Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer ein- oder mehrlagigen Faserstoffbahn sowie damit hergestellte ein- oder mehrlagige Faserstoffbahn

Abstract

 Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer ein- oder mehrlagigen Faserstoffbahn (48), insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, umfassend mindestens eine Faserstofflage (28), wobei das Verfahren zumindest folgende Schritte umfasst: Bereitstellen mindestens einer Faserstoffsuspension (24) mit einem Feuchtigkeitsgehalt zwischen 99,9 und 85,0 Gew.-% in mindestens einem Vorratsbehälter (12) oder mindestens einer Zuleitung; Direktes Zuführen der Faserstoffsuspension (24) aus dem Vorratsbehälter (12) oder der Zuleitung zu mindestens einer Zerfaserungsvorrichtung (18) zum Zerfasern und/oder zur Vereinzelung der Faserstoffsuspension (24) zu einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen (42) und Aufbringen der einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen (42) der Faserstoffsuspension (24) auf mindestens ein permeables oder nichtpermeables Transportband (26) zur Ausbildung der mindestens einen Faserstofflage (28). Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Herstellung einer mehrlagigen Faserstoffbahn (10, 10'), insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer ein- oder mehrlagigen Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, umfassend mindestens eine Faserstofflage. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Herstellung einer ein- oder mehrlagigen Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, umfassend mindestens eine Faserstofflage.

[0002] Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung einer mehrlagigen Faserstoffbahn, insbesondere von Papier- oder Kartonbahnen sind aus dem Stand der Technik in verschiedenen Ausgestaltungen bekannt. Dabei werden insbesondere bei der Kartonherstellung mehrere Lagen teilweiser unterschiedlicher Faserstoffe getrennt gebildet und dann nach und nach verpresst bzw. vergautscht. Nachteilig an den bekannten Verfahren und Vorrichtungen ist jedoch, dass bei herkömmlicher Lagen- bzw. Blattbildung die Faserausrichtung primär in x/y-Richtung (zweidimensional) und nur sehr gering in der z-Richtung, d.h. in der Höhe orientiert ist. Dadurch kann aber keine oder nur eine geringe Festigkeit der gebildeten mehrlagigen Faserstoffbahnen in z-Richtung erzielt werden. Zur Erhöhung der z-Festigkeit schlägt die EP 1 422 340 A1 ein Verfahren vor, bei dem eine Feinstoffwanderung in den Faserstofflagen in einem Gautschnip erzwungen wird. Die Fasern und Feinstoffe der einzelnen Faserstofflagen können zudem vor dem Vergautschen durch mindestens einen Dampfblaskasten aktiviert werden. Die mittels der bekannten Verfahren und Vorrichtungen hergestellten mehrlagigen Papier- oder Kartonbahnen weisen aber immer eine hohe Dichte bei einem relativ geringen Volumen auf.

[0003] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer mehrlagigen Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, bereitzustellen, welche die kostengünstige Herstellung einer mehrlagigen Faserstoffbahn mit verbesserter Festigkeit in z-Richtung sowie mit einem erhöhten Volumen bei gleichzeitiger Verringerung der Dichte ermöglicht.

[0004] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens als vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung und umgekehrt anzusehen sind.

[0005] Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer ein- oder mehrlagigen Faserstoffbahn umfassend mindestens eine Faserstofflage, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, weist zumindest folgende Schritte auf: Bereitstellen mindestens einer Faserstoffsuspension mit einem Feuchtigkeitsgehalt zwischen 99,9 und 85,0 Gew.-% in mindestens einem Vorratsbehälter oder mindestens einer Zuleitung; Direktes Zuführen der Faserstoffsuspension aus dem Vorratsbehälter oder der Zuleitung zu mindestens einer Zerfaserungsvorrichtung zum Zerfasern und/oder zur Vereinzelung der Faserstoffsuspension zu einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen und Aufbringen der einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen der Faserstoffsuspension auf mindestens ein permeables oder nicht-permeables Transportband zur Ausbildung der mindestens einen Faserstofflage. Dies bedeutet, dass ein direkter Auftrag der Faserstoffsuspension auf die Zerfaserungsvorrichtung erfolgt. Durch die Zerfaserung und/oder Vereinzelung der Faserstoffsuspension können die so vereinzelten Fasern und/oder Fasergruppen eine sehr lockere und poröse Faserstofflage ausbilden. Eine derartige Faserstofflage mit einem hochporösen Gefüge kann bei der üblichen und bekannten nassen Faserstofflagen- oder Blattbildung nicht ausgebildet werden. Durch das Zerfasern und/oder Vereinzeln der Faserstoffsuspension entsteht eine poröse Faserstofflage in der die Fasern und/oder Fasergruppen neu orientiert werden, sodass auch ein starker Ausrichtungsanteil der Fasern in z-Richtung gegeben ist. Dadurch wird eine hohe so genannte z-Festigkeit, d.h. eine Festigkeit die senkrecht zur Ebene der Faserstoffbahn ausgebildet ist, erzielt, die bei bekannten mehrlagigen Faserstoffbahnen nicht erreichbar ist. Zudem weist die poröse Faserstofflage ein hohes Volumen bei niedriger Dichte auf. Insgesamt ergibt sich durch das erfindungsgemäße Verfahren eine ein- oder mehrlagige Faserstoffbahn mit einer hohen Steifigkeit und guten Wärmedämmeigenschaften. Der Feuchtigkeitsgehalt der Faserstoffsuspension kann beispielsweise Werte von 99,9 Gew.-%, 99,5 Gew.-%, 99.0 Gew.-%, 98.5 Gew.-%, 98.0 Gew.-%, 97.5 Gew.-%, 97.0 Gew.-%, 96.5 Gew.-%, 96.0 Gew.-%, 95.5 Gew.-%, 95.0 Gew.-%, 94.5 Gew.-%, 94.0 Gew.-%, 93.5 Gew.-%, 93.0 Gew.-%, 92.5 Gew.-%, 92.0 Gew.-%, 91.5 Gew.-%, 91.0 Gew.-%, 90.5 Gew.-%, 90.0 Gew.-%, 89.5 Gew.-%, 89.0 Gew.-%, 88.5 Gew.-%, 88.0 Gew.-%, 87.5 Gew.-%, 87.0 Gew.-%, 86.5 Gew.-%, 86.0 Gew.-%, 85.5 Gew.-%, 85.0 Gew.-% sowie entsprechende Zwischenwerte annehmen. Insbesondere kann der Feuchtigkeitsgehalt der Faserstoffsuspension zwischen 97,5 und 95 Gew.-% liegen. Unter Aufbringen der einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen der Faserstoffsuspension auf mindestens ein permeables oder nicht-permeables Transportband zur Ausbildung der mindestens einen Faserstofflage wird verstanden, dass die einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen direkt auf das Transportband oder auch auf mindestens eine, bereits auf dem Transportband aufgetragene und gebildete Faserstofflage aufgetragen werden können. Die einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen können beispielsweise zur Ausbildung einer Zwischen-Faserstofflage auf eine oder mehrere herkömmlich gebildete Faserstofflagen aufgetragen und mit mindestens einer weiteren herkömmlich gebildeten Faserstofflage bedeckt werden. Dies erfolgt üblicherweise vor dem Vergautschen der einzelnen Faserstofflagen. Auch andere Kombinationen von herkömmlich und erfindungsgemäß gebildeten Faserstofflagen zur Ausbildung unterschiedlicher mehrlagiger Faserstoffbahnen sind denkbar und möglich. Das erfindungsgemäße Verfahren benötigt vorteilhafterweise eine deutlich verringerte Wassermenge zur Herstellung der einzelnen, erfindungsgemäß hergestellten Faserstofflagen. Dadurch ergibt sich eine signifikante Einsparung von Wasser- und Energieressourcen.

[0006] In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden mindestens zwei Faserstoffsuspensionen mit jeweils einem Feuchtigkeitsgehalt zwischen 99,9 und 85 Gew.-% in einem unterteilten oder mehreren Vorratsbehältern oder Zuleitungen bereitgestellt. Die Faserstoffsuspensionen werden dabei jeweils direkt mindestens einer Zerfaserungsvorrichtung zum Zerfasern und/oder zur Vereinzelung der einzelnen Faserstoffsuspensionen zu einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen zugeführt. Dadurch ist es möglich mehrere poröse Faserstofflagen mit hohem Volumen bei niedriger Dichte herzustellen. Die einzelnen Faserstoffsuspensionen können dabei jeweils einer vorbestimmten Zerfaserungsvorrichtung zugeführt werden. Zudem können die einzelnen Faserstoffsuspensionen neben gleichen oder unterschiedlichen Feuchtigkeitsgehalten auch gleiche oder unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen. Zum Beispiel können Faserstoffe auf Zellulosebasis mit unterschiedlichen Anteilen an Kunststofffasern und/oder Mineralfasern verwendet werden. Auch unterschiedliche Anteile an Frischfasern, Recyclingfasern, Altpapierfasern, etc. können zu unterschiedlichen Zusammensetzungen der einzelnen Faserstoffsuspensionen führen. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass die einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen der Faserstoffsuspensionen auf mindestens zwei permeable oder nicht-permeable Transportbänder zur Ausbildung von mindestens zwei Faserstofflagen aufgebracht werden. Die so gebildeten Faserstofflagen können dann zusammengeführt werden, wobei auch weitere Faserstofflagen aufgetragen und/oder zwischengeschaltet werden können. Es ist aber auch möglich, dass die einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen der Faserstoffsuspensionen in einer Transportrichtung eines Transportbandes nacheinander zur Ausbildung einer mehrlagigen Faserstoffbahn übereinander aufgebracht werden. Wie bereits erwähnt, können derartig hergestellte Faserstofflagen mit herkömmlich hergestellten Faserstofflagen kombiniert werden. Vorteilhafterweise kann das erfindungsgemäße Verfahren so zur Herstellung einer Vielzahl von ein- oder mehrlagigen Faserstoffbahnen mit unterschiedlichsten physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften verwendet werden. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass bereits eine durch ein Aufbringen einer Faserstoffsuspension auf ein permeables oder nicht-permeables Transportband ausgebildete Faserstofflage mittels mindestens einer Zerfaserungsvorrichtung bei einem Feuchtigkeitsgehalt zwischen 95 und 40 Gew.-% wiederum zu einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen zerfasert und/oder vereinzelt werden. Diese einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen können wiederum eine poröse Faserstofflage ausbilden, die mit anderen porösen, erfindungsgemäß hergestellten oder herkömmlich gebildeten Faserstofflagen verbunden und/oder auf diese aufgetragen werden kann.

[0007] In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt ein Vergautschen der mindestens einen porösen Faserstofflage mit mindestens einer weiteren porösen oder nicht-porösen Faserstofflage unter Bildung der mehrlagigen Faserstoffbahn. Zudem kann vor dem Vergautschen eine Dickenkalibrierung der mindestens einen Faserstofflage und/oder der aufeinanderliegenden Faserstofflagen durchgeführt werden. Dies trägt insbesondere zur Qualitätsverbesserung der resultierenden Faserstoffbahn bei.

[0008] Die Faserstoffsuspension enthält Faserstoffe auf Zellulosebasis. Insbesondere kann es sich dabei um mechanisch oder chemisch aufgeschlossene Halbstoffe, insbesondere Holzstoffe und/oder Zellstoffe handeln. Des Weiteren können den Faserstoffsuspensionen Recyclingfasern aus Altpapier oder Altkarton beigemengt werden. Auch ein gewisser Anteil an künstlichen, insbesondere Kunststofffasern und/oder Mineralfasern kann gegebenenfalls den Faserstoffsuspensionen beigegeben werden.

[0009] Die genannten Transportbänder können zumindest teilweise als Filze oder Siebe ausgebildet sein.

[0010] Grundsätzlich kann es vorgesehen sein, dass bei der Herstellung der einzelnen Faserlagen bzw. der einzelnen Faserstoffsuspension(en) Additive wie zum Beispiel Bindemittel, Retentionsmittel, Füllmittel, Farbstoffe, Bleichmittel, Nassverfestiger, Nano-Zellulose und/oder weitere in der Papier- und Kartonherstellung verwendete Hilfsstoffe zugegeben werden, um den Produktionsprozess und die Eigenschaften und Verarbeitbarkeit der resultierenden mehrlagigen Faserstoffbahn in der gewünschten Weise zu beeinflussen. Geeignete Füllmittel sind in der Regel Mineralstoffe, wie Kaolin, Talkum oder Kalziumkarbonat. Zur Erhöhung der Oberflächenfestigkeit und der Feuchtigkeitsbeständigkeit kann den Faserlagen bzw. der daraus entstehenden Faserbahn Stärke mittels einer Leimpresse oder einem Stärkebad zugegeben werden. Als Retentionsmittel zur Steuerung der Entwässerung bei der Bildung der einzelnen Faserlagen bzw. der Blattbildung kann den Faserstoffsuspensionen beispielsweise Polyethylenimin zugegeben werden. Als Additive können dabei grundsätzlich Biopolymere, beispielsweise Hemicellulose, Cellulose, Lignin und/oder Polyosen, und/oder Polysaccharide, beispielsweise Stärke, Stärkepolymere, Alginate, Chitine, Hemicellulose, Cellulosederivate, Celluloseester, Celluloseacetat, Cellulosetriacetat, Cellulosenitrat, Celluloseether, Ethylcellulose, Methylcellulose, Oxyethylcellulose, Oxypropylcellulose und Carboxymethylcellulose verwendet werden. Weitere grundsätzlich verwendbare Additive umfassen Harze wie etwa Phenolformaldehydharze, Melaminformaldehydharze, Mischungen aus Phenolformaldehydharzen und Melaminformaldehydharzen, neutrale oder anionische Polymere, Polyvinylalkohol, Polyacrylamid, anionische oder kationische Polyelektrolyte wie beispielsweise Acrylsäure, Carboxymethylcellulose, anionische oder kationische Stärke, Polydiallyldiamoniumchlorid (PolyDADMAC)) oder Polyvinylamin, natürliche Trockenfestmittel wie beispielsweise Galactomannan oder Alginate, synthetische Trockenfestmittel wie beispielsweise Polyamine, Polyamide, Polyalkohole, Polyacrylamide, Polyvinylalkohol, Polyvinyl(alkoholacetat), Polyimine oder Polyethylenimin (PEI), vernetzende oder physikalische Nassfestmittel wie beispielsweise Glyoxal, Glutardialdehyd (1,5-Pentandialdehyd), Aldehydstärke, Polyamidoamin-Epichlorhydrin (PAAE), Melamin-Formaldehyd (MF) oder Harnstoff-Formaldehyd (HF), basische, saure und/oder substantive Farbstoffe (Direktfarbstoffe), Flammschutzmittel wie beispielsweise halogenierte Flammschutzmittel, Organophosphor-Flammschutzmittel oder anorganische Flammschutzmittel wie etwa Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Ammoniumsulfat, Antimontrioxid oder Antimonpentoxid. Schließlich können auch Additive aus den Gruppen, Fixiermittel, Aluminiumsalze, Flammhemmungsmittel, Entschäumer, Entlüfter, Ligninderivate, Ligninsulfonate, Biozide und/oder Fungizide verwendet werden. Die Additive/Hilfsstoffe können dabei grundsätzlich ein- oder mehrmals an der gleichen Stelle und/oder an unterschiedlichen Stellen des Herstellungsprozesses zugegeben werden. Es ist aber auch möglich, dass der oder die Hilfsstoffe über die mindestens eine Zerfaserungsvorrichtung der mindestens einen Faserstofflage und/oder den einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen der mindestens einen Faserstoffsuspension zugegeben werden. Dadurch verringert sich vorteilhafterweise der maschinelle Aufwand zur Durchführung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens nochmals deutlich.

[0011] Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Herstellung einer mehrlagigen Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, umfassend mindestens eine Faserstofflage, wobei die Vorrichtung mindestens einen Vorratsbehälter oder eine Zuleitung zur Aufnahme und Abgabe mindestens einer Faserstoffsuspension mit einem Feuchtigkeitsgehalt zwischen 99,9 und 85,0 Gew.-%, mindestens eine Zerfaserungsvorrichtung zum Zerfasern und/oder zur Vereinzelung der Faserstoffsuspension zu einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen umfasst. Der Vorratsbehälter oder die Zuleitung ist dabei derart angeordnet, dass ein direktes Zuführen der Faserstoffsuspension zu der Zerfaserungsvorrichtung erfolgt. Dies bedeutet, dass ein direkter Auftrag der Faserstoffsuspension auf die Zerfaserungsvorrichtung erfolgt. Durch das Zerfasern und/oder Vereinzeln der Faserstoffsuspension ist es wiederum möglich, eine poröse Faserstofflage mittels der einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen der Faserstoffsuspension auszubilden. Insgesamt kann daher vorteilhafterweise durch die erfindungsgemäße Vorrichtung eine ein- oder mehrlagige Faserstoffbahn hergestellt werden, die einerseits kostengünstig herstellbar ist und eine verbesserte Festigkeit in z-Richtung (senkrecht zur Faserbahnebene) aufweist. Der Feuchtigkeitsgehalt der Faserstoffsuspension kann beispielsweise Werte von 99,9 Gew.-%, 99,5 Gew.-%, 99.0 Gew.-%, 98.5 Gew.-%, 98.0 Gew.-%, 97.5 Gew.-%, 97.0 Gew.-%, 96.5 Gew.-%, 96.0 Gew.-%, 95.5 Gew.-%, 95.0 Gew.-%, 94.5 Gew.-%, 94.0 Gew.-%, 93.5 Gew.-%, 93.0 Gew.-%, 92.5 Gew.-%, 92.0 Gew.-%, 91.5 Gew.-%, 91.0 Gew.-%, 90.5 Gew.-%, 90.0 Gew.-%, 89.5 Gew.-%, 89.0 Gew.-%, 88.5 Gew.-%, 88.0 Gew.-%, 87.5 Gew.-%, 87.0 Gew.-%, 86.5 Gew.-%, 86.0 Gew.-%, 85.5 Gew.-%, 85.0 Gew.-% sowie entsprechende Zwischenwerte annehmen. Insbesondere kann der Feuchtigkeitsgehalt der Faserstoffsuspension zwischen 97,5 und 95 Gew.-% liegen. Des Weiteren verringert sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorteilhafterweise der Platzbedarf, da hier eine direkte Verarbeitung bzw. ein direkter Auftrag der Faserstoffsuspension über eine entsprechende Zerfaserungsvorrichtung ohne Zwischenschaltung eines Transportbandes erfolgt. Damit ergeben sich aber auch niedrigere Investitionskosten. Zudem weist die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellte ein- oder mehrlagige Faserstoffbahn ein erhöhtes Volumen bei einer gleichzeitigen Verringerung der Dichte auf. Schließlich sind eine hohe Steifigkeit und gute Wärmedämmeigenschaften der so hergestellten ein- oder mehrlagigen Faserstoffbahn zu beobachten. Schließlich kann die mindestens eine Zerfaserungsvorrichtung entlang einer jeweiligen Transportrichtung (T) mindestens eines permeablen oder nicht-permeablen Transportbandes angeordnet sein, derart, dass ein Auftrag der einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen einer oder mehrerer Faserstoffsuspensionen auf das mindestens eine oder mehrere Transportbänder erfolgt. Die Faserstofflage wird dabei durch das Auftragen auf das mindestens eine bewegte Transportband gebildet. Die genannten Transportbänder können zumindest teilweise als Filze oder Siebe ausgebildet sein. Zudem besteht die Möglichkeit, dass die mindestens eine Zerfaserungsvorrichtung derart ausgebildet ist, dass sie nach Bedarf in die Produktionslinie ein- und ausschwenkbar ist. Dadurch ergibt sich vorteilhafterweise die Möglichkeit, mit nur einer Produktionslinie ein- oder mehrlagige Faserstoffbahnen mit bekannten, herkömmlich hergestellten Faserstofflagen und Faserstoffbahnen enthaltend die erfindungsgemäß aus der Zerfaserung und/oder Vereinzelung einer Faserstoffsuspension hergestellten Faserstofflage herzustellen. Notwendige Umrüstzeiten werden minimiert. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass die Geschwindigkeit des mindestens einen permeablen oder nicht-permeablen Transportbandes variiert wird. Damit lassen sich vorteilhafterweise die Eigenschaften wie Dichte und Volumen der porösen Faserstofflage einstellen und steuern. Unter Aufbringen der einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen der Faserstoffsuspension auf mindestens ein bewegtes permeables oder nicht-permeables Transportband zur Ausbildung der mindestens einen Faserstofflage wird verstanden, dass die einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen direkt auf das Transportband oder auch auf mindestens eine, bereits auf dem Transportband aufgetragene und gebildete Faserstofflage aufgetragen werden können. Die einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen können beispielsweise zur Ausbildung einer Zwischen-Faserstofflage auf eine oder mehrere herkömmlich gebildete Faserstofflagen aufgetragen und mit mindestens einer weiteren herkömmlich gebildeten Faserstofflage bedeckt werden. Dies erfolgt üblicherweise vor dem Vergautschen der einzelnen Faserstofflagen. Auch andere Kombinationen von herkömmlich und erfindungsgemäß gebildeten Faserstofflagen zur Ausbildung unterschiedlicher mehrlagiger Faserstoffbahnen sind denkbar und möglich.

[0012] In vorteilhaften Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Zerfaserungsvorrichtung kamm-, bürsten- oder rollenartig oder als Wasserstrahl- oder Luftdruckvorrichtung ausgebildet, wobei die Wasserstrahl- oder Luftdruckvorrichtung rotierend oder nicht-rotierend ausgebildet sein kann und mindestens einen pulsierenden oder nicht-pulsierenden Wasserstrahl oder Luftstrahl zum Zerfasern und/oder zur Vereinzelung der Faserstoffsuspension erzeugt. Auch andere Ausgestaltungen der Zerfaserungsvorrichtung sind denkbar, wobei diese eine Zerfaserung und/oder eine Vereinzelung der Faserstoffsuspension zu einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen ermöglichen müssen. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass die Zerfaserungsvorrichtung mindestens eine Öffnung zur Abgabe von mindestens einem in der Papier- und Kartonherstellung verwendeten Hilfsstoff aus der Gruppe umfassend Bindemittel, Retentionsmittel, Füllmittel, Farbstoffe, Bleichmittel, Nassverfestiger, Nano-Zellulose oder sonstige in der Papier- und Kartonherstellung verwendete Hilfsstoffe aufweist. Dadurch verringert sich vorteilhafterweise der maschinelle Aufwand zur Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nochmals deutlich. Die Abgabe von mindestens einem in der Papier- und Kartonherstellung verwendeten Hilfsstoff kann aber auch über bekannte Vorrichtungen, wie zum Beispiel einen Sprühbalken erfolgen.

[0013] In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst die Vorrichtung mindestens eine Pressvorrichtung zum Vergautschen von zumindest der zweiten Faserstofflage mit einer aus den zerfaserten und/oder vereinzelten Fasern und/oder Fasergruppen gebildeten porösen Faserstoffschicht und/oder mindestens eine Trocknungsvorrichtung zum Trocknen der mehrlagigen Faserstoffbahn und/oder mindestens einen Kalander und/oder mindestens eine Leim- und/oder Klebevorrichtung und/oder mindestens eine Kalibriereinheit und/oder mindestens einen Abnahmevorrichtung zur Abnahme der Faserbahn von dem entsprechenden Transportband und/oder mindestens eine Auftragsvorrichtung für Zusatzstoffe und/oder mindestens eine Schneidvorrichtung. Je nach Anforderungen an das Endprodukt, nämlich der mehrlagigen Faserstoffbahn kann die erfindungsgemäße Vorrichtung eine oder mehrere der genannten Maschinenelemente umfassen.

[0014] Die vorliegende Erfindung umfasst zudem eine mehrlagige Faserstoffbahn hergestellt nach einem Verfahren wie im Vorhergehenden beschrieben und/oder hergestellt mittels einer ebenfalls im Vorhergehenden beschriebenen Vorrichtung.

[0015] Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in den Ausführungsbeispielen genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Dabei zeigt:

Fig. 1

eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung einer mehrlagigen Faserstoffbahn; und

Fig. 2

eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung einer mehrlagigen Faserstoffbahn.

[0016] Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 10 zur Herstellung einer mehrlagigen Faserstoffbahn 48. Bei der dargestellten Faserstoffbahn 10 handelt es sich um eine Kartonbahn umfassend drei Faserstofflagen 28, 30, 32. Die Vorrichtung 10 umfasst dabei insgesamt drei Vorratsbehälter 12, 14, 16 zur Aufnahme und Abgabe jeweils einer Faserstoffsuspension 24, 34, 36 mit jeweils einem Feuchtigkeitsgehalt zwischen 99,9 und 85,0 Gew.-%. Die Zusammensetzungen der einzelnen Faserstoffsuspensionen 24, 34, 36 sind dabei unterschiedlich ausgebildet. So können die unterschiedlichen Faserstoffsuspensionen 12, 14, 16 beispielhaft unterschiedliche Anteile an Frisch- und Recyclingfasern aufweisen. Es ist aber auch möglich, dass die Zusammensetzungen der einzelnen Faserstoffsuspensionen 24, 34, 36 identisch sind. Das Niveau der Faserstoffsuspensionen 24, 34, 36 innerhalb der Vorratsbehälter 12, 14, 16 kann geregelt sein, zum Beispiel über eine Versorgungspumpe (nicht dargestellt).

[0017] Man erkennt, dass die Vorrichtung 10 weiterhin drei Zerfaserungsvorrichtungen 18, 20, 22 zum Zerfasern und/oder zur Vereinzelung der Faserstoffsuspensionen 24, 34, 36 zu einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen 42, 44, 46 umfasst. Dabei sind die jeweiligen Vorratsbehälter 12, 24, 26 und die zugehörigen Zerfaserungsvorrichtungen 18, 20, 22 derart zueinander angeordnet, dass ein direktes Zuführen beziehungsweise ein direkter Auftrag der Faserstoffsuspensionen 24, 34, 36 zu den jeweiligen Zerfaserungsvorrichtungen 18, 20, 22 erfolgt. Die Zerfaserungsvorrichtungen 18, 20, 22 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zylinderartig ausgebildet, wobei an den jeweiligen Zylindern entsprechende Borsten oder Zacken 38 zur Vereinzelung und/oder Zerfaserung der Faserstoffsuspensionen 24, 34, 36 angeordnet sind. Des Weiteren erkennt man, dass die Zerfaserungsvorrichtungen 18, 20, 22 sich gegensinnig zu einer Transportrichtung T beziehungsweise einer Drehrichtung einer entsprechenden Umlenkwalze 40 eines permeablen oder nicht-permeablen Transportbandes 26 drehen.

[0018] Es wird deutlich, dass die einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen 42, 44, 46 der Faserstoffsuspensionen 24, 34, 36 nacheinander auf das Transportband 26, welches im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Sieb ausgebildet ist, aufgetragen werden. Somit ergibt sich die Faserstoffbahn 48 bestehend aus den jeweiligen Faserstofflagen 28, 30, 32. Die so ausgebildete mehrlagige Faserstoffbahn 48 wird dann einer weiteren Verarbeitung, zum Beispiel einem Vergautschen zugeführt (nicht dargestellt).

[0019] Durch die Bewegung des Transportbandes 26 bilden sich die porösen Faserstofflagen 28, 30, 32 aus.

[0020] Fig. 2 zeigt in einer schematischen Darstellung eine alternative Ausführungsform einer Vorrichtung 10' zur Herstellung einer mehrlagigen Faserstoffbahn 48. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung 10' einen ersten Stoffauflauf 50, über den eine erste Faserstoffsuspension 52 auf das erste permeable oder nicht-permeable Transportband 26 aufgetragen wird. Auf dem Transportband 26 bildet sich aus der ersten Faserstoffsuspension 52 eine erste Faserstofflage 54 aus. Das Transportband 26 wird wiederum in Transportrichtung T mittels mehrerer Umlenk- und Transportwalzen, zum Beispiel mittels der Transport- und Umlenkwalze 40 bewegt.

[0021] Man erkennt, dass oberhalb des Transportbandes 26 und in Transportrichtung T nach dem ersten Stoffauflauf 50 ein Vorratsbehälter 12 mit einer zweiten Fasersuspension 24 angeordnet ist. Über die Zerfaserungsvorrichtung 18 erfolgt wiederum das Zerfasern und/oder Vereinzeln der Faserstoffsuspension 24 zu einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen 42. Die zerfaserten und vereinzelten Fasern und/oder Fasergruppen 42 werden auf die erste Faserstofflage 54 aufgetragen und bilden wiederum unter Bewegung des Transportbands 26 eine poröse Faserstoffschicht 28 aus. Diese poröse Faserstofflage 28 weist insbesondere Fasern und/oder Fasergruppen auf, die in z-Richtung, das heißt aus der x/y-Ebene der Faserstoffbahn 48 hinausragend angeordnet sind. Dadurch ergibt sich ein relativ hohes Volumen der porösen Faserstofflage 28 bei einer relativ niedrigen Dichte. Des Weiteren kann eine hohe Festigkeit der so gebildeten mehrlagigen Faserstoffbahn 48 in z-Richtung erzielt werden.

[0022] In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird auf die poröse Faserstofflage 28 eine dritte Faserstofflage 60 aufgebracht. Die dritte Faserstofflage 60 wird über einen zweiten Stoffauflauf 56, der eine dritte Faserstoffsuspension 58 auf ein weiteres permeables oder nicht-permeables Transportband 62 aufträgt, gebildet. Dabei enthalten alle Faserstoffsuspensionen 24, 52, 58 Faserstoffe auf Zellulosebasis oder anderer Herkunft. Hierbei kann es sich um so genannte Frischfasern und/oder Recyclingfasern und/oder künstlich erzeugte Fasern handeln. Die Zusammensetzungen der Faserstoffsuspensionen 24, 52, 56 können aber auch identisch sein.

[0023] Des Weiteren erkennt man, dass die poröse Faserstofflage 28 mit der als Rückenlage dienenden ersten Faserstofflage 54 und der als Decklage dienenden Faserstofflage 60 mittels einer Pressvorrichtung 64 vergautscht wird. Nach dem Vergautschen erfolgt eine Trocknung der mehrlagigen Faserstoffbahn 48 sowie optional der Auftrag von einem oder mehreren Strichen. Des Weiteren weist die Vorrichtung 10' eine Abnahmevorrichtung 66 zur Abnahme der Faserstoffbahn 48 von dem Transportband 26 auf. Nach dem Verlassen der Vorrichtung 10' kann die mehrlagige Faserstoffbahn 48 weiterverarbeitet werden.

[0024] Die mit T gekennzeichneten Pfeile in den Figuren 1 und 2 stellen die Transportrichtungen der Transportbänder 26, 62 dar. Durch die Bewegung des Transportbandes 26 bildet sich die poröse Faserstofflage 28 aus.

[0025] Aus den dargestellten Ausführungsbeispielen wird deutlich, dass eine Vielzahl von Kombinationsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich sind. Diese können insbesondere gemäß den jeweiligen Anforderungen an die herzustellende ein- oder mehrlagige Faserstoffbahn 48 kombiniert werden. So kann zum Beispiel eine Zerfaserung einer bereits aus einer Faserstoffsuspension gebildeten Faserstofflage mittels einer Zerfaserungsvorrichtung zur Ausbildung der zuvor beschriebenen porösen Faserstofflage erfolgen. Diese kann mit einer gemäß dem vorliegenden Verfahren erzeugten porösen Faserstofflage kombiniert werden. Der Auftrag der einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen kann wiederum direkt auf ein weiteres Transportband oder auf mindestens eine bereits auf dem Transportband ausgebildete Faserstofflage erfolgen.

[0026] Die in den Unterlagen angegebenen Parameterwerte zur Definition von Prozess- und Messbedingungen für die Charakterisierung von spezifischen Eigenschaften des Erfindungsgegenstands sind auch im Rahmen von Abweichungen beispielsweise aufgrund von Messfehlern, Systemfehlern, Einwaagefehlern, DIN-Toleranzen und dergleichen als vom Rahmen der Erfindung mitumfasst anzusehen.

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung einer ein- oder mehrlagigen Faserstoffbahn (48), insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, umfassend mindestens eine Faserstofflage (28), dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zumindest folgende Schritte umfasst:

- Bereitstellen mindestens einer Faserstoffsuspension (24) mit einem Feuchtigkeitsgehalt zwischen 99,9 und 85,0 Gew.-% in mindestens einem Vorratsbehälter (12) oder mindestens einer Zuleitung;

- Direktes Zuführen der Faserstoffsuspension (24) aus dem Vorratsbehälter (12) oder der Zuleitung zu mindestens einer Zerfaserungsvorrichtung (18) zum Zerfasern und/oder zur Vereinzelung der Faserstoffsuspension (24) zu einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen (42); und

- Aufbringen der einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen (42) der Faserstoffsuspension (24) auf mindestens ein permeables oder nicht-permeables Transportband (26) zur Ausbildung der mindestens einen Faserstofflage (28).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Faserstoffsuspensionen (24, 34, 36) mit jeweils einem Feuchtigkeitsgehalt zwischen 99,9 und 85,0 Gew.-% in einem unterteilten oder mehreren Vorratsbehältern (12, 14, 16) oder Zuleitungen bereitgestellt werden und die Faserstoffsuspensionen (24, 34, 36) jeweils direkt mindestens einer Zerfaserungsvorrichtung (18, 20, 22) zum Zerfasern und/oder zur Vereinzelung der einzelnen Faserstoffsuspensionen (24, 34, 36) zu einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen (42, 44, 46) zugeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Faserstoffsuspensionen (24, 34, 36) jeweils einer vorbestimmten Zerfaserungsvorrichtung (18, 20, 22) zugeführt werden.

4. Verfahren nach einem Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen (42, 44, 46) der Faserstoffsuspensionen (24, 34, 36) auf mindestens zwei permeable oder nicht-permeable Transportbänder zur Ausbildung von mindestens zwei Faserstofflagen (28, 30, 32) aufgebracht werden.

5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen (42, 44, 46) der Faserstoffsuspensionen (24, 34, 36) in einer Transportrichtung des Transportbands (26) nacheinander zur Ausbildung einer mehrlagigen Faserstoffbahn (48) aufgebracht werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vergautschen der mindestens einen Faserstofflage (28) mit mindestens einer weiteren Faserstofflage (30, 32, 54, 60) unter Bildung der mehrlagigen Faserstoffbahn (48) erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Vergautschen eine Dickenkalibierung der mindestens einen Faserstofflage (28) und/oder der aufeinanderliegenden Faserstofflagen (28, 30, 32, 54, 60) durchgeführt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung der Faserstofflagen (28, 30, 32, 54, 60) Faserstoffe auf Zellulosebasis und/oder künstlichen, insbesondere Kunststofffasern und/oder Mineralfasern, verwendet werden.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Faserstofflagen (28, 30, 32, 54, 60) und/oder den einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen (42, 44, 46) der mindestens einen Faserstoffsuspension (24, 34, 36) mindestens ein in der Papier- und Kartonherstellung verwendeter Hilfsstoff aus der Gruppe umfassend Bindemittel, Retentionsmittel, Füllmittel, Farbstoffe, Bleichmittel, Nassverfestiger, Nano-Zellulose oder sonstige in der Papier- und Kartonherstellung verwendete Hilfsstoffe zugegeben wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Hilfsstoffe über die mindestens eine Zerfaserungsvorrichtung (18, 20, 22) der mindestens einen Faserstofflage (28, 30, 32) und/oder den einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen (42, 44, 46) der mindestens einen Faserstoffsuspension (24, 34, 36) zugegeben werden.

11. Vorrichtung zur Herstellung einer ein- oder mehrlagigen Faserstoffbahn (48), insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, umfassend mindestens eine Faserstofflage (28, 30, 32), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10, 10') mindestens einen Vorratsbehälter (12, 14, 16) oder eine Zuleitung zur Aufnahme und Abgabe mindestens einer Faserstoffsuspension (24, 34, 36) mit einem Feuchtigkeitsgehalt zwischen 99,9 und 85,0 Gew.-%, mindestens eine Zerfaserungsvorrichtung (18, 20, 22) zum Zerfasern und/oder zur Vereinzelung der Faserstoffsuspension (24, 34, 36) zu einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen (42, 44, 46) umfasst, wobei der Vorratsbehälter (12, 24, 26) oder die Zuleitung derart angeordnet ist, dass ein direktes Zuführen der Faserstoffsuspension (24, 34, 36) zu der Zerfaserungsvorrichtung (18, 20, 22) erfolgt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Zerfaserungsvorrichtung (18, 20, 22) entlang einer jeweiligen Transportrichtung (T) mindestens eines permeablen oder nicht-permeablen Transportbandes (26) angeordnet ist, derart, dass ein Auftrag der einzelnen Fasern und/oder Fasergruppen (42, 44, 46) einer oder mehrerer Faserstoffsuspensionen (24, 34, 36) auf das mindestens eine oder mehrere Transportbänder (26) erfolgt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerfaserungsvorrichtung (18, 20, 22) kamm-, bürsten- oder rollenartig oder als Wasserstrahl- oder Luftdruckvorrichtung ausgebildet ist, wobei die Wasserstrahl- oder Luftdruckvorrichtung rotierend oder nicht-rotierend ausgebildet ist und mindestens einen pulsierenden oder nicht-pulsierenden Wasserstrahl oder Luftstrahl zum Zerfasern und/oder zur Vereinzelung der Faserstoffsuspension (24, 34, 36) erzeugt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerfaserungsvorrichtung (18, 20, 22) mindestens eine Öffnung zur Abgabe von mindestens einem in der Papier- und Kartonherstellung verwendeten Hilfsstoff aus der Gruppe umfassend Bindemittel, Retentionsmittel, Füllmittel, Farbstoffe, Bleichmittel, Nassverfestiger, Nano-Zellulose oder sonstige in der Papier- und Kartonherstellung verwendete Hilfsstoffe aufweist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10, 10') des weiteren mindestens eine Pressvorrichtung (64) zum Vergautschen der mindestens einen Faserstofflage (28, 30, 32) mit einer weiteren Faserstofflage (54, 60) und/oder mindestens eine Trocknungsvorrichtung zum Trocknen der mehrlagigen Faserstoffbahn (48) und/oder mindestens einen Kalander und/oder mindestens eine Leim- und/oder Klebevorrichtung und/oder mindestens eine Kalibriereinheit und/oder mindestens eine Abnahmevorrichtung (66) und/oder mindestens eine Auftragsvorrichtung für Zusatzstoffe und/oder mindestens eine Schneidvorrichtung umfasst.

16. Mehrlagige Faserstoffbahn hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 und/oder hergestellt mittels einer Vorrichtung (10, 10') gemäß einem der Ansprüche 11 bis 15.

Zeichnung