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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Herstellung einer Faserstoffbahn durch Zuführen einer Faserstoffsuspension
aus zumindest einem ersten und einem zweiten, zusammen einen geschichteten Strahl
bildenden Teilstrahlen zu einem zusammenlaufenden Spalt durch Entwässern der
Faserstoffsuspension und Bahnbildung des aus der Faserstoffsuspension
gewonnenen Stoffs zwischen einer ersten und einer zweiten gekrümmten Fläche.
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Bei heute zum Einsatz kommenden Stoffaufläufen lässt sich
die Faserausrichtung in der Dickenrichtung (z-Richtung) nicht signifikant
beeinflussen. Mit schlechterem Faserrohstoff und höheren Betriebsgeschwindigkeiten
steigt die Notwendigkeit, durch die gezielte Beeinflussung der Faserausrichtung
in z-Richtung wesentliche Qualitätseigenschaften
wie die Berst- und Stauchfestigkeit, insbesondere für Karton
und Verpackungspapiere weiter zu verbessern.
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Bei einem Doppelsiebformer verliert
ein äußerer Teilstrahl
aufgrund der Ausbeulung des nicht unterstützten Siebs an kinetischer
Energie. Dies wirkt sich negativ auf die Faserausrichtung aus.
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Ein derartiges Verfahren ist bereits
aus der
DE 33 06 145
C2 bekannt. Bei dem bekannten Verfahren wird die Geschwindigkeit
der Teilstrahlen so eingestellt, dass die Geschwindigkeit des der
konvex gekrümmten
glatten Oberfläche
zu nächst
liegenden Teilstrahls größer ist
als diejenige eines benachbart abgegebenen Teilstrahles. Dadurch
soll sich eine Verbesserung in der Schichtreinheit und in der Formation
ergeben.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung,
das bekannte Verfahren auch bei einer anderen geometrischen Anordnung
einzusetzen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem
Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die erste Fläche wenigstens
bereichsweise konkav und die zweite Fläche konvex bezüglich des
Strahls der Faserstoffsuspension gekrümmt ist und dass die Geschwindigkeit
des ersten Teilstrahls, der an der ersten Teilfläche vorbeiströmt, höher eingestellt
wird als die Geschwindigkeit des zweiten Teilstrahls, der an der
zweiten Fläche
vorbeiströmt.
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Gemäß der Erfindung wird die Faserausrichtung
in z-Richtung verbessert, indem die aufgrund der Ausbeulung des
Siebs beim Aufprall des Teilstrahls verlorene kinetische Energie
des Teilstrahls durch die höhere
Geschwindigkeit dieses Teilstrahls gegenüber dem anderen Teilstrahl
oder gegenüber anderen
Teilstrahlen kompensiert wird.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung in
Verbindung mit den Zeichnungen.
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Von Vorteil ist insbesondere ein
Verfahren, bei dem die Geschwindigkeiten der Teilstrahlen so eingestellt
werden, dass die Geschwindigkeit des ersten Teilstrahls um einen
Betrag von bis zu 10 % höher
ist als die Geschwindigkeit des zweiten Teilstrahls, mindestens
jedoch um 15 m/min, und die Geschwindigkeit eines zwischen dem ersten
und dem zweiten Teilstrahl strömenden
Teilstrahls höchs-
tens gleich der des ersten Teilstrahls oder kleiner als diese ist,
wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Teilstrahl strömende weitere
Teilstrahlen ein Geschwindigkeitsprofil von in Richtung zu dem zweiten
Teilstrahl immer kleiner werdenden Geschwindigkeiten bilden.
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Besonders geeignet ist ein Verfahren,
gemäß dem die
Teilstrahlen aus Stoffauflaufdüsen
ausströmen,
deren Öffnungen
zur Einstellung der Geschwindigkeiten der Teilstrahlen eingestellt
werden.
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Ein Verfahren, bei dem zur Erzeugung
der Teilstrahlen die Faserstoffsuspension den Stoffauflaufdüsenöffnungen
durch übereinanderliegende Strömungskanäle einem
Stoffauflauf oder einer Anordnung übereinanderliegender Stoffaufläufe zugeführt wird,
ist besonders geeignet. Hierbei wird die Relativgeschwindigkeit
der aus den Stoffauflaufdüsenöffnungen
ausströmenden
Teilstrahlen durch Einstellung der Geometrie wenigstens eines der
Kanäle eingestellt.
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Ein anderes oder zusätzlich einsetzbares Verfahren
besteht darin, dass zur Erzeugung der Teilstrahlen die Faserstoffsuspension
den Stoffauflaufdüsenöffnungen
durch übereinanderliegende
Strömungskanäle einem
Stoffauflauf oder einer Anordnung übereinanderliegender Stoffaufläufe zugeführt wird,
wobei die Relativgeschwindigkeit der aus den Stoffauflaufdüsenöffnungen
ausströmenden
Teilstrahlen wenigstens teilweise durch Veränderung der Stoffdurchflussmengen
durch die Kanäle
eingestellt werden.
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Zusätzlich von Vorteil ist ein
Verfahren, bei dem die aus den Stoffauflaufdüsenöftnungen ausströmenden Teilstrahlen
Faserstoffe und Partikel verschiedener Papiersorten (Zusammensetzung,
Beschaffenheit und dergleichen) enthalten.
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Auf sehr genaue Weise lässt sich
das Verfahren beeinflussen, wenn die Geschwindigkeiten der Teilstrahlen
im Bereich zwischen den Stoffauflaufdüsenöff nungen und den Flächen mittels
Sensoren gemessen werden und dass die Messwerte einer Regeleinheit
zur Regelung der Geschwindigkeit der Teilstrahlen zugeführt werden.
Hierbei können
verschiedene herkömmliche
Sensoren verwendet werden, beispielsweise Lasersensoren.
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Nachfolgend wird die Erfindung in
Ausführungsbeispielen
näher erläutert. In
den beigefügten Zeichnungen
zeigen:
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1a und 1b einen Vergleich zwischen
einem Geschwindigkeitsverlauf einer in einen Doppelsiebformer einströmenden Faserstoffsuspension
mit Teilstrahlen, die herkömmlicherweise
dieselbe Einlaufgeschwindigkeit haben, und bei Teilstrahlen, die erfindungsgemäß verschiedene
Geschwindigkeiten haben. Verbindung mit einer Langsiebmaschine zur Herstellung
einer zweilagigen Papierbahn mit zwei entgegengerichtet angeordneten
Stoffaufläufen;
und
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2 eine
Darstellung eines mehrschichtigen Stoffauflaufs, der zur Ausführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
geeignet ist.
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Ein einen unteren 1 (1a und 1b)
und einen oberen Teilstrahl 2 aufweisender Strahl 3 einer Faserstoffsuspension
strömt
in einen Doppelsiebformer 4 mit einem unteren Sieb 5 und
einem oberen Sieb 6 ein. Bezüglich des Strahls 3 hat
die Kontur, über
die das Sieb 5 läuft,
eine konvexe Kontur, während
die Kontur, über
die das Sieb 6 läuft,
wenigstens abschnittweise konkav ist.
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Im Falle des bekannten Stoffauflaufs,
bei dem die Teilstrahlen 1, 2 dieselbe Geschwindigkeit haben,
das heißt
vToP = vBottom,
haben die Fasern, die sich unter einem Winkel α abweichend von der Richtung
der Papierdicke der aus der Faserstoffsuspension entstehenden Faserstoffbahn
aufstellen, im Bereich den unteren Teilstrahls 2 einen
Winkel αBottom, der kleiner ist als der Winkel αTop der
Faserausrichtung der Fasern in Richtung der Papierdicke innerhalb
des oberen Teilstrahls 3.
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Um diesen Unterschied in der Ausrichtung der
Fasern auszugleichen, wird erfindungsgemäß dem Teilstrahl 1 eine
höhere
Geschwindigkeit aufgeprägt
als dem Teilstrahl 2 (1b):
vTop > vB
ottom. Dadurch wird
der Winkel αTop ≈ αBottom,
den die Fasern bezüglich
der Richtung der Papierdicke einnehmen, in beiden Teilstrahlen nahezu
gleich und eine bessere Verbindung der beiden Materialschichten
aus den Teilstrahlen 1, 2 wird erreicht.
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Hierdurch nimmt die Bruchlänge im geometrischen
Mittel zu. Ebenso steigt der nach der RCTCD-Methode
(RCT = Ring Crush Test) messbare Ringstauchwiderstand an. Auch die
Größe SCTCD nimmt zu. Hingegen nimmt die nach dem
Verfahren von Scott bestimmte Spaltfestigkeit oder der Spaltwiderstand
(Plybond) ab.
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Statt nur zwei Teilstrahlen 1, 2 zu
verwenden, besitzt ein Stoffauflauf 7 eine Mehrzahl von
Teilstrahlen 8, die zu einer von dem unteren Sieb 5 und
dem oberen Sieb 6 gebildeten Formierfläche 9 geleitet werden,
indem sie in einen Spalt 10 zwischen den Sieben 5, 6 geführt werden.
Anstelle der endlosen Siebe 5, 6 lassen sich auch
andere perforierte Formiergewebebänder einsetzen, die über eine
Walze, beispielsweise eine Brustwalze 11, sowie einen oberhalb
des Siebs 6 angeordneten und dessen Kontur bildenden (hier
nicht dargestellten) Formierschuh oder ein anderes Mittel zum Formieren
der Faserstoffsuspension laufen.
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Der lediglich beispielhaft dargestellte
Stoffauflauf 7 ist in mehrere untereinander angeordnete Strömungskanäle 12, 13, 14 unterteilt.
Hierzu dienen starre Trennwände
oder Trennflügel 15, 16.
Die Enden 17, 18 der Trennwände 15, 16 sind
vorzugsweise starr an dem Stoffauflauf 7 befestigt. Die
auslaufseitigen Enden 19,
20 ragen über eine Öffnung 21 des Stoffauflaufs 7 hinaus. Über Leitungen 22, 23 und über Durchlässe 24, 25 wird
Luft oder ein anderes geeignetes Gas zu den stromaufwärts gelegenen
Enden 26, 27 der Durchlässe 24, 25 geführt, die
in den Trennwänden 15, 16 ausgebildet
sind, um von Luft oder von dem Gas gebildete keilförmige Trennelemente
während
des Betriebs des Stoffauflaufs 7 aufrechtzuerhalten, wenn
die Teilstrahlen aus den Strömungskanälen 12, 13 und 14 austreten.
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Verschiedene Faserstoffsorten zur
Papier- oder Kartonschichterzeugung werden den Strömungskanälen 12, 13 und 14 über eine
Anordnung mit Rohren 28, 29 und 30 zugeführt. Die
verschieden Papierstoffsorten, die auf diese Weise zu den Enden 26, 27 gefördert werden,
lassen sich mittels getrennter und hier nicht dargestellter Ventilatorpumpen
zuführen.
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Eine obere Stauöffnunglippe 31 ist
mit einem Mechanismus zum Heben und Senken ausgerüstet. Die
Trennelemente 15, 16 lassen sich an ihren zu der Öffnung 27 hin
gelegenen Enden mit flexiblen Folien versehen, die beispielsweise
aus einem Kunststoff bestehen und die gleiche Breite haben können wie die
Trennwände 15, 16.
Vorzugsweise erstrecken sie sich über einen ausreichenden Abschnitt
in Richtung zu dem Doppelformer, um die Teilstrahlen für eine gewisse
Distanz noch von einander getrennt zu halten, bis an einem stromabwärts gelegenen
Ende des Luftkeils angelangen.
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Wenn die Faserstoffsuspensionsgeschwindigkeit
in dem Kanal 12 etwas höher
ist, beispielsweise um 10 %, mindestens jedoch um 15 m/min, als
die Faserstoffsuspensionsgeschwindigkeit wenigstens eines der benachbarten
Teilstrahlen und wenn die Geschwindigkeit eines Teilstrahls, der
näher zu
der Walze 11 strömt,
höchstens
im wesentlichen gleich derjenigen eines benachbarten Strahls ist,
der weiter von der Walze 11 entfernt verläuft, wird
ein Mehrschichtpapier mit höchster Schichtreinheit
und Formation erzeugt.
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Die Geschwindigkeitsdifferenzen zwischen den
Teilstrahlen 8 lassen sich durch Veränderung der Pumpen verändern, die
die verschieden Faserstoffsuspensionen den Kanälen 12, 13 und 14 zuführen.
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Alternativ lassen sich die Geschwindigkeitsdifferenzen
auch dadurch erzeugen, dass die Position der oberen Stauöffnungslippe 31 in
an sich bekannter Weise verändert
wird. Wahlweise lassen sich Geschwindigkeitsdifferenzen durch eine
spezielle Ausbildung der Geometrie der Strömungskanäle 12, 13 und 14 erzielen.
Dabei wird entweder der Boden oder die obere Abdeckung des Stoffauflaufs 7 nach einwärts oder
auswärts,
bezogen auf den Einlaufbereich des Doppelsiebformers, bewegt, um
die Konvergenz in einem oder mehreren der Kanäle 12, 13 und 14 zu
verändern.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird dann mit
noch höherer
Genauigkeit ausgeführt,
wenn Sensoren vorhanden sind, die die Geschwindigkeit der Teilstrahlen 8 erfassen
und die zu einem Regelkreis gehören,
in dem die gemessene Ist-Geschwindigkeit mit einer Soll-Geschwindigkeit
der Teilstrahlen 8 verglichen wird, um daraus eine Regelgröße zur Veränderung
des Pumpendurchsatzes oder zur Änderung der
geometrischen Anordnungen des Stoffauflaufs 7 zu gewinnen.
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- 1
- Unterer
Teilstrahl
- 2
- Oberer
Teilstrahl
- 3
- Strahl
- 4
- Doppelsiebformer
- 5
- Unteres
Sieb
- 6
- Oberes
Sieb
- 7
- Stoffauflauf
- 8
- Teilstrahl
- 9
- Formierfläche
- 10
- Spalt
- 11
- Walze
(Brustwalze)
- 12,
13, 14
- Strömungskanal
- 15,
16
- Trennwand
/ Trennflügel
- 17,18
- Ende
- 19,
20
- Auslaufseitiges
Ende
- 21
- Öffnung
- 22,
23
- Leitung
- 24,
25
- Durchlass
- 26,
27
- Ende
- 28,
29 ,30
- Rohr
- 31
- Obere
Stauöffnunglippe
- vTop; vBottom
- Geschwindigkeit
- α
- Winkel