Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Tissue oder Hygienebahn.
Der Einsatz von sogenannten Durchströmungs- oder TAD-Trocknungseinrichtungen (TAD = Through Air Drying) in Papiermaschinen ist bekannt (vgl. beispielsweise WO 97/03247, US 4 036 684). Bisher machen die TAD-Einheiten einen Großteil der Gesamtkosten der betreffenden Papiermaschine aus. Der Energiebedarf für eine TAD-Maschine mit Doppelsiebformer ist sehr hoch, und insbesondere deutlich höher als beispielsweise der für einen Crescent-Former. So werden bisher in einer TAD-Maschine beispielsweise etwa 12 Vakuum-Pumpen benötigt, um den gewünschten Trockengehalt und Reinigungsgrad zu erhalten.
Bei einer herkömmlichen TAD-Maschine mit beispielsweise einem Doppelsiebformer muß die Bahn von der Formierzone an die TAD-Zone übergeben werden, wobei der gewünschte Trockengehalt bei der Bahnübergabe je nach Flächengewicht (basis weight) beispielsweise in einem Bereich von etwa 22 bis etwa 26,5% liegen kann. Mit diesem Trockengehalt wird die Bahn dann beispielsweise zu einem eine Naßprägung bewirkenden Naßsauger und dann zur TAD-Trommel geführt. Der genannte Trockengehalt wird bisher jedoch nur mit einem relativ hohen Energieaufwand erreicht.
Bei einer aus der US-A-6 103 062 bekannten Tissue-Maschine wird die Faserstoffbahn auf einer herkömmlichen porösen Bespannung gebildet. Die poröse Bespannung kann zusammen mit der Faserstoffbahn beispielsweise über einen Saugkasten oder dergleichen geführt werden. Durch diese Bespannung wird die Faserstoffbahn dann auch auf das TAD-Sieb gegeben.
In der US-A-4 102 737 ist eine Tissue-Maschine beschrieben, bei der die Faserstoffbahn zwischen einem Langsieb und einem Trocken/Präge-Band gebildet wird. Die Faserstoffbahn muss also nicht auf das Prägeband übergeben werden. Es erfolgt lediglich eine Trennung des Langsiebes von dem die Faserstoffbahn weiter mit sich führenden Trocken/Prägeband. Bei dem Langsieb handelt es sich um ein herkömmliches poröses Band.
Ziel der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren sowie eine verbesserte Maschine der eingangs genannten Art anzugeben, mit denen bei möglichst geringem Energieaufwand eine optimale Qualität des betreffenden Endproduktes erreichbar ist. Dabei soll insbesondere der im Zusammenhang mit der Vakuumerzeugung bei der Entwässerung der Faserstoffbahn erforderliche Energieaufwand reduziert werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Aufgrund der Kombination der besaugten Fläche bzw. des dort erzeugten Vakuums mit der feinporigen weichen Bespannung ergibt sich bei minimalem Energieaufwand ein optimaler Trockengehaltgewinn. Bei Verwendung einer entsprechenden feinporigen weichen Bespannung kann insbesondere die Kapillarwirkung der Bespannung für die Bahnentwässerung genutzt werden. So wird durch diese Kapillarwirkung der betreffende Unterdruck unterstützt und gefördert. Angesichts des geringeren Energiebedarfs ergibt sich auch eine geringere Anzahl von Vakuumpumpen für die Formierzone. Der bei der Übergabe an die TAD-Sektion gewünschte Trockengehalt wird also mit einer geringeren Anzahl von Vakuumpumpen in der Formierzone erreicht.
Die Übergabe der Faserstoffbahn auf das TAD-Sieb erfolgt nach der besaugten Fläche.
Die besaugte Fläche ist gekrümmt. Sie wird vorzugsweise durch eine Saugleitwalze, einen besaugten Schuh oder dergleichen gebildet.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Faserstoffbahn zwischen zwei Bespannungen entwässert, die unter Bildung eines Stoffeinlaufspaltes zusammenlaufen und über ein Formierelement wie insbesondere eine Formierwalze geführt werden, wobei die Faserstoffbahn nach dem Formierelement durch die mit diesem in Kontakt tretende innere Bespannung zur besaugten Fläche geführt wird. Dabei ist es von Vorteil, wenn die nicht mit dem Formierelement in Kontakt tretende äußere Bespannung durch ein vorzugsweise wasserdurchlässiges endloses Band gebildet wird.
Das Formierelement kann durch eine massive Formierwalze oder eine Saugformierwalze gebildet sein.
Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausgestaltung wird die Faserstoffbahn auf dem TAD-Sieb naßgeprägt.
Das Naßprägen kann an und/ oder nach der Bahnübergabestelle erfolgen.
In bestimmten Fällen ist es von Vorteil, wenn die beiden Bespannungen eine unterschiedliche Laufgeschwindigkeit besitzen, um einen auf die Faserstoffbahn wirkenden Kreppeffekt zu erzeugen.
Die feinporige weiche Bespannung ist durch einen Filz, insbesondere einen Kapillarfilz, eine Kapillarmembran und/oder dergleichen gebildet. Dabei ist als feinporige weiche Bespannung ein beschichtetes Sieb, z.B. ein Sieb mit geschäumter Schicht, und beispielsweise ein Filz mit geschäumter Schicht vorgesehen. In diesem Fall ist die Schaumstoffbeschichtung vorzugsweise so gewählt, daß sich Poren in einem Bereich von etwa 3 bis etwa 6 µm ergeben. Zur Entwässerung wird also die entsprechende Kapillarwirkung ausgenutzt. Der Filz wird mit einer speziellen Schaumschicht versehen, die der Oberfläche sehr schmale Poren verleiht, deren Durchmesser beispielsweise in dem angegebenen Bereich von etwa 3 bis etwa 6 µm liegen kann. Die Luftdurchlässigkeit dieses Filzes ist sehr gering. Es wird die natürliche Kapillarwirkung zur Entwässerung der Bahn ausgenutzt, während diese mit dem Filz in Kontakt ist.
Zum Naßprägen kann wenigstens ein innerhalb der Schlaufe des TAD-Siebes angeordnetes Saugelement verwendet werden.
Zur Unterstützung der Bahnübergabe kann im Bereich der Bahnübergabestelle innerhalb der Schlaufe des TAD-Siebes beispielsweise ein Pickup- oder Saugelement vorgesehen sein.
Gemäß einer zweckmäßigen praktischen Ausgestaltung ist im Bereich der Bahnübergabestelle und/oder nach dieser Bahnübergabestelle innerhalb der Schlaufe des TAD-Siebes wenigstens ein dem Naßprägen der Faserstoffbahn dienendes Saugelement vorgesehen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist im Bereich der Bahnübergabestelle eine Schuhpresse vorgesehen, durch die die Faserstoffbahn zusammen mit der feinporigen weichen Bespannung und dem TAD-Sieb hindurchgeführt ist.
Dabei ist es von Vorteil, die in Bahnlaufrichtung betrachtete Länge des Preßnips der Schuhpresse größer als ein Wert von etwa 80 mm und vorzugsweise größer oder gleich etwa 85 mm sowie insbesondere größer oder gleich etwa 120 mm gewählt und die Schuhpresse so ausgelegt wird, daß sich über die Preßniplänge ein Druckprofil mit einem maximalen Preßdruck ergibt, der kleiner oder gleich einem Wert von etwa 2,5 MPa und insbesondere kleiner als 2 MPa bei einer Preßschuhlänge größer oder gleich etwa 120 mm ist. Damit ist ein sanftes Pressen mit geringem Preßdruck gewährleistet und, bedingt durch die Schuhlänge, eine größere Verweil- oder Preßzeit sichergestellt, wodurch der Prägeeffekt verbessert wird.
Die Schuhpresse umfaßt vorteilhafterweise eine Schuhpreßeinheit, insbesondere eine Schuhpreßwalze, und eine mit dieser zusammenwirkende, innerhalb der Schlaufe des TAD-Siebes angeordnete Siebwalze. Dabei bewirkt die Pressung der Faserstoffbahn zwischen dem strukturierten TAD-Sieb und der feinporigen weichen Bespannung das erwünschte Naßprägen. In diesem Fall ist ein Kreppen nicht möglich, d.h. es darf keine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den Bespannungen geben.
In bestimmten Fällen ist es auch von Vorteil, wenn die Faserstoffbahn sowohl mittels der Schuhpresse als auch mittels eines nach dieser vorgesehenen Saugelements naßgeprägt wird. Es ist also grundsätzlich ein Naßprägen an verschiedenen Stellen möglich.
Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als nicht mit dem Formierelement in Kontakt tretende äußere Bespannung ein Entwässerungssieb mit zonal unterschiedlicher Siebdurchlässigkeit verwendet. In Verbindung mit den übrigen Verfahrensmerkmalen ergibt sich daraus der Vorteil einer höheren Wasseraufnahmegeschwindigkeit der Faserstoffbahn, d.h. insbesondere Tissue- oder Hygienebahn.
Zweckmäßigerweise wird die Faserstoffbahn nach der TAD-Trocknung von dem TAD-Sieb auf einen Trockenzylinder, insbesondere einen Yankee-Zylinder, übergeben. Dabei kann im Übergabebereich innerhalb der Schlaufe des TAD-Siebes eine vorzugsweise von einem weichen Filz oder einem Kapillarfilz umschlungene, einen Langschuh umfassende Schuhpreßeinheit, insbesondere Schuhpresse, vorgesehen sein. Damit ist eine zuverlässige und schonende Übergabe der Bahn sichergestellt, bei der vermieden wird, daß die durch das Naßprägen und den TAD-Prozeß erzeugte dreidimensionale Struktur der Faserstoffbahn und damit die Bahnqualität wie insbesondere das Wasserrückhaltevermögen, die Wasseraufnahmegeschwindigkeit und/ oder dergleichen wieder vermindert wird.
Grundsätzlich kann die betreffende Bahnübergabe jedoch auch durch eine Saugpreßwalze, und insbesondere eine nicht besaugte Preßwalze gewährleistet sein.
Zu dem wird die eingangs angegebene Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 26.
Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:
Die Fig. 1 zeigt in schematischer Teildarstellung eine Maschine 10 zur Herstellung einer Faserstoffbahn 12, bei der es sich insbesondere um eine Papierbahn und vorzugsweise um eine Tissue- oder Hygienebahn handeln kann.
In dieser Maschine 10 wird die Faserstoffbahn 12 auf einer feinporigen weichen Bespannung 14 gebildet. Diese Bespannung 14 wird zusammen mit der darauf gebildeten Faserstoffbahn 12 über eine besaugte Fläche 16 geführt. Im Anschluß daran wird die Faserstoffbahn 12 von der feinporigen weichen Bespannung 14 direkt auf ein TAD-Sieb 18 einer TAD-Trocknungseinrichtung 20 übergeben.
Im vorliegenden Fall wird die Faserstoffbahn 12 also von derselben feinporigen weichen Bespannung 14 direkt auf das TAD-Sieb 18 übergeben, auf der sie gebildet wurde. Die Übergabe erfolgt in Bahnlaufrichtung L nach der besaugten Fläche 16.
Im vorliegenden Fall ist die besaugte Fläche 16 durch eine Saugleitwalze 22 gebildet.
In der Formierzone wird die Faserstoffbahn 12 zwischen zwei Bespannungen 14, 24 entwässert, die unter Bildung eines Stoffeinlaufspaltes zusammenlaufen und über ein Formierelement 28 wie insbesondere eine Formierwalze geführt sind. Dabei wird die Faserstoffbahn 12 nach dem Formierelement 28 durch die mit diesem Formierelement 28 in Kontakt tretende innere Bespannung 14 zur besaugten Fläche 16 geführt.
Die nicht mit dem Formierelement 28 in Kontakt tretende äußere Bespannung 24 kann insbesondere durch ein vorzugsweise wasserdurchlässiges endloses Band gebildet sein.
Das Formierelement 28 kann durch eine massive Formierwalze oder auch durch eine Saugformierwalze gebildet werden.
Die Faserstoffbahn 12 wird auf dem TAD-Sieb 18 naßgeprägt. Grundsätzlich kann das Naßprägen an und/ oder nach der Bahnübergabestelle I erfolgen.
Im vorliegenden Fall besitzen die beiden Bespannungen 14, 24 eine unterschiedliche Laufgeschwindigkeit, um einen auf die Faserstoffbahn 12 wirkenden Kreppeffekt.zu erzeugen.
Die feinporige weiche Bespannung 14 kann insbesondere durch einen Filz, einen Kapillarfilz, eine Kapillarmembran und/oder dergleichen gebildet sein.
So kann als feinporige weiche Bespannung 14 insbesondere ein Filz mit geschäumter Schicht verwendet werden. Hierbei kann die Schaumstoffbeschichtung insbesondere so gewählt sein, daß sich Poren in einem Bereich von etwa 3 bis etwa 6 µm ergeben.
Zum Naßprägen kann wenigstens ein innerhalb der Schlaufe des TAD-Siebes 18 angeordnetes Saugelement vorgesehen sein. Im vorliegenden Fall wird lediglich ein solches Saugelement 30 eingesetzt, das hier beispielsweise nach der Bahnübergabestelle I vorgesehen ist. Durch dieses Saugelement 30 wird die Faserstoffbahn 20 gegen das TAD-Sieb 18 gezogen und damit naßgeprägt.
Im Bereich der Bahnübergabestelle I ist innerhalb der Schlaufe des TAD-Siebes 18 ein Pickup- oder Saugelement 32 vorgesehen.
Die Faserstoffsuspension wird über einen Stoffauflauf 34 in den zwischen den beiden Bespannungen 14, 24 gebildeten Stoffeinlaufspalt 26 eingebracht.
Die Bespannung 14 wird nach der Übergabe der Faserstoffbahn 12 an das TAD-Sieb 18 mittels einer sogenannten Uhle-Böx 36, d.h. eines Rohrsaugers, konditioniert.
Im Anschluß an das Saugelement 30 wird die Faserstoffbahn 12 zusammen mit dem TAD-Sieb 18 über eine TAD-Trommel 38 geführt, der, wie anhand der Fig. 1 zu erkennen ist, eine Trocknungshaube 40 zugeordnet ist.
Fig. 2 zeigt in schematischer Teildarstellung eine abgewandelte Form der Maschine 10.
In diesem Fall ist im Bereich der Bahnübergabestelle I eine Schuhpresse 42 vorgesehen, durch die die Faserstoffbahn 12 zusammen mit der feinporigen weichen Bespannung 14 und dem TAD-Sieb 18 hindurchgeführt wird.
Die in Bahnlaufrichtung L betrachtete Länge des Preßnips 44 der Schuhpresse 42 kann zweckmäßigerweise größer als ein Wert von etwa 80 mm und vorzugsweise größer oder gleich etwa 85 mm sowie insbesondere größer oder gleich etwa 120 mm gewählt werden, und die Schuhpresse kann insbesondere so ausgelegt sein, daß sich über die Preßniplänge ein Druckprofil mit einem maximalen Preßdruck ergibt, der kleiner oder gleich einem Wert von etwa 2,5 MPa und insbesondere kleiner als 2 MPa bei einer Preßschuhlänge größer oder gleich etwa 120 mm ist. Auf diese Weise ist ein sanftes Pressen mit geringem Preßdruck gewährleistet und, bedingt durch die entsprechende Schuhlänge, eine größere Verweil- und Preßzeit sichergestellt, wodurch der Prägeeffekt verbessert wird. Es kann also auch bereits im Bereich der Bahnübergabestelle I eine Naßprägung erfolgen. Zusätzlich kann hinter dieser Bahnübergabestelle I auch wieder ein ebenfalls der Naßprägung dienendes Saugelement 30 (vgl. auch Fig. 1) vorgesehen sein, was im vorliegenden Fall jedoch nicht zwingend ist.
Allgemein kann also im Bereich der Bahnübergabestelle I oder hinter dieser Bahnübergabestelle I jeweils eine Naßprägung erfolgen, oder eine solche Naßprägung kann sowohl im Bereich der Bahnübergabestelle I als auch hinter dieser Bahnübergabestelle I erfolgen.
Die Schuhpresse 42 umfaßt eine Schuhpreßeinheit 46, insbesondere eine Schuhpreßwalze, und, beim vorliegenden Ausführungsbeispiel, eine mit dieser zusammenwirkende, innerhalb der Schlaufe des TAD-Siebes 18 angeordnete Saugwalze oder Sauganpreßwalze 48.
Im vorliegenden Fall besitzen die beiden Bespannungen 14, 18 eine gleiche Laufgeschwindigkeit, d.h. ein Naßkreppen erfolgt hier nicht.
Im übrigen kann diese Ausführungsform beispielsweise den gleichen Aufbau besitzen wie die der Fig. 1. Einander entsprechenden Teilen sind gleiche Bezugszeichen zugeordnet.
Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung eine vollständige Ansicht der Maschine 10, deren Formierzone und TAD-Zone zumindest im wesentlichen wieder so ausgeführt ist, wie dies in der Fig. 1 dargestellt ist, wobei auch hier wieder sämtliche Abwandlungen denkbar sind. So können diese Formierzonen einschließlich aller erwähnten Abwandlungen insbesondere auch so ausgeführt sein, wie dies im Zusammenhang mit der Ausführungsform gemäß Fig. 2 beschrieben wurde. Einander entsprechenden Elementen sind gleiche Bezugszeichen zugeordnet.
Zudem kann die nicht mit dem Formierelement 28 in Kontakt tretende äußere Bespannung 24 durch ein Entwässerungssieb mit zonal unterschiedlicher Siebdurchlässigkeit gebildet sein, was insbesondere den Vorteil einer höheren Wasseraufnahmegeschwindigkeit der Faserstoffbahn 12 mit sich bringt.
Wie anhand der Fig. 3 zu erkennen ist, wird die Faserstoffbahn 12 nach der TAD-Trocknung von dem TAD-Sieb 18 auf einen Trockenzylinder 50, insbesondere einen Yankee-Zylinder, übergeben. Dabei ist im vorliegenden Fall im Bahnübergabebereich II innerhalb der Schlaufe des TAD-Siebes 18 eine vorzugsweise von einem weichen Filz oder einem Kapillarfilz 52 umschlungene, einen Langschuh umfassende Schuhpreßeinheit 54 vorgesehen, bei der es sich vorzugsweise wieder um eine Schuhpreßwalze handeln kann. Grundsätzlich kann in diesem Bahnübergabebereich II jedoch auch beispielsweise eine Saugpreßwalze (SPW) oder Preßwalze vorgesehen sein.
Dem Trockenzylinder 50 ist eine Heißlufthaube 56 zugeordnet. Die Bahn 12 wird schließlich zu einer Wickelrolle 58 aufgewickelt.