DE19526205A1 - Verfahren und Anlage zur Herstellung einer mehrlagigen Papier- oder Kartonbahn - Google Patents
Verfahren und Anlage zur Herstellung einer mehrlagigen Papier- oder KartonbahnInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 oder 3.
Ein solches Verfahren ist z. B. aus der DE 40 31 310 A1 bekannt. Bei dem nach diesem
Verfahren hergestellten mehrlagigen Papier oder Karton ist vorgesehen, die
Randschichten mit geringerem Anteil an Füll- oder Feinstoffen zu versehen als die
mittleren Schichten. Um das erreichen zu können, werden spezielle Maßnahmen
vorgeschlagen, die das Verfahren zwar aufwendiger gestalten, aber andererseits einen
beträchtlichen Anteil der im Rohstoff gehaltenen Füll- und Feinstoffe in die Mittellage
bringen. Das Ziel dabei ist also, die Füll-und Feinstoffe gezielt in die Mittellagen zu
transportieren.
Bei der Herstellung von Wellpappenkartons werden bekanntlich der eigentliche
Wellenstoff sowie sogenannte Testliner benötigt, die beidseitig als ebene Schicht mit dem
Wellenstoff verklebt sind. Ein solcher Testliner muß sowohl festigkeitsmäßig als auch
optisch relativ hohe Anforderungen erfüllen und wird zumeist zweilagig mit "Rückseite"
und "Decke" ausgeführt. Dabei wird durchweg die Rückseite aus billigeren und die Decke
aus teureren Rohstoffen erzeugt. Dabei geht man davon aus, daß die Decke optisch gut
und bedruckbar sein muß. Wird Testliner aus Altpapier erzeugt, was aus ökologischen
und ökonomischen Gründen überwiegend geschieht, werden die langfaserigen
Bestandteile für den Deckenstoff verwendet. Das übliche Verfahren zur Gewinnung eines
Langfaserstoffs aus Altpapier ist die Fraktionierung, also eine Siebtrennung in Kurz- und
Langfaserstoff, bei der aber unvermeidlicherweise ein großer Teil der
verunreinigenden Bestandteile in den Langfaserstoff gerät. Dieser muß dann wieder
mühsam aussortiert oder dispergiert werden. In der Regel muß der so gewonnene
Langfaserstoff außerdem aufgemahlen werden, um die gewünschten Festigkeiten zu
bringen.
Es ist Ziel der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, bei dem mit relativ geringem
Aufwand eine mehrlagige Papier- oder Kartonbahn von guter optischer Qualität und mit
guten Festigkeitseigenschaften erzeugt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die in den Kennzeichen der Ansprüche 1 oder 3 genannten
Maßnahmen in vollem Umfang gelöst.
Dadurch, daß die feinstoffarmen Stoffe nicht wie üblich in die Decke sondern in die
mittleren Lagen oder die Mittellage der Papier- oder Kartonbahn geführt werden,
werden sie durch Außenlagen abgedeckt. Daher müssen in der Regel die darin
enthaltenen, vergleichsweise größeren verunreinigenden Partikel nicht oder nur
teilweise entfernt bzw. dispergiert werden. Auf der anderen Seite können die
feinstoffreichen Stoffe wegen der darin enthaltenen Faserfeinstoffe normalerweise eine
genügend hohe Festigkeit für die Deckenlagen aufweisen. Sie haben einen höheren
Elastizitätsmodul. So ist es möglich, die geforderten Festigkeitseigenschaften mit einer
geringeren, flächenbezogenen Masse zu erzielen. Faserstoffe mit höherem
Feinstoffgehalt sind zudem sauberer und relativ feinkörnig und bilden dadurch schon
von vorneherein eine gute bedruckbare Oberfläche. Hinzu kommt, daß solche Stoffe eine
höhere Opazität haben und daher die Mittellage optisch besser abdecken. Diese Kriterien
gelten sowohl bei Verpackungspapieren als auch bei mehrlagigen graphischen Papieren.
Auch bei Verarbeitung von Altpapier auf der Papiermaschine gibt es einen wichtigen
Vorteil. Der höher verschmutzte feinstoffarme Stoff oder Langfaserstoff hat weder mit
den Sieben noch mit den Filzen in der Presse einen direkten Kontakt, wodurch diese
weniger verschmutzen.
Würde, wie bisher, der feinstoffarme Stoff oder Langfaserstoff in der Decke verwendet,
müßte in der Regel das in ihm enthaltene Festigkeitspotential durch Mahlung aktiviert
werden, was zusätzliche Maschinen und Energie erfordert. Außerdem wird durch eine
derartige Mahlung - gesamthaft betrachtet - der ohnehin hohe Feinstoffgehalt im
Papier weiter erhöht und der spätere Wiedereinsatz als Altpapier erschwert.
Grundsätzlich wird durch jede Mahlung das spezifische Volumen der gebildeten
Papierbahn reduziert. Aufgrund dieser Volumenreduzierung ergibt sich eine geringere
Steifigkeit.
Die Vorteile durch das Verfahren sind so groß, daß auch der Mehraufwand in Kauf
genommen werden kann, der eventuell erforderlich ist, um statt einer zweilagigen eine
dreilagige Bahn herzustellen.
Auch wenn bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Einsatz von
Altpapier eventuell in Verbindung mit einer Altpapierfaserfraktionierung im
Vordergrund steht, ist es auch denkbar, native Rohstoffe von verschiedener Faserlänge
zu verwenden.
Die Erfindung wird erläutert und beschrieben anhand von Zeichnungen. Dabei zeigen:
Fig. 1 ein einfaches Verfahrensschema;
Fig. 2 ein weiteres Verfahrensschema;
Fig. 3 schematisch: Eine Altpapieranlage nach dem erfindungsgemäßen Verfahren;
Fig. 4+5 weitere mögliche Ausführungsformen von zur Durchführung des Verfahrens
geeigneten Papier- oder Kartonmaschinen.
Fig. 1 zeigt, stark vereinfacht, die wichtigsten Verfahrensschritte. Gemäß diesem
Beispiel wird ein Faserstoff S mit Wasser W in eine wässerige Suspension 1 überführt
und anschließend in einem Reinigungsschritt 2 von Verunreinigungen befreit. Dieser
Verfahrensschritt kann je nach Anforderungen eine Mehrzahl von Vorrichtungen
bedingen, z. B. Hydrozyklone, Sortierer, Flotierer. Es folgt ein Fraktionierschritt 3, bei
dem die Suspension einem Naßsieb zugeführt wird, an dem Langfasern bevorzugt
abgewiesen werden und Kurzfasern und Feinstoffe passieren können. Die Fraktionierung
kann mehrstufig sein. Die Trennwirkung in einem an sich bekannten Fraktionator
beruht auf der unterschiedlichen Form und Größe der behandelten Teilchen. Aus diesem
Grunde wird mit Vorteil eine Siebapparatur verwendet, bei der die Sortieröffnungen
Schlitze sind. Geometrie und Betriebsparameter solcher Maschinen bestimmen den
Trenneffekt und die Trenngrenze. Es entsteht eine feinstoffreichere Fraktion 4 zumeist
mit höherem Kurzfaseranteil und eine feinstoffärmere Fraktion 5 zumeist mit höherem
Langfaseranteil. Als Kenngröße für die Fraktionierung von Fasersuspensionen wird oft
auch die mittlere Faserlänge angegeben. Bei der hier vorliegenden Anwendung kann der
Überlauf, also die feinstoffärmere Fraktion 5, eine relativ große Menge haben. Im Zuge
einer solchen Trennung werden meistens auch die Feinstoffe, das sind Faserbruchstücke
und anorganische feine Partikel in der feinstoffreicheren Fraktion 4 aufkonzentriert.
Eventuell müssen feine Störstoffe durch eine Sortierstufe 2′′ entfernt werden. Körnige
Störstoffpartikel, die eine bestimmte Größe überschreiten, werden in der
feinstoffärmeren Fraktion 5 gesammelt und würden auf dem fertigen Blatt eine
sichtbare Verschmutzung bilden, wenn sie nicht durch eine saubere Lage abgedeckt
werden. Eventuell müßten solche Stoffe zumindest teilweise vor Übergabe an die
Papiermaschine aussortiert werden, wozu hier eine weitere Sortierstufe 2′ als
mögliche Ergänzung angegeben ist.
Die beiden Fraktionen 4 und 5 gelangen nun zur Papiermaschine 6, deren anfänglicher
Teil nur sehr grob schematisch skizziert ist. Sie weist einen Dreilagen-Stoffauflauf 7
auf, bei dem die feinstoffärmere Fraktion 5 in die mittlere Kammer 8 eingepumpt wird.
Die feinstoffreichere Fraktion 4 strömt in die äußeren Kammern 9 und 10 des
Stoffauflaufes 7. Auf diese Weise wird beim Austritt aus dem Stoffauflauf eine
Dreilagenbahn erzeugt, mit den Lagen L1, innen, L2 und L3, außen. Es ist auch möglich,
für die äußeren Lagen L2 und L3 unterschiedliche Stoffe zu verwenden; zum Beispiel die
kürzesten Fasern mit höchstem Feinstoffgehalt in die Decke, die längsten Fasern mit
geringstem Feinstoffgehalt in die Mittellage und für die Rückseite einen Stoff mit
Zwischenwerten zwischen diesen beiden Extremen.
Die verschiedenen Lagen L1, L2, L3 können auch mit getrennten Stoffaufläufen
hergestellt und dann auf der Papiermaschine zusammengegautscht werden. Das Schema
auf Fig. 2 weist auf eine solche Möglichkeit hin, eine Mehrlagenbahn zu erzeugen. In dem
hier dargestellten Falle werden auf der Papiermaschine 6′ drei Lagen einzeln mit drei
Einlagen-Stoffaufläufen 7′ gebildet und dann zusammengegautscht.
Die Fig. 3 zeigt schematisch eine Anlage, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens geeignet ist. Dabei wird von dem wichtigen Fall ausgegangen, daß gemischtes
Altpapier A mit Wasser W im Stofflöser 11 zu einer pumpfähigen Suspension
aufbereitet wird. Diese in der Regel verschmutzte Suspension wird in eine Bütte 14
gepumpt und gelangt danach in einen Reinigungsteil. Dieser besteht hier aus mehreren
Hydrozyklonen 12, einem Grobsortierer 13 mit Rejekt-Sortierstufe 13′. Der so
gereinigte Stoff kommt in die Bütte 14′. Danach erfolgt eine zweistufige Fraktionierung
mit den Fraktionatoren 15 und 15′. Wie üblich wird dabei der Rejekt der ersten Stufe in
den Einlauf der zweiten Stufe geführt. Eventuell kann zwischen den Stufen eine
Zwischenverdünnung mit Wasser W′ zweckmäßig sein. Die Akzepte der beiden
Fraktionatoren werden als feinstoffreichere Fraktion 4 in der Bütte 16 gesammelt.
Hierfür ist in der Praxis auch die Bezeichnung Kurzfaserfraktion üblich. Die in beiden
Fraktionatoren 15, 15′ abgewiesenen Stoffe kommen als feinstoffärmere Fraktion 5 in
die Bütte 17. Diese Fraktion wird auch als Langfaserfraktion bezeichnet. Die beiden
Bütten 16 und 17 sind die Stoffvorlagen für eine hier nur angedeutete Papiermaschine
6, auf der - wie in Fig. 1 bereits gezeigt - eine dreilagige Kartonbahn hergestellt wird.
Dabei ist der konstante Teil hier nicht gezeichnet.
Das Beispiel gemäß Fig. 3 zeigt eine von vielen denkbaren Aufbereitungsanlagen.
Insbesondere, was die Reinigung und die Fraktionierung betrifft, sind je nach
verwendeten Rohstoffen verschiedene weitere oder andere Vorrichtungen denkbar.
Es ist auch möglich, von vorneherein zwei getrennte Stofflöser zu verwenden, von denen
einer die überwiegend kurzfaser- und feinstoffenthaltenden Altpapiersorten auflöst und
der andere die überwiegend langfaserigen und feinstoffärmeren Altpapierstoffe. In einem
solchen Fall könnte unter Umständen auch die Fraktionierung entfallen.
In den Fig. 4 und 5 sind schematisch weitere Möglichkeiten aufgezeigt, gemäß dem
Verfahren auf einer Papier- oder Kartonmaschine mehrlagige Bahnen herzustellen. Fig.
4 zeigt eine Maschine mit einem Gap-Former mit Zweischicht-Stoffauflauf 7" für
Rückseite und Mittellage, auf die dann eine mit Hilfe des Stoffauflaufes 7′ auf einem
hochliegenden Langsiebformer 18 erzeugte Deckenlage aufgegautscht wird. Etwas anders
geht man gemäß Fig. 5 vor, da dort die Deckenlage in einem Hybridformer durch den
Stoffauflauf 7′′′ auf die bereits vorgebildete Zweilagenbahn direkt aufgetragen wird.
Weitere Möglichkeiten lassen sich ohne weiteres ausdenken, z. B. kann auch mit einem
einschichtigen Gap-Former die Rücklage und auf dem hoch liegenden Langsiebformer eine
Zweilagenbahn gebildet werden, die dann auf die eine Lage aufgegautscht wird.
Die Erfindung ist nicht nur auf die Erzeugung von dreilagigen Bahnen anwendbar. Oft
werden auch vier oder noch mehr Lagen benötigt, bei denen dann die Deckschicht und
Rückseite aus der feinstoffreicheren Fraktion zu bilden sind.
Claims (19)
1. Verfahren zur Herstellung einer mehrlagigen Papier- oder Kartonbahn mit
mindestens drei Lagen (L1, L2, L3) auf einer Papier- oder Kartonmaschine
(6, 6′, 6′′, 6′′′), bei dem der zur Herstellung verschiedener Lagen dienende
Faserstoff bezüglich der Länge seiner enthaltenen Fasern unterschiedlich ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Feinstoffgehalt des zur Bildung einer weiter außen liegenden Lage (L2,
L3) dienenden Stoffes größer ist als der des Stoffes für eine weiter innen liegende
Lage (L1).
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Feinstoffgehalt des zur Bildung einer weiter außen liegenden Lage (L2,
L3) dienenden Stoffes mindestens 20% größer ist (nach Brecht Holl, Durchgang
Sieb DIN 50) als der des Stoffes für eine weiter innen liegende Lage (L1).
3. Verfahren zur Herstellung einer mehrlagigen Papier- oder Kartonbahn mit
mindestens drei Lagen (L1, L2, L3) auf einer Papier- oder Kartonmaschine
(6, 6′, 6′′, 6′′), bei dem der zur Herstellung verschiedener Lagen dienende
Faserstoff bezüglich der Länge seiner enthaltenen Fasern unterschiedlich ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die mittlere Faserlänge des zur Bildung einer weiter außen liegenden Lage
(L2, L3) dienenden Stoffes kürzer ist als die des Stoffes für eine weiter innen
liegende Lage (L1).
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die mittlere Faserlänge des zur Bildung einer weiter außen liegenden Lage
(L2, L3) dienenden Stoffes mindestens 10% kürzer ist (gemessen nach Kajaani,
gewichtet) als die des Stoffes für eine weiter innen liegende Lage (L1).
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die mehrlagige Papier- oder Kartonbahn aus in Wasser (W) suspendiertem
gemischten Altpapier (A) hergestellt wird, daß diese Suspension durch
Fraktionierung (3) in unterschiedliche Stoffe bezüglich Faserlänge und
Feinstoffgehalt aufgeteilt wird und daß die so gewonnenen unterschiedlichen Stoffe
als Faserstoffe für unterschiedliche Lagen (L1, L2, L3) verwendet werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die mehrlagige Papier- oder Kartonbahn aus sortiertem Altpapier hergestellt
wird, das sortenweise in Wasser (W) suspendiert wird, von dem eine Sorte einen
höheren und eine andere einen niedrigeren Feinstoffgehalt hat und daß dadurch
eine feinstoffärmere Fraktion (5) für eine innenliegende Lage (L1) und eine
feinstoffreichere Fraktion (4) für weiter außenliegende Lagen (L2, L3) erzeugt
werden.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die feinstoffärmere Fraktion (5) einer Sortierung (2′) unterzogen wird zum
Ausscheiden unerwünschter Störstoffe.
8. Verfahren nach Anspruch 5, 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die feinstoffreichere Fraktion (4) einer Sortierung (2′′) unterzogen wird
zum Ausscheiden unerwünschter Störstoffe.
9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die mehrlagige Bahn ein Flächengewicht zwischen 100 und 180 g/m² (otro),
vorzugsweise 120 und 150 g/m² (otro), aufweist.
10. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die einzelnen otro-Flächengewichte von 3 benachbarten Lagen (L1, L2, L3)
maximal 30% voneinander abweichen, bezogen auf das größte einzelne
otro-Flächengewicht.
11. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein mindestens dreilagiger Testliner hergestellt wird, bei dem die Mittellage
(L1) den Faserstoff mit dem geringeren Feinstoffgehalt aufweist.
12. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der voranstehenden
Ansprüche mit einem Stofflöser (11) zur Bildung einer wässerigen Suspension
aus Altpapier (A) und Wasser (W), die in nachfolgenden Reinigungsvorrichtungen
von unerwünschten Altpapierbegleitstoffen befreit wird, mit mindestens einem
Fraktionator (15, 15′), in der die so behandelte Suspension in Fraktionen (4,5)
aufgeteilt wird, von denen eine (5) einen höheren und die andere (4) einen
niedrigeren Feinstoffanteil hat, welche Fraktionen jeweils in getrennten Bütten
(16, 17) gesammelt werden, aus denen sie in der Weise zu einer Papiermaschine
(6) gefördert werden, daß dort aus ihnen jeweils unterschiedliche Lagen (L1, L2,
L3) einer Mehrlagenpapier- oder Kartonbahn entstehen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die feinstoffreichere Fraktion (4) in mindestens eine Außenlage (L2, L3)
und die feinstoffärmere Fraktion (5) in eine Innenlage (L1) geführt werden.
13. Anlage nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens ein Fraktionator (15, 15′) ein Sieb mit Schlitzen von einer Weite
zwischen 0,1 und 0,2 mm Durchmesser aufweist.
14. Anlage nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens ein Fraktionator (15, 15′) ein Sieb mit runden Öffnungen von
einem Durchmesser zwischen 1 und 2 mm, vorzugsweise zwischen 1,2 und 1,6
mm, Durchmesser aufweist.
15. Anlage nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die im Fraktionator (15, 15′) mit runden Öffnungen gebildete
feinstoffreichere Fraktion (4) in mindestens einem Sortierer behandelt wird, der
ein Sieb mit Schlitzen von einer Weite zwischen 0,15 und 0,3 mm aufweist, und
dadurch Störstoffe abweist und ausscheidet.
16. Anlage nach Anspruch 12 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Sortierung (2′) der feinstoffärmeren Fraktion (5) in mindestens einem
Sortierer durchgeführt wird, der runde Sieböffnungen zwischen 0,15 und 0,4 mm
Durchmesser aufweist.
17. Anlage nach einem der Ansprüche 12 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Papiermaschine (6, 6′′,6′′′) mindestens einen Mehrschichtstoffauflauf
(7, 7′′) aufweist.
18. Anlage nach einem der Ansprüche 12 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Papiermaschine (6′, 6′′, 6′′′) mehrere Stoffaufläufe (7′, 7′′, 7′′′) aufweist
und daß die damit gebildeten Lagen naß zusammengegautscht werden.
19. Anlage nach einem der Ansprüche 12 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Papiermaschine (6′, 6′′, 6′′) mehrere Stoffaufläufe (7′, 7′′, 7′′′)
aufweist und daß mindestens ein Stoffauflauf (7′′) eine Suspensionsschicht direkt
auf eine bereits gebildete Bahn ablegt und dadurch eine weitere Lage bildet.
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