DE19624127A1 - Verfahren und Stoffauflauf zur Herstellung einer mehrschichtigen Faserstoffbahn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Faserstoffbahn wie insbesondere einer Pa­ pier- oder Kartonbahn, bei dem mittels eines Stoffauflaufs mehrere Fasersuspensionsströme einer Bahnbildungseinrichtung zugeführt werden. Sie betrifft ferner einen Stoffauflauf zur Erzeugung einer solchen mehrschichtigen Faserstoffbahn, der über zugeordnete Speiseeinrichtungen mit mehreren Fasersus­ pensionen gespeist ist, um mehrere jeweils über die Breite der erzeugenden Faserstoffbahn verteilte Fasersuspensions­ ströme an eine Bahnbildungseinrichtung zu liefern.

Bei der Herstellung mehrschichtiger Faserstoffbahnen wie ins­ besondere Papier- oder Kartonbahnen tritt unter anderem das Problem auf, daß es auf den Sieben der dem Stoffauflauf nach­ geordneten Bahnbildungseinrichtung rasch zur Bildung eines relativ undurchlässigen äußeren Vlieses kommen kann, wodurch die Entwässerung und das Trocknen der mittleren Vliesschicht zumindest erschwert werden.

Es wurde insbesondere erkannt, daß vor allem bei der Doppel­ siebblattbildung im initialen Entwässerungsbereich die der Siebseite zugewandte Schicht rasch entwässert und damit wenig wasserdurchlässig wird, wodurch im zweiten Entwässe­ rungsabschnitt die Entwässerung des restlichen Faseranteils behindert wird.

Stoffaufläufe der eingangs genannten Art sind beispielsweise aus der WO 82/03413 und der DE-A-44 35 860 bekannt. Beim in der WO 82/03413 beschriebenen Stoffauflauf wird in einer Dü­ senkammer zwischen zwei äußeren Fasersuspensionsströmen ein von frischem Fasermaterial freier Flüssigkeitsstrom erzeugt, der insbesondere durch Siebwasser gebildet sein kann und dazu dient, die beiden äußeren Fasersuspensionsströme vonein­ ander zu trennen. Durch den mittleren Flüssigkeitsstrom wird somit in der herzustellenden Faserstoffbahn keine besondere Schicht gebildet. Auch in diesem Fall kann die Gefahr der Bildung eines relativ undurchlässigen Vlieses nicht aus­ geschlossen werden. Dies gilt auch für den aus der DE-A-44 35 860 bekannten Stoffauflauf, bei dem zwischen den beiden äußeren Fasersuspensionsströmen ein weiterer Fasersuspen­ sionsstrom erzeugt wird, so daß letztlich eine dreischichti­ ge Faserstoffbahn gebildet wird.

Ziel der Erfindung ist es, das Verfahren sowie den Stoffauf­ lauf der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß sich für die aus den verschiedenen Fasersuspensionsströmen gebil­ dete Faserstoffbahn insgesamt ein verbessertes Entwässe­ rungs- und Trocknungsverhalten ergibt.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Bildung einer zumindest dreischichtigen Faserstoffbahn wenigstens eine, vorzugsweise beide äußeren Schichten durch einen jeweiligen Fasersuspensionsstrom er­ zeugt werden, dessen Zusammensetzung so gewählt wird, daß die jeweilige äußere Schicht anschließend leichter entwässer­ bar ist als wenigstens eine innere Schicht, die durch einen entsprechend andersartig zusammengesetzten Fasersuspensions­ strom erzeugt wird.

Der erfindungsgemäße Stoffauflauf ergibt sich aus dem An­ spruch 9.

Aufgrund dieser Ausbildung ist die Gefahr der Bildung eines schwer durchlässigen Vlieses auf den Sieben der Bahnbildungs­ einrichtung, die beispielsweise einen Doppelsiebformer umfas­ sen kann, auf ein Minimum herabgesetzt. Die durch die ver­ schiedenen Fasersuspensionsströme gebildete Faserstoffbahn ist insgesamt wesentlich leichter entwässerbar. Zudem wird ein für die Aufnahme von Oberflächenstärke und für deren Wir­ kung auf bestimmte Festigkeitseigenschaften der Bahn günsti­ ger Blattaufbau erzielt. Auch das Trockenverhalten ist deut­ lich verbessert.

Hierbei wird für die Zusammensetzung des Fasersuspensions­ stroms zur Erzeugung einer jeweiligen äußeren Schicht vor­ zugsweise der Anteil der Langfasern höher gewählt als der An­ teil an kurzen Fasern und/oder Feinstoffen. Dagegen wird für die Zusammensetzung des Fasersuspensionsstroms zur Erzeugung einer jeweilig inneren Schicht vorteilhafterweise der Anteil an kurzen Fasern und/oder Feinstoffen höher gewählt als der Anteil an Langfasern. Hierbei können zumindest die Feinstof­ fe wenigstens teilweise ausgehend von irgendwelchen Stoffen gebildet werden, die aus dem Siebwasser und/oder irgendeinem Abwasser zurückgewonnen wurden. Auch die Verwendung von Füll­ stoffen wie insbesondere Caolin oder dergleichen ist denk­ bar.

Aus der bzw. den leichter entwässerbaren äußeren Schichten entsteht somit rasch jeweils ein relativ poröses Faservlies, durch das das Wasser der wenigstens einen mittleren, schwe­ rer entwässerbaren Schicht problemlos hindurchdringen kann.

Eine weitere Steigerung der Entwässerungskapazität wird vor­ teilhafterweise dadurch erreicht, daß der Fasersuspensions­ strom für eine jeweilige innere Schicht mit einer höheren Stoffdichte erzeugt wird als der Fasersuspensionsstrom für eine jeweilige äußere Schicht. Hierdurch wird die zu entfer­ nende Filtratmenge verringert. Es wurde erkannt, daß eine je­ weilige schwerer entwässerbare, insbesondere Fangstoffe ent­ haltende Schicht auch bei höheren Stoffdichten noch gut for­ miert werden kann.

Abgesehen von der besseren Trocknung ist auch die Gefahr einer Blasenbildung vermindert, da durch die porösen Außen­ schichten Dampf besser entweichen kann. Nachdem Stärke in einem höherem Maße in die porösen Außenschichten eindringen kann, ergibt sich auch eine höhere Festigkeit.

Eventuelle Korrekturen im Flächengewichtsquerprofil werden vorzugsweise durch eine jeweilige lokale Einspeisung von Siebwasser vorgenommen. Damit erübrigt sich eine Verstellung des Blendenprofils. Im Ergebnis läßt sich gegenüber einer Bauart mit Blendenverstellung ein deutlich verbessertes Flä­ chengewichtsquerprofil bei wesentlich gleichmäßigerem Faser­ orientierungsquerprofil erzielen.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausführungs­ varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie des erfin­ dungsgemäßen Stoffauflaufs angegeben.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zei­ gen:

Fig. 1 in vereinfachter schematischer Darstellung eine Seitenansicht eines Stoffauflaufs,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines eine Bahnbildungseinrichtung durchlaufenden Ab­ schnitts einer Faserstoffbahn und

Fig. 3 einen Ausschnitt einer Faserstoffbahn zur Er­ läuterung des mehrschichtigen Aufbaus.

Fig. 1 zeigt einen Stoffauflauf 10 zur Erzeugung einer drei­ schichtigen Faserstoffbahn 12 wie insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, der über drei zugeordnete Speiseeinrichtun­ gen 14, 16, 18 mit einer entsprechenden Anzahl von Fasersus­ pensionen gespeist ist, um drei jeweils über die Breite der zu erzeugenden Faserstoffbahn 12 verteilte Fasersuspensions­ ströme an eine Bahnbildungseinrichtung zu liefern, die im vorliegenden Fall durch einen zwei Siebe 20, 22 umfassenden Doppelsiebformer gebildet ist.

Die drei Speiseeinrichtungen 14, 16, 18 umfassen jeweils ein Hauptrohr 24, 26 bzw. 28, von dem jeweils eine Vielzahl von Verteilerrohren 30, 32, 34 abzweigt, um den jeweiligen über die Breite der Faserstoffbahn 12 verteilten Fasersuspensions­ strom zu liefern.

Die Fasersuspensionsströme aus den Verteilerrohren 30, 32, 34 münden in je einen Auslaufkanal 36 des Stoffauflaufs 10. Der Mündung des rein schematisch dargestellten Auslaufkanals 4 ist ein in Einzelkammern unterteilter Turbulenzeinsatz vorgeschaltet, der allgemein aus einem Bündel von zueinander parallelen und in Strömungsrichtung angeordneten Kanälen geringen Querschnitts gebildet sein kann. Der Mikroturbu­ lenzeinsatz ist hier nicht dargestellt.

Die zur Erzeugung der mittleren Schicht vorgesehene Speise­ einrichtung 16 umfaßt beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ein weiteres Hauptrohr 38 von kleinerem Durchmesser als das Hauptrohr 26. Vom Hauptrohr 38 kleineren Querschnitts ist wiederum eine Vielzahl von Verteilerrohren 40 abgezweigt, die in die Verteilerrohre 32 münden. Den Verteilerrohren 40 ist jeweils ein Ventil 42 zugeordnet.

Der zuvor beschriebene Grundaufbau des Stoffauflaufs 10 ist an sich bekannt und beispielsweise in der DE-A-44 35 860 be­ schrieben.

Erfindungsgemäß ist der Stoffauflauf 10 zur Bildung einer mehrschichtigen Faserstoffbahn, beim vorliegenden Ausfüh­ rungsbeispiel einer dreischichtigen Faserstoffbahn 12, über die zugeordneten Speiseeinrichtungen 14, 16, 18 mit Fasersus­ pensionen derart unterschiedlicher Zusammensetzung gespeist, daß die beiden äußeren Schichten 12a, 12c (vgl. auch Fig. 2 und Fig. 3) aufgrund der entsprechenden Zusammensetzung des jeweiligen Fasersuspensionsstroms anschließend leichter ent­ wässerbar sind als die innere, durch einen entsprechend an­ dersartig zusammengesetzten Fasersuspensionsstrom erzeugte Schicht 12b.

Zur Erzeugung der beiden äußeren Schichten 12a, 12c wird der Stoffauflauf 10 über die jeweilige Speiseeinrichtung 14 bzw. 18 mit einer Fasersuspension gespeist, deren Anteil an Lang­ fasern höher ist als der Anteil an kurzen Fasern und/oder Feinstoffen. Diese beiden äußeren Schichten 12a, 12c enthal­ ten somit, wie in Fig. 3 rein schematisch dargestellt ist, weniger Feinstoffe, d. h. Stoffe von geringerem Entwässerungs­ widerstand.

Demgegenüber ist der Stoffauflauf 10 zur Erzeugung der inne­ ren Schicht 12b über die Speiseeinrichtung 16 mit einer Fa­ sersuspension gespeist, deren Anteil an kurzen Fasern und/oder Feinstoffen höher ist als der Anteil an Langfasern. Diese mittlere Schicht 12b enthält somit, wie in Fig. 3 wiederum schematisch dargestellt ist, insbesondere auch Faserstoffe von hohem Entwässerungswiderstand.

Zudem können hier nicht dargestellte Feinstoffrückgewin­ nungs-Anlagen dazu verwendet werden, um zumindest die Fein­ stoffe wenigstens teilweise ausgehend von Fangstoffen aus dem Siebwasser in die Mittelschicht zu führen, das insbeson­ dere bei der in Fig. 2 schematisch dargestellten Entwässe­ rung in der die beiden Siebe 20, 22 umfassenden Doppelsieb­ form anfällt. In Fig. 2 sind durch die drei linken, zueinan­ der parallelen Pfeile schematisch auch die drei jeweils über die Breite der zu erzeugenden Faserstoffbahn 12 verteilten Fasersuspensionsströme angedeutet, durch die letztlich die dreischichtige Faserstoffbahn 12 gebildet wird. Wie durch die weiteren Pfeile in Fig. 2 angegeben, erfolgt die Entwäs­ serung im Doppelsiebformer über die beiden äußeren Schichten der Faserstoffbahn 12 durch die beiden Siebe 20, 22.

Es erfolgt somit im wesentlichen eine Trennung des zuzufüh­ renden Stoffes in einerseits Langfasern bzw. einen Anteil ge­ ringen Feinstoffgehalts und niedrigen Entwässerungswider­ stands und andererseits in kurze Faser, Feinstoffe und/oder Füllstoffe bzw. einen Anteil mit Faserteilen von hohem Ent­ wässerungswiderstand.

Die beiden äußeren Schichten 12a, 12c sind somit wesentlich leichter entwässerbar als die mittlere Schicht 12b, wodurch sich im Doppelsiebformer eine wesentlich höhere Entwässe­ rungskapazität erzielen läßt. Aus den leichter entwässerba­ ren äußeren Schichten 12a, 12c der Faserstoffbahn 12 ent­ steht rasch jeweils ein relativ poröses Faservlies, durch das das Wasser der mittleren, schwerer entwässerbaren Schicht 12b problemlos in der in Fig. 2 dargestellten Weise nach außen treten kann. Insgesamt wird somit ein verbesser­ tes Entwässerungs- und Trocknungsverhalten erreicht. Zudem wird ein für die Aufnahme von Oberflächenstärke und auch im Hinblick auf bestimmte Festigkeitseigenschaften der Bahn günstiger Blattaufbau erzielt. Die beim Leimen aufgetragene Stärke kann besser in die Oberfläche der Faserstoffbahn 12 eindringen. Zudem ergibt sich eine bessere Trocknung.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Stoffauflauf 10 zur Erzeugung der inneren Schicht 12b über die Speiseein­ richtung 16 mit einer Fasersuspension gespeist, deren Stoff­ dichte höher ist als die der zur Erzeugung der beiden äuße­ ren Schichten 12a, 12c über die Speiseeinrichtungen 14, 18 zugeführten Fasersuspensionen. Dadurch läßt sich die Entwäs­ serungskapazität weiter steigern. Zudem wird die zu entfer­ nende Filtratmenge verringert. Es hat sich auch gezeigt, daß die schwerer entwässerbare, insbesondere Fangstoffe enthal­ tende mittlere Schicht 12b auch bei höheren Stoffdichten noch gut formiert werden kann.

Abgesehen von der besseren Trocknung ist auch die Gefahr einer Blasenbildung auf ein Minimum herabgesetzt, da durch die porösen äußeren Schichten 12a, 12c Dampf besser entwei­ chen kann. Die verbesserte Stärkeaufnahme in der Leimpresse führt zudem zu einer erhöhten Festigkeit.

Zudem kann dem Stoffauflauf eine beispielsweise eine modula­ re Düseneinheit umfassende Einrichtung zugeordnet sein, durch die eventuelle Korrekturen im Flächengewichtsquerpro­ fil durch eine jeweiligen lokale Einspeisung von Siebwasser vorgenommen werden kann. Damit erübrigt sich eine Verstel­ lung des Blendenprofils. Bei wesentlich gleichmäßigerem Fase­ rorientierungsquerprofil wird ein deutlich verbessertes Flä­ chengewichtsquerprofil erreicht. Grundsätzlich ist es auch möglich, über das zusätzliche Hauptrohr 38 und die davon ab­ zweigenden Verteilerrohre 40 zusätzliches Siebwasser zuzufüh­ ren. Ein solches zusätzliches Hauptrohr mit zugeordneten Ver­ teilerrohren kann auch den anderen Speiseeinrichtungen 14, 18 zugeordnet sein.

Falls die betreffende Papiermaschine insbesondere auch zur Herstellung von altpapierhaltigem Liner vorgesehen sein sollte, wäre der Stoffauflauf auf jeden Fall mehrschichtig, so daß mit besonderem Vorteil auch hier der erfindungsgemäße Stoffauflauf einsetzbar wäre. Zweckmäßigerweise wird in der Pressenpartie eine Schuh- oder sonstige, einen starken Preß­ impuls erzeugende Einrichtung eingesetzt. Die Trockenpartie, zumindest in der Hauptdampfzone, wäre zweckmäßigerweise mit Führungen für sehr hohe Siebspannungen ausgelegt (ca. 20 kN/m). Dadurch läßt sich eine weitere Steigerung der Festigkeitswerte (Berstdruck, short span compression test) ereichen.

Bezugszeichenliste

4 Auslaufkanal
10 Stoffauflauf
12 Faserstoffbahn
12a äußere Schicht
12b mittlere Schicht
12c äußere Schicht
14 Speiseeinrichtung
16 Speiseeinrichtung
18 Speiseeinrichtung
20 Sieb
22 Sieb
24 Hauptrohr
26 Hauptrohr
28 Hauptrohr
30 Verteilerrohre
32 Verteilerrohre
34 Verteilerrohre
36 Auslaufkanal
38 Hauptrohr
40 Verteilerrohre
42 Ventil

Claims (13)

1. Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Faser­ stoffbahn wie insbesondere einer Papier- oder Karton­ bahn, bei dem mittels eines Stoffauflaufs mehrere Faser­ suspensionsströme einer Bahnbildungseinrichtung zuge­ führt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung einer zumindest dreischichtigen Faser­ stoffbahn wenigstens eine, vorzugsweise beide äußeren Schichten durch einen jeweiligen Fasersuspensionsstrom erzeugt werden, dessen Zusammensetzung so gewählt wird, daß die jeweilige äußere Schicht anschließend leichter entwässerbar ist als wenigstens eine innere Schicht, die durch einen entsprechend andersartig zusammengesetzten Fasersuspensionsstrom erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Zusammensetzung des Fasersuspensionsstroms zur Erzeugung einer jeweiligen äußeren Schicht der An­ teil an Langfasern höher gewählt wird als der Anteil an kurzen Fasern und/oder Feinstoffen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest im wesentlichen nur Langfasern verwendet werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Zusammensetzung des Fasersuspensionsstroms zur Erzeugung einer jeweiligen inneren Schicht der An­ teil an kurzen Fasern und/oder Feinstoffen höher gewählt wird als der Anteil an Langfasern.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest im wesentlichen nur kurze Fasern und/oder Feinstoffe verwendet werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Feinstoffe wenigstens teilweise ausge­ hend von irgendwelchen Stoffen gebildet werden, die aus dem Siebwasser und/oder irgendeinem Abwasser zurückgewon­ nen wurden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fasersuspensionsstrom für eine jeweilige innere Schicht mit einer höheren Stoffdichte erzeugt wird als der Fasersuspensionsstroms für eine jeweilige äußere Schicht.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eventuelle Korrekturen im Flächengewichtsquerprofil durch eine jeweilige lokale Einspeisung von Siebwasser vorzugsweise in der inneren Schicht vorgenommen werden.

9. Stoffauflauf (10) zur Erzeugung einer mehrschichtigen Faserstoffbahn (12) wie insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, der über zugeordnete Speiseeinrichtungen (14, 16, 18) mit mehreren Fasersuspensionen gespeist ist, um mehrere jeweils über die Breite der zu erzeugen­ den Faserstoffbahn (12) verteilte Fasersuspensionsströme an eine Bahnbildungseinrichtung (20, 22) zu liefern, ins­ besondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er zur Bildung einer zumindest dreischichtigen Faser­ stoffbahn (12) über die zugeordneten Speiseeinrichtungen (14, 16, 18) mit Fasersuspensionen derart unterschiedli­ cher Zusammensetzung gespeist ist, daß wenigstens eine, vorzugsweise beide äußeren Schichten (12a, 12c) aufgrund der entsprechenden Zusammensetzung des jeweiligen Faser­ suspensionsstroms anschließend leichter entwässerbar sind als wenigstens eine innere, durch einen entspre­ chend andersartig zusammengesetzten Fasersuspensions­ strom erzeugte Schicht (12b).

10. Stoffauflauf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß er zur Erzeugung einer jeweiligen äußeren Schicht (12a, 12c) über die jeweilige Speiseeinrichtung (14, 18) mit einer Fasersuspension gespeist ist, deren Anteil an Langfasern höher ist als der Anteil an kurzen Fasern und/oder Feinstoffen.

11. Stoffauflauf nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß er zur Erzeugung einer jeweiligen inneren Schicht (12b) über die jeweilige Speiseeinrichtung (16) mit einer Fasersuspension gespeist ist, deren Anteil an kur­ zen Fasern, Feinstoffen und/oder Füllstoffen höher ist als der Anteil an Langfasern.

12. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er zur Erzeugung einer jeweiligen inneren Schicht (12b) über die jeweilige Speiseeinrichtung (16) mit einer Fasersuspension gespeist ist, deren Stoffdichte höher ist als die der zur Erzeugung einer jeweiligen äu­ ßeren Schicht (12a, 12b) eingespeisten Fasersuspension.

13. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, durch die das Flä­ chengewichtsquerprofil mittels einer jeweiligen lokalen Einspeisung von Siebwasser vorzugsweise in der mittleren Schicht korrigierbar ist.