DE4423695C2 - Verfahren zur Herstellung einer Papier- oder Kartonbahn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein Verfahren dieser Art, bei dem angestrebt wird, in einem Stoffauflauf eine Bahn mit mehreren Schichten zu bilden, ist z. B. aus der Publikation von Schaible und Bubik: Erfahrungen und Perspektiven mit der Mehrschichtblattbildung, Das Papier, 1993, Nr. 10 A, Seite V 140-149, bekannt. Dabei wird anhand mehrlagiger grafischer Papiere erläutert, daß die Außenschichten eine möglichst gute Abdeckung der Mittelschicht gewährleisten sollen. Die Mittelschicht hat dann die Aufgabe, ein hohes Volumen und damit eine hohe Opazität zu erzielen. Es werden auch Maßnahmen erklärt, wie die Abdeckungswirkung von Decken- oder Rückenschicht durch Änderung ihrer Stoffauflauf-Stoffdichten beeinflußt und damit optimiert werden kann.

In den meisten Fällen muß bei modernen Papiermaschinen das Massenquerprofil der Papier- oder Kartonbahn geregelt werden, um durchweg eine gleichmäßige Verteilung des Feststoffes über die ganze Bahn zu erhalten. Man muß also Störungen ausgleichen können, deren Ursachen vielfältig und die nicht auszuschließen sind. Zur Lösung des Problems sind bekanntlich Möglichkeiten zur lokalen Veränderung der Ausflußgeometrie am Stoffauflauf oder lokale Stoffdichteveränderungen im Einsatz. Diese zielen entweder auf den gesamten Stoffstrom oder auf nur eine Schicht. Dabei läßt sich das integrale Querprofil recht gut einstellen.

Wird im Mehrschichtstoffauflauf das Massenquerprofil geregelt, so erfolgt dieser Eingriff an einer von vornherein festgelegten Schicht, unabhängig davon, ob die Profilabweichung gerade aus dieser Schicht herrührt. Gemäß der eingangs genannten Publikation ist das meist die Mittelschicht. Das kann eine ungleiche Schichtenverteilung in der Bahn zur Folge haben, weshalb dann die spezifischen Eigenschaften der Einzelschichten zu wenig optimiert sind.

In der DE 43 21 268 A1 wird vorgeschlagen, zur Einstellung des Flächengewichtsquerprofils in einer Schicht sektionale Verdünnungen vorzunehmen und in einer anderen Schicht die Faserorientierung ebenfalls durch sektionsweise Zugabe von Verdünnungswasser einzustellen. Diese Lösung zielt speziell auf Probleme der Flächenquergewichtsbeeinflussung der mittleren Schicht und ermöglicht in einem separaten Regelvorgang weitere Korrekturen an einer Außenschicht.

Auch die DE 27 32 361 C2 zeigt Regelmöglichkeiten an einem Mehrschichtstoffauflauf. Dabei sollen die Strömungsgeschwindigkeiten in den zu den einzelnen Schichten gehörenden Kanälen in einem gewünschten Verhältnis zueinander geregelt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem die spezifischen Eigenschaften der einzelnen Stoff-Komponenten in den einzelnen Schichten optimal und wirtschaftlich genutzt werden bei gleichzeitig einwandfreiem integralen Massenquerprofil.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Die Erfindung wird erklärt und erläutert anhand von Zeichnungen. Dabei zeigen

Fig. 1 einen Zweischicht-Stoffauflauf zur Durchführung des Verfahrens,

Fig. 2 ein Schema mit einem Dreischicht-Stoffauflauf,

Fig. 3+4 schematische Querprofile zur Verdeutlichung der Wirkung des Verfahrens.

Fig. 1 zeigt sehr schematisch und nicht maßstäblich einen Zweischicht-Stoffauflauf 1 einer Papiermaschine. Zwei Stoffsuspensionsströme 3 und 6 mit unterschiedlichen Eigenschaften werden unter Überdruck in die Kammern 2 und 5 gepumpt, aus denen sie in Form eines Breitstrahles mit zwei übereinanderliegenden Schichten 4 und 7 austreten und in den hier nicht gezeichneten Formierbereich der Papiermaschine gelangen. Die oben liegende Schicht 7, gebildet aus dem Suspensionsstrom 6, hat an ihrer Oberfläche die Außenseite A, die in vielen Fällen besondere Anforderungen, z. B. bezüglich ihres makellosen Aussehens, erfüllen muß. Die untere Schicht 4 kann hier aus einem Faserstoff mit hoher Störstoff- oder Füllstoff-Beladung sein.

In der Regel muß das Flächengewichtsquerprofil der erzeugten Papierbahn auch während des Betriebes der Papiermaschine korrigierbar sein, wozu hier geeignete Mittel 8 in Form von mehreren über die Breite des Stoffauflaufes verteilten Wasserzuführungen 9, 9′ zum Suspensionsstrom 3′ vorhanden sind. Diese Methode ist aber nicht die einzige. Es kann z. B. auch eine elastisch verformbare Blende den Spalt am Auslauf aus dem Stoffauflauf lokal variabel machen. Auch der Suspensionsstrom 6 kann durch Mittel 10, auch hier über die Breite des Stoffauflaufes verteilte Wasserzuführungen 11, 11′, lokal verändert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist an folgendem Beispiel erklärt:
Wird an der Außenseite A der später sich bildenden Papierbahn ein aufgrund ungenügender Dicke der Schicht 7 ein Streifen 12 mit ungünstigem Aussehen bemerkt oder gemessen, so wird an der betreffenden Stelle des Stoffauflaufes in der Zuführung 11′ die Verdünnungswasserzugabe reduziert. Die Schicht 7 wird dort also dicker. Um das integrale Flächengewichtsquerprofil, d. h. die Summe beider (aller) Schichten übereinander zu korrigieren, wird gleichzeitig das Verdünnungswasser an der Stelle 9′ erhöht. Dieses Beispiel zeigt das Prinzip des Verfahrens; wie schon angegeben, können auch andere Maßnahmen zur lokalen Veränderung der Suspensionsströme angewendet werden. Denkbar ist ferner, die Stoffe so zu führen, daß diejenige Schicht, die die höheren Qualitätsanforderungen erfüllen muß, von der unteren Schicht 4 gebildet wird. Dann würden die für die Schicht 7 beschriebenen Korrekturen an jener Schicht 4 vorgenommen.

Die Qualitätsabweichung der Außenseite A kann visuell an der laufenden Bahn beobachtet oder durch Online-Messung ermittelt werden. Hierzu gibt es bekanntlich traversierende Meßköpfe. Das Meßsignal kann in den Regler für den Stoffauflauf eingeführt werden, der auch das Flächengewichtsquerprofil ausregelt. In diesem Fall erhält das Qualitätsmerkmal der Außenseite Vorrang vor dem Querprofil. Fig. 2 skizziert die wichtigsten Bausteine eines solchen Regelkreises am Beispiel eines Dreischichtstoffauflaufes.

Auf Fig. 2 erkennt man, daß hierin aus drei Suspensionsströmen 3, 6 und 13 im Stoffauflauf ein Strahl mit den drei Schichten 4, 7 und 14 erzeugt wird. Als Mittel zur Veränderung der einzelnen Suspensionsströme wurde wiederum die lokale Zugabe von Verdünnungswasser mit Hilfe von Wasserzuführungen 9, 11, 12 gewählt. Zur Online-Messung der Eigenschaften von beiden Außenschichten traversieren beidseitig der Papierbahn die Meßköpfe 15 und 15′. Deren Signale werden ebenso wie die der Dickenmeßvorrichtung 16, 17 in miteinander verbundenen Reglern 18, 18′, 19 verarbeitet, der die Stellgrößen für die an den Wasserzuführungen angebrachten Regelventile 24 bilden. Günstig ist auch eine Störgrößenaufschaltung, mit der der integralen Profileinstellung dienende Regler 19 auf Regeleingriffe der anderen Regler 18, 18′ simultan reagiert. In welcher Weise auf die Suspensionsströme Einfluß genommen werden soll, ist bereits gesagt worden. Anders als vorher beschrieben, werden hier die spezifischen Eigenschaften sowohl der Ober- als auch der Unterseite der Papierbahn ermittelt und optimiert. Die Regelung des integralen Massenquerprofiles erfolgt dann durch Änderung in der Mittelschicht 4. Vorteilhafterweise ist diese aus dem billigsten Stoff hergestellt, da sie durch die anderen Schichten 7 und 14 zuverlässig abgedeckt ist.

Fig. 3 zeigt in einem Diagramm das Massenquerprofil (senkrecht) über die Breite der Bahn (waagerecht) aufgetragen. Die Linie 20 ist ein fehlerhaftes da ungleichmäßiges Profil, und zwar integral über alle Schichten gemessen. Linie 21 zeigt das Profil lediglich für die untere Schicht. Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens führt zu den Profilen 22 (integral) und 23. Man sieht, daß über die ganze Breite für beide Schichten eine gleichmäßige Dicke erzielt wurde. Dieses Ergebnis ist bedeutend besser als das gemäß Profil 23′ in Fig. 4, das durch Veränderung von lediglich des die untere Schicht bildenden Suspensionsstromes erzeugbar wäre, weil dann in der oberen Schicht lokal größere Mengen des in der Regel teureren Stoffes eingesetzt würden, um überall die Mindest-Solldicke S′ zu erreichen.

Die Erfindung läßt sich mit derselben Wirkung auch an Papiermaschinen anwenden, bei denen die Schichten der Papier- oder Kartonbahn durch getrennte Stoffaufläufe erzeugt und dann zusammengegautscht werden. In diesen Fällen wären die Suspensionsströme der verschiedenen Stoffaufläufe zu verändern, wozu auch z. B. sehr leicht die an sich bekannte Blendenverstellung am Austrittsspalt geeignet wäre.

Claims (14)

1. Verfahren zur Herstellung einer Papier- oder Kartonbahn mit Hilfe eines Mehrschicht-Stoffauflaufes (1) einer Papiermaschine, der mindestens zwei mit verschiedenen Faserstoff-Suspensionsströmen (3, 6) beschickbare Kammern (2, 5) enthält, aus denen Faserstoffsuspension in Form von mindestens zwei übereinander liegenden Schichten (4, 7) mit eingestelltem Flächengewichtsquerprofil in den Formierbereich der Papiermaschine austritt, wobei Mittel (8, 9) vorhanden sind, mit denen sich die Eigenschaften oder Mengen mindestens einer der unterschiedlichen Suspensionsströme (3, 6) des Stoffauflaufes (1) kontrolliert verändern lassen, dadurch gekennzeichnet, daß lokale Veränderungen eines Suspensionsstromes (6) für eine an einer der Außenseiten liegenden Schicht (7) zur Regelung von mindestens einer Eigenschaft vorgenommen werden, die als spezifisches Qualitätsmerkmal bezüglich dieser Schicht der gebildeten Papier- oder Kartonbahn dient und daß an der laufenden Bahn der Papiermaschine, sowohl das integrale Massenquerprofil der ganzen Bahn als auch das spezifische Qualitätsmerkmal einer Außenschicht (A) gemessen und über Soll-Ist-Wert-Vergleiche primär das spezifische Qualitätsmerkmal der Außenschicht (A) und sekundär das Massenquerprofil optimiert werden, indem primär Änderungen an der betroffenen Außenschicht und sekundär an mindestens einer weiteren Schicht vorgenommen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das spezifische Qualitätsmerkmal der Außenschicht (A) darauf beruht, daß die die Außenseite bildende Schicht (7) eine benachbarte Schicht (4) so abdeckt, daß deren Eigenschaften - soweit sie für eine Außenschicht (A) ungünstig sind - weniger stören.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung des Suspensionsstromes (6) für die an einer der Außenseiten liegenden Schicht an der Faserstoffmenge pro Fläche vorgenommen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Faserstoffmenge pro Fläche durch lokale Verdünnung der Faserstoffsuspension verändert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Faserstoffmenge pro Fläche durch lokale Mengenänderung der Faserstoffsuspension eingestellt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das spezifische Qualitätsmerkmal die Helligkeit der Außenseite ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das spezifische Qualitätsmerkmal das gleichmäßige Aussehen der Außenseite ist.

8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das spezifische Qualitätsmerkmal die Sauberkeit der Außenseite ist.

9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das integrale Massenquerprofil der ganzen Bahn durch lokales Ändern des Austrittsquerschnittes am Stoffauflauf (1) eingestellt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das integrale Massenquerprofil der ganzen Bahn durch lokales Ändern des Feststoffgehaltes in einem Suspensionsstrom (3) des Stoffauflaufes (1) eingestellt wird, der nicht zur Regelung einer spezifischen Eigenschaft für eine an einer der Außenseiten liegenden Schicht (7, 14) benutzt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Soll-Ist-Wert-Vergleiche in durch Störaufschaltung verbundenen Regelkreisen (18, 18′, 19) vorgenommen werden.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das spezifische Qualitätsmerkmal die mechanische Festigkeit der Außenseite ist.

13. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrschichtbahn mit einer aus billigerem Rohstoff bestehenden Unterschicht und mit einer aus teurerem Rohstoff bestehenden Deckschicht gebildet wird, wobei der die Deckschicht bildende Suspensionsstrom zur Regelung der mindestens einen Eigenschaft benutzt wird, die als spezifisches Qualitätsmerkmal bezüglich der Außenseite der gebildeten Papier- oder Kartonbahn dient.

14. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem drei Kammern aufweisenden Stoffauflauf eine Dreischichtbahn mit einer aus billigerem Rohstoff bestehenden Mittelschicht und mit zwei aus teurerem Rohstoff bestehenden Deckschichten gebildet wird, wobei beide Deckschichten zur Regelung von Eigenschaften benutzt werden, die als spezifische Qualitätsmerkmale bezüglich der Außenseiten der gebildeten Papier- oder Kartonbahn dienen.