DE60219947T2

DE60219947T2 - Verfahren zur herstellung einer faserstoffbahn und maschine dafür

Info

Publication number: DE60219947T2
Application number: DE60219947T
Authority: DE
Inventors: Daniel SÖDERBERG
Original assignee: STFI Skogsindustrins Tekniska Forskningsinstitut AB
Current assignee: STFI Skogsindustrins Tekniska Forskningsinstitut AB
Priority date: 2001-12-05
Filing date: 2002-12-03
Publication date: 2008-01-17
Anticipated expiration: 2022-12-04
Also published as: US20050034827A1; ATE361393T1; EP1451407B1; EP1451407A1; JP2005511911A; SE0104073L; CN1592806A; SE0104073D0; CN1279241C; DE60219947D1; WO2003048452A1; SE520520C2; AU2002343315A1; US7429307B2; US20090020251A1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausbildung einer geschichteten Faserbahn und eine Maschine hierfür.
Stand der Technik
In der Papierindustrie ist es oft erwünscht, mehrschichtige fasrige Zellstoffbahnen auszubilden, wobei unterschiedliche Fasersuspensionen in den verschiedenen Schichten verwendet werden. Ein Papier kann zum Beispiel aus einem Kern bestehen, der aus recyceltem Fasermaterial hergestellt ist, wohingegen die Oberflächenschichten aus einem anderen Fasermaterial bestehen, um dem Papier eine gewünschte. Oberfläche zu verleihen. Solche mehrschichtigen Bahnen können mittels geschichteter Stoffaufläufe hergestellt werden, wobei die verschiedenen Fasersuspensionen mittels einer oder mehrerer Klingen separiert werden. Am Auslass des Stoffauflaufs werden die Fasersuspensionsschichten übereinander auf einem Papier bildenden Draht ausgegeben und dadurch eine mehrschichtige fasrige Zellstoffbahn ausgebildet. Da die verschiedenen Schichten oft aus Materialien mit unterschiedlichen Fasereigenschaften oder sogar verschiedenen Farben bestehen, ist es von erheblicher Bedeutung, ein Vermischen der Schichten zu verhindern. Das Vermischen wird hauptsächlich durch den Nachlauf verursacht, der sich hinter der Hinterkante der Klinge ausbildet. Diese Nachlaufeffekte verursachen stark turbulentes Vermischen, was effektiv die Möglichkeit des Erhalts einer guten Schichtreinheit unterbindet. Diverse Versuche, dieses Problem zu lösen, wurden unternommen.
Die britische Patentanmeldung GB-A-2107751 offenbart eine Papiermaschine und ein Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen, fasrigen Zellstoffbahn, wobei die zwei Schichten aus Fasersuspension durch eine dazwischen angeordneten Strömungsleitung, durch welchen Wasser strömt und dadurch eine separierende Schicht zwischen den Fasersuspensionsschichten ausbildet, getrennt werden. Die Strömungsleitung verläuft vom Einlassende des Stoffauflaufs bis in etwa zum Mittelpunkt des Stoffauflaufs und besteht aus starren Trennwänden. Dieser Aufbau macht eine symmetrische Anordnung der Klingen in dem Stoffauflauf erforderlich, um einen gleichen Druck auf beiden Seiten der Klinge an der Hinterkante zu erreichen. Ebenso kommt es zu schwerwiegendem Vermischen sofern nicht die Trennwände, die die Strömungsleitung bilden, extrem genau angeordnet sind, was in der Realität praktisch unmöglich ist. Als Konsequenz daraus ist es nicht möglich, unterschiedliche Volumenströme von Fasersuspension, die durch die Trennwände separiert sind, zuzuführen, ohne dass ein unerwünschter Druckunterschied zwischen den Fasersuspensionsschichten bewirkt wird. Die Positionierung der Trennwände, um den gleichen Druck auf beiden Seiten der Klinge zu erreichen, muss des Weiteren so für eine spezifische Geschwindigkeit der Fasersuspension eingestellt werden, was die Papiermaschine unflexibel in der Verwendung macht.
Kurzdarstellung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist das Lösen der den Stand der Technik betreffenden Probleme. Diese wird mittels eines Verfahrens gemäß Anspruch 1 gelöst. Um genauer zu sein, die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren einer geschichteten Faserbahn, umfassend ein Durchführen mindestens zweier unterschiedlicher Fasersuspensionen durch einen Stoffauflauf, Trennen der Fasersuspensionen voneinander durch ein Klingenwerkzeug, Zuführen der Fasersuspensionen an eine Bahnbildungsvorrichtung und Bilden einer Wasserschicht mit einer gleichmäßigen Strömung in Querrichtung an einem Auslass am Ende des Klingenwerkzeugs derart, dass die Wasserschicht eine Verlängerung der Klinge bildet und dadurch ein Vermischen der Fasersuspensionen verhindert. Das Verfahren umfasst ferner ein frei bewegliches Anordnen des Klingenwerkzeugs in einer im Wesentlichen senkrechten Richtung, um einen Druckausgleich zwischen den durch das Klingenwerkzeug voneinander getrennten Fasersuspensionsschichten zu ermöglichen und dadurch Nachlaufeffekte stromabwärts von der Kante des Klingenwerkzeugs zu verringern.
Das Klingenwerkzeug wird hierbei automatisch angepasst, um Druckunterschied und sich folglich ergebende Geschwindigkeitsunterschiede der verschiedenen Fasersuspensionsschichten zu kompensieren. Es ist daher möglich, verschiedene Strömungsvolumen an Fasersuspensionen in jeder Schicht in einem mehrschichtigen Stoffauflauf zuzuführen und die Geschwindigkeit der verschiedenen Fasersuspensionsschichten gleich zu halten. Dies ist beispielsweise nützlich, wenn eine geschichtete Papierbahn mit Schichten, die unterschiedliche Dicke aufweisen, ausgebildet wird. Es ist auch möglich, eine oder mehrere Klingen asymmetrisch im Stoffauflauf zu positionieren.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird Wasser durch das Klingenwerkzeug in Innenkanälen gepumpt, um eine Druckabsenkung zu erhalten, die sicher stellen wird, dass die Wasserströmungsgeschwindigkeit in allen Kanälen gleich ist. Die Kanäle enden bevorzugt in einem Abstand von dem Wasserauslass am Ende des Klingenwerkzeugs, um eine gleichmäßige Strömungsgeschwindigkeit des aus dem Klingenwerkzeug austretenden Wassers zu erzielen.
In einer anderen, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Druckabsenkungsgitter im Innern des Klingenwerkzeugs quer zur Richtung der beabsichtigten Wasserströmung angeordnet. Das Druckabsenkungsgitter kann bevorzugt aus einem porösen Material, wie einem Netzelement, ausgebildet sein, das so angeordnet ist, dass es die gesamte Breite und Höhe eines Querschnitts des Klingenwerkzeugs überspannt, um eine gleichmäßige Wasserströmung aus dem Klingenwerkzeug bereitzustellen.
Die Höhe des Wasserauslasses aus dem Klingenwerkzeug und damit die Höhe der Wasserschicht werden bevorzugt konstant gehalten, und die Strömung des Wassers wird durch Verändern des Pumpdrucks des Wassers eingestellt. Dem Wasser kann eine Geschwindigkeit verliehen werden, die entweder höher oder niedriger als die Geschwindigkeit der Fasersuspension ist. Bei einer Wassergeschwindigkeit, die niedriger als die Geschwindigkeit der Fasersuspension ist, ist ein Nachlaufeffekt immer noch stromabwärts des Endes des Klingenwerkzeugs vorhanden. Eine Wassergeschwindigkeit, die höher als die Geschwindigkeit der Fasersuspension ist, kann andererseits zu einem Jet-Effekt führen, der eine gesteigerte Vermischung der Schichten bewirkt. Durch Ändern der Strömungsgeschwindigkeit des Wassers ist es möglich, die Schichtbildung der verschiedenen Fasersuspensionen zu steuern, um einen optimalen Zustand zu finden, bei dem eine minimale Vermischung zwischen den Schichten bei minimalem Wasserverbrauch erreicht wird.
Das Wasser wird dem Klingenwerkzeug bevorzugt mittels eines Zuleitungsrohrs zugeführt, welches an einem stromaufwärts liegenden Ende des Klingenwerkzeugs und senkrecht zur Richtung der beabsichtigten Wasserströmung angeordnet ist.
Der Druckausgleich zwischen den Fasersuspensionsschichten, die durch das Klingenwerkzeug separiert werden, kann auf unterschiedliche Weisen erreicht werden. In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Klingenwerkzeug auf solche Weise bewegbar angeordnet, dass es elastisch verformbar ist und dadurch der Druckausgleich zwischen den Fasersuspensionsschichten gestattet ist.
In einer anderen, bevorzugten Ausführungsform ist das Klingenwerkzeug verschwenkbar an einem stromaufwärts liegenden Ende davon gelagert, und kann frei um eine zur beabsichtigten Strömungsrichtung senkrechte Achse verschwenkt werden, wodurch der Druckausgleich zwischen den Fasersuspensionsschichten gestattet ist. Das Wasserzuleitungsrohr ist bevorzugt mit dem Klingenwerkzeug in einer drehfesten Weise derart verbunden, dass das Zuleitungsrohr mit der Schwenkachse der Klinge zusammenfällt.
Das Klingenwerkzeug kann ferner sowohl elastisch verformbar als auch schwenkbar gelagert sein.
Das Klingenwerkzeug kann ein Paar von parallelen, wechselseitig beabstandeten Blechen umfassen, die übereinander und im Wesentlichen parallel zur Richtung der beabsichtigten Wasserströmung angeordnet sind.
Alternativ kann das Klingenwerkzeug ein Paar von Blechen aufweisen, die übereinander angeordnet sind und zueinander in Richtung der beabsichtigten Wasserströmung konvergieren, wodurch der Auslass aus dem Klingenwerkzeug schmaler als der Einlass ist.
Beschreibung der Figuren
1 zeigt einen Stoffauflauf gemäß der Erfindung mit einem separierenden, Wasser ausgebenden Klingenwerkzeug.
2 zeigt einen Querschnitt des Klingenwerkzeugs entlang der in 1 gezeigten Linie 2-2.
3 zeigt ein schwenkbar gelagertes Klingenwerkzeug.
4 zeigt eine alternative Ausführungsform des Klingenwerkzeugs.
5 zeigt einen Stoffauflauf gemäß der Erfindung mit zwei Klingenwerkzeugen.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt einen Querschnitt durch einen Stoffauflauf 10 für eine Papiermaschine. Dem Stoffauflauf 10 werden zwei verschiedene Suspensionsströme über Einlassdüsen 12, 14 zugeführt, die die Fasersuspension in Leitungen 15, 16 leiten, welche übereinander angeordnet sind und mittels eines im Wesentlichen horizontalen Klingenwerkzeugs 18 voneinander getrennt sind. Die Fasersuspension wird aus dem Stoffauflauf 10 durch einen Auslass 22 auf einen Papier ausbildenden Draht 24 ausgegeben, wo die zwei Schichten aus Fasersuspensionen einander überlagert sind, um eine geschichtete Papierbahn auszubilden. 2 zeigt ein Klingenwerkzeug 18, das durch ein oberes Blech 26, ein unteres Blech 28 und Innenkanäle in der Form paralleler Röhren 30, die zwischen dem oberen und unteren Blech angeordnet sind, gebildet wird. Die Röhren 30 sind Seite-an-Seite und parallel zur Strömungsrichtung der Fasersuspension angeordnet. Die Bleche 26, 28 sind parallel und wechselseitig beabstandet angeordnet, wie in den 1 und 3 gezeigt ist. Wasser wird von einem stromaufwärts liegenden Ende des Stoffauflaufs 10 mittels einer Pumpanordnung (nicht dargestellt) gepumpt, wodurch die Innenkanäle einen Druck absenkenden Effekt auf das Wasser haben, das in dem Klingenwerkzeug (18) strömt. Eine gleichförmige Wasserschicht wird dadurch stromabwärts des Endes des Klingenwerkzeugs 18 erzeugt, die eine Verlängerung desselben bildet. Die Wasserschicht verhindert oder verringert das Auftreten eines Nachlaufs stromabwärts der Kante des Klingenwerkzeugs 18. Ein Nachlauf würde die Entwicklungen von Wirbeln in den Fasersuspensionsschichten bewirken und gibt dadurch Gelegenheit für eine ungewollte Vermischung der Schichten. Das Klingenwerkzeug 18 verläuft im Wesentlichen von dem stromaufwärts liegenden Ende des Stoffauflaufs 10 zum Auslass 22. Die Röhren 30 enden mit einem Abstand zum Auslassende des Klingenwerkzeugs 18, wie in 3 gezeigt ist, mit dem Zweck, eine gleichförmige Wasserströmung aus dem Klingenwerkzeug 18 zu erhalten.
Eine alternative Ausführungsform der Erfindung ist in 4 gezeigt, worin das Klingenwerkzeug 180 ein oberes Blech 260 und ein unteres Blech 280 umfasst, wobei die Bleche in der Richtung der beabsichtigten Wasserströmung zueinander konvergieren.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das Klingenwerkzeug 18, 180 ohne Innenkanäle angeordnet und ist stattdessen mit einem oder mehreren Druckabsenkungsgittern 38 versehen, die im Innern des Klingenwerkzeugs 18, 180 quer zur beabsichtigten Richtung der Wasserströmung angeordnet sind, wie in 4 gezeigt ist. Das Druckabsenkungsgitter umfasst bevorzugt ein poröses Material, wie ein Netz, und ist so angeordnet, dass es die gesamte Breite und Höhe eines Querschnitts des Klingenwerkzeugs 18, 180 überspannt, um eine gleichförmige Wasserströmung aus dem Klingenwerkzeug 18, 180 heraus bereitzustellen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Klingenwerkzeug 18, 180 frei schwenkbar um eine Achse 20 angeordnet, welche im Wesentlichen senkrecht zur Richtung der beabsichtigten Wasserströmung ist. Das Klingenwerkzeug 18, 180 kann entweder starr oder elastisch verformbar sein. Jedoch wird die Höhe des Wasserauslasses von dem Klingenwerkzeug 18, 180 und dadurch die Höhe der Wasserschicht konstant gehalten. Bei der Ausführungsform, die ein elastisch verformbares Klingenwerkzeug aufweist, kann dies zum Beispiel durch Verwendung eines starren Materials für die Herstellung des Auslassteils des Klingenwerkzeugs 18, 180 erreicht werden, während der Rest des Klingenwerkzeugs aus einem elastisch verformbaren Material hergestellt ist.
Die Wassergeschwindigkeit kann mittels Einstellung des Pumpdruckes des Wassers gesteuert werden. Ein Zuleitungsrohr 32, das die Klinge mit Wasser versorgt, ist an einer Position angeordnet, die mit der Schwenkachse 20 zusammenfällt. Das Zuleitungsrohr 32 ist mit Öffnungen 34 versehen, durch welche Wasser dem Klingenwerkzeug 18, 180 zugeführt wird. Das Klingenwerkzeug 18, 180 ist an dem Zuleitungsrohr 32 in einer drehfesten Weise angebracht. Das Zuleitungsrohr 32 ist drehbar angeordnet, bevorzugt mittels einer Schwenkverbindung 36, wie in 3 gezeigt ist, so dass das Klingenwerkzeug 18, 180 frei verschwenkt werden kann.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann Wasser dem Klingenwerkzeug 18, 180 mittels eines Zuleitungsrohrs zugeführt werden, das eine einzelne, geschlitzte Längsöffnung (nicht dargestellt) aufweist, durch welche Wasser dem Klingenwerkzeug 18, 180 zugeführt wird.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das Klingenwerkzeug 18, 180 elastisch verformbar und weist eine nicht-verschwenkbare Anbringung in dem Stoffauflauf 10 auf. Der Druckausgleich zwischen den Fasersuspensionsschichten wird hierbei nur durch Verformbewegungen des Klingenwerkzeugs 18, 180 erreicht. Ein Zuleitungsrohr 32, das Wasser der Klinge zuführt, ist am stromaufwärts liegenden Ende des Klingenwerkzeugs, senkrecht zur Richtung der beabsichtigten Wasserströmung angeordnet und mit Öffnungen 34 versehen, durch welche das Wasser dem Klingenwerkzeug 18, 180 zugeführt wird.
Der Stoffauflauf 10 kann des Weiteren mit zwei oder mehreren Klingenwerkzeugen 18, 180, wie in 5 gezeigt, versehen sein, wodurch eine mehrschichtige Papierbahn ausgebildet wird. Aufgrund der Selbstanpassung des Klingenwerkzeugs 18, 180 zum Druckausgleich zwischen den Fasersuspensionsschichten kann die vertikale Platzierung des Klingenwerkzeugs 18, 180 in dem Stoffauflauf 10 entweder symmetrisch oder asymmetrisch sein.
Die Erfindung ist nicht auf die beispielhaften, zuvor beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Ein Fachmann wird weitere Anwendungen im Umfang der Erfindung in den begleitenden Ansprüchen auffinden.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Faserstoffbahn, umfassend ein Durchführen mindestens zweier unterschiedlicher Fasersuspensionen durch einen Stoffauflauf (10), Trennen der Fasersuspensionen durch eine Klinge (18, 180), Zuführen der Fasersuspensionen an eine Bahnbildungsvorrichtung (24) und Bilden einer Wasserschicht mit einer gleichmässigen Strömung in Querrichtung an einem Auslass am Ende der Klinge (18, 180) derart, dass die Wasserschicht eine Verlängerung der Klinge bildet und dadurch ein Vermischen der Fasersuspensionen verhindert, gekennzeichnet durch ein frei bewegliches Anordnen der Klinge (18, 180) in einer im Wesentlichen senkrechten Richtung, um einen Druckausgleich zwischen den durch die Klinge (18, 180) voneinander getrennten Fasersuspensionsschichten zu ermöglichen und dadurch Nachlaufeffekte stromabwärts von der Kante der Klinge (18, 180) zu verringern.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Innenkanälen (30) Wasser durch die Klinge (18, 180) gepumpt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (30) derart angeordnet werden, dass sie in einem Abstand vom Wasserauslass am Ende der Klinge (18, 180) enden, um eine gleichmässige Strömung des aus der Klinge austretenden Wassers zu erzielen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Wasserauslasses der Klinge (18, 180) und damit die Höhe der Wasserschicht konstant gehalten wird und die Strömung des Wassers durch Verändern des Pumpdrucks des Wassers eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserzufuhr zur Klinge (18, 180) mittels einer senkrecht zur Richtung des gewünschten Wasserflusses an einem stromaufwärtigen Ende der Klinge (18, 180) angeordneten Zuleitung (32) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Klinge (18, 180) quer zur Richtung des gewünschten Wasserflusses ein Druckabsenkungsgitter (38) angeordnet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klinge (18, 180) auf elastisch verformbare Art beweglich angeordnet wird und so den Druckausgleich zwischen den Fasersuspensionsschichten ermöglicht.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klinge (18, 180) derart beweglich angeordnet wird, dass sie an einem stromaufwärtigen Ende derselben schwenkbar gelagert und frei um eine senkrecht zur Strömungsrichtung stehende Schwenkachse (20) schwenkbar ist und so den Druckausgleich zwischen den Fasersuspensionsschichten ermöglicht.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserzuleitung (32) derart drehfest mit der Klinge (18, 180) verbunden wird, dass die Zuleitung (32) mit der Schwenkachse (20) der Klinge (18, 180) übereinstimmt.
Papiermaschine mit einem Stoffauflauf (10), der mindestens eine Fasersuspensions-Trennklinge (18, 180) mit einem Wasserauslass aufweist, wobei der Auslass zur Bildung einer Wasserschicht angeordnet ist, die eine Verlängerung der Klinge (18, 180) bildet und in Querrichtung eine gleichmässige Strömung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Klinge (18, 180) in einer im Wesentlichen senkrechten Richtung frei beweglich angeordnet ist, um einen Druckausgleich zwischen den durch die Klinge (18, 180) voneinander getrennten Fasersuspensionsschichten zu ermöglichen und damit Nachlaufeffekte stromabwärts von der Kante der Klinge (18, 180) zu verringern.
Papiermaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Klinge Innenkanäle (30) aufweist, in welchen Wasser durch die Klinge (18, 180) gepumpt wird.
Papiermaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (30) in einem Abstand vom Wasserauslass am Ende der Klinge (18, 180) enden, um eine gleichmässige Strömung des aus der Klinge (18, 180) austretenden Wassers zu erzielen.
Papiermaschine nach einem der Ansprüche 10–12, dadurch gekennzeichnet, dass in der Klinge (18, 180) quer zur Richtung des gewünschten Wasserflusses mindestens ein Druckabsenkungsgitter (38) angeordnet ist.
Papiermaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckabsenkungsgitter (38) ein poröses Material beinhaltet.
Papiermaschine nach einem der Ansprüche 10–14, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Wasserauslasses von der Klinge (18, 180) und damit die Höhe der Wasserschicht konstant ist und dass die Strömung des Wassers durch Verändern des Pumpdrucks des Wassers eingestellt wird.
Papiermaschine nach einem der Ansprüche 10–15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zuleitung (32) zur Zufuhr von Wasser zur Klinge (18, 180) senkrecht zur Richtung des gewünschten Wasserflusses an einem stromaufwärtigen Ende der Klinge angeordnet ist.
Papiermaschine nach einem der Ansprüche 10–16, dadurch gekennzeichnet, dass die Klinge (18, 180) elastisch verformbar ist und so ein Druckausgleich zwischen den Fasersuspensionsschichten ermöglicht ist.
Papiermaschine nach einem der Ansprüche 10–17, dadurch gekennzeichnet, dass die Klinge (18, 180) an einem stromaufwärtigen Ende der Klinge (18, 180) schwenkbar gelagert und frei um eine senkrecht zur Richtung des gewünschten Wasserflusses stehende Schwenkachse (20) schwenkbar ist und so den Druckausgleich zwischen den Fasersuspensionsschichten ermöglicht.
Papiermaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserzuleitung (32) drehfest mit der Klinge (18, 180) verbunden ist, und dass die Zuleitung (32) mit der Schwenkachse (20) der Klinge (18, 180) übereinstimmt.
Papiermaschine nach einem der Ansprüche 10–19, dadurch gekennzeichnet, dass die Klinge (18) ein Paar paralleler, gegenseitig voneinander beabstandeter Bleche (26, 28) aufweist.
Papiermaschine nach einem der Ansprüche 10–19, dadurch gekennzeichnet, dass die Klinge (180) ein Paar Bleche (260, 280) aufweist, welche in der Richtung des gewünschten Wasserflusses zusammenlaufen, wodurch der Auslass der Klinge (180) enger ist als der Einlass.