-
Die Erfindung betrifft ein Blattbildungssystem einer Maschine zur Herstellung einer vorzugsweise mehrlagigen Faserstoffbahn, insbesondere Papier oder Kartonbahn, aus mindestens einer Faserstoffsuspension, mit mindestens einem Stoffauflauf und mit mindestens einer Siebeinheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
-
Bei einem derartigen Blattbildungssystem weist der jeweilige Stoffauflauf eine Stoffauflaufdüse auf, an deren Düsenende eine vorzugsweise verstellbare und beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 35 32 715 A1 bekannte Blende angeordnet ist. Durch diese scharfe Kontraktion der Faserstoffsuspension werden ihre Fasern in Maschinenlaufrichtung ausgerichtet. Aufgrund dieser Ausrichtung der Fasern und der sehr schnellen Entwässerung der Faserstoffsuspension infolge der im Regelfall verwendeten Spaltformer-Technologie wird ein hohes L/Q-Verhältnis in der fertigen Faserstoffbahn erzeugt. Das hohe L/Q-Verhältnis nimmt üblicherweise einen Wert im Bereich von 1,8 bis 2,2 an, gemessen im Bereich der Wickelmaschine. Diese hohe Längsorientierung der Fasern in der Faserstoffbahn ist jedoch bei den meisten Karton- und Verpackungspapieren unerwünscht.
-
Es ist also Aufgabe der Erfindung, ein Blattbildungssystem der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die Erzeugung einer vorzugsweise mehrlagigen Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, mit einem besonders niedrigen L/Q-Verhältnis zur Steigerung der Querfestigkeit ermöglicht wird. Das niedrige L/Q-Verhältnis soll dabei einen Wert im Bereich von 1,0 bis 1,8, vorzugsweise von 1,4 bis 1,8, annehmen, gemessen im Bereich der Wickelmaschine.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
- – dass die Stoffauflaufdüse ein stromabwärtiges Düsenende aufweist, das jegliche scharte Kontraktion der Faserstoffsuspension vermeidet,
- – dass die Stoffauflaufdüse einen Strömungsraum aufweist, der durch wenigstens eine mit dem Turbulenzerzeuger mittels wenigstens einer Lamellenhalterung verbundene Lamelle unterteilt ist,
- – dass die mindestens eine aus dem Stoffauflauf austretende und in den keilförmigen Stoffeinlaufspalt eintretende Faserstoffsuspension eine Freistrahllänge im Bereich von 50 bis 450 mm, vorzugsweise von 50 bis 200 mm, aufweist und
- – dass die Formierwalze eine offene Oberfläche und einen Durchmesser ≥ 1.500 mm, vorzugsweise ≥ 1.800 mm, aufweist.
-
Durch diese vier Merkmale wird sichergestellt, dass die Fasern aufgrund der Vermeidung einer scharfen Kontraktion weniger beziehungsweise kaum in ihre Strömungsrichtung orientiert werden, dass die Strahlstabilität der mindestens einen Faserstoffsuspension durch den Einsatz von wenigstens einer Lamelle bis kurz vor das Düsenende auf ausreichend hohem Niveau verbleibt, dass aufgrund der kurzen Freistrahllänge der mindestens einen Faserstoffsuspension etwaige Strahlstörungen keine Zeit zum Ausleben haben und dass die Faserorientierung aufgrund der offenen und großen Formierwalze bei einer raschen Entwässerung gleichsam eingefroren wird.
-
Insgesamt wird also ein Blattbildungssystem der eingangs genannten Art geschaffen, dass die Erzeugung einer vorzugsweise mehrlagigen Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, mit einem besonders niedrigen L/Q-Verhältnis zur Steigerung der Querfestigkeit ermöglicht.
-
Die Stoffauflaufdüse weist bevorzugt eine Länge im Bereich von 250 bis 800 mm, vorzugsweise von 300 bis 600 mm, auf. Durchgeführte Versuche haben ergeben, dass eine kurze Stoffauflaufdüse sich positiv auf ein niedriges L/Q-Verhältnis der Faserstoffbahn auswirkt.
-
Ferner weist die Stoffauflaufdüse im Bereich ihres stromabwärtigen Düsenendes bevorzugt zumindest einseitig einen modulartigen Aufbau mit mindestens einem vorzugsweise austauschbaren Lippenmodul auf. Das Lippenmodul ist dabei vorzugsweise gegenseitig zur offenen Formierwalze angeordnet und weist insbesondere eine Länge im Bereich von 10 bis 100 mm, vorzugsweise von 15 bis 75 mm, auf. Dies erlaubt die Austauschbarkeit des kurzen Lippenmoduls bei eventuellen Beschädigungen.
-
Weiterhin weist die wenigstens eine im Strömungsraum der Stoffauflaufdüse angeordnete Lamelle bevorzugt eine Länge im Bereich von 50 bis 110%, vorzugsweise von 90 bis 99,5%, der Länge der Stoffauflaufdüse auf. Sind mehrere Lamellen im Strömungsraum der Stoffauflaufdüse angeordnet, so können diese selbstverständlich auch unterschiedliche Längen aufweisen. Durch die eingebrachte Fluidreibung wird eine ausreichend hohe Mikroturbulenz in der Faserstoffsuspension gewährleistet, die wiederum die Querorientierung der einzelnen Fasern unterstützt.
-
Auch weist die wenigstens eine im Strömungsraum der Stoffauflaufdüse angeordnete Lamelle bevorzugt eine stromabwärtige Lamellenspitze mit einer Höhe im Bereich von 0,2 bis 0,8 mm, vorzugsweise von 0,5 mm, auf. Diese Höhe gewährleistet einerseits optimale strömungstechnische Verhältnisse und sie ist andererseits ausreichend, um dem Lamellenende noch die zum optimalen Betrieb des Stoffauflaufs notwendige Steifigkeit zu verleihen.
-
Ferner weist die wenigstens eine im Strömungsraum der Stoffauflaufdüse angeordnete Lamelle bevorzugt eine stromabwärtige und strukturierte Lamellenspitze auf, wobei die Struktur die Form von Nuten mit rechteckiger und/oder keilförmiger und/oder parabelförmiger und/oder runder Form mit konstanter und/oder unterschiedlicher Tiefe umfasst. Durch diese vorgeschlagene Geometrie ergibt sich der Vorteil der Erreichbarkeit von stabilen Strömungsverhältnissen auch bei unsymmetrischen Strömungskanälen und der bestmöglichen Anströmung des strukturierten stromabwärtigen Lamellenendes hinsichtlich einer Wirbelvermeidung.
-
Zum Zwecke einer möglichst raschen und gleichsamen Einfrierung der Faserorientierung infolge einer schnellen Entwässerung ist die offene Formierwalze vorzugsweise in ihrem vom Sieb berührten Bereich zumindest einzonig mittels mindestens einer gesteuerten/geregelten Unterdruckquelle besaugt.
-
Die Formiereinheit umfasst bevorzugt einen bekannten und bewährten Formierkasten, dessen erste Formierleiste – in Sieblaufrichtung gesehen – als eine Skimmerleiste oder als eine Deflektorleiste ausgebildet ist.
-
Die mindestens eine Faserstoffsuspension weist idealerweise eine mittlere längengewichtete Faserlänge im Bereich von 0,8 bis 2,5 mm, vorzugsweise von 1,1 bis 2,0 mm, und im freien Strahl eine Strömungsgeschwindigkeit von ≥ 1.000 m/min auf. Bei einer Strömungsgeschwindigkeit < 1.000 m/min kann es aufgrund der herrschenden Reibungsverhältnisse zu einer Flockung in der Faserstoffsuspension kommen.
-
Der mindestens eine Stoffauflauf kann selbstverständlich auch als ein Mehrschichtenstoffauflauf mit wenigstens einem Trennelement ausgeführt sein. Somit können mehrschichtige Faserstoffbahnen mit unterschiedlichen Lagenqualitäten erzeugt werden.
-
Auch kann der mindestens eine Stoffauflauf mit einer sektionierten Stoffdichte-Regelung (Verdünnungswasser-Technologie, „ModuleJet”) zur Einstellung des Flächengewichtsquerprofils, wie sie beispielsweise aus der deutschen Patentschrift
DE 40 19 593 C2 bekannt ist, versehen sein.
-
Um mehrlagige Faserstoffbahnen mit unterschiedlichen Aufbauten und Qualitäten herstellen zu können, umfasst das Blattbildungssystem mindestens zwei, vorzugsweise drei oder vier Siebeinheiten, wobei das über die Formierwalze der ersten Siebeinheit geführte Sieb bevorzugt als Langsieb dient.
-
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
-
Es zeigen
-
1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Blattbildungssystems einer Maschine zur Herstellung einer mehrlagigen Faserstoffbahn;
-
2 einen schematischen Längsschnitt einer Stoffauflaufdüse eines erfindungsgemäßen Blattbildungssystems; und
-
3 eine Detailansicht der Stoffauflaufdüse der 2.
-
Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Blattbildungssystems 1 einer Maschine zur Herstellung einer mehrlagigen Faserstoffbahn 2, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, aus mindestens einer Faserstoffsuspension 3.
-
Das Blattbildungssystem 1 umfasst einen ersten Stoffauflauf 4, der einen Turbulenzerzeuger 5 und eine dem Turbulenzerzeuger 5 in Strömungsrichtung S (Pfeil) der Faserstoffsuspension 3 nachgeordnete Stoffauflaufdüse 6 aufweist.
-
Weiterhin umfasst das Blattbildungssystem 1 eine erste Siebeinheit 7 mit zwei umlaufenden endlosen Sieben 8, 9, von denen das erste Sieb 8 über einen Umfangsbereich 11 einer Formierwalze 10 und das zweite Sieb 9 über einen Umfangsbereich 13 einer Brustwalze 12 läuft. Die Größe des Umschlingungswinkels α des zweiten Siebs 9 an der Formierwalze 10 ist in an sich bekannter Weise veränderbar durch Verschwenken des Stoffauflaufs 4 und der das zweite Sieb 9 zur Formierwalze 10 führenden Brustwalze 12 durch Verschwenken um die Drehachse Z der Formierwalze 10.
-
Das zweite Sieb 9 läuft danach im Bereich der Formierwalze 10 auf das erste Sieb 8 unter Bildung eines keilförmigen Stoffeinlaufspalts 14 auf, der unmittelbar von dem zugeordneten Stoffauflauf 4 die Faserstoffsuspension 3 aufnimmt.
-
Anschließend bilden die beiden Siebe 8, 9 eine Doppelsiebstrecke 15, in welcher die beiden Siebe 8, 9 und die dazwischen liegende Faserstoffsuspension 3 über die Formierwalze 10 und anschließend steil nach unten über mindestens eine Formiereinheit 16 geführt werden. Der steil nach unten verlaufende Abschnitt der Doppelsiebstrecke 15 schließt mit einer gedachten Vertikalen V einen Winkel β ein, der im Bereich zwischen 10 und 50° liegt. Der Winkel β ist vorzugsweise kleiner 45°.
-
Am Ende des steil nach unten verlaufenden Abschnitts der Doppelsiebstrecke 15 ist eine Umlenkeinrichtung 17 angeordnet, die die beiden Siebe 8, 9 und die dazwischen liegende Faserstoffsuspension 3 umlenkt. Die Umlenkeinrichtung 17 ist beispielsweise als eine Umlenkwalze 18, insbesondere eine Siebsaugwalze, ausgebildet und sie lenkt die beiden Siebe 8, 9, wie an sich bekannt, aus dem steil nach unten führenden Laufweg in einen im Wesentlichen horizontalen oder leicht ansteigenden Abschnitt.
-
Dieser erste Stoffauflauf
4 und diese erste Siebeinheit
7 des Blattbildungssystems
1 dienen zur Bildung einer ersten Lage L1, wobei hinsichtlich der weiteren Ausgestaltung dieser beiden Baugruppen
4,
7 auf die deutsche Offenlegungsschrift
DE 198 03 591 A1 („DuoFormer Base”) verwiesen wird.
-
Es ist nun vorgesehen, dass die Stoffauflaufdüse 6 ein stromabwärtiges Düsenende 19 aufweist, das jegliche scharfe Kontraktion der Faserstoffsuspension 3 vermeidet (2), dass die Stoffauflaufdüse 6 einen Strömungsraum 20 aufweist, der durch wenigstens eine mit dem Turbulenzerzeuger 5 mittels wenigstens einer Lamellenhalterung 22 verbundene Lamelle 21 unterteilt ist (2), dass die aus dem Stoffauflauf 4 austretende und in den keilförmigen Stoffeinlaufspalt 14 eintretende Faserstoffsuspension 3 eine Freistrahllänge LS im Bereich von 50 bis 450 mm, vorzugsweise von 50 bis 200 mm, aufweist (2) und dass die Formierwalze 10 eine offene Oberfläche 23 und einen Durchmesser D ≥ 1.500 mm, vorzugsweise ≥ 1.800 mm, aufweist.
-
Die Stoffauflaufdüse 6 weist weiterhin eine Länge LD im Bereich von 250 bis 800 mm, vorzugsweise von 300 bis 600 mm, auf und die offene Formierwalze 10 ist in ihrem vom Sieb 8 berührten Bereich zumindest einzonig mittels mindestens einer gesteuerten/geregelten Unterdruckquelle 24 bei Erzeugung eines Unterdrucks pU-F besaugt (2).
-
Die Formiereinheit 16 umfasst einen Formierkasten 25, der in der Schleife des zweiten Siebs 9 angeordnet ist und dessen erste Formierleiste 26 – in Sieblaufrichtung S (Pfeil) gesehen – als eine Skimmerleiste 27 ausgebildet ist. Sie kann in weiterer Ausführung jedoch auch als eine Deflektorleiste ausgebildet sein. Der Formierkasten 25 ist mittels einer gesteuerten/geregelten Unterdruckquelle 28 mit einem Unterdruck pU-K im Bereich von 50 mbar bis 250 mbar, vorzugsweise von 100 mbar bis 200 mbar, beaufschlagbar und ist als starrer und vorzugsweise konvex gekrümmter Kasten 29 ausgebildet, der mehrere Formierleisten 30 in starrer Anordnung lagert. Weiterhin ist dem ersten Sieb 8 im Bereich des Formierkastens 25 wenigstens ein Deflektor 31 zugeordnet; es kann jedoch auch wenigstens eine nachgiebig an das Sieb andrückbare Formierleiste vorgesehen sein. Selbstverständlich kann auch am Umfang der Formierwalze 10 wenigstens eine nachgiebig an das zweite Sieb andrückbare Formierleiste vorgesehen sein.
-
Die Faserstoffsuspension 3 weist überdies eine mittlere längengewichtete Faserlänge LF im Bereich von 0,8 bis 2,5 mm, vorzugsweise von 1,1 bis 2,0 mm, auf.
-
Der Stoffauflauf
1 kann in weiterer Ausgestaltung auch mit einer sektionierten Stoffdichteregelung (Verdünnungswasser-Technologie, „ModuleJet”), wie sie beispielsweise aus der deutschen Patentschrift
DE 40 19 593 C2 bekannt ist, versehen sein.
-
Wie bereits ausgeführt, dienen der erste Stoffauflauf
4 und die erste Siebeinheit
7 des dargestellten Blattbildungssystems
1 zur Bildung einer ersten Lage L1. Zur Bildung einer zweiten Lage L2 ist ein zweiter, als ein Mehrschichtenstoffauflauf ausgeführter Stoffauflauf
32 mit einer zweiten Siebeinheit
33 vorgesehen, wobei das über die Formierwalze
10 der ersten Siebeinheit
7 geführte Sieb
8 als Langsieb
34 dient. Die beiden Lagen L1, L2 werden im Bereich einer Gautschzone
35 in bekannter Weise miteinander vergautscht. Hinsichtlich der weiteren Ausgestaltung der beiden Baugruppen
32,
33 wird auf die deutsche Offenlegungsschrift
DE 196 51 493 A1 („DuoFormer Top”) verwiesen.
-
Die 2 zeigt einen schematischen Längsschnitt einer Stoffauflaufdüse 6 eines erfindungsgemäßen Blattbildungssystems 1.
-
Die Stoffauflaufdüse 6 ist anfangsseitig von dem Turbulenzerzeuger 5 und endseitig von einem Austrittsspalt 36 und räumlich von einer unteren Düsenwand 37, einer oberen Düsenwand 38 und zwei nicht dargestellten Seitenteilen begrenzt. Dabei ist sie so gestaltet, dass jegliche scharfe Kontraktion der sie durchfließenden Faserstoffsuspension 3 vermieden wird.
-
In dem Strömungsraum 20 der Stoffauflaufdüse 6 sind ferner zwei maschinenbreite Lamellen 21.1, 21.2 angebracht, wobei die untere Lamelle 21.1 gelenkig und die obere Lamelle 21.2 starr am Turbulenzerzeuger 5 mittels je einer Lamellenhalterung 22 befestigt ist. Die jeweilige Lamelle 21.1, 21.2 weist eine Länge LL im Bereich von 50 bis 110%, vorzugsweise von 90 bis 99,5%, der Länge LD der Stoffauflaufdüse 6 und eine stromabwärtige Lamellenspitze 39 mit einer Höhe H im Bereich von 0,2 bis 0,8 mm, vorzugsweise von 0,5 mm, auf. Die stromabwärtige Lamellenspitze 21.1, 21.2 ist strukturiert, wobei die Struktur R die Form von Nuten mit rechteckiger und/oder keilförmiger und/oder parabelförmiger und/oder runder Form mit konstanter und/oder unterschiedlicher Tiefe umfasst.
-
Eine derartige Struktur an einer Lamellenspitze ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 43 29 810 A1 bekannt.
-
Die aus dem Stoffauflauf 4 austretende und in den keilförmigen Stoffeinlaufspalt 14 eintretende Faserstoffsuspension 3 weist eine Freistrahllänge LS im Bereich von 50 bis 450 mm, vorzugsweise von 50 bis 200 mm, auf.
-
Weiterhin weist die Stoffauflaufdüse 6 im Bereich ihres stromabwärtigen Düsenendes 19 (Austrittsspalt 36) zumindest einseitig einen modulartigen Aufbau mit mindestens einem austauschbaren Lippenmodel 40 auf. Die Austauschbarkeit des Lippenmoduls 40 kann beispielsweise durch eine Verschraubung oder eine Nutverbindung, insbesondere in Form einer Schwalbenschwanzführung, gegeben sein. Das Lippenmodul 40 ist gegenseitig zur offenen Formierwalze 10 angeordnet und weist eine Länge LM im Bereich von 10 bis 100 mm, vorzugsweise von 15 bis 75 mm, auf.
-
Die Faserstoffsuspension 3 weist im freien Strahl eine Strömungsgeschwindigkeit vFS von ≥ 1.000 m/min auf.
-
Die 3 zeigt eine Detailansicht A der Stoffauflaufdüse 6 der 2.
-
Der dargestellte Endbereich der Stoffauflaufdüse 6 zeigt deutlich, dass im Bereich des stromabwärtigen Düsenendes 19 (Austrittsspalt 36) zumindest einseitig einen modulartigen Aufbau mit mindestens einem austauschbaren Lippenmodel 40 angeordnet ist. Die Austauschbarkeit des Lippenmoduls 40 kann beispielsweise durch eine Verschraubung oder eine Nutverbindung, insbesondere in Form einer Schwalbenschwanzführung, gegeben sein. Das Lippenmodul 40 ist gegenseitig zur nicht dargestellten offenen Formierwalze angeordnet, weist eine Länge LM im Bereich von 10 bis 100 mm, vorzugsweise von 15 bis 75 mm, auf und kann eine glatte, quergewellte, gezahnte oder geschuppte und von der Faserstoffsuspension 3 berührte Modulfläche 41 aufweisen. Zwecks möglicher Beeinflussung der Faserorientierung kann das Lippenmodul 40 auch mittels Spindeln oder Druckschläuche (Pfeildarstellung) vorzugsweise örtlich verstellbar sein.
-
Zusammenfassend ist festzuhalten, dass durch die Erfindung ein Blattbildungssystem der eingangs genannten Art geschaffen wird, das die Erzeugung einer vorzugsweise mehrlagigen Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, mit einem besonders niedrigen L/Q-Verhältnis zur Steigerung der Querfestigkeit ermöglicht.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Blattbildungssystem
- 2
- Faserstoffbahn
- 3
- Faserstoffsuspension
- 4
- Erster Stoffauflauf
- 5
- Turbulenzerzeuger
- 6
- Stoffauflaufdüse
- 7
- Erste Siebeinheit
- 8
- Erstes Sieb
- 9
- Zweites Sieb
- 10
- Formierwalze
- 11
- Umfangsbereich
- 12
- Brustwalze
- 13
- Umfangsbereich
- 14
- Stoffeinlaufspalt
- 15
- Doppelsiebstrecke
- 16
- Formiereinheit
- 17
- Umlenkeinrichtung
- 18
- Umlenkwalze
- 19
- Düsenende
- 20
- Strömungsraum
- 21, 21.1, 21.2
- Lamelle
- 22
- Lamellenhalterung
- 23
- Offene Oberfläche
- 24
- Unterdruckquelle
- 25
- Formierkasten
- 26
- Formierleiste
- 27
- Skimmerleiste
- 28
- Unterdruckquelle
- 29
- Kasten
- 30
- Formierleiste
- 31
- Deflektor
- 32
- Zweiter Stoffauflauf
- 33
- Zweite Siebeinheit
- 34
- Langsieb
- 35
- Gautschzone
- 36
- Austrittsspalt
- 37
- Untere Düsenwand
- 38
- Obere Düsenwand
- 39
- Lamellenspitze
- 40
- Lippenmodul
- A
- Detailansicht
- D
- Durchmesser
- H
- Höhe
- L1
- Erste Lage
- L2
- Zweite Lage
- LD
- Länge (Stoffauflaufdüse)
- LF
- Faserlänge
- LL
- Länge (Lamelle)
- LM
- Länge (Lippenmodul)
- LS
- Freistrahllänge
- pU-K
- Unterdruck (Formierkasten)
- pU-W
- Unterdruck (Formierwalze)
- S
- Strömungsrichtung, Sieblaufrichtung (Pfeil)
- V
- Vertikale
- VFS
- Strömungsgeschwindigkeit
- Z
- Drehachse
- α
- Umschlingungswinkel
- β
- Winkel
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 19803591 A1 [0002, 0030]
- DE 10122047 A1 [0002]
- DE 3532715 A1 [0003]
- DE 4019593 C2 [0017, 0035]
- DE 19651493 A1 [0036]
- DE 4329810 A1 [0040]
