°C heruntergekühlt wird. Die Bahn ist dabei durchgekühlt, das heißt dass insbesondere auch der Kern der Faserstoffbahn eine Temperatur von unter 60° C aufweist.
Anschließend wird die Bahn zumindest auf einer ersten Seite mit Dampf beaufschlagt. Je nach Ausführung und produzierter Sorte kann auch vorgesehen sein, dass beide Seiten der Faserstoffbahn mit Dampf beaufschlagt werden.
Da die Bahn um Vergleich zum Dampf relativ kühl ist, kondensiert der Dampf an der Oberfläche der Faserstoffbahn. Das führt zum einen zu einer Erwärmung der Bahn an der Oberfläche, zum anderen wird die Bahn an der Oberfläche durch den kondensierenden Dampf befeuchtet. Bei Verfahren gemäß Aspekten der Erfindung wird die Oberfläche der Bahn auf mindestens 80°C erwärmt.
Der Kernbereich der Bahn ist dabei durch die vorangehende Kühlung noch deutlich kälter als 80°C, und zudem auch nicht befeuchtet. Daher weist die Bahn -von der Oberfläche nach innen betrachtet, sowohl einen Feuchtegradienten als auch einen Temperaturgradienten auf. In diesem Zustand wird die Faserstoffbahn unmittelbar nach der Beaufschlagung mit Dampf in den Kalandernip geführt.
Ein solcher Kalander ist beispielsweise bei der Herstellung von Karton nicht unüblich. Die Heizwalze des Kalanders steht dabei mit der ersten Seite der Faserstoffbahn in Kontakt.
Da der Kalandernip unmittelbar nach dem Bedampfen angeordnet ist, ist die immer noch an der Oberfläche wärmer und feuchter als im Kern. Warme und feuchte Fasernetzwerke sind jedoch viel leichter verformbar als kalte und trockene. Daher wird hier durch den Kalander der oberflächennahe Bereich stark verformt, und damit wie gewünscht geglättet. Der Kern der Bahn wird dadurch aber kaum verformt. Dies führt zu einem deutlich reduzierten Volumenverlust.
Durch diese Volumenschonung beim Glätten ist es möglich, einen gewissen Volumenverlust in der Presse zu tolerieren. Das resultierende Produkt weist dabei immer noch ausreichend Volumen, und damit Biegesteifigkeit auf. Der Aufwand für die thermische Trocknung kann durch den höheren Trockengehalt nach der Presse deutlich reduziert werden.
In vorteilhaften Ausführungen kann vorgesehen sein, dass der Trockengehalt der Faserstoffbahn nach der Pressenpartie und vor dem Einlauf in die Trockenpartie mindestens 48%, bevorzugt mindestens 50% beträgt.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Faserstoffbahn nach dem Verlassen der Trockenpartie und vor der Kühlung eine Temperatur von mindestens 80°C, bevorzugt 90°C oder mehr aufweist.
Der Begriff ,unmittelbar nach dem Dampfauftrag' kann so verstanden werden, dass die Zeit zwischen Dampfauftrag und Kalandernip so gering ist, dass kein wesentlicher Ausgleich von Feuchte und Temperatur in der Bahn erfolgt.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Zeit zwischen dem Ende des Dampfauftrags und dem Einlauf in den Kalanderspalt maximal 150 ms, insbesondere zwischen 10ms und 100 ms beträgt.
Eine übliche Geschwindigkeit einer solchen Papiermaschine beträgt zwischen 600m/min und 1600 m /min. Bei 600 m/min entsprechen 100 ms einem Abstand von einem Meter. Bei 1500 m/min entsprechen 40 ms ebenfalls einem Abstand von einem Meter. Somit kann ein baulicher Abstand zwischen dem Ende des Dampfauftrags und dem Kalandernip für einen breiten Geschwindigkeitsbereich verwendet werden.
Das vorgeschlagene Verfahren ist besonders vorteilhaft bei der Herstellung von Kartonbahnen. Solche Kartonbahnen sind häufig mehrlagig und werden vor der Pressenpartie in einem Mehrlagenformer gebildet. Ein solcher Mehrlagenformer ist beispielsweise aus der DE102021107854 A1 bekannt. Die Grammatur solcher Kartonbahnen kann zwischen 200 g/m² und 450 g/m², bevorzugt zwischen 300 g/m² und 400 g/m² betragen. Insbesondere bei diesen Produkten ist die Biegesteifigkeit ein wesentlichen Qualitätskriterium.
Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die Faserstoffbahn zumindest 10 Gew%, insbesondere zumindest 30 Gew% an mechanischen Faserstoffen, insbesondere TMP (Thermo Mechanical Pulp), CTMP (Chemi-Thermo-Mechanical Pulp), BCTMP (Bleached Chemi-Thermo-Mechanical Pulp) oder Holzschliff aufweist.
Solche mechanischen Faserstoffe sind für die Kartonherstellung deutlich vorteilhafter als Zellstoff, da das Lignin im Zellstoffverbund zusätzliche Steifigkeit gibt.
In weiteren vorteilhaften Ausführungen des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Faserstoffbahn vor und/oder nach dem Kalander mit einem Stärkeauftrag versehen wird, wobei die Faserstoffbahn einen Auftragsnip durchläuft, welcher durch zwei Übertragungswalzen gebildet wird, bei denen die Oberflächen jeweils eine Härte von mindestens 50 ShoreD, insbesondere mindestens 60 ShoreD, bevorzugt 80 ShoreD oder mehr aufweisen. Dieser Stärkeauftrag wird auch als Hard-Nip-Sizing bezeichnet. Eine der beiden Übertragungswalzen kann dabei insbesondere auch als Biegeeinstellwalze ausgeführt sein, um die Spaltweite des Auftragsnips gezielt einstellen und kontrollieren zu können.
Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass auf eine oder beide Übertragungswalzen eine Stärkelösung aufgebracht wird, wobei die Stärkelösung einen Feststoffgehalt von mindestens 35% und/oder eine Viskosität zwischen 100 mPas und 500 mPas, bevorzugt zwischen 200 mPas und 300 mPas aufweist.
Ein Vorteil des Hard-Nip-Sizing besteht darin, dass die Stärkelösung tief in die Blattstruktur eingebracht werden kann. Dadurch wird unter anderem die Festigkeit der Bahn erhöht. Dies ist insbesondere auch bei der Verwendung von mechanischen Fasern relevant, da diese Faserstoffe zwar, wie beschrieben, vorteilhaft für die Steifigkeit sind, jedoch üblicherweise niedrigere Festigkeitswerte aufweisen. Dem kann mit einem Stärkeauftrag im Hard-Nip-Sizer entgegengewirkt werden.
Nach dem Hard-Nip-Sizer können noch weitere Aggregate vorgesehen sein. Insbesondere können noch eines oder mehrere Streichaggregate vorgesehen sein, um zum Beispiel einen Pigmentstrich auf die Faserstoffbahn aufzutragen.
Weiterhin wird eine Papiermaschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn mittels eines Verfahrens nach einem Aspekt der Erfindung vorgeschlagen.
Dabei weist die Papiermaschine

a) eine Pressenpartie drei Pressnips auf, die alle drei als Schuhpressnip ausgeführt sind, und die dazu eingerichtet ist, dass der erste und der zweite Pressnip jeweils mit einem Druck von mindestens 6 MPa, und der dritte Pressnip mit einem Druck von mindestens 7 MPa belastet werden können, und
b) eine Trockenpartie zur Trocknung der Faserstoffbahn, wobei nach der Trockenpartie eine Kühlvorrichtung angeordnet ist, die geeignet ist, die Faserstoffbahn auf eine Temperatur von unter 60°C, insbesondere zwischen 45°C und 55°C zu kühlen, und
c) zudem ist nach der Kühlvorrichtung eine Bedampfungseinheit angeordnet, um die Faserstoffbahn auf zumindest einer ersten Seite mit Dampf zu beaufschlagen, so dass sich die Oberfläche der Papierbahn auf zumindest 80°C erwärmt, und
d) unmittelbar, insbesondere weniger als 1m, nach Ende der Bedampfungseinheit mit Dampf ist ein Kalander vorgesehen, welcher durch eine Heizwalze und eine Gegenwalze aufweist, wobei die Heizwalze mit der ersten Seite der Faserstoffbahn in Kontakt kommt.

Die Kühlvorrichtung kann insbesondere als Konvektionskühler ausgeführt sein. Bei der Konvektionskühlung wir ein Gas, in der Regel Luft, auf die Bahn geblasen. Dabei kann diese Luft konditioniert, insbesondere gekühlt werden, um den Kühleffekt zu erhöhen. Mit einem solchen Konvektionskühler kann die Bahn schnell und effektiv, sowie mit geringem Platzbedarf auf die benötigten Temperaturen gekühlt werden.
Als Bedampfungseinheiten kommen üblicherweise Dampfblaskästen zum Einsatz.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass vor und/oder nach dem Kalander ein Stärkeauftragsaggregat angeordnet ist, welches einen Auftragsnip aufweist, der durch zwei Übertragungswalzen gebildet wird, wobei die Oberflächen der Übertragungswalzen jeweils eine Härte von mindestens 50 ShoreD, insbesondere mindestens 60 ShoreD, bevorzugt 80 ShoreD oder mehr aufweisen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren erläutert. Die Figuren zeigen im Einzelnen:

1 zeigt einen Ausschnitt einer Papiermaschine gemäß einem Aspekt der Erfindung
2 zeigt einen Ausschnitt einer Papiermaschine gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung
3 zeigt einen Ausschnitt einer Papiermaschine gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung

1 zeigt einen Ausschnitt einer Papiermaschine gemäß einem Aspekt der Erfindung. Die Maschine ist dabei zur Durchführung eines Verfahrens gemäß Aspekten der Erfindung geeignet. Dabei ist eine Pressenpartie 10 zur mechanischen Trocknung einer Faserstoffbahn 1 vorgesehen. Bei der Faserstoffbahn 1 kann es sich um eine Kartonbahn 1, speziell eine mehrlagige Kartonbahn 1 handeln, die in einem -nicht in der Figur gezeigten- Mehrlagenformer gebildet wurde, der der Pressenpartie 10 vorgelagert ist.
Die Pressenpartie 10 weist dabei drei Pressnips 11, 12, 13 auf, welche die Faserstoffbahn 1 nacheinander durchläuft. Alle drei Pressnips sind als Schuhpressnips ausgeführt. Dabei werden der ersten Pressnip 11 und der zweite Pressnip jeweils mit einem Druck von mindestens 6MPa belastet. Der dritte Pressnip 13 wir mit einem Druck von mindestens 7 MPa belastet.
Im Anschluss an die Pressenpartie 10 ist eine Trockenpartie 20 angeordnet. Der Trockengehalt der Faserstoffbahn 1 kann nach der Pressenpartie 10 und vor dem Einlauf in die Trockenpartie 20 mindestens 48%, bevorzugt mindestens 50% betragen. In der Trockenpartie wird die Faserstoffbahn 1 mittels beheizter Trockenzylinder thermisch weiter getrocknet.
Bei Verlassen der Trockenpartei 20 weist die Faserstoffbahn nicht nur einen deutlich erhöhten Trockengehalt auf, sondern hat auch eine deutlich erhöhte Bahntemperatur. Diese kann insbesondere mehr als 80°C, bevorzugt mehr als 90°C betragen.
Bei der in 1 gezeigten Maschine ist direkt nach der Trockenpartie 10 eine Kühlvorrichtung 30 angeordnet, um die Faserstoffbahn 1 nach dem Verlassen der Trockenpartie 20 auf eine Temperatur von unter 60°C, insbesondere zwischen 45°C und 55°C zu kühlen. Die Kühlvorrichtung 30 kann insbesondere als Konvektionskühler 30 ausgeführt sein. Ein solcher Konvektionskühler 30 kann auf einer oder auf beiden Seiten der Faserstoffbahn 1 angeordnet sein.
Weiterhin ist ein Kalander 40 vorgesehen. Der Kalandernip wird dabei durch eine Heizwalze 41 und einen Gegenwalze 42 gebildet. Die Heizwalze 41 kommt dabei mit der ersten Seite 1a der Faserstoffbahn in Kontakt. Unmittelbar vor dem Kalandernip ist eine Bedampfungseinheit 35 in Form eines Dampfblaskastens 35 angeordnet. Mit diesem Dampfblaskasten 35 wird Dampf auf die erste Seite 1a der Faserstoffbahn 1 aufgebracht. Durch das vorherige Kühlen der Faserstoffbahn 1 wird das Kondensieren des Dampfes an der Bahnoberfläche erleichtert. Dadurch kann die Faserstoffbahn 1 an ihrer Oberfläche 1a auf 80°C oder mehr erwärmt werden. Auch die Feuchtigkeit an der Bahnoberfläche 1a wird dadurch erhöht.
Bei der in 1 gezeigten Ausführung ist sowohl die Heizwalze 41 als auch die Bedampfungseinheit 35 oberhalb der Faserstoffbahn 1 angeordnet. In alternativen Ausführungen ist es auch möglich, dass die erste Seite 1a die Unterseite der Faserstoffbahn 1 ist und sowohl die Heizwalze 41 als auch die Bedampfungseinheit 35 unterhalb der Faserstoffbahn 1 angeordnet sind.
Damit auch beim Durchlaufen des Kalandernips die Bahn noch diesen vorteilhaften Gradienten von Feuchte und Temperatur aufweist, ist der Dampfblaskasten 35 unmittelbar vor dem Kalander 40 platziert. Die Entfernung zwischen dem Ende des Dampfblaskastens 35 und dem Einlauf in den Kalandernip sollte nicht mehr als 1000mm betragen, damit auch bei langsameren Bahngeschwindigkeiten keine signifikanten Angleichungen von Feuchte und Temperatur in der Faserstoffbahn 1 erfolgt.
2 zeigt ebenfalls einen Ausschnitt einer Papiermaschine gemäß einem Aspekt der Erfindung. Auch hier ist wieder nach einer Kühlvorrichtung 30 eine Bedampfungseinheit 35 unmittelbar vor dem Kalander 40 angeordnet. Beispielhaft ist hier eine beidseitige Bedampfungseinheit 35 gezeigt, durch die beide Seiten der Faserstoffbahn 1 mit Dampf beaufschlagt werden. Hinter dem Kalander 40 ist zudem ein Stärkeauftragsaggregat 50 angeordnet. Das Stärkeauftragsaggregat 50 umfasst dabei zwei Übertragungswalzen 51, 52, welche einen Auftragsnip bilden. Auf zumindest eine, bevorzugt beide Auftragswalzen 51, 52 wird dabei eine Stärkelösung aufgebracht, die im Auftragsnip auf die Faserstoffbahn 1 übertragen wird. Das Aufbringen der Stärkelösung kann dabei insbesondere kontaktlos, beispielsweise mittels Sprühauftrag erfolgen. Die Oberflächen der Übertragungswalzen 51, 52 weisen dabei jeweils eine Härte von mindestens 50 ShoreD, insbesondere mindestens 60 ShoreD, bevorzugt 80 ShoreD oder mehr auf. Im Anschluss an das Stärkeauftragsaggregat 50 ist häufig noch eine weitere Trockenpartie angeordnet, da durch den Auftrag der Stärkelösung die Bahn 1 wieder befeuchtet wird. Weiterhin können im Anschluss auch noch weitere Aggregate wie beispielsweise Streichaggregate vorgesehen sein.
Der in 3 gezeigte Ausschnitt einer Papiermaschine unterscheidet sich von der Maschine der 2 dadurch, dass das Stärkeauftragsaggregat 50 vor dem Kalander 40 angeordnet ist. Das Stärkeauftragsaggregat 50 umfasst auch hier wieder zwei Übertragungswalzen 51, 52, welche einen Auftragsnip bilden. Auf zumindest eine, bevorzugt beide Auftragswalzen 51, 52 wird dabei eine Stärkelösung aufgebracht, die im Auftragsnip auf die Faserstoffbahn 1 übertragen wird. Da die Faserstoffbahn 1 durch den Stärkeauftrag wieder eine gewisse Feuchtesteigerung erfährt, ist bei der Maschine in 3 nach dem Stärkeauftragsaggregat 50, jedoch vor dem Kalander 40 eine Trockenpartie 20 angeordnet. In dieser Nachtrockenpartie 20 kann die Faserstoffbahn 1 mittels beheizter Trockenzylinder oder mittels kontaktloser Trockner wie Heißlufttrockner oder Infrarottrocknern thermisch weiter getrocknet werden. Häufig kommt eine Kombination von kontaktlosen und kontaktierenden Trocknern zum Einsatz.
Da sich auch in der Nachtrockenpartie 20 die Temperatur der Faserstoffbahn 1 wieder stark erhöht, ist danach eine Kühlvorrichtung 30 angeordnet, mit der die Faserstoffbahn 1 auf eine Temperatur von unter 60°C, insbesondere zwischen 45°C und 55°C gekühlt wird. Danach ist ein Dampfblaskasten 35 vorgesehen, durch den die Faserstoffbahn (1) auf zumindest einer ersten Seite (1a) mit Dampf beaufschlagt wird, so dass sich die Oberfläche der Faserstoffbahn (1) auf zumindest 80°C erwärmt. Unmittelbar nach der Beaufschlagung mit Dampf durchläuft die Faserstoffbahn 1 in einem Kalander 40 einen Kalandernip, welcher durch eine Heizwalze (41) und eine Gegenwalze (42) gebildet wird, wobei die erste Seite (1a) der Faserstoffbahn mit der Heizwalze in Kontakt kommt.
Bezugszeichenliste

1: Faserstoffbahn
1a: erste Seite
10: Pressenpartie
11: erster Pressnip
12: zweiter Pressnip
13: dritter Pressnip
20: Trockenpartie
30: Kühlvorrichtung, Konvektionskühler
35: Dampfblaskasten
40: Kalander
41: Heizwalze
42: Gegenwalze
50: Stärkeauftragsaggregat, Hard-Nip-Sizer
51: Übertragungswalze
52: Übertragungswalze

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102019116602 A1 [0010]
DE 102021107854 A1 [0025]

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Faserstoffbahn (1), insbesondere einer Kartonbahn (1), wobei die Faserstoffbahn (1) eine Pressenpartie (10), zumindest eine Trockenpartie (20) sowie zumindest einen Kalander (40) durchläuft, wobei a) die Pressenpartie (10) drei Pressnips (11, 12, 13) aufweist, die alle drei als Schuhpressnips (11, 12, 13) ausgeführt sind, wobei der erste (11) und der zweite Pressnip (12) jeweils mit einem Druck von mindestens 6 MPa belastet wird, und der dritte Pressnip (13) mit einem Druck von mindestens 7 MPa belastet wird, und b) die Faserstoffbahn (1) nach dem Verlassen der zumindest einen Trockenpartie (20) auf eine Temperatur von unter 60°C, insbesondere zwischen 45°C und 55°C gekühlt wird, und c) die Faserstoffbahn (1) anschließend auf zumindest einer ersten Seite (1a) mit Dampf beaufschlagt wird, so dass sich die Oberfläche der Faserstoffbahn (1) auf zumindest 80°C erwärmt, und d) die Faserstoffbahn (1) unmittelbar nach der Beaufschlagung mit Dampf einen Kalandernip durchläuft, welcher durch eine Heizwalze (41) und eine Gegenwalze (42) gebildet wird, wobei die erste Seite (1a) der Faserstoffbahn mit der Heizwalze in Kontakt kommt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Trockengehalt der Faserstoffbahn (1) nach der Pressenpartie (10) und vor dem Einlauf in die Trockenpartie (20) mindestens 48%, bevorzugt mindestens 50% beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffbahn (1) nach dem Verlassen der Trockenpartie (20) und vor der Kühlung eine Temperatur von mindestens 80°C, bevorzugt 90°C oder mehr aufweist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeit zwischen dem Ende des Dampfauftrags (35) und dem Einlauf in den Kalanderspalt maximal 150 ms, insbesondere zwischen 10ms und 100 ms beträgt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Faserstoffbahn (1) um eine mehrlagige Kartonbahn (1) handelt, welche vor der Pressenpartie (10) in einem Mehrlagenformer gebildet wird, und die eine Grammatur zwischen 200 g/m² und 450 g/m², insbesondere zwischen 300 g/m² und 400 g/m² aufweist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffbahn (1) zumindest 10 Gew%, insbesondere zumindest 30 Gew% an mechanischen Faserstoffen, insbesondere TMP, CTMP, BCTMP oder Holzschliff aufweist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffbahn (1) vor und/oder nach dem Kalander (40) mit einem Stärkeauftrag versehen wird, wobei die Faserstoffbahn (1) einen Auftragsnip durchläuft, welcher durch zwei Übertragungswalzen (51, 52) gebildet wird, bei denen die Oberflächen jeweils eine Härte von mindestens 50 ShoreD, insbesondere mindestens 60 ShoreD, bevorzugt 80 ShoreD oder mehr aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine oder beide Übertragungswalzen (51, 52) eine Stärkelösung aufgebracht wird, wobei die Stärkelösung einen Feststoffgehalt von mindestens 35% und/oder eine Viskosität zwischen 100 mPas und 500 mPas, bevorzugt zwischen 200 mPas und 300 mPas aufweist.
Papiermaschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn (1) mittels eines Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Papiermaschine a) eine Pressenpartie (10) drei Pressnips (11, 12, 13) aufweist, die alle drei als Schuhpressnips (11, 12, 13) ausgeführt sind, und die dazu eingerichtet ist, dass der erste (11) und der zweite Pressnip (12) jeweils mit einem Druck von mindestens 6 MPa, und der dritte Pressnip mit einem Druck von mindestens 7 MPa belastet werden können, und b) eine Trockenpartie (20) zur Trocknung der Faserstoffbahn (1) aufweist, wobei nach der Trockenpartie (20) eine Kühlvorrichtung (30) angeordnet ist, die geeignet ist, die Faserstoffbahn (1) auf eine Temperatur von unter 60°C, insbesondere zwischen 45°C und 55°C zu kühlen, und c) nach der Kühlvorrichtung (30) eine Bedampfungseinheit (35) angeordnet ist, um die Faserstoffbahn (1) auf zumindest einer ersten Seite (1a) mit Dampf zu beaufschlagen, so dass sich die Oberfläche der Papierbahn (1) auf zumindest 80°C erwärmt, und d) unmittelbar, insbesondere weniger als 1m, nach Ende der Bedampfungseinheit (35) ein Kalander (40) vorgesehen ist, welcher durch eine Heizwalze (41) und eine Gegenwalze (42) aufweist, wobei die Heizwalze (41) mit der ersten Seite (1a) der Faserstoffbahn (1) in Kontakt kommt.
Papiermaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (30) als Konvektionskühler (30) ausgeführt ist.
Papiermaschine nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass vor und/oder nach dem Kalander (40) ein Stärkeauftragsaggregat (50) angeordnet ist, welches einen Auftragsnip aufweist, der durch zwei Übertragungswalzen (51, 52) gebildet wird, wobei die Oberflächen der Übertragungswalzen (51, 52) jeweils eine Härte von mindestens 50 ShoreD, insbesondere mindestens 60 ShoreD, bevorzugt 80 ShoreD oder mehr aufweisen.