Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bilden einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, aus einer Faserstoffsuspension. Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.
Ausgangspunkt der Erfindung ist die nicht vorveröffentlichte europäische Patentanmeldung EP 0 894 894 A2, die ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bilden einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, aus einer Faserstoffsuspension offenbart. Das offenbarte Verfahren umfasst dabei die folgenden Verfahrensschritte:
Als Zusatzstoff ist beispielsweise ein Farbstoff, ein Füllstoff, Leim oder ein Entwässerungshilfsmittel vorgesehen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Bahnbildungsverfahren und die dazugehörende Vorrichtung dahingehend weiter zu entwickeln, daß gewisse Eigenschaften der fertigen Faserstoffbahn verbessert werden.
Dabei sollen möglichst viele der nachfolgenden Forderungen erfüllt werden können:
Diese Aufgabe wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, dass die Zugabe des Zusatzstoffes derart steuert oder regelt wird, daß in der gebildeten Faserstoffbahn ein bestimmtes Verhältnis zwischen einem Gütegrad, z.B. Feinstoffgehalt, der Bahnoberseite und diesem Gütegrad der Bahnunterseite erzielt wird.
In einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird während des kontinuierlichen Herstellungsprozesses auf beiden Seiten der laufenden Faserstoffbahn (z.B. Papierbahn) eine bestimmte Eigenschaft kontinuierlich gemessen. Dadurch wird kontinuierlich ermittelt, ob der gewünschte Grad der Zweiseitigkeit erzielt wird.
Wenn der Grad der Zweiseitigkeit von dem gewünschten Wert der Zweiseitigkeit (Soll-Wert) abweicht, dann wird - vorzugsweise mit Hilfe eines geschlossenen Regelkreises - beispielsweise der Volumenstrom und/oder der Druck des zuzugebenden Zusatzstoffes derart variiert, daß in der entstehenden Faserstoffbahn die Zweiseitigkeit sich dem Soll-Wert annähert. Durch Variieren des Druckes ist u.a. auch die Penetrationstiefe des Zusatzstoffes gezielt steuerbar. Das führt zu einer Optimierung der Verteilung des Zusatzstoffes in der Z-Richtung.
Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den vom Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen angegeben. Ein besonders wichtiger weiterführender Gedanke der Erfindung besteht darin, daß man als Zusatzstoff eine Fein-Faserstoff-Suspension verwendet. Diese kann vorzugsweise aus der im Anfangsbereich der Doppelbandzone entfernten Suspensionflüssigkeit, dem sogenannten Siebwasser, gewonnen werden. In diesem Falle kann man auf einer der beiden Bahnseiten oder auf beiden Bahnseiten der Faserstoffbahn einen bestimmten, z.B. besonders hohen Feinstoffgehalt herbeiführen. Die Höhe des Feinstoffgehaltes ist beispielsweise wichtig für die Bedruckbarkeit der fertigen Faserstoffbahn.
In ähnlicher Weise ist es beim Herstellen eines mehrlagigen Produktes wichtig, daß vor dem Zusammenführen zweier Faserstoffbahnen der Feinstoffgehalt der miteinander in Kontakt kommenden Bahnseiten möglichst weitgehend erhöht worden ist. Andere mögliche Zusatzstoffe sind: Füllstoffsuspension, Polymerlösung, Leim- oder Stärkelösung oder ein z.B. örtlich zugegebener Farbstoff.
Für alle Ausführungsformen oder Anwendungsfälle des erfindungsgemäßen Verfahrens gilt folgendes:
Das Behindern der Entwässerung auf derjenigen Bahnseite, welcher der Zusatzstoff zugegeben wurde, ist beispielsweise dadurch möglich, daß man in einem bestimmten Teilbereich der Gleichdruck-Entwässerungszone ein geschlossenes, also nicht perforiertes Plattenelement vorsieht oder dadurch, daß man einen Teil der Perforation absperrt, beispielsweise mit Hilfe eines Druckluftpolsters. In jedem Fall wird erreicht, daß man mit einer sehr hohen Retention der zugegebenen Zusatzstoffe rechnen kann. Im übrigen wird dank der Erfindung auch erreicht, daß die von Anfang an in der Faserstoffsuspension vorhandenen Fein- und/oder Füllstoffe zu einem höheren Prozentsatz als bisher in der sich bildenen Faserstoffbahn zurückgehalten werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen,
daß man mit Hilfe von Gleichdruck-Entwässerungselementen unterschiedlicher Permeabilität dafür sorgt, daß die Entwässerung durch das eine Band intensiver ist als diejenige durch das andere Band. Im Extremfall kann man in einem bestimmten Bereich der Gleichdruck-Entwässerungszone das Entfernen von Suspensionsflüssigkeit durch eines der beiden Bänder zumindest weitgehend unterbinden, nämlich mit Hilfe eines wasserundurchlässigen Gleichdruck-Entwässerungselementes. Das letztere sorgt dafür, daß auf dieser Seite der sich bildenden Faserstoffbahn die mit der Faserstoff-Suspension herangeführten Fein- und/oder Füllstoffe nicht entweichen können. Im Ergebnis erhält man eine Faserstoffbahn, die auf einer Bahnseite einen erheblich höheren Anteil von Fein- und/oder Füllstoffen aufweist.
Die gestellte Aufgabe wird, ausgehend von einer Vorrichtung gemäß der eingangs erwähnten Patentanmeldung, auch durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 16 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den vom Anspruch 16 abhängigen Unteransprüchen angegeben. Die Ansprüche 23 bis 26 betreffen eventuell vorteilhafte Maßnahmen zum zusätzlichen Steuern der Entwässerungsintensität und zum möglichst gleichmäßigen Verteilen des Fasermaterials; diese Maßnahmen sind auch unabhängig von denen des Anspruchs 1 anwendbar.
Zahlreiche weitere Möglichkeiten zur Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in der eingangs erwähnten Patentanmeldung EP0894894 enthalten. Es wird deshalb ausdrücklich darauf hingewiesen, daß alle in dieser noch nicht veröffentlichten Anmeldung beschriebenen Merkmale mit den Merkmalen der hier vorliegenden Anmeldung kombinierbar sind.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung erläutert.
Die Figur 1 zeigt einen Doppelsiebformer mit einer Zusatzstoff-Zuführung in einer schematischen Seitenansicht. Die Figur 1 A zeigt ein Detail aus Figur 1.
In Figur 1 erkennt man einen Stoffauflauf 1 (nur beispielhaft dargestellt als ein Mehrschichten-Stoffauflauf), der einen Faserstoff-Suspensionsstrom in einen Zwickel einschießt", der am Anfang einer Doppelsiebzone von zwei Siebbändern S1 und S2 gebildet ist. Die beiden Siebbänder S1 und S2 laufen an dieser Stelle über eine Formiersaugwalze 10, die in der Schlaufe des Untersiebes S1 liegt. Das Obersieb S2 läuft von einer Seibleitwalze 9 auf die Formierwalze und umschlingt diese im Bereich einer Formierzone FZ. Dort können in der Schlaufe des Obersiebes S2 Formierleisten vorgesehen sein, die jedoch in der Zeichnung weggelassen sind. In der Formierzone FZ beginnt das Bilden einer Faserstoffbahn durch Entfernen von Suspensionsflüssigkeit durch die Siebe hindurch.
Die entfernte Suspensionsflüssigkeit strömt in bekannter Weise teils durch die Formierwalze 10, teils durch einen in der Schlaufe des Obersiebes befindlichen Auffangbehälter 27.
In Bahnlaufrichtung hinter der Formierzone FZ ist eine Gleichdruck-Entwässerungszone GE vorgesehen, in der mehrere Gleichdruck-Entwässerungselemente 15,16 angeordnet sind. Dies sind beispielsweise in Bahnlaufrichtung hintereinander angeordnete und miteinander gelenkig verbundene Plattensegmente. Diese sind perforiert, um hierdurch das Abführen weiterer Suspensionsflüssigkeit zu ermöglichen. Gemäß Figur 1 ist die Perforation in allen Plattensegmenten im wesentlichen gleich ausgebildet. Abweichend hiervon kann man jedoch die Perforationsdurchmesser und/oder die Anzahl der Perforationen von Segment zu Segment unterschiedlich wählen. Anstelle von zylindrischen Bohrungen können konisch sich erweiternde Bohrungen vorgesehen sein. Anstelle von senkrecht zur Siebebene angeordneten Bohrungen können auch schräge Bohrungen vorgesehen werden. Ein Teil der Suspensionsflüssigkeit kann auch durch den zwischen zwei benachbarten Plattensegmenten vorhandenen Spalt abgeführt werden; siehe z.B. den Spalt zwischen den Plattensegmenten 16A und 16B. Zur Steuerung der Entwässerungsintensität kann man die lichte Weite des genannten Spaltes verändern durch Verschieben des Plattensegmentes 16B in Richtung des dargestellten Doppelpfeiles. Die oberen Plattensegmente 15 und 15A sind mittels ihrer Gelenke an einer Tragkonstruktion 8 befestigt. Die unteren Plattensegemente 16, 16A und 16B ruhen dagen auf Pneumatikschläuchen 4. Der Innendruck in jedem der Pneumatikschläuche 4 ist individuell einstellbar, so daß jedes der Plattensegmente mit einer frei wählbaren Kraft nachgiebig an die Innenseite des Untersiebes S1 andrückbar ist. Falls erforderlich, kann man die Plattensegmente 15, 16 beispielsweise elektrisch beheizen, wie bei 20 schematisch angedeutet ist. Außerdem kann man, falls erforderlich, an die Plattensegmente einen Schwingungserzeuger oder Oszillator anschließen (in der Zeichnung nicht dargestellt). Am Ende der Doppelsiebzone befindet sich in bekannter Weise ein Trennsauger 13. Dieser sorgt dafür, daß die gebildete Faserstoffbahn sich vom Obersieb S2 trennt und mit dem Untersieb S1 weiterläuft, von dem die Bahn in bekannter Weise abgenommen und weiteren Behandlungsstationen zugeführt wird.
Gemäß der Erfindung ist einem der mittleren, oberen Plattensegmente 15 ein insgesamt mit 21 bezeichnete Zuführeinrichtung für einen Zusatzstoff vorgesehen. Diese Zuführeinrichtung umfaßt einen Vorratsbehälter 22, falls erforderlich eine Pumpe 23, ein Steuerventil 24 und eine auf dem Plattensegment 15A angeordnete Verteilkammer 25 sowie dazugehörende Rohrleitungen.
Falls erforderlich kann man dem Zusatzstoff zwischen dem Steuerventil 24 und der Verteilkammer 25 aus einem Speicher 26 ein Treibmittel, z.B. Preßluft (vorzugsweise erhitzt) oder Dampf zugeben, u. a. zwecks Steuerung der Penetrationstiefe. Abweichend von Figur 1 kann das Plattensegment 15A, das unmittelbar auf die Zuführeinrichtung 21 folgt, geschlossen (ohne Perforation) ausgeführt werden. Die Figur 1A zeigt eine Reinigungsvorrichtung in Form eines Spritzrohres 19, das entlang der Tragvorrichtung 8 hin und her verschiebbar ist.
Die Figur 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Zuführeinrichtung, insgesamt mit 21A bezeichnet. Die Verteilkammer 25A ist über die Bahnbreite in zahlreiche Sektionen unterteilt. In jede Sektion mündet eine Zuführleitung mit einem individuell steuerbaren Steuerventil 24A. Falls wiederum das Zugeben eines Treibmittels aus einem Speicher 26A vorgesehen ist, wird dieses ebenfalls jeder Sektion über eine individuell steuerbare Leitung zugeführt, entweder direkt in die betreffende Sektion der Verteilkammer 25A oder in die Sektionsleitung stromabwärts von dem Steuerventil 24A. Man kann hierdurch das Querprofil der einen oder anderen Bahneigenschaft beeinflussen, z.B. das Flächengewichts- oder das Trockengehalts- oder das Aschegehalts-Querprofil.
Der Grundaufbau des in Figur 3 dargestellten Mehrlagen-Formers entspricht demjenigen der Figur 1 der europaischen Patentanmeldung EP0851058 A2. Man erkennt ein Fourdrinier-Langsieb-Aggregat 31 mit einem etwa horizontal geführten Siebband 32 mit Laufrichtung gemäß Pfeil 33. Auf dem Siebband 32 wird mittels eines Stoffauflaufes 34 und mit Hilfe mehrerer Entwässerungselemente 35 eine erste Faserstofflage gebildet. Zum Formen einer zweiten Faserstofflage ist oberhalb des Aggregates 31 ein insgesamt mit 40 bezeichneter Doppelsiebformer angeordnet, mit zwei Siebbändern 41 und 42, die miteinander eine Doppeisiebzone bilden. Diese beginnt wiederum an einer Formierwalze 43. Im oberen Bereich dieser Formierwalze wird mittels eines Stoffauflaufes 44 ein Fasersuspensionsstrom zwischen die Siebe 41 und 42 eingeschossen". Die beiden Siebe laufen zusammen mit der sich dazwischen bildenden Faserstoffbahn von oben nach unten von der Formierwalze 43 ab; sie umschlingen danach einen Entwässerungskasten 45, dessen Krümmung der Krümmung des Formierwalzenmantels entgegengesetzt ist. Ein Wasserauffangbehälter ist mit 46 bezeichnet.
Danach laufen die beiden Siebe zwischen zwei plattenförmigen Gleichdruck-Entwässerungselementen 47 und 48 hindurch, wonach sich die beiden Siebbänder trennen. Hinter dem in der Schlaufe des einen Siebbandes 41 angeordneten Entwässerungselement 47 ist ein Trennsauger 49 vorgesehen, so daß die gebildete zweite Faserstofflage mit dem Siebband 41 zur Gautschwalze 50 läuft. Diese bringt die beiden Faserstofflagen miteinander in Kontakt, so daß sie zu einer zweilagigen Faserstoffbahn zusammengefügt werden. Diese zweilagige Faserstoffbahn wird mittels eines weiteren Trennsaugers 36 vom Siebband 41 getrennt und läuft zusammen mit dem Siebband 32 weiter, z.B. über einen Saugkasten 37 und eine Siebsaugwalze 38.
Danach wird die Faserstoffbahn in bekannter Weise mittels eines Filzbandes und einer Abnahmewalze 39 vom Siebband 32 entfernt und einem nachfolgenden Aggregat (z.B. Pressenpartie zugeführt).
Das plattenförmige Entwässerungselement 47 ist beispielsweise an einem Wasserauffangbehälter 47a befestigt; es hat teils zylindrische teils konisch sich erweiternde Perforationen. Das in der Schlaufe des anderen Siebbandes 42 unterhalb der Formierwalze 43 angeordnete plattenförmige Entwässerungselement 48 ruht - unter Zwischenschalten von Pneumatikschläuchen - auf einem Wasserauffangbehälter 48a und kann dadurch mit einer einstellbaren Kraft nachgiebig an die Innenseite des Siebbandes 42 angedrückt werden.
Ähnlich wie in Figur 1 ist wiederum eine Zuführeinrichtung 51 für einen Zusatztstoff vorgesehen, umfassend einen Vorratsbehälter 52, eine Pumpe 53, ein Steuerventil 54 und eine Verteilkammer 55. Die letztere ist im Anfangsbereich der Gleichdruck-Entwässerungszone, also am oberen Ende des plattenförmigen Entwässerungselementes 48 angeordnet. Dieses ist gemäß Figur 3 auf seiner ganzen Länge perforiert. Es ist jedoch auch möglich, daß unterhalb der Verteilkammer 55 die Platte 48 zumindest bereichsweise geschlossen ist. Dadurch kann sichergestellt werden, daß der zugegebene Zusatzstoff möglichst weitgehend in die sich bildende Faserstoffbahn eindringt und in dieser verbleibt. Vorzugsweise wird als Zusatzstoff ein Fein-Faserstoff zugegeben. Dadurch wird die Unterseite der im Doppelsiebformer gebildeten zweiten Faserstofflage mit Feinstoff angereichert. Bei der auf dem Langsieb-Aggregat 31 gebildeten ersten Faserstofflage hat die Oberseite einen relativen hohen Feinstoffgehalt, weil die Entwässerung nur nach unten stattfindet.
Somit kommen an der Gautschwalze 50 diejenigen Seiten der beiden Faserstofflagen miteinander in Kontakt, welche einen erhöhten Feinstoff-Gehalt aufweist. Im Ergebnis wird hierdurch eine erhöhte Spaltfestigkeit des fertigen Mehrlagen-Produktes erzielt.
Eine mögliche Abwandlung der Bauweise gemäß Figur 3 ist in Figur 4 dargestellet. Abweichend von Figur 3 ist in Figur 4 das in der Schlaufe des Siebbandes 42 unterhalb der Formierwalze 43 angeordnete plattenförmige Gleichdruck-Entwässerungselement 48' als geschlosse Platte ausgebildet, wobei auf eine Zuführeinrichtung für einen Zusatzstoff verzichtet worden ist. Hier findet in der Gleichdruck-Entwässerungszone wiederum auf der Unterseite der sich bildenden zweiten Faserstofflage eine Anreicherung von Feinstoff statt, weil hier die Entwässerung nur durch die Perforation des anderen plattenförmigen Entwässerungselementes 47 hindurch erfolgt. Das Ergebnis ist gleich oder ähnlich wie bei der Ausführungsform gemäß Figur 3.