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Title:
DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING A FIBROUS WEB
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/122576
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device and associated method for producing a fibrous web (1), in particular a tissue web (1), said device comprising a first press (2), which has a first felt (10) and a second felt (20), which are both guided through the press gap of the first press (2), and also a Yankee cylinder (4) for drying the fibrous web (1) and a transfer press (3) for transferring the fibrous web (1) to the Yankee cylinder (4), characterised in that the second felt (20) is also guided through the press gap of the transfer press (3), and the side of the second felt (20) in contact with the paper consists of a nonwoven layer which comprises at least 80 wt.%, in particular at least 90 wt.% of nonwoven fibres which consist of polyamide or polyamides and have a fineness of 6.7 dtex and less, in particular 3.3 dtex or less.

Inventors:
HAYDEN CALVIN (US)
ELLIOTT GREG (US)
GRAVES GEORGE (US)
BRANT PAUL (US)
Application Number:
PCT/EP2021/084125
Publication Date:
June 16, 2022
Filing Date:
December 03, 2021
Export Citation:
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Assignee:
VOITH PATENT GMBH (DE)
International Classes:
D21F9/00; D21F7/08; D21F11/14
Domestic Patent References:
WO2017060053A12017-04-13
WO2016071262A12016-05-12
Foreign References:
DE102018124016A12019-11-21
US20170233946A12017-08-17
Attorney, Agent or Firm:
VOITH PATENT GMBH - PATENTABTEILUNG (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Herstellung einer Faserstoffbahn (1 ), insbesondere einer Tissuebahn (1 ), umfassend eine erste Presse (2), die einen ersten Filz (10) und einen zweiten Filz (20) aufweist, welche beide durch den Pressspalt der ersten Presse (2) geführt sind, sowie einen Yankeezylinder (4) zum Trocknen der Faserstoffbahn (1 ) und eine Übergabepresse (3) zur Übergabe der Faserstoffbahn (1 ) auf den Yankeezylinder (4), dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Filz (20) auch durch den Pressspalt der Übergabepresse (3) geführt ist, und die papierberührende Seite des zweiten Filzes (20) aus einer Vlieslage besteht, die mindestens 80 gew%, insbesondere mindestens 90 gew% an Vliesfasern umfasst, welche aus Polyamid bzw. Polyamiden bestehen und eine Feinheit von 6.7dtex und weniger, insbesondere 3.3dtex oder weniger aufweisen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Filz (20) noch weitere Vlieslagen umfasst, und mindestens 90 gew% der Vliesfasern aller Vlieslagen eine Feinheit von 6.7dtex und weniger, insbesondere 3.3dtex oder weniger aufweisen.

3. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einer Vlieslage, insbesondere allen Vlieslagen des zweiten Filzes (20) zumindest einige der Vliesfasern stoffschlüssig miteinander verbunden, insbesondere verklebt, verschweißt oder verschmolzen sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Filz (20) eine Luftdurchlässigkeit von weniger als 5 cfm (ca 142 l/min), insbesondere von 0 cfm aufweist. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die papierberührende Seite des ersten Filzes (10) aus einer Vlieslage besteht, die mindestens 80 gew% an Vliesfasern umfasst die eine Feinheit von über 6.7dtex, insbesondere 11 dtex und mehr aufweisen. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Presse (2) als Schuhpresse (2) ausgeführt ist. Verfahren zur Herstellung einer Faserstoffbahn (1 ), insbesondere einer Tissuebahn (1 ), umfassend die folgenden Schritte

-Transportieren der Faserstoffbahn (1 ) auf einem ersten Filz (10) zu einer ersten Presse (2)

-Pressen der Faserstoffbahn (1 ) in der ersten Presse (2) zwischen dem ersten Filz (10) und einem zweiten Filz (20)

-Transportieren der Faserstoffbahn (1 ) mit dem zweiten Filz (20) von der ersten Presse (2) zu einem Yankeezylinder (4)

-Übergeben der Faserstoffbahn (1 ) von dem zweiten Filz (20) auf den Yankeezylinder (4) mittels einer Übergabepresse (3), wobei der zweite Filz (20) auch durch den Pressspalt der Übergabepresse (3) geführt ist, und die papierberührende Seite des zweiten Filzes (20) aus einer Vlieslage besteht, die mindestens 80 gew%, insbesondere mindestens 90 gew% an Vliesfasern umfasst, welche aus Polyamid bzw. Polyamiden bestehen und eine Feinheit von 6.7dtex und weniger, insbesondere 3.3dtex oder weniger aufweisen. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressung in der ersten Presse (2) mit mehr als 200 kN/m, insbesondere zwischen 400 kN/m und 600 kN/m erfolgt

Description:
Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eine Faserstoffbahn

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Tissuebahn gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , sowie ein entsprechendes Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7

Insbesondere im Markt für Tissuepapiere zeichnet sich seit einiger Zeit ein Trend hin zu noch voluminöseren und zu strukturierten Tissuepapieren ab. Jedoch ist dieser Markt bislang noch nicht so groß, dass es für viele Hersteller nicht rentabel ist, die gesamte Produktion einer Tissuemaschine für derartige qualitativ hochwertige Produkte umzustellen. Daher besteht auf Seiten der Hersteller solcher Tissueprodukte der Wunsch nach einer flexiblen Produktionsanlage, die in der Lage ist, mit moderatem Umrüstaufwand sowohl hochwertige Produkte als auch Standardqualitäten zu produzieren.

Die Firma Valmet bietet unter dem Produktnamen „NTT“ ein Maschinenkonzept an, das eine Lösung für dieses Dilemma verspricht (htps://www.valmet.com/NTT/). Ein zentrales Element in diesem „NTT“ Konzept ist es, dass die Faserstoffbahn zwischen einem Filz und einem NTT-Band gepresst wird, und anschließend mittels dieses NTT- Bandes zu einer Trocknungseinrichtung in Form eines Yankeezylinders transportiert wird. Bei Verwendung eines strukturierten NTT Bandes können dabei hochwertige, texturierte Qualitäten produziert werden, während bei Verwendung eines glatten Bandes Standardqualitäten produziert werden können.

Nachteilig an diesem Konzept ist es jedoch, dass auch für die Produktion einfacher Tissueprodukte ein vergleichsweise teures NTT Band verwendet werden muss.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Stand der Technik so weiter zu entwickeln, dass eine kostengünstigere Produktion von Tissuepapieren möglich wird. Es ist insbesondere einer Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Alternative zur Verwendung des NTT-Bandes vorzuschlagen.

Diese Aufgaben werden vollständig gelöst durch eine Vorrichtung zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Tissuebahn gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 1 , sowie einem Verfahren zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Tissuebahn gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 7.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.

Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Tissuebahn, umfassend eine erste Presse, die einen ersten Filz und einen zweiten Filz aufweist, welche beide durch den Pressspalt der ersten Presse geführt sind, sowie einen Yankeezylinder zum Trocknen der Faserstoffbahn und eine Übergabepresse zur Übergabe der Faserstoffbahn auf den Yankeezylinder. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass der zweite Filz auch durch den Pressspalt der Übergabepresse geführt ist, und die papierberührende Seite des zweiten Filzes aus einer Vlieslage besteht, die mindestens 80 gew%, insbesondere mindestens 90 gew% an Vliesfasern umfasst, welche aus einem Polyamid bzw. aus Polyamiden bestehen und eine Feinheit von 6.7dtex und weniger, insbesondere 3.3dtex oder weniger aufweisen.

In der hier beschriebenen Erfindung wird also der NTT-Belt durch einen zweiten Filz ersetzt. Bisher war eine Verwendung von Filzen an dieser Position nicht in Betracht gezogen worden, da mit Filzen nicht dieselbe Oberflächeneigenschaften, insbesondere Glätte und Wasserdichtheit erreicht werden kann, wie mit der Beschichtung der NTT Bänder.

Die Erfinder haben jedoch erkannt, dass dies für das Funktionieren des Prozesses gar nicht erforderlich ist. Durch die extrem hohe Faserfeinheit der Vlieslage von maximal 6.7 dtex - vorteilhafterweise sogar von 3.3 dtex oder weniger entsteht eine vergleichsweise dichte Oberfläche, so dass im Presspalt der ersten Presse nur eine geringe Entwässerung durch den zweiten Filz erfolgt, und stattdessen die meiste oder die gesamte Entwässerung wie im klassischen NTT Verfahren durch den ersten Filz erfolgt.

Weiterhin weist die papierberührende Seite des zweiten Filzes eine Glätte auf, die zwar unter der von üblichen NTT Bändern liegt, jedoch deutlich über der von herkömmlichen Filzen. Insbesondere ist ein solcher zweiter Filz glatter als der ebenfalls in der Maschine verwendete erste Filz. Dies führt dazu, dass die Faserstoffbahn nach dem Pressspalt der ersten Presse an der glatten Oberfläche des zweiten Filzes haften bleibt, und nicht am ersten Filz.

Während also die leichten Nachteile des Filzes in Form einer schlechteren Glätte und etwas höheren Wasserdurchlässigkeit im Vergleich zum NTT Band akzeptabel sind, bietet die Verwendung des Filzes eine Reihe von Vorteilen.

Unter anderem ist es vorteilhaft, dass die Polyamidfasern an der Papierseite des zweiten Filzes hydrophil sind, während die üblichen Polyurethanbeschichtungen der NTT Bänder hydrophob sind. Durch diese hydrophile Oberfläche wird die Rückbefeuchtung der Faserstoffbahn auf der Strecke zwischen der ersten Presse und dem Yankeezylinder reduziert.

Für die Vliesfasern können verschiedenen Polyamide verwendet werden, beispielsweise PA 6, PA 6.6, PA 10, PA 12 etc. Weiterhin kann auch vorgesehen sein, dass die Vliesfasern des zweiten Filzes verschiedene Polyamide aufweisen. Insbesondere können sogenannte Zweikomponentenfasern (Bico-Fasern) vorgesehen sein, die beispielsweise neben einem PA6/Pa6.6. noch ein niedrig schmelzendes PA - CoPolymer aufweisen. Hier stehen bei der Wahl des Polyamids oder der Polyamide dem Filzdesigner viele Möglichkeiten offen.

Ein wahrscheinlich noch größerer Vorteil ist aber die Tatsache, dass ein solcher Filz deutlich kostengünstiger ist als ein herkömmliches NTT Band. Zur Herstellung können dieselben Anlagen verwendet werden, wie bei der Herstellung herkömmlicher Filze, und die Produktionsgeschwindigkeit ist für einen Filz deutlich größer als für ein beschichtetes Band. Dieser Kostenvorteil ist wie bereits erwähnt insbesondere bei der Produktion von Tissuepapier in Standardqualität ein wesentliches Argument.

In vorteilhaften Ausführungen kann vorgesehen sein, dass der zweite Filz noch weitere Vlieslagen umfasst, und mindestens 90 gew% der Vliesfasern aller Vlieslagen eine Feinheit von 6.7dtex und weniger, insbesondere 3.3dtex oder weniger aufweisen. Bei diesen weiteren Vlieslagen kann es sich auch um Vlieslagen handeln, die auf der Laufseite des zweiten Filzes Vlieslagen vorgesehen sind.

In besonders bevorzugten Ausführungen können alle Vliesfasern des zweiten Filzes Feinheit von 6.7dtex und weniger, insbesondere 3.3dtex oder weniger aufweisen.

Besonders bevorzugt können auch alle Vliesfasern aus Polyamid sein.

In bevorzugten Ausführungen kann vorgesehen sein, dass die papierberührende Seite des ersten Filzes aus einer Vlieslage besteht, die mindestens 80 gew% an Vliesfasern umfasst die eine Feinheit von über 6.7dtex, insbesondere 11 dtex und mehr aufweisen. Bei dieser Ausführung kann ohne eine besondere Anpassung der ersten Presse eine sichere Übergabe der Faserstoffbahn vom ersten Filz auf den zweiten Filz sichergestellt werden, da die Unterschiede in den Oberflächenglätte der beiden Filze groß genug sind.

Von Vorteil kann es sein, wenn in zumindest einer Vlieslage, insbesondere allen Vlieslagen des zweiten Filzes zumindest einige der Vliesfasern stoffschlüssig miteinander verbunden, insbesondere verklebt, verschweißt oder verschmolzen sind. Da die Vliesfasern an der Oberfläche des zweiten Filzes sehr fein sind, besteht die Gefahr, dass sich diese Fasern oder Teile davon im Betrieb der Vorrichtung aus der Vlieslage lösen, was zu einem beschleunigten Verschleiß des Filzes führen kann. Durch das stoffschlüssige Verbinden von Vliesfasern kann diesem Verschleiß entgegengewirkt werden, wodurch sich die Standzeiten der Filze steigern lassen. Eine Möglichkeit, diese Verbindungen zu realisieren, ist die Zugabe von Zwei- Komponenten Fasern („BiCo-Fasern“) in die Vlieslage, deren Mantel aus leicht schmelzbarem Polymer (bevorzugt einem PA Co-Polymer) besteht, wodurch bei geeigneter Erwärmung und gegebenenfalls einem geeigneten Druck die Verbindungen zwischen Fasern hergestellt werden.

In vorteilhaften Ausführungen kann vorgesehen sein, dass ein großer Teil der Vliesfasern oder zumindest der Vlieslage der papierberührenden Seite des zweiten Filzes aus Bico-Fasern besteht. So können beispielsweise über 25 gew%, insbesondere zwischen 30 gew% und 60 gew%, bevorzugt zwischen 49 gew% und 50 gew% der Vliesfasern einer Lage oder aller Lagen aus Bico-Fasern bestehen.

Alternativ oder zusätzlich können Vliesfasern aber auch anders verbunden, beispielsweise verschweißt sein. Das Transmissionsschweißen unter Verwendung eines Anteils von absorbierenden Fasern ist ein vorteilhaftes Verfahren, um solche Schweißverbindungen herzustellen.

Um die Entwässerung der Faserstoffbahn durch den zweiten Filz möglichst gering zu halten kann es vorteilhaft sein, wenn der zweite Filz eine Luftdurchlässigkeit von weniger als 5 cfm (ca. 142 l/min), insbesondere von 0 cfm aufweist. Um diese niedrigen Werte zu erzielen ist beispielsweise das Vorsehen von großen Anteilen an Bico-Fasern wie oben beschrieben sehr hilfreich.

In der ersten Presse erfolgt eine signifikante Entwässerung der Faserstoffbahn. Vorteilhaft ist es, wenn die erste Presse als Schuhpresse ausgeführt ist. Die Übergabepresse hat hingegen hauptsächlich die Funktion, die Übergabe der Faserstoffbahn vom zweiten Filz auf die Oberfläche des Yankeezylinders sicherzustellen. Hier ist eine komplizierte Schuhpresse - obgleich möglich - nicht notwendig und ökonomisch nicht sinnvoll. Üblicherweise ist für die Übergabepresse ein einfacher Walzenspalt ausreichend. Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Tissuebahn, umfassend die folgenden Schritte

• Transportieren der Faserstoffbahn auf einem ersten Filz zu einer ersten Presse

• Pressen der Faserstoffbahn in der ersten Presse zwischen dem ersten

Filz und einem zweiten Filz

• Transportieren der Faserstoffbahn mit dem zweiten Filz von der ersten Presse zu einem Yankeezylinder

• Übergeben der Faserstoffbahn von dem zweiten Filz auf den Yankeezylinder mittels einer Übergabepresse, wobei der zweite Filz auch durch den Pressspalt der Übergabepresse geführt ist, und die papierberührende Seite des zweiten Filzes aus einer Vlieslage besteht, die mindestens 80 gew%, insbesondere mindestens 90 gew% an Vliesfasern umfasst, welche aus Polyamid bzw. Polyamiden bestehen und eine Feinheit von 6.7dtex und weniger, insbesondere 3.3dtex oder weniger aufweisen.

Die Pressung in der ersten Presse -die insbesondere als Schuhpresse ausgeführt sein kann, kann vorteilhafterweise mit mehr als 200 kN/m, insbesondere zwischen 400 kN/m und 600 kN/m erfolgen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von schematischen Figuren erläutert; die Erfindung ist jedoch nicht auf die hier gezeigten Beispiele beschränkt. Die Figuren zeigen im Einzelnen:

Figur 1 zeigt einen Ausschnitt einer Vorrichtung gemäß einem Aspekt der Erfindung

Figur 2 zeigt exemplarisch eine Maschine zur Herstellung einer Tissuebahn mit einer Vorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung Figur 1 zeigt den für die vorliegende Erfindung wichtigen Teil einer Vorrichtung zur Herstellung einer Faserstoffbahn 1. Die Faserstoffbahn 1 wird hier gestützt auf einen ersten Filz 10 zur ersten Presse 20 transportiert. Dabei ist es für die vorliegende Erfindung nicht wesentlich, ob die Faserstoffbahn 1 auf dem ersten Filz 10 formiert, also gebildet wurde, oder ob sie nach dem Formieren auf den ersten Filz 10 übergeben wurde. Die erste Presse 2 ist in Figur 1 exemplarisch als Schuhpresse dargestellt. Den Pressspalt der ersten Presse 2 durchläuft die Bahn in einem Sandwich zwischen dem ersten Filz 10 sowie einem zweiten Filz 20 und wird dabei entwässert. Geläufige Presslasten liegen hierbei über 200 kN/m, häufig zwischen 400 kN/m und 600 kN/m. Die papierberührende Seite des zweiten Filzes 20 besteht dabei aus einer Vlieslage, die mindestens 80 gew%, oft auch 100% an Vliesfasern umfasst, welche aus einem Polyamid oder Polyamiden bestehen und eine Feinheit von 6.7dtex und weniger, insbesondere 3.3dtex oder weniger aufweisen.

Nach dem Verlassen des Pressspaltes der ersten Presse 2 bleibt die Faserstoffbahn 1 - insbesondere eine dünne Tissuebahn 1 - nicht am ersten Filz 10, sondern am zweiten Filz 20 haften. Dies ist durch die für einen Filz vergleichsweise glatte Oberfläche des zweiten Filzes 20 begründet. Die Faserstoffbahn 1 hängt in dem in Figur 1 gezeigten Beispiel dann unterhalb des zweiten Filzes 20. Auf diese Weise wird sie weiter in Richtung des Yankeezylinders 4 transportiert. Die Übertragung vom zweiten Filze 20 auf den Yankeezylinder 4 erfolgt mittels einer Übergabepresse 3. Diese Übergabepresse 3 hat keinen nennenswerten Entwässerungsaufgaben. Sie soll hauptsächlich den zweiten Filz 20 mit der Faserstoffbahn 1 mit vergleichsweise leichtem Druck gegen den Yankeezylinder 4 drücken, so dass die Faserstoffbahn 1 mit der hochgradig glatten Oberfläche des Yankeezylinders 4 mitläuft und dort thermisch weiter getrocknet wird.

In der schematischen Darstellung von Figur 1 ist auf die Abbildung von Komponenten, die für das Verständnis der Idee nicht wesentlich sind, verzichtet worden. In praktischen Anwendungen können noch eine Vielzahl weiterer Aggregate vorgesehen sein, insbesondere Reinigungseinrichtungen wie z.B. Schaber, Filzkonditionierungen, Sensoren oder ähnliches. Figur 2 zeigt exemplarisch eine Tissuemaschine mit einer Vorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, insbesondere mit der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung.

Aus einem Stoffauflauf 40 wird die Faserstoffsuspension in eine Formierpartie gebracht, wo die initiale Entwässerung erfolgt. Wischen dem ersten Filz 10 und einem Entwässerungssieb 30 erfolgt dabei die Bildung der Faserstoffbahn 1. Dabei sind üblicherweise Entwässerungselemente wie z.B. eine Saugwalze 50 oder in der Figur nicht gezeigte Saugkästen vorgesehen. Die Faserstoffbahn 1 wird dann auf dem ersten Filz 10 mit einem noch relativ hohen Feuchtegehalt zu der ersten Presse 2 transportiert. Wie zu Figur 1 beschrieben, wird die Faserstoffbahn 1 in der ersten Presse 2 zwischen dem ersten Filz 10 und dem zweiten Filz 20 durch Pressen weiter entwässert. Beim Verlassen des Pressspalts läuft die Faserstoffbahn 1 nicht mehr mit dem ersten Filz 10 weiter, sondern bleibt an dem zweiten Filz 20 haften, und wird von diesem zum Yankeezylinder 4 weiter transportiert. Vorteilhaft für einen stabilen Prozess kann es dabei sein, wenn die papierberührende Seite des ersten Filzes 10 aus einer Vlieslage besteht, die mindestens 80 gew% an Vliesfasern umfasst die eine Feinheit von über 6.7dtex, insbesondere 11 dtex und mehr aufweisen.

Mittels einer Übergabepresse 3 wird die Faserstoffbahn 1 an die Oberfläche des Yankeezylinders 4 übertragen. Durch den üblicherweise dampfbeheizten Yankeezylinder 4 erfolgt eine weitere Trocknung der Faserstoffbahn 1 , also in diesem Falle der Tissuebahn 1. In den meisten Fällen wird hierbei eine Haube 5 vorgesehen sein, durch die heiße Luft auf die Tissuebahn 1 geblasen wird. Nach der Abnahme der Tissuebahn 1 vom Yankeezylinder 4 -üblicherweise durch hier nicht explizit dargestellte Kreppschaber- wird die Tissuebahn 1 mit einer Aufrollung 60 zu Rollen aufgewickelt, die weiterverarbeitet werden können. Bezugszeichenliste

1 Faserstoffbahn

2 erste Presse 3 Übergabepresse

4 Yankeezylinder

5 Haube

10 erster Filz

20 zweiter Filz 30 Entwässerungssieb

40 Stoffauflauf

50 Saugwalze

60 Aufrollung