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Maschine zur Erzeugung von Papier,Pappe und Faserstoffplatten sowie
zur Nassbehandlung von Suspensionen Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine
zur Erzeugung von Papier, Pappe und Faserstoffplatten sowie zur Nassbehandlung von
Suspensionen.
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Die Verfilzung einer Papierbahn oder einer Matte von Faserstoffplatten
(im weiteren der Kürze halber nur "Faserstoffmatte") im nassen Zustand erfolgte
bisher nach der klassischen Methode durch einseitiges Filtrieren und Pressen an
dem Längs- oder Rundsieb einer Papiermaschine. Bei der Verwendung derartiger Einrichtungen
ist die Verfilzung einer Faserstoffbahn oder Matte ungleichmässig, da die gröberen
und längeren Fasern, sowie Unreinheiten, Füll-, Klebe- und Farbstoffe sich vorwiegend
an der unteren, sogenannten Siebseite der Faserstoffmatte absetzen, während die
obere Schicht der Matte grösstenteils kurze und feine Fasern enthält. Infolgedessen
ist die Biegefestigkeit, das Aussehen sowie die Druckfähigkeit der Faserstoffmatte
an beiden Seiten verschieden, die Paserstoffmatte krümmt eich und ihre physikalischen
Eigenschaften sind unvorteilhaft. .
Wie bekannt, sind in den letzten
Jahren die sich mit dem Bau von Papiermaschinen und einschlägigen Einrichtungen
befassenden Konstrukteure und Technologen bestrebt, diese vom praktischen Standpunkt
höchst unwillkommene und sich ungünstig auswirkende Doppelseitigkeit der ?aserstoffmatten
durch eine solche Bauart der Maschine zu bes#-.-eitigen, bei welcher die Filtration
auf beiden Seiten der Matte vor sich gehen könnte. Das Hauptprinzip aller derartiger
bekannter Bauarten und Arbeitsverfahren mit verschiedenen Anwendungsmöglichkeiten
der in der Technologie der Papierfabrikation #blichen Elemente und Einrichtungen
besteht , darin, daB diese Einrichtungen die Verfilzung von Papierfasern in einer
wässrigen Suspension zwischen zwei sich in Längsrichtung bewegenden und einen Keil
bildenden endlosen Sieben mit beiderseitiger Filtration vornehmen. Mit einer solchen
Einrichtung soll eine Gleichmässigkeit der Faserlagerung in der ganzen Dicke der
Faserstoffmatte erzielt werden. -Keine der bekannten Einrichtungen erfüllt jedoch
die an die Bildung einer Faserstoffmatte hoher Qualität gestellten Forderungen,
da bei ihrer Verwendung die langen, gröberen Fasern näher zur Mitte verfilzt werden,
während die feinen, kürzeren Fasern an der Oberfläche der Faserstoffmatte verteilt
sind. Diese Tatsache wirkt sich ungünstig aus, insbesondere bei der Erzeugung gröberer
Packpapiere, Pappen, Holzfaser- und Isolierplatten aus Mineralfasern, wo - wie aus
der Festigkeitälehre bekannt ist -die in der neutralen Achse der Paserstoffmatte
liegenden langen Fasern bei einer Biegebeanspruchung unwirksam sind, da hier die
Beanspruchung gleich Null ist. Es ist jedoch erwünscht, daß eich ä.e langen und
festen Fasern an den beiden Oberseiten der Faserstoffmatte absetzme wo grössere
Zug- und Druckbeanspruchungen auftreten. Keine dieser bekannten Maschinenkonstruktionen
ermög-
licht eine solche Erzeugung mehrechichtiger Paeeretoffmatten,
bei
welcher eine symmetrische Lagerung und vollkommene räumliche
Ver-
filzung der fasern der einzelnen Schichten noch
während der
Filtrierung der Faserstoffsuspension erzielt
wird. Derartige Einrichtungen sind demnach für die Erzeugung von beliebigen geschichteten
Faserstoffmatten nicht in jedem Fall verwendbar. Der Erfindung liegt die Aufgabe
zugrunde eine vervollkommnete Maschine anzugeben, welche die bisherigen Mängel beseitigen
soll. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäB.dadurch gelöst, daß sie zwei symmetrisch-einander
gegenüberliegende endlose Siebe aufweist, von denen jedes eine vertikal einstellbare
Walze, horizontale Saugkästen, eine horizontal verstellbare, eine Richtun7gsänderung
des endlosen Siebes ermöglichende Saugwalze, vertikale Saugkästen, eine horizontal
einstellbare Saugpresswalze und eine Regulierwalze umgibt, wobei die endlosen Siebe
im Abschnitt der vertikalen Saugkästen einen sich nach unten verjüngenden, keilförmigen
Raum bilden, oberhalb dessen ein zentraler Einlaufkasten gelagert ist, und wobei
vor den horizontalen Abschnitten der beiden endlosen Siebe mit einer Sedimentationsrinne
versehene Einlaufkästen angeordnet sind.
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Die vorgeschlagene Konstruktion führt zu einem neuen Herstellungsverfahren
für mehrschichtiges Papier, Pappe und Faserplatten, bei dem eine Fasermatte aus
zwei oder mehreren selbständig gebildeten Faserschichten geschaffen wird, welche
dann in einem keilförmigen Raum mit der zwischen die ursprünglich gebildeten Schichten
eingeführten Suspension durch Filtrierwirkung miteinander verfilzt und zum Schluss
gepresst werden.
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Ein Vorteil der vorgeschlagenen neuen Maschin6 und des ent-_ sprechenden
Herstellungsverfahrens ist es ferner, daß die Mittelschicht aus einem anderen, weniger
wertvollen und billigeren Faser stoff oder einem anderen Rohmaterial gebildet werden
kann, wie z.B. aus. Altpapier, Abwassersedimenten u.dgl., weil diese Schicht nicht
auf Festigkeit beansprucht wird und eine blosse Füllung darstellt. Das hat seine
Bedeutung beider Erzeugung von Packpapier und hauptsächlich von mehrschichtigen
Pappen, Holzfaserplatten und
| Isolierplatten aus @Tin-eralfä.sern (Schlacken-, Basalt-, Glas-, |
| Asbestfasern), wo es a,.if die Feuerfesti gkei.t der Plattenoberfläche |
| unter Aufrechterhaltung g,iter wärme- und schallisolierender
sowie |
| Festigkeits-Figenschafter ankommt. Bei der Erzeugung von Tsolier- |
| platten aus 1._ir-eral.fssern wird im Gegenteil die mittlere
Schicht |
| aus einem belierigen, aT,er eine hohe Festigkeit aufweisenden
Roh- |
| stoff vebil_det üiind beidprceitig werden Schichten aus feuerfesten |
| Mineralfasern aufFretrar.en lind mi tei_nander gut verfilzt.
Dies |
| ermöglicht die Herstellung von feuerfesten Bauplatten guter |
| Qualität, bei denen die guten Festigkeitseigenschaften der
mitt- |
| leren Füll- und Tra7schicht mit der erforderlichen Feuerfestig- |
| keit der Ober- oder Deckschichten verbunden sind. Die auf diese |
| Weise hergestellten Papiere, Pa.npen und Faserplatten sind
stabil |
| und deformations@hestiinrlip,. nie Erzeuguni- gestaltet sich
im Hin- |
| blick auf. die verwende4 en ?gor rtoffe und die einfachere
Einrich- |
| tung sowohl billig als auch einfach. |
| Ein weiterer Vorteil. der neuen Maschine besteht darin, daß
eine |
| Aussteifung der Fasermatte, unter Berücksichtigung des Verwen- |
| dungszweckes, der Rohstoffauswahl und der-Erfordernisse der
Kon- |
| struktion, in die in der Herstellung begriffene resultierende |
| Matte in dem keil.förniFer "baum in der Form eines Kunststoff-
oder . |
| Metallgewebes in beliebiger Tiefe der Matte auf beiden Seiten |
| von der Oberfläche und ebenso in die neutrale mittlere Achse
der |
| Matte eingelegt werden kann, wodurch die Fasermatte ausser
den |
| bereits erwähnten noch weitere günstige konstruktive iand physika- |
| lische Eigenschaften, vor allem ihre Festigkeit betreffend,
er- |
| hält. In diesem Falle besteht die @viöli.cT>>reit, die endlosen
Sie- |
| be zu beC-eiti.#7en und ihre Funktion durch ein Versteifungsgewebe |
| zu ersetzen, welnhes in den Oberflächen^chichten als ein Teil
der |
| Fasermatte verbl eibt. |
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der beigefügten
Zeichnung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 schematisch das Prinzip der erfindungsgemäßen
Maschine und Fig. 2 die Maschine in einem teilweisen Schnitt nach der
A-A, wobei die Abdichtung der Seitenwände und der länglichen seitlichen Saugkammer
ersichtlich ist. Die Maschine enthält zwei einander gegenüberliegende, symmetrisch
gelagerte endlose Siebe 1, welche um `falzen 2, Saugwalzen 4, Press-Saugwalzen 6,
Regulierwalzen 7 sowie Saugkästen 3 und 5 umlaufen. Die endlosen Siebe 1 weisen
zwischen den Walzen 2 und 4 einen horizontalen oder unter einem Winke,l,
im Bereich von ± 200 geneigten einstellbaren Abschnitt auf, auf dem sich die ersten
Schichten der Folie, Matte oder Platte bilden. Die Neigung
die-
ses Abschnittes
der endlosen Siebe 1 wird durch Drehung des ganzen Systems der Walzen 2 und Saugkästen
3 um die Achse der Saugwalzen 4 nach dem Eigenschaften der Fasersuspension und gewünschten
der"primären Schichten reguliert. Die Suspension wird auf
diesen,
im wesentlichen
horizontalen Abschnitt der endlosen Siebe 1 durch Einlaufstutzen 10 zugeführt. Die
endlosen Siebe 1 verlaufen in diesem horizontalen Abschnitt oberhalb der Saugkästen
3, welche an eine
24 angeschlossen sind und die Filtrierung der Buspension durchführen.
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Auf den an die Unterdurckquelle angeschlossenen Saugwalzen
4 wird die Piltrierung der primären Schichten noch weiter fortgesetzt. Auf
den Saugwalzen 4 wechselt die Laufrichtung der endlosen Siebe 1 von der horizontalen
in eine im wesentlichen vertikale Richtung in der Weiset daß die Siebe einen eich
nach unten verjüngenden, keilförmigen Raum S bilden, dessen Scheitelwinkel
in einem Bereich von t 15° von der Vertikalen einstellbar ist. Auf diesen
vertikalen
Teil der endlosen Siebe 1, also zwischen den Saugwalzen 4 und Saugpresswalzen 6,
bewegen sich die endlosen Siebe 1 Oberhalb der Saugkästen 5. In den keilförmigen
Raum 8 wird die Suspension durch einen Stutzen 9 zugeführt,* ohne Rücksicht darauf,
ob auf den Sieben 1 bereits die primiTen Schichten gebildet sind oder nicht. In
diesem vertikalen, keilförmigen Teil geht die beiderseitige Filtrierung der Suspension
vor sich und zwar durch Einwirkung der Saugkästen 5, welche an eine Unterdruckquelle
24 angeschlossen sind, und infolge der keilföm igen Gestalt des Raumes 8, in dem
die feste Phase allmählich abgefiltert wird, kommt es zur allmählichen Zusammenpressung.
Der grösste Pressdruck kommt zwischen den Saugpresswalzen 6 zustande. Die abgefilterte
feste Phase der Suspension tritt durch den Spalt 15 zwischen den Saugpresswalzen
6 als zusammenh4ngende Folie, Matt oder Platte mit einem grossen Gehalt an fester
Phase aus. Diese Folie, Matte oder Platte kann auf einer bogenförmigen Rutsche 25
aus der vertikalen in die horizontale Richtung gelenkt und mit Hilfe allgemein bekannter
Mittel zur weiteren, in dieser Zage bequemeren Bearbeitung geführt
werden (weiteres Preasen,Trocknen, Formatschneiden, Packen usw.). Der günstigste
Winkel
des keilförmigen Raumes 8 wird durch Drehung des Systeme der Saugwalzen 4
und der Saugkästen 5 um die Achse der Baugpresawalzen 6 eingestellt. Der Spalt 15
wird durch horizontale Verschiebung den ganzen Rahmens und der
an ihm'befestigten Maschinenteile, d.h. der Baugwalsen 4 und 6, Walzen
2
und 7, Saugkästen 3 und 5, formgebenden Saugwalzen 12, Stutzen 10 und
11, sowie Abwiokelvbrrichtungen 21,22 und 26 eingestellt, je
nach der Beschaffenheit
Dicke und dem Voluxengewicht der Pasertm.tte. Die auf den Saugpresawalsen
6 umgelenkten endlosen Siebe 1 wer-
den auf den Rückwege
in bekannter leise gereinigt und umgeben die
Regulierwalzen 7, welche
ihren gleichlaufenden Gang ffllieren und kehren dann » die Walzen
2 wiederum in den horizontalen Absohn.itt surtiox.
Der keilfömrige
Raum 8 ist an beiden Seiten durch. Seitenwände 16 begrenzt. Diese sind zwecks Änderung
des Winkels des keilförmigen Raumes 8 verschiebbar und einstellbar. Nach aussen
stützen sie sich an beiden Seiten auf die feststehenden Längsleisten 17. Zwischen
den Seitenwänden 16 und Leisten 17 ist eine Kautschukdichtung 18 eingelegt. Am Rande
der endlosen Siebe 1 wird die seitwärts aus dem keilförmigen Raum 8 hinausgedrückte
feste Phase der Suspension durch besondere, an den Rändern der endlosen Siebe c
1 im vertikalen Abschnitt angeordnete Saugkästen 19 abgesaugt, welche an eine Unterdruckquelle
angeschlossen sind. Oberhalb der horizontalen Teile der endlosen Siebe 1 sind weitere,
formgebende Sqiigwalzen 12 angeordnet. Aufgabe dieser formgebenden Saugwalzen 12
ist ebenfalls die Bildung vnn primären Schichten des Materials, welche jedoch in
der Fasermatte eine entgegengesetzte Struktur, d.h. Faserverteilung aufweisen als
diejenigen primären Schichten, welche am horizontalen Abschnitt der endlosen Siebe
entstehen. Die Suspension wird auf diese formgebenden Saugwalzen 12 durch Zuleitungen
13 mit einer Sedimentationsrinne 14 geleitet. Die Drehrichtung der Walzen 12 stimmt
mit der Laufrichtung der endlosen Siebe 1 überein und ihre Umlauf-geschwindigksit
ist mit der Bewegungsgeschwindigkeit der endlosen Siebe 1 synchron. Deshalb haben
die Walzen 12, ebenso wie die Saugpresswalzen 6 einenregelbaren Antrieb, um die
notwendige Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine und des synchronen Laufes der Siebe
1 sowie der formgebenden Saugwalzen 12 einzustellen. In die Abwickelvorrichtungen
20,21,22 und 26 werden Rollen einer Gewebeversteifung, einer Textilie oder einer
fertigen Fasermatte 23 eingelegt, von denen sie abgewickelt und in die Suspension,
d.h in die sich bildende Fasermatte im keilförmigen Raum als Versteifung zwecks
Erhöhung der Festigkeit eingeführt werden.
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Die Stutzen 13 und 10 sind mit Sedimentationsrinnen 11 und 14 versehen,
in denen kurz vor-Beginn-der Filtration die noch in der
Suspension
verhandenen gröberen Teilchen und Unreinheiten sedimentieren. Die Sedimente werden
aus den Sedimentationsrinnnen 11 und 14 laufend durch bekannte Methoden und Einrichtungen
entfernt. Alle vorerwähnten Teile der neuen Maschine sind an einem geeignet ausgestalteten
festen Rahmen der Maschine separat, mit Ausnahme der Unterdruckquellen, untergebracht
und befest:i.gt.
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Die erfindungsmässige Maschine arbeitet je nach den gewünschten Eigenschaften
des Fertigerzeugnisses unter verschiedener, wahlweiser Einschaltung ihrer Elemente
in den Herstellungsprozess. Die Fasersuspension für die primären Schichten (sogenxinte
Ober-oder Deckschichten) wird in die Zuleitungen 13 der formgebenden Saugwalzen
12 geführt. Die Zuleitungen 13 sind mit einer Sedimentationsrinne 14 versehen, in
der aus der zugeführten Suspension die schwereren Anteile und Unreinigkeiten sedimentieren,
welche in den Oberschichten und an der Oberfläche des t:rzeugnissesrni.cht erwünscht
sind. Sie werden aus der Rinne 14 kontinuierlich in einen mittleren Einlauf 9 oder,
je nach ihrer Beschaffenheit, in den Ablauf geführt. Die derart gereinigte Suspension
gelangt aus den Kästen an die Oberfläche der formgebenden Saugwalzen 12 und zwar
an deren Umfang im ersten, oberen Quadranten der Walzen. Infolge der Gravitation
und des künstlichen Unterdruckes in den Walzen 12 bilden sich an der Walzenoberfläche
Lagen von verfilzten Fasern. Diese Lagen sind ähnlich beschaffen wie die an den
übv liehen horizontalen Rundsieben gebildeten Lagen. Die längeren und gröberen Fasern
setzen sich an der unteren, sogenannten Siebseite der Lage ab, die feineren an der
entgegengesetzten oberen Seite der Lage
Die formgebenden Saugwalzen
12 drehen sich gleichlaufend mit den horizontalen (oder im Bereich des Wiriels
eingestellten) Äbschnitten der zugehörigen endlosen Siebe 1. 'sie auf den Formwalzen
12 gebildeten Zagen
auf die endlosen Siebe 1 ab und legen sich mit ihrer Oberseite auf die Siebe 1-.
Während des weiteren Fortschreitens der Zagen auf den Sieben 1 werden die Zagen
weiter mittels der Saugkästen 3 filtriert und erreichen nach ihrer Umlenkung auf
den Saugwalzen 4 in die vertikale Richtung den keilförmigen Raum 8 und die Suspension
der mittleren Füllschicht, wobei es zum Umkehren der Seiten der primären Deckschichten
kommt. Die feine ursprüngliche "Oberseite" liegt auf dem Sieb 1, ist daher zur Oberfläche
der gefertigen Matte geworden, während die frühere "Unterseite" der Zagen in den
Keilraum 8 gerichtet ist.
Diese Art der Arbeitsweise wird vorteilhaft
bei der Erzeugung von Pappen, Platten oder Matten verwendet, wo es ausser
auf die physikalischen Eigenschaften auch auf eine glatte und feine Oberfläche auf
beiden Seiten des Fertigerzeugnisses im Hinblick auf sein Aussehen und eventuell«
seine Druckfähigkeit Wert gelegt wird. Bei diesem Herstellungsprozeß wird
durch die Stutzen 10 kei-ne Substanz auf die Siebe 1 geleitet.
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Diese Alternative erweist sich auch als günstig bei der Fabrikation
von wärme- und schallisolierenden sowie feuerfesten Platten
und Matten. Auf
den formgebenden Saugwalzen 12 werden die feuerfesten Deckschichten aus Mineralfasern
hergestellt, während für die mittlere Füllschicht, wie oben gesagt, die Suspens&on
eines beliebigen Stoffes verwendet werden kann. Nun seien die Zuleitungen
13 und Formwalzen 12 aus dem Pertigunasvorgang ausgeschaltet. Die primären, d.h.
die Deckschichten der fertigen Matte, werden dann auf den horizontalen
(oder im Bereich des Winkels
geneigten) Abschnitten der Siebe 1 in der Weine hergertellt, dao
die Suepenetn scher wertvolleren Substanz
durch die Eirtplaufstutzen
10 zugetührt,wirä. Wie sdhon vorher er-
wähnt, kommt
es auf diesen Sieben zu einer Verfilzung dadurch, -,. daß sich die längeren und
gröberen Fasern an der unteren', d.h: an der Siebseite der Schicht absetzen und
die feinen Fasern an ihrer Oberseite. Nach Ablenkung in die vertikale Richtung verbleibt
die Unterseite ständig auf dem Sieb-1 und bildet'die-Oberfläche des Endproduktes.
Die feinfasrige Ogite ist zur Mitte deskeilförmigen Raumes 8 gerichtet, in den`die
Suspension einer anderen beliebigen Substanz durch den Slutzbn 9 geleitet wird.
Diese Alternative wird vorzugsweise bei der Herstellung von Fasererzeugnissen angewendet,
welche insbesondere Biegebeanspruchungen ausgesetzt sind.
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Bei der Herstellung v-on Spezialpapieren, Pappen und Platten kann
mit allen Zufuhrleitungen 9,10 und 13 gearbeitet werden, so daß eine fünfschichtige
Matte mit beliebig zusammengesetzten Schichten erzeugt werden kann.
Die Dicke des erzeugten Papiere oder der Matte sowie das Volumen-
gewicht
können durch Änderung des
15 reguliert werden. dh. durch gegenseitige Annäherung
oder Entfernung der
Systeme bestehend aus der Saugwalze 4,
Saugkasten 5 und Preee-Saugwalz.e 6 und endlosen Sieb 1, ferner durch
die Dichte der
Suspension in den Zufuhrleitungen 9,10 und 13 sowie
durch Änderung des Unterdruckes in den Saugkämsten und Walzen.
Alle Saugkääten kann man 4n. die Unterdruckquelle nach Belieben an-
oder abschalten Die vorgseohlßgene neue Maschine und das zugehörige neue
Herotellungeverfahren
r gros Anzahl von Anwendungsmöglichkeiten wie $.B.: Bei der Erzeugung
mehrlagiger Papiere, Pappen, Holzfaser- uni anderer Platten,
bei
der Erzeugung von mehrlagigen Pappen und Faserplatten mit einer Gewebeversteifung
aus Metall oder Kunststoff, welche von den Trommeln 20,21 und 22 abgewickelt wird,
bei der Erzeugung von feuerfesten, schall- und wärmeisolierenden Platten und Matten
aus. Mineralfasern oder kombiniert mit einer mittleren Füllschicht aus einem anderen
Stoff (z.B. Holzstoff, Altpapier, aufgefangene Fasern aus Papierabwässern usw.),
beim kontinuierlichen Bleichen von Zellstoff, Holzstoff und Stoffwässern für die
Papierfabrikation in der Mattenschicht, in welche das Bleichmittel durch einen zentralen
Einlauf an Stelle der fasrigen Suspension eingeführt wird, beim Waschen von Zellstoff
und Stoffwässern für die Papierfabrikation, wo durch einen zentralen El.tauf an
Stelle der Suspension nur Waschwasser oder ein anderes Waschmittel eingebracht wird,
bei der Erzeugung von Papieren, Pappen und Faserplatten mit verschiedenen, an der
Oberfläche angeordneten Zeichen, Reliefen oder anderer Markierung, die mit Hilfe
von Matritzen hergestellt werden, die en den endlosen Sieben 1 oder an der Oberfläche
der formge4benden Saugwalzen 12 befestigt oder auf diesen unmittelbar ausgebildet
sind, bei der Erzeugung von imprägnierten Folien, Pappen und Platten,
wobei dem zentralen Einlauf eine Imprägnierlösung zugeführt wird, wie dies
beispielsweise bei der Herstellung von Schuhbrandsohlen der Fall ist,
wo eine z.B. mit Latex imprägnierte Fasermatte verwendet wird, und schließlich
bei der Erzeugung ungewebter Textilien.