EP1199403A2 - Lamelle eines Stoffauflaufs einer Papier-, Karton- oder Tissuemaschine - Google Patents

Lamelle eines Stoffauflaufs einer Papier-, Karton- oder Tissuemaschine Download PDF

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EP1199403A2
EP1199403A2 EP01123705A EP01123705A EP1199403A2 EP 1199403 A2 EP1199403 A2 EP 1199403A2 EP 01123705 A EP01123705 A EP 01123705A EP 01123705 A EP01123705 A EP 01123705A EP 1199403 A2 EP1199403 A2 EP 1199403A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
lamella
headbox
performance polymer
range
din
Prior art date
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Granted
Application number
EP01123705A
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English (en)
French (fr)
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EP1199403A3 (de
EP1199403B1 (de
Inventor
Wolfgang Ruf
Hans Loser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Paper Patent GmbH
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Publication date
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Application filed by Voith Paper Patent GmbH filed Critical Voith Paper Patent GmbH
Publication of EP1199403A2 publication Critical patent/EP1199403A2/de
Publication of EP1199403A3 publication Critical patent/EP1199403A3/de
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Publication of EP1199403B1 publication Critical patent/EP1199403B1/de
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Revoked legal-status Critical Current

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F1/00—Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/02—Head boxes of Fourdrinier machines
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F1/00—Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/02—Head boxes of Fourdrinier machines
    • D21F1/028—Details of the nozzle section

Definitions

  • the invention relates to a lamella of a headbox of a paper, cardboard or Tissue machine.
  • Such a lamella of a headbox in the form of a multilayer headbox is known from the applicant's European patent application EP 0 681 057 A2 (PA10068 EP).
  • the lamella is made of a plastic, the elastic modulus of which is preferably less than 80,000 N / mm 2 .
  • this plastic is a polycarbonate (PC), which due to its special properties is an unstoppable Sci.
  • PC polycarbonate
  • the high-tech polycarbonate became the Bayer AG under the Makralon® brand and that of General Electric World-famous under the Lexan® brand name.
  • the polycarbonate is used in low-cost fins for applications in which the use of expensive fins is not possible or sensible for economic reasons, such as single-layer headboxes in which the fins end inside the nozzle.
  • a disadvantage of using polycarbonate as the material for lamellas is that the connection between the lamella and the headbox (turbulence generator) has to be made larger than desired because of the low strength of polycarbonate.
  • the polycarbonate has mechanical, chemical, thermal and processing disadvantages.
  • Carbon fiber composites are better, but also more expensive, materials for fins forth, by means of which slats are made from several parts.
  • the carbon fiber composites are particularly suitable for applications with very high demands on form stability and constancy of the Beam thickness cross profile, especially in multi-layer headboxes.
  • the lamella is formed from at least one high-performance polymer which has high strength, high heat resistance and good to very good alkali and / or acid resistance.
  • High-performance polymers are among the thermoplastics, called thermoplasts for short, and are characterized, among other things, by a very high maximum service temperature according to UL 746 B (US test regulations from Underwright Laboratories) and IEC 216, which is in the range of 160 ° C to 260 ° C , a very good heat resistance, a good to very good alkali resistance and increased strength values. Because of these exemplary properties (mechanical, thermal and chemical), high-performance polymers are ideally suited for use as a material for lamellas. They have an increased cost-benefit ratio and can withstand difficult operating conditions for longer.
  • the high-performance polymer has a tensile strength R m (DIN 53455) in the range from 50 N / mm 2 to 150 N / mm 2 , preferably from 70 N / mm 2 to 110 N / mm 2 , and an elongation A 5 (DIN 53455) in the range from 20% to 80%, preferably from 30% to 60%.
  • the high-performance polymer has a modulus of elasticity E (DIN 53457, ISO 527-2) in the range from 500 N / mm 2 to 10,000 N / mm 2 , preferably from 1,000 N / mm 2 to 5,000 N / mm 2 .
  • connection between the lamella and the turbulence generator can be made smaller if the high-performance polymer has a notched impact strength (ISO 179) of 40 kJ / m 2 to 100 kJ / m 2 , preferably 45 kJ / m 2 to 90 kJ / m 2 ,
  • the behavior of the lamella against moisture and water is significantly improved when the high performance polymer absorbs moisture FA (ISO 62) in the range of 0.05% to 2%, preferably from 0.2% to 1.2%.
  • the high-performance polymer has a heat resistance WB (DIN 53461) in Range from 120 ° C to 230 ° C, preferably from 170 ° C to 220 ° C, and a good to very good alkali resistance. With these values is the application cleaning by "boiling out” the headbox, that is, the existence of temperatures in the range of 100 ° C with simultaneous application of 20% sodium hydroxide solution (NaOH) possible.
  • the high-performance polymer has a low swelling Q, in particular a low linear swelling Q L , in the preferred range from 0.02% to 0.1%.
  • the nozzle end Lamella in its structureless end area - seen in the direction of flow blunt slat end with a height of less than 0.4 mm, preferably of less than 0.3 mm, or in its structured end area - in the direction of flow seen - have a blunt slat end with a height of greater than 0.5 mm.
  • the structured end area can further structure the structure of Grooves with rectangular and / or wedge-shaped and / or parabolic and / or have a round shape with constant and / or different depth.
  • the lamella is complete in a homogeneous structure formed from a high-performance polymer, in an alternative embodiment is only the slat end is formed from at least one high-performance polymer.
  • the lamella according to the invention can also be sectioned in a headbox Material density control (dilution water technology) should be designed.
  • a headbox Material density control diution water technology
  • the slat in one Headbox for a jet speed greater than 1,500 m / s, preferably greater than 1,800 m / s.
  • the lamella can also be designed in a multi-layer headbox Headbox to be installed, the lamella, which is essentially the aforementioned Features as a separating lamella of the multi-layer headbox is trained.
  • FIG. 1 shows a headbox 1 in a schematic longitudinal section
  • Headbox 1 comprises a feed device 2 for the fiber suspension 3 in the headbox 1.
  • the feed device 2 is designed as a transverse distribution pipe 4; However, in a further embodiment, it can also be a central distributor with supply hoses include.
  • the headbox 1 still consists of a machine width Device for generating microturbulence ("turbulence generator") 5, one machine-wide prechamber 6 in the flow direction S (arrow) of the fiber suspension 3 is upstream.
  • the turbulence generator 5 is according to the State of the art from a variety of rows and columns side by side and superimposed turbulence pipes 5.2 of various shapes.
  • the Turbulence generator 5 is in the flow direction S (arrow) of the fiber suspension 3 a machine-wide outlet nozzle 7 for distributing the fiber suspension 3 between two sieves (lower sieve 8.1, upper sieve 8.2) of a not shown Twin wire former (gap former) 9 downstream; in another version, the Fibrous suspension 3, however, only on a wire of a Fourdrinier or hybrid former be distributed.
  • Twin wire former twin wire former
  • the two lamellae 10.1, 10.2 are formed from at least one high-performance polymer 11 which has high strength, high heat resistance and good to very good alkali and / or acid resistance.
  • the high-performance polymer 11 has a tensile strength R m (DIN 53455) in the range from 50 N / mm 2 to 150 N / mm 2 , preferably from 70 N / mm 2 to 110 N / mm 2 , and an elongation at break A 5 (DIN 53455) in the range from 20% to 80%, preferably from 30% to 60%.
  • the high-performance polymer 11 has a modulus of elasticity E (DIN 53457, ISO 527-2) in the range from 500 N / mm 2 to 10,000 N / mm 2 , preferably from 1,000 N / mm 2 to 5,000 N / mm 2 .
  • the high-performance polymer 11 also has a notched impact strength (ISO 179) of 40 kJ / m 2 to 100 kJ / m 2 , preferably 45 kJ / m 2 to 90 kJ / m 2 , so that the connection between the lamella 10.1, 10.2 and the turbulence generator 5 can be made smaller.
  • the high-performance polymer 11 has a moisture absorption FA (ISO 62) in the range from 0.05% to 2%, preferably from 0.2% to 1 , 2%, on.
  • the high-performance polymer 11 of the two fins 10.1, 10.2 has a heat resistance WB (DIN 53461) in the range from 120 ° C. to 230 ° C., preferably from 170 ° C. to 220 ° C., and a good to very good alkali resistance.
  • the high-performance polymer 11 has a low swelling Q, in particular a low linear swelling Q L , in the preferred range from 0.02% to 0.1%.
  • the polyphenyl sulfone (PPSU), the polyether sulfone (PES), the polyether imide (PEI) and the polysulfone (PSU) are recommended ).
  • the two lamellae 10.1, 10.2 are each made of a high-performance polymer in a homogeneous structure, it being understood that different high-performance polymers can be used.
  • the lamella 10.1 which has a blunt lamella end, is articulated and the lamella 10.2, which has a pointed lamella end, rigidly at its ends 12.1, 12.2 on the turbulence generator, which are directed counter to the flow direction S (arrow) of the fibrous suspension 3 5 are stored;
  • they can also be stored in the turbulence generator 5, that is to say between two rows of the turbulence pipes 5.2.
  • the lamellae 10.1, 10.2 of the headbox 1 are, from a hydraulic and fluidic point of view, for a jet speed v S (arrow) of greater than 1,500 m / s, preferably greater than 1,800 m / s , designed.
  • the headbox shown in Figure 2 in a schematic spatial view is as Multilayer headbox 1.1 is formed, the feed devices shown only schematically 2, 2.1, 2.2 for feeding various fiber suspensions 3, 3.1, 3.2.
  • the outlet nozzle 7 is in a known manner by two machine-wide current guiding walls 13.1, 13.2 limited. These are about ever a known turbulence generator 5, 5.1 with a central stationary partition 14 connected. At the outlet end of the partition 14 is again by means of a joint 15 a separating lamella 16 is pivotally attached. deviant Of these, the partition plate 16 can also be rigidly attached to the partition 14.
  • the multilayer headbox 1.1 is designed as a headbox with sectioned stock density control (dilution water technology) as claimed in the applicant's German patent application DE 40 19 593 A1 (PA04598 DE).
  • the content of this published specification is hereby incorporated in full in the disclosure content of this application, without further reference being made to it.
  • a first fibrous suspension stream with a high consistency Q H.1 reaches the turbulence generator 5 via a transverse distribution pipe 4 and via a row of sectional feed lines 17 ... 17.n branched off from it. In deviation from FIG. 2, each sectional feed line 17 ... 17.
  • a volume flow controller can be provided.
  • a second pulp suspension stream with a low consistency Q L for example white water-I
  • a second pulp suspension stream with a low consistency Q L is led into the sectioned supply lines 17 ... 17.n via a cross distribution pipe 4.1 and sectional supply lines 18 ... 18.n
  • Each of the sectional feed lines 18 ... 18.n has a control valve 19 ... 19.n in order to guide a controllable sectional fiber suspension flow Q L to an associated mixing point 20 ... 20.n, where it is connected to the sectional fiber suspension stream Q H.1 is mixed.
  • a third fibrous suspension stream with a medium or high consistency Q H.2 reaches the turbulence generator 5.1 via a transverse distribution pipe 4.2 and via a row of sectional feed lines 21 ...
  • the multi-layer headbox 1.1 In this configuration of the multi-layer headbox 1.1, this creates the possibility of being able to regulate the throughput, the material density and thus the basis weight and the fiber orientation sectionally, and this in the presence of an optimal separating lamella 16.
  • the headbox 1 shown in FIG. 1 can also be designed as a headbox with sectioned stock density control (dilution water technology), in accordance with the aforementioned statements.
  • the separating lamella 16 of the multi-layer headbox 1.1 is formed from a high-performance polymer 11 which essentially has the aforementioned properties.
  • Another advantage of using a high-performance polymer as the lamella material is that even in the event of an unwanted failure of the headbox pump, which results in very high pressures between the layers in the nozzle, there is no lamella breakage due to the good mechanical properties of high-performance polymers is coming.
  • FIG. 3a shows a schematic longitudinal section of an end region 22 of a lamella 10.1 according to the invention.
  • the lamella 10.1 extending into the area of the nozzle end can have a blunt lamella end 23 with a height H of less than 0.4 mm, preferably less than 0.3 mm, in its structureless end area 22 - seen in the flow direction S (arrow) ,
  • the lamella 10.1 can have a constant height h or a decreasing height h '.
  • the lamella 10.1 extending into the region of the nozzle end can have a blunt lamella end 23 with a height H of greater than 0.5 mm in its structured end region 22, as seen in the flow direction S (arrow).
  • the structured end region 22 can have the structure of grooves 24 with a rectangular and / or wedge-shaped and / or parabolic and / or round shape with constant and / or different depth T.
  • At least the slat end 23 can be made of at least one high-performance polymer 11 be formed (dashed dividing line).
  • FIG. 3 b shows three schematic and exemplary top views according to the view arrow B of FIG. 3 a on structured end regions 22 of slats 10.1 according to the invention.
  • the structured end regions 22 of the slats 10.1 according to the invention have a plurality of grooves 24 with rectangular ( A ) and / or wedge-shaped ( B ) and / or parabolic ( C ) and / or round shape with constant and / or different depths can have.
  • Further combinations with regard to the design of the structured end regions are known from the applicant's German published application DE 43 29 810 A1 (PA05205 DE). The content of this published specification is hereby incorporated in full in the disclosure content of this application, without further reference being made to it.
  • a headbox of the invention initially mentioned type is created, the lamella of which is both a better one Has cost-benefit ratio for all possible use cases as well withstands the various operating conditions for longer.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lamelle (10.1, 10.2) eines Stoffauflaufs (1) einer Papier, Karton- oder Tissuemaschine. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lamelle (10.1, 10.2) aus mindestens einem Hochleistungspolymer (11), das eine hohe Festigkeit, eine hohe Wärmebeständigkeit und eine gute bis sehr gute Laugen- und/oder Säurebeständigkeit aufweist, gebildet ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Lamelle eines Stoffauflaufs einer Papier-, Karton- oder Tissuemaschine.
Eine derartige Lamelle eines Stoffauflaufs in Form eines Mehrschichten-Stoffauflaufs ist aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 681 057 A2 (PA10068 EP) der Anmelderin bekannt. In der Düse des offenbarten Stoffauflaufs befindet sich mindestens eine Lamelle, die zwei benachbarte Suspensionsströme bis in den Bereich eines Austrittsspalts voneinander getrennt hält. Die Lamelle ist aus einem Kunststoff, dessen E-Modul in bevorzugter Weise kleiner 80.000 N/mm2 ist, gebildet.
Gemäß dem bekannten Stand der Technik ist dieser Kunststoff ein Polycarbonat (PC), welches aufgrund seiner besonderen Eigenschaften eine unaufhaltsame Karriere als Werkstoff für viele moderne und technisch anspruchsvolle Anwendungen gemacht hat. So wurde zum Beispiel das high-tech Polycarbonat der Bayer AG unter dem Markennamen Makralon® und das von General Electric unter dem Markennamen Lexan® weltbekannt.
Das Polycarbonat wird bei kostengünstigen Lamellen für Anwendungen, bei denen der Einsatz von teuren Lamellen aus wirtschaftlichen Gründen nicht möglich oder sinnvoll ist, wie zum Beispiel von Einschicht-Stoffaufläufen, bei denen die Lamellen innerhalb der Düse enden, eingesetzt.
Nachteilhaft bei der Verwendung von Polycarbonat als Werkstoff für Lamellen ist, dass die Verbindung zwischen der Lamelle und dem Stoffauflauf (Turbulenzerzeuger) aufgrund der geringen Festigkeit von Polycarbonat größer als teilweise gewünscht ausgeführt werden muss. Zudem weist das Polycarbonat noch mechanische, chemische, thermische und verarbeitende Nachteile auf.
Bessere, jedoch auch teurere Werkstoffe für Lamellen stellen die Kohlefaser-Verbundwerkstoffe her, mittels denen Lamellen aus mehreren Teilen hergestellt werden. Die Kohlefaser-Verbundwerkstoffe eignen sich besonders bei Verwendungsfällen mit sehr hohen Anforderungen an Formstabilität und Konstanz des Strahldickenquerprofils, insbesondere bei Mehrschichten-Stoffaufläufen.
Allen bisher bekannten und verwendeten Werkstoffe für Lamellen zum Einsatz in Stoffaufläufen zur Herstellung einer aus mindestens einer Faserstoffsuspension gebildeten Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, ist gemeinsam, dass sie die Lamellen empfindlich gegen mechanische Krafteinflüsse, wie zum Beispiel beim Handling, machen. Weiterhin weisen sie geringe Widerstandsfähigkeiten gegenüber hohen Temperaturen und Laugeneinwirkung beim Reinigen des Stoffauflaufs mittels "Auskochen" ("Boil Out") auf. Überdies verringern sich durch die genannten Eigenschaften der angeführten Werkstoffe noch die Standzeiten der Lamellen.
Es ist also Aufgabe der Erfindung, einen Stoffauflauf der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass dessen Lamelle sowohl eine bessere Kosten-Nutzen-Relation für alle möglichen Anwendungsfälle aufweist als auch den verschiedenen Betriebsbedingungen länger standhält.
Diese Aufgabe wird bei einem Stoffauflauf der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Lamelle aus mindestens einem Hochleistungspolymer, das eine hohe Festigkeit, eine hohe Wärmebeständigkeit und eine gute bis sehr gute Laugen- und/oder Säurebeständigkeit aufweist, gebildet ist.
Hochleistungspolymere zählen zu den thermoplastischen Kunststoffen, kurz Thermoplaste genannt, und zeichnen sich unter anderem durch eine sehr hohe maximale Gebrauchstemperatur nach UL 746 B (US-Prüfvorschriften der Underwright Laboratories) beziehungsweise IEC 216, die im Bereich von 160 °C bis 260 °C liegt, also eine sehr gute Wärmebeständigkeit, eine gute bis sehr gute Laugenbeständigkeit und erhöhte Festigkeitswerte aus.
Aufgrund dieser exemplarisch angeführten Eigenschaften (mechanisch, thermisch und chemisch) eignen sich Hochleistungspolymere in geradezu optimaler Weise für den Einsatz als Werkstoff für Lamellen. Sie weisen eine erhöhte Kosten-Nutzen-Relation auf und halten auch erschwerten Betriebsbedingungen länger stand.
Damit die mechanischen Eigenschaften der Lamelle erhöht und deren Empfindlichkeit gegen mechanische Krafteinflüsse erniedrigt werden, weist das Hochleistungspolymer eine Zugfestigkeit R m (DIN 53455) im Bereich von 50 N/mm2 bis 150 N/mm2, vorzugsweise von 70 N/mm2 bis 110 N/mm2, und eine Bruchdehnung A5 (DIN 53455) im Bereich von 20 % bis 80 %, vorzugsweise von 30 % bis 60 %, auf. Überdies weist das Hochleistungspolymer einen Elastizitätsmodul E (DIN 53457, ISO 527-2) im Bereich von 500 N/mm2 bis 10.000 N/mm2, vorzugsweise von 1.000 N/mm2 bis 5.000 N/mm2, auf.
Die Verbindung zwischen der Lamelle und dem Turbulenzerzeuger kann kleiner ausgeführt werden, wenn das Hochleistungspolymer eine Kerbschlagzähigkeit (ISO 179) von 40 kJ/m2 bis 100 kJ/m2, vorzugsweise von 45 kJ/m2 bis 90 kJ/m2, aufweist.
Das Verhalten der Lamelle gegen Feuchtigkeit und Wasser (Hydrolysebeständigkeit) wird entscheidend verbessert, wenn das Hochleistungspolymer eine Feuchtigkeitsaufnahme FA (ISO 62) im Bereich von 0,05 % bis 2 %, vorzugsweise von 0,2 % bis 1,2 %, aufweist.
Um ein effizientes und kostengünstiges Reinigen der Lamelle zu ermöglichen, weist das Hochleistungspolymer eine Wärmebeständigkeit WB (DIN 53461) im Bereich von 120 °C bis 230 °C, vorzugsweise von 170 °C bis 220 °C, und eine gute bis sehr gute Laugenbeständigkeit auf. Mit diesen Werten ist die Anwendung der Reinigung durch "Auskochen" des Stoffauflaufs, dass heisst das Vorhandensein von Temperaturen im Bereich von 100 °C bei gleichzeitiger Anwendung von 20 %iger Natronlauge (NaOH) möglich.
Um die Maßhaltigkeit der Lamelle auch während des Betriebs sicherzustellen, weist das Hochleistungspolymer eine geringe Quellung Q, insbesondere eine geringe lineare Quellung QL, im vorzugsweisen Bereich von 0,02 % bis 0,1 % auf.
Aus der Gruppe der Hochleistungspolymere, die die vorgenannten Anforderungen beim Betrieb und während der Reinigung eines Stoffauflaufs in vorzüglicher Weise erfüllen, empfehlen sich das Polyphenylsulfon (PPSU), das Polyethersulfon (PES), das Polyetherimid (PEI) und das Polysulfon (PSU), wobei die drei erstgenannten Hochleistungspolymere erst in jüngster Vergangenheit entwickelt wurden.
Je nach Anwendungsfall kann die bis in den Bereich des Düsenendes gehende Lamelle in ihrem strukturlosen Endbereich - in Strömungsrichtung gesehen - ein stumpfes Lamellenende mit einer Höhe von kleiner 0,4 mm, vorzugsweise von kleiner 0,3 mm, oder in ihrem strukturierten Endbereich - in Strömungsrichtung gesehen - ein stumpfes Lamellenende mit einer Höhe von größer 0,5 mm aufweisen. Der strukturierte Endbereich kann in weiterer Gestaltung die Struktur von Nuten mit rechteckiger und/oder keilförmiger und/oder parabelförmiger und/oder runder Form mit konstanter und/oder unterschiedlicher Tiefe aufweisen.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist die Lamelle in homogenem Aufbau vollständig aus einem Hochleistungspolymer gebildet, in alternativer Ausgestaltung ist lediglich das Lamellenende aus mindestens einem Hochleistungspolymer gebildet. Diese beiden Ausgestaltungen stellen also sicher, dass zumindest der kritische Bereich einer Lamelle, nämlich das Lamellenende in der bevorzugten Ausführung einer Lamellenspitze, die günstigen Eigenschaften eines Hochleistungspolymers aufweisen.
Die erfindungsgemäße Lamelle kann weiterhin in einem Stoffauflauf mit sektionierter Stoffdichteregelung (Verdünnungswasser-Technologie) ausgebildet sein. Bei dieser Ausgestaltung des Stoffauflaufs wird die Möglichkeit geschaffen, den Durchsatz, die Stoffdichte und somit das Flächengewicht und die Faserorientierung sektional regeln zu können, und dies bei Vorhandensein optimaler Lamellen.
Um den heutigen und zukünftigen Produktionsanforderungen hinsichtlich Produktionsmenge und dergleichen Rechnung zu tragen, kann die Lamelle in einem Stoffauflauf für eine Strahlgeschwindigkeit von größer 1.500 m/s, vorzugsweise von größer 1.800 m/s, ausgelegt ist, eingebaut sein.
Die Lamelle kann auch in einem als Mehrschichten-Stoffauflauf ausgebildeten Stoffauflauf eingebaut sein, wobei die Lamelle, die im wesentlichen die vorgenannten Eigenschaften aufweist, als Trennlamelle des Mehrschichten-Stoffauflaufs ausgebildet ist.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Es zeigen
Figur 1:
einen schematischen Längsschnitt eines Stoffauflaufs mit zwei erfindungsgemäßen Lamellen;
Figur 2:
eine schematische Raumansicht eines Mehrschichten-Stoffauflaufs mit einer erfindungsgemäßen Lamelle;
Figur 3a:
einen schematischen Längsschnitt eines Endbereichs einer erfindungsgemäßen Lamelle; und
Figur 3b:
schematische Draufsichten auf strukturierte Endbereiche von erfindungsgemäßen Lamellen.
Die Figur 1 zeigt im schematischen Längsschnitt einen Stoffauflauf 1. Dieser Stoffauflauf 1 umfasst eine Zuführvorrichtung 2 für die Faserstoffsuspension 3 in den Stoffauflauf 1. Die Zuführvorrichtung 2 ist als Querverteilrohr 4 ausgebildet; sie kann in weiterer Ausführung jedoch auch einen Zentralverteiler mit Zuführschläuchen umfassen. Der Stoffauflauf 1 besteht weiterhin aus einer maschinenbreiten Vorrichtung zur Erzeugung von Mikroturbulenzen ("Turbulenzerzeuger") 5, der eine maschinenbreite Vorkammer 6 in Strömungsrichtung S (Pfeil) der Faserstoffsuspension 3 vorgeordnet ist. Der Turbulenzerzeuger 5 besteht gemäß dem Stand der Technik aus einer Vielzahl von in Zeilen und in Spalten nebeneinander und übereinander liegenden Turbulenzrohren 5.2 unterschiedlichster Gestalt. Dem Turbulenzerzeuger 5 ist in Strömungsrichtung S (Pfeil) der Faserstoffsuspension 3 eine maschinenbreite Auslaufdüse 7 zum Verteilen der Faserstoffsuspension 3 zwischen zwei Siebe (Untersieb 8.1, Obersieb 8.2) eines nicht näher dargestellten Doppelsiebformers (Gapformer) 9 nachgeordnet; in weiterer Ausführung kann die Faserstoffsuspension 3 jedoch auch nur auf ein Sieb eines Langsieb- oder Hybridformers verteilt werden. In der Auslaufdüse 7 des Stoffauflaufs 1 sind zwei maschinenbreite Lamellen 10.1, 10.2 angebracht.
Erfindungsgemäß sind die beiden Lamellen 10.1, 10.2 aus mindestens einem Hochleistungspolymer 11, das eine hohe Festigkeit, eine hohe Wärmebeständigkeit und eine gute bis sehr gute Laugen- und/oder Säurebeständigkeit aufweist, gebildet.
Das Hochleistungspolymer 11 weist eine Zugfestigkeit Rm (DIN 53455) im Bereich von 50 N/mm2 bis 150 N/mm2, vorzugsweise von 70 N/mm2 bis 110 N/mm2, und eine Bruchdehnung A5 (DIN 53455) im Bereich von 20 % bis 80 %, vorzugsweise von 30 % bis 60 %, auf. Überdies weist das Hochleistungspolymer 11 einen Elastizitätsmodul E (DIN 53457, ISO 527-2) im Bereich von 500 N/mm2 bis 10.000 N/mm2, vorzugsweise von 1.000 N/mm2 bis 5.000 N/mm2, auf.
Das Hochleistungspolymer 11 weist weiterhin eine Kerbschlagzähigkeit (ISO 179) von 40 kJ/m2 bis 100 kJ/m2, vorzugsweise von 45 kJ/m2 bis 90 kJ/m2, auf, damit die Verbindung zwischen den Lamelle 10.1, 10.2 und dem Turbulenzerzeuger 5 kleiner ausgeführt werden kann.
Damit das Verhalten der beiden Lamellen 10.1, 10.2 gegen Feuchtigkeit und Wasser (Hydrolysebeständigkeit) entscheidend verbessert wird, weist das Hochleistungspolymer 11 eine Feuchtigkeitsaufnahme FA (ISO 62) im Bereich von 0,05 % bis 2 %, vorzugsweise von 0,2 % bis 1,2 %, auf.
Unter reinigungstechnischen Gesichtspunkten weist das Hochleistungspolymer 11 der beiden Lamellen 10.1, 10.2 eine Wärmebeständigkeit WB (DIN 53461) im Bereich von 120 °C bis 230 °C, vorzugsweise von 170 °C bis 220 °C, und eine gute bis sehr gute Laugenbeständigkeit auf, da mit diesen Werten die Anwendung der Reinigung durch "Auskochen" des Stoffauflaufs 1, dass heisst das Vorhandensein von Temperaturen im Bereich von 100 °C bei gleichzeitiger Anwendung von 20 %iger Natronlauge (NaOH) ermöglicht wird.
Damit die Maßhaltigkeit der Lamellen 10.1, 10.2 auch während des Betriebs sichergestellt ist, weist das Hochleistungspolymer 11 eine geringe Quellung Q, insbesondere eine geringe lineare Quellung QL, im vorzugsweisen Bereich von 0,02 % bis 0,1 % auf.
Aus der Gruppe der Hochleistungspolymere 11, welche die an sie gestellten Anforderungen beim Betrieb und während der Reinigung eines Stoffauflaufs in vorzüglicher Weise erfüllen, empfehlen sich das Polyphenylsulfon (PPSU), das Polyethersulfon (PES), das Polyetherimid (PEI) und das Polysulfon (PSU).
Vorteilhafterweise sind die beiden Lamellen 10.1, 10.2 in homogenem Aufbau aus je einem Hochleistungspolymer, wobei in selbstverständlicher Weise verschiedene Hochleistungspolymere ihre Anwendung finden können, gebildet.
In Figur 1 ist weiterhin erkennbar, dass die Lamelle 10.1, welche ein stumpfes Lamellenende aufweist, gelenkig und die Lamelle 10.2, welche ein spitzes Lamellenende aufweist, starr an ihren entgegen der Strömungsrichtung S (Pfeil) der Faserstoffsuspension 3 gerichteten Enden 12.1, 12.2 am Turbulenzerzeuger 5 gelagert sind; sie können in weiterer Ausführung jedoch auch im Turbulenzerzeuger 5, dass heisst zwischen je zwei Zeilen der Turbulenzrohre 5.2, gelagert sein.
Um den heutigen und zukünftigen Produktionsanforderungen hinsichtlich Produktionsmenge und dergleichen Rechnung zu tragen, sind die Lamellen 10.1, 10.2 des Stoffauflaufs 1 unter hydraulischen und strömungstechnischen Gesichtspunkten für eine Strahlgeschwindigkeit vS (Pfeil) von größer 1.500 m/s, vorzugsweise von größer 1.800 m/s, ausgelegt.
Der in Figur 2 in schematischer Raumansicht dargestellte Stoffauflauf ist als Mehrschichten-Stoffauflauf 1.1 ausgebildet, der nur schematisch dargestellte Zuführvorrichtungen 2, 2.1, 2.2 zum Zuführen von verschiedenen Faserstoffsuspensionen 3, 3.1, 3.2 aufweist. Die Auslaufdüse 7 ist in bekannter Weise durch zwei maschinenbreite Stromführungswände 13.1, 13.2 begrenzt. Diese sind über je einen bekannten Turbulenzerzeuger 5, 5.1 mit einer mittleren stationären Trennwand 14 verbunden. Am auslaufseitigen Ende der Trennwand 14 ist wiederum mittels eines Gelenks 15 eine Trennlamelle 16 schwenkbar befestigt. Abweichend hiervon kann die Trennlamelle 16 auch starr an der Trennwand 14 befestigt sein.
Erfindungsgemäß ist der Mehrschichten-Stoffauflauf 1.1 als Stoffauflauf mit sektionierter Stoffdichteregelung (Verdünnungswasser-Technologie), wie er in der deutschen Offenlegungsschrift DE 40 19 593 A1 (PA04598 DE) der Anmelderin beansprucht wird, ausgebildet. Der Inhalt dieser Offenlegungsschrift wird hiermit vollumfänglich, ohne dass hierauf weiter Bezug genommen wird, in den Offenbarungsgehalt dieser Anmeldung mit aufgenommen. Ein erster Faserstoffsuspensionsstrom mit hoher Konsistenz QH.1 gelangt über ein Querverteilrohr 4 und über eine davon abgezweigte Reihe von sektionalen Zuführleitungen 17...17.n zum Turbulenzerzeuger 5. Abweichend von Figur 2 kann in jeder sektionalen Zuführleitung 17...17.n ein Volumenstromregler vorgesehen sein. Um nunmehr eine sektionierte Stoffdichteregelung realisieren zu können, wird ein zweiter Faserstoffsuspensionsstrom mit niedriger Konsistenz QL, beispielsweise Siebwasser-I, über ein Querverteilrohr 4.1 und sektionalen Zuführleitungen 18...18.n in die sektionalen Zuführleitungen 17...17.n geführt. Jede der sektionalen Zuführleitungen 18...18.n weist ein Regelventil 19...19.n auf, um damit einen regelbaren sektionalen Faserstoffsuspensionsstrom QL zu je einer zugeordneten Mischstelle 20...20.n zu führen, wo er mit dem sektionalen Faserstoffsuspensionsstrom QH.1 vermischt wird. Ein dritter Faserstoffsuspensionsstrom mit mittlerer oder hoher Konsistenz QH.2 gelangt über ein Querverteilrohr 4.2 und über eine davon abgezweigte Reihe von sektionalen Zuführleitungen 21...21.n zum Turbulenzerzeuger 5.1. Bei dieser Ausgestaltung des Mehrschichten-Stoffauflaufs 1.1 wird damit die Möglichkeit geschaffen, den Durchsatz, die Stoffdichte und somit das Flächengewicht und die Faserorientierung sektional regeln zu können, und dies bei Vorhandensein einer optimalen Trennlamelle 16.
Selbstverständlich kann auch der in Figur 1 dargestellte Stoffauflauf 1 als Stoffauflauf mit sektionierter Stoffdichteregelung (Verdünnungswasser-Technologie) ausgebildet sein, entsprechend vorgenannten Ausführungen.
Weiterhin ist die Trennlamelle 16 des Mehrschichten-Stoffauflaufs 1.1 aus einem Hochleistungspolymer 11 gebildet ist, das im wesentlichen die vorgenannten Eigenschaften aufweist.
Ein Vorteil in der Verwendung eines Hochleistungspolymers als Lamellen-Werkstoff ist auch darin zu finden, dass es auch im Falle eines ungewollten Ausfalls der Stoffauflaufpumpe, in dessen Folge sehr hohe Drücke zwischen den Schichten in der Düse herrschen, zu keinem Lamellenbruch aufgrund der guten mechanischen Eigenschaften der Hochleistungspolymere kommt.
Die Figur 3a zeigt einen schematischen Längsschnitt eines Endbereichs 22 einer erfindungsgemäßen Lamelle 10.1.
Erfindungsgemäß kann die bis in den Bereich des Düsenendes gehende Lamelle 10.1 in ihrem strukturlosen Endbereich 22 - in Strömungsrichtung S (Pfeil) gesehen - ein stumpfes Lamellenende 23 mit einer Höhe H von kleiner 0,4 mm, vorzugsweise von kleiner 0,3 mm, aufweisen. Im Endbereich 22 kann die Lamelle 10.1 dabei eine konstante Höhe h oder eine abnehmende Höhe h' aufweisen.
Weiterhin kann erfindungsgemäß die bis in den Bereich des Düsenendes gehende Lamelle 10.1 in ihrem strukturierten Endbereich 22 - in Strömungsrichtung S (Pfeil) gesehen - ein stumpfes Lamellenende 23 mit einer Höhe H von größer 0,5 mm aufweisen. Der strukturierte Endbereich 22 kann in weiterer Gestaltung die Struktur von Nuten 24 mit rechteckiger und/oder keilförmiger und/oder parabelförmiger und/oder runder Form mit konstanter und/oder unterschiedlicher Tiefe T aufweisen.
Weiterhin kann zumindest das Lamellenende 23 aus mindestens einem Hochleistungspolymer 11 gebildet sein (gestrichelte Trennlinie).
Die Figur 3b zeigt drei schematische und beispielhafte Draufsichten gemäß des Ansichtspfeils B der Figur 3a auf strukturierte Endbereiche 22 von erfindungsgemäßen Lamellen 10.1.
Es ist klar ersichtlich, dass die strukturierten Endbereiche 22 der erfindungsgemäßen Lamellen 10.1 eine Vielzahl an Nuten 24 mit rechteckiger (A) und/oder keilförmiger (B) und/oder parabelförmiger (C) und/oder runder Form mit konstanter und/oder unterschiedlicher Tiefe aufweisen können.
Weitere Kombinationen hinsichtlich der Ausgestaltung der strukturierten Endbereiche sind aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 43 29 810 A1 (PA05205 DE) der Anmelderin bekannt. Der Inhalt dieser Offenlegungsschrift wird hiermit vollumfänglich, ohne dass hierauf weiter Bezug genommen wird, in den Offenbarungsgehalt dieser Anmeldung mit aufgenommen.
Zusammenfassend ist festzuhalten, dass durch die Erfindung ein Stoffauflauf der eingangs genannten Art geschaffen wird, dessen Lamelle sowohl eine bessere Kosten-Nutzen-Relation für alle möglichen Anwendungsfälle aufweist als auch den verschiedenen Betriebsbedingungen länger standhält.
Bezugszeichenliste
1
Stoffauflauf
1.1
Mehrschichten-Stoffauflauf
2, 2.1, 2.2
Zuführvorrichtung
3, 3.1, 3.2
Faserstoffsuspension
4, 4.1, 4.2
Querverteilrohr
5, 5.1
Turbulenzerzeuger
5.2
Turbulenzrohr
6
Vorkammer
7
Auslaufdüse
8.1
Untersieb
8.2
Obersieb
9
Doppelsiebformer (Gapformer)
10.1, 10.2
Lamelle
11
Hochleistungspolymer
12.1, 12.2
Ende
13.1, 13.2
Maschinenbreite Stromführungswand
14
Trennwand
15
Gelenk
16
Trennlamelle
17...17.n
Sektionale Zuführleitung
18...18.n
Sektionale Zuführleitung
19...19.n
Regelventil
20...20.n
Mischstelle
21...21.n
Sektionale Zuführleitung
22
Endbereich
23
Lamellenende
24
Nut
A, B, C
Draufsicht
B
Ansichtspfeil
H
Höhe
h
Höhe (konstant)
h'
Höhe (abnehmend)
QH.1
Erster Faserstoffsuspensionsstrom mit hoher Kons.
QH.2
Dritter Faserstoffsuspensionsstrom mit mittl./hoh. Kons.
QL
Zweiter Faserstoffsuspensionsstrom mit niedriger Kons.
S
Strömungsrichtung
T
Tiefe
vS
Strahlgeschwindigkeit

Claims (16)

  1. Lamelle (10.1, 10.2) eines Stoffauflaufs (1) einer Papier-, Karton- oder Tissuemaschine,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Lamelle (10.1, 10.2) aus mindestens einem Hochleistungspolymer (11), das eine hohe Festigkeit, eine hohe Wärmebeständigkeit und eine gute bis sehr gute Laugen- und/oder Säurebeständigkeit aufweist, gebildet ist.
  2. Lamelle (10.1, 10.2) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Hochleistungspolymer (11) eine Zugfestigkeit Rm (DIN 53455) im Bereich von 50 N/mm2 bis 150 N/mm2, vorzugsweise von 70 N/mm2 bis 110 N/mm2, und eine Bruchdehnung A5 (DIN 53455) im Bereich von 20 % bis 80 %, vorzugsweise von 30 % bis 60 %, aufweist.
  3. Lamelle (10.1, 10.2) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Hochleistungspolymer (11) einen Elastizitätsmodul E (DIN 53457, ISO 527-2) im Bereich von 500 N/mm2 bis 10.000 N/mm2, vorzugsweise von 1.000 N/mm2 bis 5.000 N/mm2, aufweist.
  4. Lamelle (10.1, 10.2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Hochleistungspolymer (11) eine Kerbschlagzähigkeit (ISO 179) von 40 kJ/m2 bis 100 kJ/m2, vorzugsweise von 45 kJ/m2 bis 90 kJ/m2, aufweist.
  5. Lamelle (10.1, 10.2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Hochleistungspolymer (11) eine Feuchtigkeitsaufnahme FA (ISO 62) im Bereich von 0,05 % bis 2 %, vorzugsweise von 0,2 % bis 1,2 %, aufweist.
  6. Lamelle (10.1, 10.2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Hochleistungspolymer (11) eine Wärmebeständigkeit WB (DIN 53461) im Bereich von 120 °C bis 230 °C, vorzugsweise von 170 °C bis 220 °C, aufweist.
  7. Lamelle (10.1, 10.2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Hochleistungspolymer (11) eine geringe Quellung Q, insbesondere eine geringe lineare Quellung QL, im vorzugsweisen Bereich von 0,02 % bis 0,1 % aufweist.
  8. Lamelle (10.1, 10.2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Hochleistungspolymer (11) ein Polyphenylsulfon (PPSU), ein Polyethersulfon (PES), ein Polyetherimid (PEI) oder ein Polysulfon (PSU) ist.
  9. Lamelle (10.1, 10.2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die bis in den Bereich des Düsenendes gehende Lamelle (10.1, 10.2) in ihrem strukturlosen Endbereich (22) - in Strömungsrichtung (S) gesehen - ein stumpfes Lamellenende (23) mit einer Höhe (H) von kleiner 0,4 mm, vorzugsweise von kleiner 0,3 mm, aufweist.
  10. Lamelle (10.1, 10.2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass die bis in den Bereich des Düsenendes gehende Lamelle (10.1, 10.2) in ihrem strukturierten Endbereich (22) - in Strömungsrichtung (S) gesehen - ein stumpfes Lamellenende (23) mit einer Höhe (H) von größer 0,5 mm aufweist.
  11. Lamelle (10.1, 10.2) nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass der strukturierte Endbereich (22) die Struktur von Nuten (24) mit rechteckiger und/oder keilförmiger und/oder parabelförmiger und/oder runder Form mit konstanter und/oder unterschiedlicher Tiefe (T) aufweist.
  12. Lamelle (10.1, 10.2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das Lamellenende (23) aus mindestens einem Hochleistungspolymer (11) gebildet ist.
  13. Lamelle (10.1, 10.2) nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Lamelle (10.1, 10.2) in homogenem Aufbau aus einem Hochleistungspolymer (11) gebildet ist.
  14. Lamelle (10.1, 10.2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Lamelle (10.1, 10.2) in einem Stoffauflauf (1) mit sektionierter Stoffdichteregelung (Verdünnungswasser-Technologie) eingebaut ist.
  15. Lamelle (10.1, 10.2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Lamelle (10.1, 10.2) in einem Stoffauflauf (1) für eine Strahlgeschwindigkeit (vs) von größer 1.500 m/s, vorzugsweise von größer 1.800 m/s, ausgelegt ist, eingebaut ist.
  16. Lamelle (10.1, 10.2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass dass die Lamelle (10.1, 10.2) in einem als Mehrschichten-Stoffauflauf (1.1) ausgebildeten Stoffauflauf (1) eingebaut ist und
    dass die Lamelle (10.1, 10.2) als Trennlamelle (16) ausgebildet ist.
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