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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Faserstoffbahn,
insbesondere Papier- oder Kartonbahn, bei dem mittels eines Stoffauflaufs der
betreffenden Papiermaschine eine Faserstoffsuspension über die
Maschinenbreite verteilt in eine Siebpartie eingebracht wird. Sie
betrifft ferner eine Maschine der im Oberbegriff des Anspruchs 21
angegebenen Art.
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Das
Flächengewicht
einer jeweiligen Faserstoffbahn wird bisher durch ein lokales Zudosieren von
Verdünnungswasser
in Maschinenquerrichtung profiliert. Dabei muss bis zu 30 % des
Gesamtdurchsatzes des Stoffauflaufs über die Profilierung zugesetzt
werden, was einen separaten großen
Verdünnungswasserkreislauf
mit entsprechenden Pumpen und Vorlagebehältern erfordert.
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In
den Druckschriften
EP
0 600 251 B1 ,
EP
0 985 762 B1 und
EP
0 824 157 B1 sind Verfahren und Maschinen der eingangs
genannten Art beschrieben, bei denen zur in Maschinenquerrichtung
betrachtet sektionsweisen Profilierung des Flächengewichts der Faserstoffbahn
Retentionsmittel zugeführt
werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren
sowie eine verbesserte Maschine der eingangs genannten Art zu schaffen, bei
denen die zuvor genannten Nachteile beseitigt sind. Dabei soll insbesondere
der für
eine zuverlässige
Flächengewichtsprofilierung
erforderliche Aufwand reduziert und die betreffende Anlage möglichst kompakt
gehalten werden.
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Bezüglich des
Verfahrens wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
zur in Maschinenquerrichtung betrachtet sektionsweisen Profilierung
des Flächengewichts
der Faserstoffbahn die Retention sektional herabgesetzt wird.
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Damit
kann bei der Flächengewichtsprofilierung
auf die Verwendung von Verdünnungswasser vollständig verzichtet
werden. Der lokale Einfluss auf das Flächengewicht ist im Vergleich
zur maximalen Dosierung von Verdünnungswasser
größer. Ein
Verdünnungswasserkreislauf
ist nicht mehr erforderlich. Zudem ist eine wesentlich genauere
Profilierung möglich.
Durch den Wegfall der bisher üblichen
Ventile in den Zuleitungen für
die Teil- oder Regelströme hoher
bzw. niedriger Konsistenz ist eine kompaktere Bauweise des Stoffauflaufs
möglich,
wodurch beispielsweise bei Gapformern der Abstand zum Sieb bzw.
Siebzwickel verringert wird. Es ist insbesondere beispielsweise
auch eine Schichtung möglich.
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Im
Unterschied zu den bisher bekannten Verfahren, bei denen mittels
der weiteren Zugabe von Retentionsmitteln eine Erhöhung der
Retention bewirkt wird, wird erfindungsgemäß die Retention sektional oder
lokal abgesenkt. Durch das lokale Herabsetzen der Retention wird
eine wesentlich effektivere Profilierung erreicht als durch die
bisher übliche
weitere Zugabe von Retentionsmitteln.
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Bevorzugt
wird zur Absenkung der Retention zumindest eine die Retention herabsetzende
Chemikalie zugesetzt. Demzufolge kann über die die Retention mindernde
Wirkung der entsprechenden Chemikalie eine Profilierung des Flächengewichts
erreicht werden.
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Die
Retentionsmittelzugabe kann beispielsweise unverändert im Dickstoffstrom und/oder
durch die Dosierung in einen Teilstrom geringerer Konsistenz erfolgen.
Das lokale Absenken der Retention wird dann durch die sektionale
Zugabe der die Retention beeinflussenden, d.h. herabsetzenden Chemikalie
bewirkt.
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Bevorzugt
enthält
die die Retention herabsetzende Chemikalie wenigstens einen Entwässerungsbeschleuniger.
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Gemäß einer
bevorzugten praktischen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
enthält
die die Retention herabsetzende Chemikalie wenigstens ein Dispergiermittel.
Bei der lokal zugegebenen Chemikalie kann es sich also insbesondere
um eine Chemikalie zur Dispergierung von in wässrigen Lösungen nicht löslichen
organischen und anorganischen Stoffen entsprechender Partikelgröße handeln.
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Zweckmäßigerweise
enthält
die die Retention herabsetzende Chemikalie wenigstens ein Detergenz.
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Bevorzugt
enthält
die die Retention herabsetzende Chemikalie wenigstens eine Sulfonsäure oder
wenigstens eines ihrer Salze.
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Von
Vorteil ist insbesondere auch, wenn die die Retention herabsetzende
Chemikalie wenigstens eine Mischung von verschiedenen Sulfonsäuren oder Sulfonaten
enthält.
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Gemäß einer
bevorzugten zweckmäßigen Ausgestaltung
enthält
die die Retention herabsetzende Chemikalie wenigstens eine aliphatische
organische Sulfonsäure
und/oder wenigstens ein aliphatisches organisches Sulfonat.
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In
bestimmten Fällen
kann es auch von Vorteil sein, wenn die die Retention herabsetzende
Chemikalie wenigstens eine Mischung von verschiedenen aliphatischen
organischen Sulfonsäuren und/oder
wenigstens eine Mischung von verschiedenen aliphatischen organischen
Sulfonaten enthält.
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Gemäß einer
weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung
enthält
die die Retention herabsetzende Chemikalie wenigstens eine zyklische
organische Sulfonsäure
und/oder wenigstens ein zyklisches organisches Sulfonat.
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Zweckmäßigerweise
enthält
die die Retention herabsetzende Chemikalie wenigstens eine Mischung
von verschiedenen zyklischen organischen Sulfonsäuren und/oder wenigstens eine
Mischung von verschiedenen zyklischen organischen Sulfonaten.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung enthält die die Retention herabsetzende Chemikalie
wenigstens eine aromatische Sulfonsäure und/oder deren Sulfonat
bzw. deren Salz.
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Von
Vorteil ist insbesondere auch, wenn die die Retention herabsetzende
Chemikalie als organische Sulfonsäure p-Toluolsulfonsäure enthält.
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Von
Vorteil ist insbesondere auch, wenn die die Retention herabsetzende
Chemikalie als organische Sulfonsäure oder organisches Sulfonat
p-Toluolsulfonsäure oder
eines ihrer Salze enthält.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
enthält die
die Retention herabsetzende Chemikalie als Sulfonsäure eine
anorganische Säure.
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Vorteilhafterweise
kann die die Retention herabsetzende Chemikalie als Sulfonsäure auch
eine Lignosulfonsäure
oder ein Lignosulfonat enthalten.
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Von
Vorteil ist insbesondere auch, wenn die die Retention herabsetzende
Chemikalie wenigstens eine Mischung von verschiedenen Sulfonsäuren und Sulfonaten
enthält.
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Bei
den die Retention beeinflussenden Substanzklassen handelt es sich
also vorzugsweise um Detergenzien, die die Oberflächenspannung
von Wasser herabsetzen. Als Substanzklasse seien hier vorzugsweise
die Sulfonsäuren
bzw. deren Salze genannt. Hierbei kann es sich beispielsweise um
anorganische und organische Sulfonsäuren bzw. deren Salze und mögliche Mischungen
von verschiedenen Sulfonsäuren
und Sulfonaten handeln.
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Sulfonsäuren besitzen
aufgrund ihrer Eigenschaften als Detergenzien eine die Retention
beeinflussende Wirkung. Dabei kann es sich um aliphatische organische
Sulfonsäuren
bzw. Sulfonate, aber beispielsweise auch um zyklische organische
Sulfonsäuren
oder deren Sulfonate bzw. Mischungen von organischen und anorganischen
Sulfonsäuren
bzw. Sulfonaten handeln. Zudem kann es sich um aromatische Sulfonsäuren oder
deren Sulfonate bzw. deren Salze handeln.
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Bei
den Salzen der Sulfonsäure
handelt es sich vorzugsweise um die Elemente der ersten und zweiten
Hauptgruppe der so genannten Alkali- und Erdalkalielemente.
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Bei
dem Salz der entsprechenden freien Säure handelt es sich vorzugsweise
um das Natriumsalz.
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Bei
der organischen freien Sulfonsäure
kann es sich insbesondere um Säuren
der folgenden allgemeinen Struktur handeln: R-SO2-OH.
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Bei
dem organischen Rest kann es sich vorteilhafterweise um einen aliphatischen
Kohlenwasserstoff oder aber auch um einen zyklischen bzw. aromatischen
organischen Rest handeln.
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Bei
dem organischen Rest handelt es sich vorteilhafterweise um gesättigte (Alkan)
und ungesättigte
Kohlenwasserstoffe (Alken).
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Bei
dem organischen Rest kann es sich insbesondere um eine Alkan-hydroxy-Verbindung handeln.
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Bei
dem organischen Rest kann es sich vorteilhafterweise auch um eine
Alkan-Alken-hydroxy-Verbindung
handeln.
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Bei
der organischen Sulfonsäure
bzw. dem organischen Sulfonat handelt es sich vorteilhafterweise
um p-Toluolsulfonsäure
bzw. ein Salz der p-Toluolsulfonsäure.
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Bei
der Sulfonsäure
kann es sich zweckmäßigerweise
aber auch z.B. um eine anorganische Säure, z.B. um Hydroxylamin-O-Sulfonsäure bzw.
eines ihrer Salze handeln. Bei der Sulfonsäure kann es sich beispielsweise
um eine Lignosulfonsäure
oder ein Lignosulfonat handeln. Lignosulfonsäuren bzw. Lignosulfonate werden
aufgrund ihrer dispergierenden Wirkung als Dispergiermittel eingesetzt.
Von besonderem Vorteil ist, dass die Lignosulfonsäuren bzw.
Lignosulfonate aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen werden können. Bei
dem so genannten Sulfit-Verfahren zur Zellstoffgewinnung aus verholzten
Pflanzen fallen Lignosulfonate an, die entsprechend aufgearbeitet
werden.
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Bei
der die Retention beeinflussenden Chemikalie kann es sich vorteilhafterweise
um eine Mischung aus verschiedenen Sulfonsäuren oder Sulfonaten handeln.
Bevorzugt handelt es sich bei den die Retention mindernden bzw.
beeinflussenden Chemikalien um besonders wasserlösliche Sulfonsäuren bzw.
deren Sulfonsäuresalze,
so dass eine besonders leichte Einmischung in die wässrige Zellstoffsuspension
gegeben ist.
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Es
hat sich gezeigt, dass die Retention sektional oder lokal mittels
der Zugabe von Sulfonsäuremischungen
sehr signifikant beeinflusst werden kann.
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Bei
der die Retention beeinflussenden Chemikalie kann es sich vorteilhafterweise
um einen Azo-Farbstoff handeln, z.B. um: my-[[3,3'-[Azoxybis[2-hydroxy-4,1-phenylene]azo]]bis[4-hydroxy-2,7-naphthalinsulfonato]](8-)]]di-Kupferkomplex Tetranatriumsalz.
Daneben können
aber auch gewöhnliche
Polyimine oder Polyacrylamide in kationischer oder anionischer Form,
also hochmolekulare Polyelektrolyten, die normalerweise als Retentionsmittel
bzw. Entwässerungsbeschleuniger
eingesetzt werden, zugegeben werden.
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Grundsätzlich kann
auch jede andere, die Retention herabsetzende Chemikalie verwendet
und in der nachfolgend beschriebenen Weise der Stoffsuspension zugesetzt
werden. Die Einstellung der Konzentration der als Lösung dosierten
Chemikalie kann z.B. "in
situ" während oder
vor der eigentlichen Einmischung erfolgen.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die die
Retention herabsetzende Chemikalie direkt in den Turbulenzeinsatz
des Stoffauflaufs zugegeben. Bevorzugt wird hier die die Retention
herabsetzende Chemikalie in jeden Turbulenzkanal wenigstens einer
Kanalzeile des Turbulenzeinsatzes zugegeben.
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Vorteilhafterweise
wird die die Retention herabsetzende Chemikalie in separaten Schichten
in z-Richtung des Suspensionsstrahls betrachtet zugegeben.
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Die
Zugabe der die Retention beeinflussenden Chemikalien kann beispielsweise über kleine Ventileinheiten
z.B. in den Turbulenzeinsatz des Stoffauflaufs erfolgen. Denkbar
ist beispielsweise auch, eine jeweilige Chemikalie über kleinere
Bohrungen oder Schläuche
mittels kleiner Dosierpumpen dem Stoffstrom zuzusetzen, wobei eine
ausreichende lokale Durchmischung gegeben sein muss. Grundsätzlich sind
jedoch auch beliebige andere Ausführungsformen hinsichtlich der
Dosierung möglich.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsvariante erfolgt
die Zudosierung in separaten Schichten in Z-Richtung des Suspensionsstrahls.
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Es
ist beispielsweise auch die Verwendung einer so genannten "ModuleJet"-Einheit für die Dosierung der Chemikalie
denkbar. In diesem Fall kann zusätzlich
noch Verdünnungswasser
dosiert werden.
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Die
Dosierung der Chemikalie kann insbesondere auch mittels Dosierpumpen
erfolgen, von denen beliebig viele über die Breite der Faserstoffbahn
angeordnet sein können.
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Es
ist beispielsweise auch möglich, über die Bahnbreite
Ventile anzuordnen, über
die eine Menge der Chemikalie entsprechend der Ventilstellung zudosiert
werden kann. Entscheidend ist hierbei, dass die Profilierung über die
Breite um so genauer ist, je kleiner die Teilung der Ventile ist.
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Mittels
eines Scanners kann das lokale Flächengewicht insbesondere online
ermittelt werden. Das entsprechende Signal kann dann zur Steuerung und/oder
Regelung von beispielsweise Dosierpumpen oder Ventilen verwendet
werden, mittels denen die Chemikalie zugegeben wird.
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Aufgrund
des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann also auf die Verwendung von Verdünnungswasser gegebenenfalls
vollständig
verzichtet werden. Der lokale Einfluss auf das Flächengewicht ist
im Vergleich zu der maximalen Dosierung von Verdünnungswasser größer. Ein
Verdünnungswasserkreislauf
ist nicht mehr erforderlich. Es ist eine wesentlich genauere Profilierung
möglich.
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Durch
den Wegfall der "ModuleJet"-Ventile ist eine
kompaktere Bauweise des Stoffauflaufs möglich, wodurch beispielsweise
bei Gapformern der Abstand zum Sieb bzw. Siebzwickel verringert
werden kann. Damit ist insbesondere auch eine Schichtung möglich.
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Bezüglich der
Maschine wird die weiter oben angegebene Aufgabe erfindungsgemäß entsprechend
dadurch gelöst,
dass sie Mittel umfasst, um für eine
in Maschinenquerrichtung betrachtet sektionsweise Profilierung des
Flächengewichts
der Faserstoffbahn die Retention sektional abzusenken.
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Dabei
sind bevorzugt Mittel zum Zusetzen wenigstens einer die Retention
herabsetzenden Chemikalie vorgesehen. Vorteilhafterweise sind Mittel vorgesehen,
um die die Retention herabsetzende Chemikalie in jeden Turbulenzkanal
wenigstens einer Kanalzeile des Turbulenzeinsatzes zuzugeben. Bevorzugt
wird hierbei die die Retention herabsetzende Chemikalie in jeden
Turbulenzkanal nur einer Kanalzeile des Turbulenzeinsatzes zugegeben.
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Gemäß einer
vorteilhaften alternativen Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Maschine
wird die die Retention herabsetzende Chemikalie in separaten Schichten
in Z-Richtung des Suspensionsstrahls betrachtet zugegeben.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die Zeichnung näher
erläutert.
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Es
zeigen
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1 ein
Diagramm, das den Einfluss der Dosierung eines als die Retention
herabsetzende Chemikalie verwendeten Azo-Farbstoffes auf das Flächengewicht
wiedergibt; und
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2 eine
vereinfachte schematische Darstellung einer Anordnung zur Zugabe
einer die Retention herabsetzenden Chemikalie in den Turbulenzeinsatz
eines Stoffauflaufs.
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Aus
dem Diagramm der 1 ergibt sich der Einfluss der
Dosierung eines als die Retention herabsetzende Chemikalie verwendeten
Azo-Farbstoffs auf das Flächengewicht.
Dabei ist das Flächengewicht
in g/m2 über
einem Ausschnitt des Bahnprofils für unterschiedliche Dosierungen über beispielsweise "ModuleJet"-Ventile wiedergegeben.
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2 zeigt
in vereinfachter schematischer Darstellung eine Anordnung zur Zugabe
einer die Retention herabsetzenden Chemikalie in den Turbulenzeinsatz 10 eines
Stoffauflaufs einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn,
bei der es sich insbesondere um eine Papier- oder Kartonbahn handeln kann.
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Dabei
wird die die Retention beeinflussende Chemikalie aus einem Vorlagebehälter 12 über Pumpen 14 direkt
in die einzelnen Kanäle,
hier z.B. Turbulenzrohre 16 des Turbulenzeinsatzes 10 dosiert.
Dabei muss nicht in jede Zeile des Turbulenzeinsatzes 10 eindosiert
werden. Es genügt
beispielsweise, wenn in lediglich eine Zeile 18 des Turbulenzeinsatzes
dosiert wird. Es ist jedoch insbesondere auch möglich, die die Retention herabsetzende
Chemikalie in separaten Schichten in Z-Richtung des Suspensionsstrahls
betrachtet zuzugeben.
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Die
Mengendosierung der Chemikalie kann z.B. über die Drehzahl der Pumpe
bzw. der Pumpen 14 gesteuert und/oder geregelt werden.
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- 10
- Turbulenzeinsatz
- 12
- Vorlagebehälter
- 14
- Pumpen
- 16
- Turbulenzrohr
- 18
- Zeile