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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Maschine zum Herstellen einer Papier-,
Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn aus einer Faserstoffsuspension
oder zum Veredeln oder Weiterverarbeiten der Faserstoffbahn.
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Aus
der WO 99/22067 ist beispielsweise eine Papiermaschine zur Herstellung
einer Papierbahn aus einer Faserstoffsuspension bekannt.
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Bei
der Herstellung von Faserstoffbahnen und auch bei ihrer Weiterverarbeitung,
Veredlung oder Weiterbehandlung, beispielsweise während eines
Druckprozesses, entsteht das Problem der Längenveränderung durch Bahnzug oder
durch Dehnung der Bahn, die aufgrund der Druckbehandlung, der thermischen
Behandlung oder infolge eines sich ändernden Feuchtigkeitsgehalts
eintritt.
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Es
ist daher notwendig, die Dehnung zu messen. Nach dem Stand der Technik
erfolgen derartige Messungen nur indirekt über einen Vergleich der Antriebsgeschwindigkeiten
innerhalb einer Maschine oder über
eine Analyse der Wickelhärte
eines aus der Faserstoffbahn in einer Wickelmaschine erzeugten Bahnwickels.
Ein derartiges Verfahren hat den Nachteil, dass sich keine Informationen über Dehnungen
innerhalb des Herstellungsprozesses gewinnen lassen, insbesondere
auch nicht beim Wechsel aus der einen Maschine zu einer anderen Maschine,
in der die Faserstoffbahn „offline" weiterverarbeitet
wird. Ein derartiger Wechsel tritt beispielsweise ein, wenn die
Faserstoffbahn bei ihrer Herstellung aus der Faserstoffsuspension
zunächst
auf einen Wickel aufgewickelt wird, der zwischengespeichert wird
und in einem späteren
Arbeitsschritt mittels Längsschneideinrichtungen
in mehrere Rollen einer gewünschten
Breite geschnitten wird oder wenn die auf einem Wickel gespeicherte
Faserstoffbahn zu einem späteren
Zeitpunkt in einer Streichmaschine mit einem Medium bestrichen wird.
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Bei
den herkömmlich
gemessenen Dehnungen verfälscht
Schlupf der Faserstoffbahn gegenüber den
Oberflächen
der antreibenden Walzen die Aussagen der Antriebssignale. Wenn man
die Dehnung einer Materialbahn aus der Wickelhärte ermitteln möchte, sind
hierbei zusätzliche,
das Ergebnis verfälschende
Faktoren zu berücksichtigen,
die nicht nur die „eingewickelte
Zugspannung" wiedergeben,
sondern die infolge von eingewickelter Luft, Profilschwankungen,
etc. entstehen, so dass auch die Wickelhärte kein hinreichend genaues
Maß für die Dehnung
einer Faserstoffbahn ist.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, eine Maschine zu schaffen, in der
sich die Dehnung der Materialbahn genau bestimmen lässt.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe dadurch gelöst,
dass in der Maschine mindestens eine Anordnung zum Aufbringen von
mindestens zwei in Längsrichtung
voneinander beabstandeten Markierungen auf die Faserstoffbahn und
eine in Bahnlaufrichtung der Faserstoffbahn der Anordnung nachgeordnete,
insbesondere berührungslose,
Messeinrichtung zum Messen des Abstands der Markierungen angebracht
ist.
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Vorteile
der erfindungsgemäßen Lösung bestehen
darin, dass sich das Messsystem an verschiedenen Stellen in einer
Maschine integrieren und für verschiedene
Prozessschritte einsetzen lässt,
so dass sich die Dehnung der Materialbahn in der Prozesskette, die
diese durchläuft,
auch in der Maschine zur Herstellung der Faserstoffbahn offline
nachgeordneten Aggregaten wie in einer Wickelmaschine weiterverfolgen
lässt.
Daraus lässt
sich dann auch die eingewickelte Zugspannung ermitteln. In Abhängigkeit
von gemessenen Dehnungen und dem durch diese verursachten „Stress" für den Faserstoff,
insbesondere das Papier, lässt
sich dann eine Aussage darüber
treffen, welche Restdehnbarkeit das Faserstoffmaterial noch bis
zum Abriss aufweist. Diese Abhängigkeit
lässt sich
in einem Spannungs-Dehnungs-Diagramm
aufstellen. In Verbindung mit Zugmessungen lassen sich Aussagen
zum Elastizitätsmodul
des Faserstoffs treffen. Diese Messungen lassen sich mit einem Softsensor
zur Messung von Festigkeitseigenschaften in Korrelation mit weiteren,
in einem Labor ermittelten Daten verifizieren.
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Unter
einem Softsensor ist ein Software basierter Sensor zu verstehen,
bei dem Roh-Messdaten
in Form von Qualitäts-
bzw. Prozessdaten während
des Herstellungs- bzw.
Veredelungsprozesses vorliegen, wobei in die Roh-Messdaten auch
Messungen von Qualitätsparametern
im Labor mit einbeziehbar sind, und wobei die Roh-Messdaten zu Datensätzen zusammenfassbar
sind, die jeweils gleichzeitig ermittelt wurden, wobei bestimmte
Labor- oder Qualitätsmessungen
als Zieldaten auswählbar
sind, die mittels wenigstens einem in einer computerbasierten Operations-
und Verknüpfungseinheit
ablaufenden Softsensor-Algorithmus aus den als Eingangsdaten dienenden
anderen Daten berechenbar sind, und wobei jeder Datensatz Messdaten
enthält, die
sich in etwa auf dasselbe Kontrollvolumen Bahn- bzw. Rohmaterial,
insbesondere Papier bzw. Papierrohstoff, beziehen.
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Durch
die Erfindung lässt
sich die Herkunft von Wickelfehlern beim Aufwickeln der Faserstoffbahn
zu einer Wickelrolle analysieren. Ebenso lässt sich mittels Dehnungsmessungen
in Verbindung mit Längenmessungen
ein Maßstab
für die „wahre
Länge" der in einer Wickelrolle
aufgewickelten Bahn finden, wozu auch Markierungen auf der Faserstoffbahn,
insbesondere an deren äußerem Rand,
herangezogen werden können.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der
Beschreibung und den Zeichnungen.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Anordnung
in einem Siebformer oder in einer Pressenpartie der Maschine zum
Herstellen der Faserstoffbahn angeordnet ist. Dadurch könnten Dehnungen
der Faserstoffbahn mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in der Formierpartie oder
der Pressenpartie ermittelt werden.
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In
einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist mindestens ein
weiteres Messmittel zum Messen der Länge eines Abschnitts der Faserstoffbahn
in der Maschine vorhanden. Dadurch lässt sich eine durch die Anordnung
aufgebrachte Markierung an der Faserstoffbahn nacheichen, um eine
Korrelation der Markierung mit weiteren Längenmesseinrichtungen zu erzielen.
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Als
weitere Messmittel eignen sich insbesondere ein Mittel zur berührungslosen
Messung, ein Drehgeber, eine Triggereinrichtung, eine an einer Walze
angebrachte Messeinrichtung, insbesondere ein Encoder, oder eine
Einrichtung zur Messung eines Antriebssignals.
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Mit
Vorteil ist erfindungsgemäß auch der
Einsatz eines Vergleichsmittels zum Vergleichen der von der Messeinrichtung
und von dem weiteren Messmittel gemessenen Messwerte, insbesondere
eines Steuerungsrechners, vorgesehen. Die durch die berührungslose
Messung, die Messung der Bahnlänge über Drehgeber,
Trigger, etc. an Walzen und die Messung der Antriebssignale an verschiedenen
Stellen im Herstellungsprozess der Faserstoffbahn gewonnenen Daten
lassen sich auf diese Weise mit den ursprünglichen Markierungsinformationen
vergleichen.
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Zusätzlich kann
mit Vorteil eine Auswerteeinheit zum Auswerten der von dem Vergleichsmittel, insbesondere
dem Steuerungsrechner, gewonnenen Messwerte über die Dehnung während der
Herstellung der Faserstoffbahn und zur Speicherung oder Archivierung
der gewonnenen Daten eingesetzt werden.
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Vorteilhaft
wird die Auswerteeinheit mit einem weiteren Steuerungsrechner verbunden,
der in einer zusätzlichen,
insbesondere auch offline zu der Maschine arbeitenden Prozesseinheit
angeordnet ist.
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Gemäß der Erfindung
werden Zug und Dehnung der Faserstoffbahn unabhängig voneinander erfasst, so
dass die Dehnung über
einen weiten Prozessverlauf nachvollziehbar ist.
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Anhand
der Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend in zwei Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 ein
Schema zur Dehnungsbestimmung anhand eines Abschnitts aus einer
Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn und
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2 eine
Papiermaschine mit Einrichtungen zur Bestimmung der Dehnung der
Papierbahn.
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Eine
Maschine zur Herstellung oder Behandlung einer Faserstoffbahn 1 (1)
umfasst eine Anordnung von Zylindern 2 bis 8, über die
oder zwischen denen hindurch die Faserstoffbahn 1 geführt wird.
Zwischen dem Zylinder 2 und dem Zylinderpaar 3, 4 ist
eine Anordnung 9 zum Aufbringen von Bahnrandmarkierungen
auf die Faserstoffbahn 1 vorhanden. Zwischen dem Zylinderpaar 3, 4 und
einer aus den Zylindern 5 bis 8 bestehenden Zylindergruppe
ist eine Einrichtung 10 zur berührungslosen Geschwindigkeitsmessung
der Faserstoffbahn 1 angeordnet.
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An
einer Walze 11 ist ein Aggregat 12 zur Messung
des auf die Faserstoffbahn 1 ausgeübten Zugs angebracht. An einer
weiteren Walze 13 ist ein Drehgeber 14 installiert.
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Die
Anordnung 9 und die Messeinrichtungen 10, 12 und 14 geben
ihre Daten an einen Steuerungsrechner 15 weiter, der diese
auswertet. Auch eine offline von der Maschine angeordnete Prozesseinheit 16 ist
mit Messeinheiten 17, 18, 19 zur Bestimmung
des Abstands der Markierungen auf der Faserstoffbahn 1 und/oder
zur Berechnung der Drehgeschwindigkeit von Walzen oder Zylindern
ausgestattet, die ihre Daten an einen Steuerungsrechner 20 weiterleiten.
Dieser ist wie der Steuerungsrechner 15 mit einer Auswerteeinheit 21 verbunden,
in der die Dehnung der Faserstoffbahn 1 in verschiedenen
Verfahrensschritten und an unterschiedlichen Stellen im Prozess
ihrer Herstellung zurückverfolgt
und archiviert wird.
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In
einer ebenfalls mit Mitteln zur Dehnungsmessung ausgestatteten Papiermaschine
(2) wird aus einem Stoffauflauf 22 eine
Faserstoffsuspension einem Spalt zwischen zwei Sieben 23 und 24 eines
Doppelsiebformers 25 zugeführt. Auf dem Radius einer Formierwalze 26 laufen
die Siebe 23, 24 keilförmig aufeinander zu und schließen die
Faserstoffsuspension zwischen sich ein. Dabei erfolgt eine erste
Entwässerung
der Faserstoffsuspension, und es bildet sich eine Fasermatte, aus
der eine Papierbahn 27 entsteht. Bereits in dem Doppelsiebformer 25 ist
eine Anordnung 28 zum Aufbringen von Markierungen auf die Papierbahn 27,
insbesondere auf deren Bahnrand, vorhanden.
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An
den Doppelsiebformer 25 schließt sich eine Pressenpartie 29 an.
Die Pressenpartie 29 umfasst beispielsweise, wie dargestellt,
drei Pressstellen 30, 31, 32. Die ersten
beiden Pressstellen 7, 8 bilden eine Tandem-Nipco-Flex-Pressenpartie,
in der jeweils eine Walze 33, 34 mit einer Schuhpresswalze 35, 36 zusammenwirkt.
Im Bereich der Pressenpartie 29 ist beispielsweise eine
erste Messeinrichtung 37 zur Messung des Abstands der von
der Anordnung 28 auf die Papierbahn 27 aufgebrachten
Markierungen vorhanden.
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An
die Pressenpartie 29 schließt sich eine Umlenkwalzen 38 und
Trockenzylinder 39 aufweisende Trockenpartie 40 an,
in der ebenfalls die Dehnung der Papierbahn 27 mittels
einer Messeinrichtung 41 bestimmt wird.
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Nach
der Trockenpartie 40 wird die Papierbahn 27 zwischen
einer Schuhwalze 42 und einer Walze 43 eines als
Glättwerk
eingesetzten Schuhkalanders 44 hindurchgeführt. Über Umlenkwalzen
gelangt die Papierbahn 27 in eine zwei Filmwalzen 45, 46 aufweisende
Filmpresse.
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Auf
jede der beiden Filmwalzen 45, 46 bringt eine
Auftragdüse 47 bzw. 48 einen
Film einer Streichfarbe im Überschuss
auf, der jeweils durch einen Rakelstab 49, 50 abgerakelt
wird. Durch die Befeuchtung der Papierbahn 27 ändert sich
deren Festigkeit, und die Papierbahn 27 wird gedehnt. Daher
kann vorzugsweise auch im Bereich hinter der Filmpresse 47 eine
Messeinrichtung 51 vorhanden sein.
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Anschließend wird
die Papierbahn 27 durch ein mit Luftdruck arbeitendes Umlenkelement 52 weitergeleitet
zu einem Schwebetrockner 53, durch den die Papierbahn 27 beidseitig
mittels Wärmestrahlung oder
Heißluft
getrocknet wird und hinter dem vorzugsweise ebenfalls eine Messeinrichtung 54 zum Messen
der Dehnung der Papierbahn 27 installiert ist.
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Über weitere
Umlenkwalzen 55, 56 wird die nun wieder getrocknete
Papierbahn 27 zu einem Düsenfeuchter 57 weitergeführt, durch
den sie wieder bis zu einem vorgegebenen Feuchtegrad und Feuchtegradienten
rückgefeuchtet
wird. Nach dem Düsenfeuchter 57 wird
die Bahn 27 in einem Kalander 58 geglättet. Die
den Kalander 58 verlassende Papierbahn 27 wird
dann in einer Wickelmaschine 59 zu einer Papierrolle aufgewickelt.
Die Wickelmaschine 59 zum Wickeln der Papierbahn 27 kann
auch offline von der Maschine zur Herstellung der Papierbahn 27 aus
der Faserstoffsuspension angeordnet sein. Auch hinter dem Düsenfeuchter 57 und/oder
hinter dem Kalander 58 sind Messeinrichtungen 60 bzw. 61 zur Dehnungsmessung
angeordnet.
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Ebenso
lassen sich beispielsweise in Walzen der Filmpresse 47 oder
des Kalanders 58 Drehgeber zur Messung der Umfangsgeschwindigkeit
der zugehörigen
Walzen oder Zylinder einbauen, um die Korrelation zwischen der Umfangsgeschwindigkeit
und der Dehnung sowie den Schlupf der Papierbahn 27 feststellen
zu können.
Alle von den Drehgebern, den Messeinrichtungen 37, 41, 51, 60, 61 sowie
von anderen Einrichtungen zur Messung der Geschwindigkeiten der
Papierbahn 27 und der Walzen oder Zylinder gemessenen Daten
werden einem Steuerungsrechner (vgl. 1) zugeführt.