Diese Erfindung betrifft eine Maschine zur Herstellung und / oder Veredelung einer Faserstoffbahn, insbesondere von Papier nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung von Faserstoffbahnen.

Holzhaltige und holzfreie Faserstoffe, insbesondere Papiere, werden heute zunehmend mit steigenden Bahngeschwindigkeiten gefertigt. Hierdurch nimmt die Belastung auf die feuchte Faserstoffbahn zu.

Darüber hinaus wird in zunehmendem Maße bei der Herstellung der Gehalt der zugesetzten Füllstoffe mit der Folge gesteigert, dass die Festigkeit der feuchten Faserstoffbahn entsprechend abnimmt.

Die beschriebenen gegenläufigen Tendenzen führen zunehmend zu Bahnabrissen im Herstellungsprozess und somit zu „Runability"- Problemen.

Es ist die Aufgabe eine bzgl. der Runability verbesserten Maschine zur Herstellung und / oder Weiterverarbeitung von Faserstoffbahnen mit erhöhtem Füllstoffgehalt bei erhöhten Bahngeschwindigkeiten vorzuschlagen, welche darüber hinaus kostengünstig und raumsparend ist. Ebenso ist es die Aufgabe der Erfindung verbesserte Verfahren zur Herstellung von Faserstoffbahnen mit erhöhtem Füllstoffgehalt bei erhöhten Bahngeschwindigkeiten vorzuschlagen.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Maschine nach dem Patentanspruch 1 sowie durch ein Verfahren nach dem Patentanspruch 19.

Vorteilhafte Weiterbindungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die erfindungsgemäße Maschine zur Herstellung und / oder Weiterverarbeitung einer Faserstoffbahn weist eine Pressenpartie und eine Trockenpartie auf, wobei die Pressenpartie lediglich einen Press-Nip umfasst und wobei mindestens die erste und / oder zweite Trockengruppe der Trockenpartie eine Luftstromtrockeneinheit umfasst.

Es hat sich gezeigt, dass durch die Verwendung einer Pressenpartie mit nur einem Press-Nip in Kombination mit einer Trockenpartie, welche in der ersten oder zweiten Trockengruppe eine Luftstromtrockeneinrichtung umfasst, eine Maschine zur Herstellung von Faserstoffbahnen geschaffen wird, welche verbesserte Runability Eigenschaften als aus dem Stand der Technik bekannte Maschinen hat und welche darüber hinaus kostengünstig herzustellen und welche kompakt ist.

Durch die Verwendung einer Pressenpartie mit nur einem Press-Nip muss die Faserstoffbahn in der Pressenpartie nicht von einer Bespannung auf eine andere Bespannung übertragen werden. Hierdurch wird die Gefahr von Bahnabrissen in der Pressenpartie deutlich reduziert. Ein Luftstromtrockeneinrichtung hat eine bedeutend höhere Trockenleistung als herkömmliche beheizte Trockenzylinder. Durch die Verwendung einer Luftstromtrockeneinrichtung mindestens in der ersten und / oder zweiten Trockengruppe der Trockenpartie wird der Trockengehalt der Faserstoffbahn bereits am Anfang der Trockenpartie derart gesteigert, dass diese ausreichend fest und abrisssicher ist, wodurch die Runability ebenfalls deutlich erhöht wird.

Die Pressenpartie mit nur einem Press-Nip ist deutlich kompakter als herkömmliche Pressenpartien mit mehreren Press-Nips ausgebildet. Die Trockenpartie mit einer Luftstromtrocknungseinheit mindestens in der ersten und / oder zweiten Trockengruppe ist bei gleicher Trocknungsleistung deutlich kompakter ausführbar als herkömmliche Trockengruppen mit beheizten Trockenzylindern. Demzufolge ist die erfindungsgemäße Maschine deutlich kompakter ausgeführt, als bekannte Maschinen zur Herstellung und / oder Weiterverarbeitung von Faserstoffbahnen.

Da bei der erfindungsgemäßen Maschine ferner weniger Einzelkomponenten benötigt werden, ist diese kostengünstiger in der Beschaffung und im Betrieb.

Vorzugsweise wird die Faserstoffbahn im Former auf einen Trockengehalt von mindestens 18%, besonders bevorzugt auf einen Trockengehalt von mindestens 20% entwässert.

Die erfindungsgemäße Maschine wird bevorzugt verwendet zur Herstellung von Faserstoffbahnen mit Flächengewichten im Bereich zwischen 35g/m2 und 120g/m2 und Füllstoffgehalten zwischen 10% und 40% mit Bahngeschwindigkeiten bis zu 2400m/min und mehr.

Die Trockenleistung kann deutlich gesteigert werden, wenn die erste und die zweite Trockengruppe der Trockenpartie eine Luftstromtrockenei nheit umfasst. Hierdurch wird die Runability weiter erhöht. Ferner kann die räumliche Ausdehnung der Trockenpartie deutlich reduziert werden, so dass die Maschine zur Herstellung und / oder Weiterverarbeitung einer Faserstoffbahn kompakter wird.

Vorzugsweise arbeitet zumindest eine Luftstromtrockeneinheit der erfindungsgemäßen nach dem Prinzip der Durchluftstromtrockung oder auch TAD- Trocknung genannt.

Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung arbeitet zumindest eine Luftstromtrockeneinheit nach dem Prinzip der Prallströmtrocknung oder auch Impingement- Trocknung genannt.

Um die Trocknungsleistung in der Luftstromtrocknungseinheit zu erhöhen, ist es sinnvoll, wenn die zu trocknende Faserstoffbahn direkt der anströmenden Luft ausgesetzt ist. Demzufolge sieht eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die Faserstoffbahn auf der zur anströmenden Luft gerichteten Seite nicht mit einer Bespannung bedeckt ist. - A -

Weist die erste und die zweite Trockengruppe eine Luftstromtrocknungseinheit auf, so wird die Faserstoffbahn vorzugsweise derart durch die beiden Luftstromtrocknungseinheiten geführt, dass in einer Luftstromtrocknungseinheit eine Seite der Faserstoffbahn mit Luft angeströmt wird und in der nachfolgenden anderen Luftstromtrocknungseinheit die andere Seite der Faserstoffbahn mit Luft angeströmt wird. Durch die symmetrische Behandlung der Faserstoffbahn in der Trockenpartie wird ein symmetrischer Aufbau der Faserstoffbahn, d.h. gleiche Eigenschaften der Faserstoffbahn auf beiden Seiten unterstützt.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Maschine mehrere Paare von Luftstromtrocknungseinheiten aufweist, wobei jeweils in der ersten Luftstromtrocknungseinheit des Paares eine Seite der Faserstoffbahn mit Luft angeströmt wird und wobei jeweils in der nachfolgenden zweiten Luftstromtrocknungseinheit des Paares die andere Seite der Faserstoffbahn mit Luft angeströmt wird.

Durch die mehrfach symmetrische Behandlung der Faserstoffbahn - jedes Paar behandelt die Faserstoffbahn symmetrisch - wird zum einen ein symmetrischer Aufbau der Faserstoffbahn, d.h. gleiche Eigenschaften der Faserstoffbahn auf beiden Seiten unterstützt. Zum anderen ist es möglich, die Trockenpartie bei gleicher Trocknungsleistung deutlich kompakter auszuführen als bei herkömmlichen Trockengruppen mit beheizten Trockenzylindern. Allgemein kann bei gegebener Maschinenlänge und gegebenem Trockengehalt bei der Verwendung von Paaren der o.g. Luftstromtrockeneinheiten im Vergleich zur Verwendung von konventionellen beheizten Trockenzylindern mit einer Geschwindigkeitssteigerung von 2% oder mehr ausgegangen werden.

Die zu trocknende Faserstoffbahn umschlingt in einer herkömmlichen Trockengruppe die beheizten Trockenzylinder jeweils teilweise. Versuche haben gezeigt, dass zufrieden stellende Trockenleistungen in der Luftstromtrocknungseinheit erzielbar sind, wenn die Luftstromtrockeneinheit einen Trockenzylinder mit einem Durchmesser von 3 Meter oder mehr, vorzugsweise von 4 Meter oder mehr aufweist, d.h. die jeweilige Trockengruppe wird durch nur einen solchen Trockenzylinder gebildet.

Zur Erhöhung der Runability durch verbesserte Bahnführung über den Trockenzylinder ist vorgesehen, dass der Trockenzylinder der Luftstromstromtrockeneinheit eine gebohrte Mantelfläche aufweist, welche besaugbar ist. Üblicherweise wird hierbei die Faserstoffbahn auf einer Bespannung über den Trockenzylinder geführt, wobei an der Papierseite der Bespannung ein Unterdruck, vermittelt über die gebohrte Mantelfläche des besaugten Trockenzylinders.

Vorzugsweise wird die Luftströmung in der Luftstromtrocknungseinheit erzeugt durch eine den Trockenzylinder im Umschlingungsbereich der Faserstoffbahn zumindest abschnittweise umfangseitig umfassenden Haube, zwischen der und dem Trockenzylinder die Faserstoffbahn geführt.

Ein Kompromiss zwischen guter Trocknungsleistung und vertretbarer Beanspruchung der die Faserstoffbahn durch die Luftstromtrocknungseinheit führenden Bespannung wird erreicht, wenn die erwärmte Luft in der Luftstromtrockeneinheit eine Temperatur von 15O0C oder mehr, vorzugsweise von 18O0C oder mehr und besonders bevorzugt von 22O0C oder mehr aufweist.

Zur Erhöhung des Trockengehalts in der Pressenpartie und somit gleichzeitig zur Erhöhung der Runability der gesamten Maschine ist es sinnvoll, wenn der eine Press- Nip durch eine Schuhpresse gebildet wird.

Besonders gute Trockengehalte sind erreichbar, wenn die Schuhpresse eine Schuhlänge von 270mm oder mehr, vorzugsweise von 300mm oder mehr und besonders bevorzugt von 330mm oder mehr aufweist.

Eine symmetrische Entwässerung der Faserstoffbahn ist Voraussetzung für einen sym metrischen Aufbau der Blatteigenschaften und somit für gute Gebrauchseigenschaften wie Bedruckbarkeit, Druckqualität und Dimensionsstabilität. Zur Gewährleistung einer symmetrischen Entwässerung in der Pressenpartie sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die Faserstoffbahn im Sandwich zwischen einem oberen und einem unteren Filz durch den einen Press-Nip geführt wird.

Vorzugsweise weist das obere und / oder das untere Filz eine Länge von 20 Meter oder mehr, vorzugsweise von 30 Meter oder mehr auf. Hierdurch wird die Lebensdauer der Filze erhöht, da jeder Bereich eines langen Filzes im Gegensatz zu kurzen Filzen bei gleicher Produktionsleistung weniger Durchgänge durch den Press- Nip hat.

Die Entwässerung in der nur einen Press-Nip umfassenden Pressenpartie ist dann besonders effektiv, wenn zumindest eines der verwendeten Filze eine ausreichende Kapazität zur Aufnahme des ausgepressten Wassers hat. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht deshalb vor, dass das obere und / oder das untere Filz ein Flächengewicht von 1200g/m2 oder mehr, vorzugsweise von 1500g/m2 oder mehr aufweist.

Haben beide Filze das gleiche Flächengewicht, so wird hierdurch eine symmetrische Entwässerung unterstützt.

Damit ein nach der Entwässerung der Faserstoffbahn mit Flüssigkeit beladenes Filz bis zum nächsten Durchlauf durch den Press-Nip wieder Flüssigkeit aufnehmen kann, muss es zwischenzeitlich entwässert werden. Eine besonders gute Entwässerung der Filzes wird beobachtet, wenn zwei, drei oder mehr Saugvorrichtungen vorgesehen sind, die auf jedes Filz einwirken.

Für eine symmetrische Blattbildung in der Formierpartie, ist es sinnvoll, wenn die gebildete Faserstoffbahn in der Formierpartie symmetrisch entwässert wird. Demzufolge sieht eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung vor, dass die Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn eine Formierpartie mit einem Spaltformer umfasst, welcher vorzugsweise im wesentlichen symmetrisch entwässert.

Eine symmetrische Entwässerung der Faserstoffbahn ist Voraussetzung für einen symmetrischen Aufbau der Blatteigenschaften und somit für gute Gebrauchseigenschaften wie Bedruckbarkeit, Druckqualität und Dimensionsstabilität. Die besten Eigenschaften werden erreicht, wenn die Faserstoffbahn in allen Hauptsektionen d.h. in der Formierpartie, der Pressenpartie und der Trockenpartie jeweils symmetrisch behandelt wird.

Zur Verhinderung von Abrissen und somit zur Verbesserung der Runability sieht eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor, dass die Faserstoffbahn ohne freien Zug von der Formierpartie bis zum Ende der zweiten Trockengruppe der Trockenpartie geführt wird.

Die ein Nip-Presse macht es notwendig, den Zustand der Filze und der Bahn möglichst genau zu überwachen, daher werden alle Wassermengen bspw. aus Rinnen, Wannen gemessen und als Funktion von ort und Zeit aufgezeichnet. Ebenso wird der Zustand der Filze und der Bahn durch kontinuierlich traversierende Sensoren gemessen und aufgezeichnet. Dies ist Vorraussetzung, um die Lebensdauer der Filze und den Betrieb der Maschine zu optimieren.

Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Faserstoffbahn bei dem eine Faserstoffbahn lediglich ein Mal gepresst wird und in der Trockenpartie mit Luftströmung behandelt wird.

Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt zur Herstellung von Faserstoffbahnen mit einem Flächengewicht im Bereich zwischen 35g/m2 und 120g/m2 und einem Füllstoffgehalt zwischen 10% und 40% und zur Fertigung mit einer Bahngeschwindigkeit bis zu 2400m/min und mehr. Hierbei findet vorzugsweise die oben beschriebene Maschine Verwendung.

Besonders bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt zur Herstellung von Faserstoffbahnen mit einem Flächengewicht zwischen 35g/m2 und 50g/m2 und einem Füllstoffgehalt zwischen 10% und 25%, vorzugsweise zwischen 15% und 18% mit einer Bahngeschwindigkeit von 1600m/min oder mehr, vorzugsweise 2200m/min oder mehr und besonders bevorzugt 2400m/min oder mehr.

Alternativ bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt zur Herstellung von Faserstoffbahnen mit einem Flächengewicht zwischen 50g/m2 und 60g/m2 und einem Füllstoffgehalt zwischen 20% und 40%, vorzugsweise zwischen 25% und 40% und mit einer Bahngeschwindigkeit von 1600m/min oder mehr, vorzugsweise 2000m/min oder mehr und besonders bevorzugt 2200m/min oder mehr.

Alternativ bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt zur Herstellung von Faserstoffbahnen mit einem Flächengewicht zwischen 60g/m2 und 120g/m2 und einem Füllstoffgehalt zwischen 15% und 25%, vorzugsweise zwischen 18% und 25% und mit einer Bahngeschwindigkeit von 1500m/min oder mehr, vorzugsweise 1900m/min oder mehr und besonders bevorzugt 2100m/min oder mehr.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel anhand einer Zeichnung weiter erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn in Seitenansicht.

Die dargestellte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Maschine 1 zur Herstellung einer Faserstoffbahn weist eine Formierpartie 2, eine Pressenpartie 3 und eine Trockenpartie 4 auf. In der Formierpartie 2 wird eine Fasestoffbahn 5 in einem Spaltformer 6 durch einen Stoffauflauf 7 in einen aus einem Obersieb 8 und ein Untersieb 9 gebildeten Spalt eingebracht und bspw. auf einen Trockengehalt zwischen 18%, 20% oder mehr symmetrisch entwässert.

Anschließend wird die Faserstoffbahn 5 an einer Pick-up-Walze 10 vom Untersieb 9 auf einen oberen Pressfilz 11 der Pressenpartie 3 übergeben. Bei der Übergabe zwischen Formierpartie 2 und Pressenpartie 3 entsteht kein freier Zug auf die Faserstoffbahn 5, da diese ständig durch eine Bespannung 9, 11 unterstützt wird. In der Pressenpartie 3 wird die Faserstoffbahn 5 im Sandwich zwischen dem oberen Pressfilz 11 und einem unteren Pressfilz 12 durch lediglich einen durch eine Schuhpresse 14 gebildeten Press-Nip 13 geführt und hierbei symmetrisch entwässert.

Das obere Filz 11 und das untere Filz 12 weisen ein Flächengewicht von 1200g/m2 oder mehr, vorzugsweise von 1500g/m2 oder mehr auf. Hierdurch wird die Entwässerung der Faserstoffbahn in der nur einen Press-Nip 13 umfassenden Pressenpartie 3 besonders effektiv, da die verwendeten Filze 11 , 12 eine ausreichende Kapazität zur Aufnahme des ausgepressten Wassers haben.

Die Schuhpresse 14 bildet hierbei einen Press-Nip 13 mit einer Länge von 270mm oder mehr, vorzugsweise 300mm oder mehr und besonders bevorzugt von 330mm oder mehr.

Am Ende der Pressenpartie 3 wird die Faserstoffbahn 5 an einer Pick-up Walze 15 vom unteren Filz 13 auf ein Transferband 16 übergeben.

Die Trockenpartie 4 weist als erste und zweite Trockengruppe zwei hintereinander angeordnete Luftstromtrocknungseinrichtungen 19 und 20 sowie als dritte Trockengruppe eine konventionelle Trocknungseinrichtung 21 mit beheizten Trockenzylindern 22 und 23 auf, welche in der Darstellung der Figur 1 aber nur teilweise zu sehen ist.

Die Lufttrocknungseinrichtung 19 wird im wesentlichen durch einen Trockenzylinder 17, eine Haube 24 und ein Trockensieb 25 gebildet.

Die Faserstoffbahn 5 wird in der Luftstromtrockeneinrichtung 19 bis zu einer Walze 26 im Sandwich zwischen dem Transferband 16 und dem Trockensieb 25 geführt. Danach wird die Faserstoffbahn mit einer Seite auf dem Trockensieb 25 aufliegend und mit der anderen Seite frei zwischen dem Trockenzylinder 17 und der Haube 24 geführt, welche den Trockenzylinder 17 im Umschlingungsbereich der Faserstoffbahn 5 zumindest abschnittweise umfangseitig umfasst. Die Luftströmung der Luftstromtrocknungseinheit 19 wird durch die Haube 24 erzeugt.

Die Luftstromtrockeneinheit 19 arbeitet nach dem Prinzip der Prallströmtrocknung oder auch Impingement-Trocknung genannt.

Dadurch dass die Faserstoffbahn 5 auf der zur anströmenden Luft gerichteten Seite nicht mit einer Bespannung bedeckt ist, wird die Trocknungsleistung in der Luftstromtrocknungseinheit 19 erhöht, da die zu trocknende Faserstoffbahn 5 direkt der anströmenden Luft ausgesetzt ist.

Zur Verbesserung der Führung der Faserstoffbahn 5 weist der Trockenzylinder 17 der Luftstromtrockeneinheit 19 eine gebohrte Mantelfläche auf. Im Inneren des Trockenzylinders 17 herrscht Unterdruck, wodurch die Faserstoffbahn über das luftdurchlässige Trockensieb 25 im Umschlingungsbereich an den Trockenzylinder 17 gesaugt wird. Der Trockenzylinder 17 weist einen Durchmesser von 4 Metern auf.

Nach Durchlauf der Luftstromtrockeneinheit 19 wird die Faserstoffbahn 5 an die Luftstromtrockeneinheit 20 übergeben, welche im wesentlichen durch einen Trockenzylinder 18, zwei Hauben 28 und ein Trockensieb 27 gebildet wird. Die Faserstoffbahn 5 wird in analoger Weise zur Luftstromtrockeneinrichtung 19 durch die Luftstromtrockeneinrichtung 20 geführt, mit dem Unterschied, dass jetzt die Faserstoffbahn 5 in der Luftstromtrocknungseinheit 20 die Seite der Faserstoffbahn 5 mit Luft angeströmt wird, welche in der Luftstromtrocknungseinheit 19 zum Trockensieb 25 gezeigt hat, also nicht mit Luft angeströmt wurde. Hierdurch wird die Faserstoffbahn 5 symmetrisch behandelt.

Demzufolge wird die Faserstoffbahn 5 in allen Hauptsektionen d.h. in der Formierpartie 2, der Pressenpartie 3 und der Trockenpartie 4 jeweils symmetrisch behandelt, was eine Voraussetzung für einen symmetrischen Aufbau der Blatteigenschaften und somit für gute Gebrauchseigenschaften wie Bedruckbarkeit, Druckqualität und Dimensionsstabilität ist.

Die Temperatur der die Faserstoffbahn anströmenden Luft in den beiden Luftstromtrockenei nheiten 19 und 20 beträgt 15O0C oder mehr, vorzugsweise 18O0C oder mehr und besonders bevorzugt 22O0C oder mehr.

Die erfindungsgemäße Maschine 1 zur Herstellung einer Faserstoffbahn findet vorzugsweise Verwendung bei Verfahren zur Herstellung einer Faserstoffbahn mit einem Flächengewicht zwischen 35g/m2 und 50g/m2 und einem Füllstoffgehalt zwischen 10% und 20%, vorzugsweise zwischen 15% und 18%, bei denen die Faserstoffbahn bei einer Bahngeschwindigkeit von 1600m/min oder mehr, vorzugsweise 2200m/min oder mehr und besonders bevorzugt 2400m/min oder mehr hergestellt wird.

Alternativ findet die erfindungsgemäße Maschine 1 Verwendung bei Verfahren zur Herstellung einer Faserstoffbahn mit einem Flächengewicht zwischen 50g/m2 und 60g/m2 und einem Füllstoffgehalt zwischen 20% und 40%, vorzugsweise zwischen 25% und 40% bei denen die Faserstoffbahn mit einer Bahngeschwindigkeit von 1600m/min oder mehr, vorzugsweise 2000m/min oder mehr und besonders bevorzugt 2200m/min oder mehr hergestellt wird. Altemativ findet die erfindungsgemäße Maschine 1 Verwendung bei Verfahren zur Herstellung einer Faserstoffbahn mit einem Flächengewicht zwischen 60g/m2 und 120g/m2 und einem Füllstoffgehalt zwischen 15% und 25%, vorzugsweise zwischen 18% und 25% bei denen die Faserstoffbahn mit einer Bahngeschwindigkeit von 1500m/min oder mehr, vorzugsweise 1900m/min oder mehr und besonders bevorzugt 2100m/min oder mehr hergestellt wird.