DE19526205A1

DE19526205A1 - Verfahren und Anlage zur Herstellung einer mehrlagigen Papier- oder Kartonbahn

Info

Publication number: DE19526205A1
Application number: DE1995126205
Authority: DE
Inventors: Harald Selder
Original assignee: Voith Sulzer Stoffaufbereitung GmbH
Current assignee: Voith Paper Fiber and Environmental Solutions GmbH and Co KG
Priority date: 1995-07-18
Filing date: 1995-07-18
Publication date: 1997-01-30
Anticipated expiration: 2015-07-19
Also published as: DE19526205C2

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

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.