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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung eines Flächengewichtsquerprofils
einer Faser- oder Vliesstoffbahn, insbesondere Papier-, Karton-
oder Tissuebahn, in einer Maschine zur Herstellung einer Faser- oder
Vliesstoffbahn durch Einstellung eines Retentionsquerprofils durch
in Maschinenquerrichtung sektionales Einbringen wenigstens eines,
die Retention beeinflussenden Mediums in die Faser- oder Vliesstoffsuspension.
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Die
Erfindung betrifft ferner eine Maschine zur Herstellung einer Faser-
oder Vliesstoffbahn.
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Zur
Herstellung derartiger Faser- oder Vliesstoffbahnen wird eine Faser-
oder Vliesstoffsuspension entwässert. Dazu wird diese mittels
eines Stoffauflaufs einer Formiereinheit zugeführt. In
einem derartigen Stoffauflauf werden dabei spätestens vor
dem Auslaufspalt die Stoffdichte und das Faserorientierungsquerprofil
derart eingestellt, dass das Flächengewichts- und Faserorientierungsquerprofil
der daraus zu bildenden Faser- oder Vliesstoffbahn über
die gesamte Breite den gewünschten Anforderungen entspricht.
Zur Einstellung eines derartigen Flächengewichtsquerprofils
sind grundsätzlich unterschiedliche Möglichkeiten
denkbar.
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Gemäß einer
ersten Ausführung kann das Flächengewicht einer
Faser- oder Vliesstoffbahn durch lokales Zudosieren von Verdünnungswasser
in Maschinenquerrichtung profiliert werden. Dabei muss jedoch bis zu
30 Prozent des Gesamt durchsatzes des Stoffauflaufs über
die Profilierung zugesetzt werden, was einen separaten großen
Verdünnungswasserkreislauf mit entsprechenden Pumpen und
Vorlagebehältern erfordert. Ein derartiges Verfahren ist
energetisch ineffizient, erfordert einen hohen Einsatz an Frischwasser
und damit Aufwand zur Führung und Aufbereitung dessen.
Zur Vermeidung dieses Nachteils wird daher in der Druckschrift
DE 42 37 309 A1 ein
Verfahren vorgeschlagen, bei welchem der Faser- oder Vliesstoffsuspension
sektional eine unterschiedliche Menge an Retentionsmitteln beigemischt
wird, um den Retentionsgrad sektional, das heißt quer zur
Maschinenrichtung, zu beeinflussen. Die Beeinflussung erfolgt dabei
durch die direkte Zugabe des Retentionsmittels. Auch liegt das Retentionsmittel
als Prozesschemikalie vor, die in Verdünnungswasser, in
der Regel Frischwasser aufzulösen ist, wobei der so gebildete
Stoffstrom dann der Faserstoffsuspension beigemischt wird. Ein wesentlicher
Nachteil bei diesem Verfahren besteht neben dem starken Verdünnungs-
beziehungsweise Frischwassereinsatz auch in einem hohen Energiebedarf,
der erforderlich ist, um das Retentionsmittel und das Verdünnungswasser
zur Vermeidung eines thermischen Schocks bei der Einmischung sowie
zur effizienten Einmischung in den Stoff und Gewährleistung
der Wirkungsentfaltung des Retentionsmittels auf die Temperatur
der Faser- oder Vliesstoffsuspension zu erwärmen.
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Aus
den Druckschriften
WO
99/43887 A1 und der
US 6 659 636 B1 sind dazu ein Verfahren und
eine Vorrichtung vorbekannt, die darauf abzielt, die zur Erwärmung
benötigte Energiemenge möglichst gering zu halten.
Dabei wird die Faser- oder Vliesstoffsuspension selbst genutzt,
um Stoffströme miteinander zu vermischen und/oder Chemikalien
in den Faser- oder Vliesstoffstrom in einer Stoffleitung einzumischen,
wobei die Chemikalien in einer bestimmten Art und Weise dem Faser-
oder Vliesstoffstrom zugeführt werden. Bei dieser Ausführung
fungiert die Faser- oder Vliesstoffsuspension als Transport- und
Verdünnungsmedium für Chemikalien.
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Eine
alternative Ausführung zur Beeinflussung des Flächengewichtsquerprofils
ist in der Druckschrift
DE 10 2006 039 103 A1 beschrieben. Bei dieser
wird anstatt eines Retentionsmittels eine die Retention herabsetzende
Chemikalie der Faserstoffsuspension sektionsweise zur Profilierung
des Flächengewichts zugeführt. Diese Ausführung
kommt vollständig ohne Verdünnungswasser aus,
da hier keine Retentionschemikalie in die Faserstoffsuspension eingemischt
werden muss. Die Profilierung kann sehr genau erfolgen. Allerdings ist
die Möglichkeit der Profilierung durch die Eigenschaften
der Faser- oder Vliesstoffsuspension im Zusammenwirken mit der die
Retention herabsetzenden Chemikalie beschränkt, das heißt
ausgehend von einem dieser inheränten Retentionsverhalten
kann die Retention nur noch in Richtung Reduzierung der Retentionsneigung
beeinflusst werden.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrund, ein Verfahren zur Einstellung
eines Flächengewichtsquerprofils einer Faser- oder Vliesstoffbahn
derart weiterzuentwickeln, dass dieses mit einem vereinfacht aufgebauten
Konstantteil als Verbindung zwischen einer Stoffaufbereitung und
einem Stoffauflauf eine sehr einfach zu realisierende, feinfühlige
und vor allem energie- und resourcenschonende Flächengewichtsquerprofilierung
der entstehenden Faser- oder Vliesstoffbahn über die Erstreckung
in Maschinenquerrichtung ermöglicht.
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Die
erfindungsgemäße Lösung ist durch die
Merkmale der Ansprüche 1 und 17 charakterisiert. Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Ein
erfindungsgemäßes Verfahren zur Einstellung eines
Flächengewichtsquerprofils einer Faser- oder Vliesstoffbahn,
insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuebahn, in einer Maschine
zur Herstellung einer Faser- oder Vliesstoffbahn durch Einstellung
eines Retentionsquerprofils durch in Maschinenquerrichtung sektionales Einbringen
wenigstens eines, die Retention beeinflussenden Mediums in die Faser-
oder Vliesstoffsuspension, ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest
eine Teilmenge des die Retention beeinflussenden Mediums in zumindest
einen Teilstoffstrom der Faser- oder Vliesstoffsuspension eindosiert
und mit diesem durchmischt wird und dieser zumindest eine Teilstoffstrom
sektional einem Hauptstoffstrom der Faser- oder Vliesstoffsuspension
zugeführt wird.
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Der
Begriff Retention beschreibt jede Form der Zurückbehaltung.
Im papiermacherischen Sinn beschreibt Retention die Zurückbehaltung
von Stoffen insbesondere von Fasern, Feinstoffen und anorganischen Füllstoffen,
wie beispielsweise Asche, in beziehungsweise auf einer Faser- oder
Vliesstoffbahn, während der Entwässerung und der
Formierung. Üblicherweise wird die Gesamtretention als
ein Verhältnis aus der Konzentration an anorganischen Füllstoffen,
Fasern und Feinstoffen im Siebwasser zur Konzentration im Stoffauflaufstrahl
entsprechend der Formel (1) beschrieben:
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Entsprechend
der Formel (2) kann hinsichtlich der Füllstoffretention
R
A, der Faserretention R
F und
der Feinstoffretention R
Fe unterschieden
werden:
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Sektional
im Sinne der Erfindung bedeutet, dass die Zufuhr von Retention beeinflussenden
Medien in Maschinenquerrichtung lokal oder über einen Teilbereich
in Maschinenquerrichtung erfolgt. Dabei kann zudem auch jeweils
ein selektiv die Füllstoff- beziehungsweise Asche- und/oder
die Faserstoff- und/oder die Feinstoffretention beeinflussendes
Medium oder Medien lokal oder über einen Teilbereich in
Maschinenquerrichtung zugesetzt werden. Unter Maschinenquerrichtung
wird die Richtung quer zur Transport- beziehungsweise Durchlaufrichtung
der Faser- oder Vliesstoffsuspension und später der daraus
gebildeten Faser- oder Vliesstoffbahn verstanden.
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Die
erfindungsgemäße Lösung bietet den Vorteil
eines einfach zu realisierenden und hinsichtlich des erforderlichen
Energie- und Rohstoffbedarfs sparsamen Verfahrens zur Einstellung
eines gewünschten Flächengewichtsquerprofils einer
Faser- oder Vliesstoffbahn. Dabei kann aufgrund der den einzelnen
sektional in den Hauptstoffstrom zugeführten Teilstoffströmen
unterschiedlich zudosierten Mengen von Retention beeinflussenden
Medien in Maschinenquerrichtung das Flächengewicht lokal
sehr feinfühlig eingestellt werden und bei der Flächengewichtsprofilierung
vollständig auf den Einsatz von Verdünnungsmedium,
insbesondere Verdünnungswasser verzichtet werden. Aufgrund
der Nutzung der Faserstoffsuspension selbst als Transport- und Lösungsmedium
für das die Retention beeinflussende Medium, insbesondere
Retentionsmittel kann die ansonsten übliche Nachverdünnung
entfallen. Erfolgt keine Nachverdünnung des die Retention
beeinflussenden Mediums, entfällt auch eine erforderliche
Erwärmung von Verdünnungswasser.
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Die
Einstellung des Flächengewichtsquerprofils erfolgt allein
aufgrund der zielgerichteten Zudosierung von Retention beeinflussenden
Medien in Maschinenquerrichtung in die Faser oder Vliesstoffsuspension.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht
dabei eine zielgenaue, auf die einzelnen Sektionen in Breitenrichtung der
Maschine abgestimmte Medienzugabe und damit feinfühlige
sektionale Einstellung der Retentionswirkung in Maschinenquerrichtung.
Durch die entfallende oder nur noch geringfügig vorgenommene
Vorverdünnung des die Retention beeinflussenden Mediums
kann die von diesem benötigte Menge reduziert In Abhängigkeit vom
Typ und der Kettenlänge des Polymers kann das vorzugsweise
mit Frischwasser oder Prozesswasser, so zum Beispiel mit Klarfiltrat
oder Siebwasser, verdünnte und vorzugsweise eingestellte
Polymer in einer Konzentration von 25 bis 0,001%, vorzugsweise bei
einer Verdünnung auf eine Konzentration im Bereich von
5 bis 0,001% und besonders vorteilhaft bei einer sehr geringen Verdünnung
bei einer Konzentration im Bereich von 5 bis 0,01% dosiert werden.
Da zur Flächengewichtsprofilierung zusätzlich
kein Verdünnungswasser eingesetzt werden muss, wird zudem
die Wirkung des die Retention beeinflussenden Mediums gegenüber
Ausführungen mit Zusetzung von Verdün nungswasser
nicht wieder herabgesetzt, sodass von vornherein keine Überdosierung
von Retentionsmittel prozessbedingt erfolgen muss. Besonders vorteilhaft
ist dabei, wenn der Anteil von Retention beeinflussendem Medium
gering, die Konzentration der vorzugsweise wässrigen Lösung
des die Retention beeinflussenden Mediums jedoch hoch ist und somit
nur eine kleine Wärmemenge für die Stofferwärmung
benötigt wird.
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Da
vorzugsweise zur Verdünnung des die Retention beeinflussenden
Mediums die Stoffsuspension selbst und im Regelfall kein Prozesswasser
beziehungsweise Frischwasser als Verdünnungsmedium verwendet
wird, kann zudem eine separate Ladungskontrolle des Verdünnungsmediums
entfallen, so dass zum Beispiel eine separate Dosierung von Fixiermittel
in das Verdünnungsmedium nicht erforderlich ist. Optional
kann eine Verdünnung der Stoffsuspension, durch die Zugabe
eines weiteren Verdünnungsmediums wie zum Beispiel Prozesswasser,
so zum Beispiel Siebwasser erreicht werden, soweit dies erforderlich
ist.
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Aufgrund
des Nichteinsatzes von Verdünnungsmedium zur Profilierung
erhöht sich die Konsistenz der Faser- oder Vliesstoffsuspension
um diesen Anteil. Aufgrund des sich daraus jedoch ergebenden geringeren Flüssigkeitsvolumens
verringert sich jedoch die Wärmemenge, die dem Prozess
insgesamt zugeführt werden muss.
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Ein
weiterer wesentlicher Vorteil bei der Vermeidung des Einsatzes von
Verdünnungswasser zur Profilierung besteht darin, dass
der Konstantteil der Maschine, insbesondere im Anlagenteil des Verdünnungskreislaufs
reduziert werden kann, was Investitionskosten bei Neuanlagen erheblich
verringert. Ferner kann die benötigte elektrische Energie
für zum Beispiel Antriebe von Pumpen und Sortierern eingespart
werden.
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Insgesamt
kann festgestellt werden, dass sich die generelle Reduzierung oder
vollständige Vermeidung der Nutzung von Verdünnungswasser
beziehungsweise Siebwasser für die Einstellung des Flächengewichts,
welche ansonsten eine Temperierung erfordern würde, dabei
sehr positiv auf die Betriebskosten auswirkt.
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In
besonders vorteilhafter Weise erfolgt die Einmischung einer einzelnen
Teilmenge des eines Retention beeinflussenden Mediums in einen einzelnen
Teilstoffstrom direkt mengengeregelt, wodurch eine zielgenaue Zudosierung
möglich ist.
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Bezüglich
der Art der sektionalen Zufuhr und Durchmischung des Teilstoffstroms
mit einem Hauptstoffstrom besteht grundsätzlich eine Vielzahl
von Möglichkeiten. Dieser kann direkt sektional dem Hauptstoffstrom
zugeführt werden oder aber indirekt über weitere
frei von oder mit einer Teilmenge an Retention beeinflussenden Medien
versetzten Teilstoffströmen. Die Funktion dieser Teilstoffströme
besteht dann ebenfalls in der Transport- und Verdünnungsfunktion.
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Gemäß einer
ersten Ausführung kann zumindest eine einzelne Teilmenge
des die Retention beeinflussenden Mediums in einen einzelnen Teilstoffstrom
eindosiert, mit diesem vorzugsweise durchmischt und dieser Teilstoffstrom
direkt dem Hauptstoffstrom unter Ausbildung einer Formiereinheit
zuführbaren und durch ein gewünschtes Flächengewichtsquerprofil
charakterisierten Faser- oder Vliesstoffsuspension zugeführt
werden. Diese Lösung kann mit geringem Aufwand und kompakten
Anordnungen im Konstantteil, welcher die Stoffaufbereitung mit einem
Stoffauflauf verbindet, realisiert werden. Die in den Teilstoffstrom
zudosierte Menge an Retention beeinflussendem Medium entspricht
der sektional dem Hauptstoffstrom zugeführten Menge.
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In
einer weiteren Ausführung kann der, die Retention beeinflussenden
Medien enthaltende Teilstoffstrom nach Eindosierung und Durchmischung
in eine Mehrzahl von Teilströmen unterteilt werden, wobei jeweils
der einzelne Teilstrom sektional dem Hauptstrom zugeführt
wird. Dadurch können Teilströme mit gleicher Retentionsmengenverteilung
aus einem Teilstoffstrom abgeleitet und an lokal beliebigen Stellen
in Maschinenquerrichtung mit gleichen Eigenschaften zugeführt
werden.
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In
einer Weiterentwicklung kann zusätzlich eine weitere Teilmenge
des die Retention beeinflussenden Mediums in zumindest einen der
einzelnen Teilströme eindosiert und mit diesem vermischt
werden. Dadurch wird eine Grundmenge an die Retention beeinflussenden
Medien in einen von den einzelnen Teilströmen gebildeten
Gesamtteilstoffstrom eindosiert, mit diesem vermischt und beliebige
Zusatzmengen an die Retention beeinflussenden Medien den einzelnen,
einen Teil der Grundmenge des die Retention beeinflussenden Mediums
enthaltenden Teilströmen zugeführt werden, wodurch
ausgehend von einem einheitlichen Grundanteil die Retention beeinflussender
Medien in allen Teilströmen der Gesamtanteil bei Zuführung
dieser zum Hauptstoffstrom durch den Zusatzanteil variabel gestaltet
werden kann. Es erfolgt in diesem Fall eine stufenweise Zugabe,
wobei in den einzelnen Verfahrensstufen jeweils geringere Anteile
an Retentionsmittel zugesetzt werden können und sich dadurch
eine leichtere und schnellere Durchmischung ergibt. Der Anteil der
die Retention beeinflussenden Medien in einem der Teilstoffströme
kann dadurch sehr feinfühlig eingestellt werden.
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Zur
Verbesserung der Transportfunktion und zum Einbringen in den Hauptstoffstrom
kann der einzelne, das die Retention beeinflussende Medium enthaltene
Teilstoffstrom oder Teilstrom mittels eines weiteren Teilstoffstroms
der Faser- oder Vliessuspension in den Hauptstoffstrom eingebracht
werden.
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Bezüglich
der Art der Einbringung und Durchmischung der einzelnen Teilstoffströme
miteinander und/oder mit dem Hauptstoffstrom bestehen eine Vielzahl
von Möglichkeiten. Vorzugsweise erfolgt die Zufuhr, insbesondere
Führung der einzelnen Ströme derart zueinander,
dass eine optimale Durchmischung aufgrund der ohnehin vorhandenen
Strömungsenergie und der sich aus der Strömungsgeschwindigkeit
und unterschiedlichen Ausrichtung der Stoffströme ergebenden
Turbulenzen bewirkt wird. Diesbezüglich kann beispielsweise
auch auf die Ausführungen in der Druckschrift
WO 99/43887 A1 verwiesen
werden.
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Die
erforderliche Menge an zudosierendem die Retention beeinflussenden
Medium kann als Funktion des nach Zusammenführung mit dem
Hauptstrom vorliegenden lokalen, vorzugsweise sektionalen Sollanteils an
Retention beeinflussenden Medien und der jeweiligen Zugabemengen
zu dem lokal einzubringenden Teilstoffstrom oder Teilstrom bestimmt
werden, was insbesondere bei der stufenweisen Zudosierung von besonderer
Bedeutung ist.
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Ein
wesentlicher Vorteil der Einmischung des Retentionsmittels in den
sektionalen Teilstoffstrom besteht dabei ferner darin, dass bei
Eindosierung eines vorzugsweise kationischen Retentionsmittels aufgrund der
an diesem erfolgten Überdosierung eine Umladung der Faseroberfläche
erfolgt, die Abstoßungseffekte bewirkt, welche eine Flockung
im Teilstoffstrom oder Teilstrom, welchem das Retentionsmittel zugesetzt
wurde, verhindert. Erst bei Einmischen in die größere
Stoffmenge des Hauptstoffstroms erfolgen die Flockung und die eigentliche
Wirkung des Retentionsmittels. Dieser Effekt ist abhängig
von der Konzentration des Retentionsmittels im jeweiligen Teilstoffstrom.
Dabei darf die Flockenbildung jedoch nicht so ausgeprägt
sein, dass die Formation des gebildeten Blatts negativ beeinflusst
wird. Bei einer moderaten Flockung der Faser- oder Vliesstoffsuspension
ist es wesentlich, gerade das Retentionsniveau zu erreichen, bei
dem eine optimale Füllstoffretention gegeben ist.
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Das
die Retention beeinflussende Medium ist vorzugsweise ein Polymer,
das zum Beispiel Amin- oder Amidgruppen enthalten kann. Bei den
als Retentionsmittel eingesetzten Medien kann es sich so zum Beispiel um
ein Polyacrylamid (PAM), ein Polyethylenimin (PEI), Polyamidoamin
(PAAm), vernetzbare Polyamidoamin-Harze, Dimethyldiallylpolymere
((Poly)DADMAC), ein Polyvinylamin (PVAm) oder ein Polyethylenoxid (PEO)
handeln. Ein Polyacrylamid (PAM) stellt zum Beispiel das unter dem
Handelsnamen Polymin 440 (Firma BASF) bekannte Polymer dar. Ein
Polyethylenimin (PEI) ist unter dem Handelsnamen Polymin 8209 (Firma BASF)
bekannt.
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Weiterhin
können als die Retention beeinflussende Medien Retentionsmittel,
insbesondere ein Polymer, bevorzugt anorganische Chemikalien, wie
Doppelsalze, sogenannte Alaune, vorzugsweise KaliumAluminiumsulfat
(Alaun) oder Aluminate wie Natriumaluminat, oder Aluminiumsulfat
oder Aluminiumnitrat oder Polyaluminiumchlorid (PAC) oder kolloidale
Kieselsäure, sogenannte Silikasole, Silikate wie Borsilikat
sowie Bentonit und Montmorrillonit, oder organische Naturstoffe,
wie Stärken aus Mais oder Kartoffeln oder Galactomannane,
oder modifizierte Naturstoffe, wie kationisch modifizierte Stärke,
kationische Galactomannane (Guar), Carboxymethylcellulose (CMC),
oder synthetische organische hydrophile oder hydrophobe Polymere,
wie Polyethylenimin (PEI) oder modifiziertes Polyethylenimin, oder
langkettige Polyacrylamide (PAM), verzweigte Polyacrylamide (PAM)
oder quervernetzte Polyacrylamide (PAM) oder Polyamidoamine (PAAm)
oder Polyethylenoxid (PEO) oder Polyvinylamine (PVAm) oder Polydimethylaminepichlorhydrinharze
(PAE), oder Alkylketendimer (AKD), oder Dimethyldiallylpolymere
(DADMAC), oder modifizierte synthetische Polymere, wie kationische
Polyacrylamide (C-PAM) oder anionische Polyacrylamide (A-PAM), welches
zudem verzweigt oder quervernetzt vorliegen kann, oder modifiziertes
Polyethylenimin (modifiziertes PEI) oder Kombinationen der genannten
Chemikalien, verwendet werden.
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Als
Retentionsmittel können auch die in der Druckschrift
WO 97/17289 A1 genannten
Polymere mit den entsprechenden funktionellen Gruppen eingesetzt
werden, wobei es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
zudem um ein Mehrkomponentensystem handeln kann und in einer Kombination
zum Beispiel wenigstens zwei verschiedene Polymere zur Anwendung
kommen können.
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Zudem
können die in der
WO
97/17289 beschriebenen Mikropartikelsysteme zur Anwendung
kommen, wobei das Mikropartikel vor, nach oder zusammen mit dem
Polymer dosiert werden kann. Bei dem Mikropartikel beziehungsweise
Nanopartikel kann es sich zum Beispiel um ein Bentonit beziehungsweise
Kieselsäure, sogenanntes Silikasol handeln. Zusätzlich
können unter anderem auch kationi sche Stärke,
kationische Galactomannane (Guar) und Carboxymethylcellulose (CMC)
eingesetzt werden.
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Die
Wirkmechanismen und die Verwendung der möglichen verschiedenen
Retentionsmittelsysteme erläutert:
- – Müller,
P. ,Untersuchungen zur Wechselwirkung von Mikropartikelsystemen
mit Faserstoffsuspensionen', Dissertation, TU Darmstadt, (2001);
oder
- – Köth, M. ,Untersuchungen von Wechselwirkungen
zwischen verschiedenen für die Papierherstellung eingesetzten
Polymeren in wässrigen Lösungen, Dissertation,
TU Darmstadt, (2001); oder
- – Fabo, A. ,Untersuchungen zur Wechselwirkung
von Polyethylenimin (PEI) mit Holzkomponenten', Dissertation, Universität
Hamburg, (2004); oder
- – Christöfl, G. ,Laborvergleich verschiedener
Retentionssysteme für eine schnelllaufende LWC-Papiermaschine,
Diplomarbeit, FH München, (2005).
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Das
die Retention beeinflussende Medium kann jedoch auch ein die Retention
herabsetzendes Medium umfassen, die auch dispergierend wirken können,
so zum Beispiel Lignosulfonsäuren, beziehungsweise Alkali-
oder Erdalkalisalze der Lignosulfonsäuren oder Ether von
Polycarbonsäuren und Salze veretherter Polycarbonsäuren
sowie polymerisierte Polycarbonsäuren, so zum Beispiel
polycarboxylierte Ether.
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Weiterhin
können als die Retention beeinflussende Medien die Retention
herabsetzende Chemikalien, insbesondere Polyelektrolyte wie Carboxymethylcellulose
(CMC), Acrylsäure, anionische Stärke, dispergierend
wirkende Chemikalien wie Lignosulfonsäuren, oder Alkali-
oder Erdalkalisalze der Lignosulfonsäuren oder Ether von
Polycarbonsäuren oder Salze veretherter Polycarbonsäuren
oder polymerisierte Polycarbonsäuren, oder polycarboxylierte
Ether, anionisch geladene synthetische Polymere wie anionische Polyacrylamide
(A-PAM), oder anionisch geladene Chemikalien wie dies optische Aufheller
darstellen oder anionische (Direkt)-Farbstoffe, so zum Beispiel
Azo-Farbstoffe und/oder Metallkomplexe wie my-[[3,3'-[Azoxybis[2-hydoxy-4,1-pheny-lene]azo]]bis[4-hydroxy-2,7-naphthalinsulfonato]](8-)]]di-Kupferkomplex,
Tetranatriumsalz und andere, verwendet werden. Das die Retention
beeinflussende Medium kann auch dispergierend wirken.
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Auch
kann das die Retention beeinflussende Medium in einem Verdünnungsmedium
auf eine Konzentration von 70–0,1% vorverdünnt
und/oder emulgiert, vorzugsweise eingestellt, werden. Das so vorverdünnte und
vorzugsweise vorein gestellte die Retention beeinflussende Medium
kann dann in einem Verhältnis zum Verdünnungsmedium,
welches vorzugsweise die Faserstoffsuspension selbst darstellt,
im Bereich von 1:100 bis 1:50, vorzugsweise in einem Verhältnis
im Bereich von 1:50 bis 1:10 und insbesondere in einem Verhältnis im
Bereich von 1:10 bis 1:2 dosiert werden. Und das die Retention beeinflussende
Medium kann dadurch weiter verdünnt werden, bevor dieses
vorzugsweise sektional dem Faserstoffhauptstrom zugeführt
wird.
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Das
die Retention beeinflussende Medium kann in fester, flüssiger
oder pastöser Form vorliegen. In der Regel werden Feststoffe
zum Einsatz gelangen, die zunächst in einem Lösungsmedium,
insbesondere Wasser oder einem anderen wässrigen Fluid
aufgelöst und dabei nur relativ gering verdünnt
werden. Die Injektion der Mischung aus Faserstoffsuspension und
des die Retention beeinflussenden Mediums, insbesondere der Chemikalie
in den Hauptstoffstrom der Faser- oder Vliesstoffsuspension zum
Stoffauflauf erfolgt mittels der Faserstoffsuspension selbst. Dazu
wird konstruktiv zumindest ein Teilstoffstrom aus der Gesamtstoffleitung oder
dem Querverteilerrohr für einen Faserstoffsuspensionsstrom
abgezogen. In diesen separierten Teilstoffstrom wird das die Retention
beeinflussende Medium eindosiert. Dabei kommt es zu einer Vermischung des
Teilstoffstroms mit dem Retention beeinflussenden Medium, wobei
dieses im Teilstrom überdosiert vorliegt. Dieser mit einer überdurchschnittlich
hohen Menge an Retention beeinflussendem Medium beladene Teilstoffstrom
wird dann dem Hauptstoffstrom des Faserstoffsuspensionsgesamtstroms
sektional wieder zugegeben. Dadurch werden sektional unterschiedliche
Mengen von Retention beeinflussen den Medien in den Faser- oder Vliesstoffsuspensionsstrom
gelangen, welcher dem Stoffauflauf zugeführt wird
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Die
Dosierung des die Retention beeinflussenden Mediums, insbesondere
die Einmischung einer besonders kleinen Teilmenge erfolgt vorzugsweise
in den nachfolgend genannten Schritten:
- – Dosierung
des die Retention beeinflussenden Mediums, insbesondere eines Retentionsmittels
in einem Teilstoffstrom der Faser- oder Vliesstoffsuspension,
- – Mischen des die Retention beeinflussenden Mediums,
insbesondere eines Retentionsmittels mit dem Teilstoffstrom und
- – Injektion in den Hauptstoffstrom mittels des Teilstoffstroms.
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Die
Einbringung des die Retention beeinflussenden Mediums in den Teilstoffstrom
oder Teilstrom kann durch Anlegen einer Druckdifferenz zwischen
dem Teilstoffstrom oder Teilstrom und dem die Retention beeinflussenden
Medium erfolgen. Dabei kann gemäß einer ersten
Ausführung das die Retention beeinflussende Medium in den
Teilstoffstrom oder Teilstrom durch Unterdruck angesaugt werden
oder aber gemäß einer alternativen Ausführung
aktiv in den Teilstoffstrom oder Teilstrom im Freistrahl injiziert,
eingedüst oder gepumpt werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren wird in vorteilhafter
Weise zur lokalen Steuerung des Flächengewichts in Maschinenquerrichtung
eingesetzt, in besonders vorteilhafter Ausführung zur lokalen
Regelung des Flächengewichts. Dazu wird im ersten Fall
zumindest ein Sollwert einer das lokale Flächengewicht
der Faser- oder Vliesstoffbahn in Maschinenquerrichtung wenigstens
mittelbar charakterisierenden Größe vorgegeben und
in Abhängigkeit zumindest einer die Faser- oder Vliesstoffsuspension
in Maschinenquerrichtung lokal wenigstens mittelbar charakterisierenden
Größe und/oder einer den Hauptstoffstrom der Faser-
oder Vliesstoffsuspension in Maschinenquerrichtung lokal wenigstens
mittelbar charakterisierenden Größe das die Retention beeinflussende
Medium sektional in Maschinenquerrichtung zudosiert. Gemäß der
zweiten Ausführung zur lokalen Regelung wird zumindest
ein Istwert einer das lokale Flächengewicht der Faser-
oder Vliesstoffbahn in Maschinenquerrichtung wenigstens mittelbar
charakterisierenden Größe an dieser erfasst, mit
dem Sollwert verglichen und bei Abweichung in Abhängigkeit
zumindest einer die Faser- oder Vliesstoffsuspension wenigstens
mittelbar charakterisierenden Größe das die Retention
beeinflussende Medium sektional in Maschinenquerrichtung zur Anpassung
des Istwerts an den jeweiligen Sollwert zudosiert.
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Die
Maschine zur Herstellung einer Faser- oder Vliesstoffbahn, insbesondere
Papier-, Karton- oder Tissuebahn, umfassend eine Anordnung zum Aufbringen
einer Faser- oder Vliesstoffsuspension mit einem Stoffauflauf und
Mitteln zur Führung der Faser- oder Vliesstoffsuspension
zum Stoffauflauf; ist dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur
Führung der Faser- oder Vliesstoffsuspension zum Stoffauflauf
einen Verteiler zur Aufteilung eines Faserstoffsuspensionsgesamtstroms
in einen Hauptstoffstrom und zumindest einen Teilstoffstrom, Mittel
zur Zugabe und/oder Dosierung zumindest einer Teilmenge eines die
Retention beeinflussenden Mediums in zumindest einen Teilstoffstrom
der Faser- oder Vliesstoffsuspension und Mittel zur sektionalen
Zufuhr des mit die Retention beeinflussenden Medium versetzten Teilstoffstroms
zum Hauptstoffstrom umfassen. Zur Steuerung und/oder Regelung des
Flächengewichtsquerprofils ist eine Steuer- und/oder Regelvorrichtung
vorgesehen, deren zumindest einer Eingang mit zumindest
- – einer Einrichtung zur Erfassung zumindest einer das
Flächengewicht der Faser- oder Vliesstoffbahn wenigstens
mittelbar charakterisierenden Größe,
- – einer Einrichtung zur Erfassung zumindest einer,
eine Eigenschaft des Hauptstoffstroms der Faser- oder Vliesstoffsuspension
wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe
und
- – einer Einrichtung zur Erfassung zumindest einer,
eine Eigenschaft der Faser- oder Vliesstoffsuspension nach dem Austritt
aus dem Stoffauflauf wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe
koppelbar
ist und deren zumindest einer Ausgang mit den Mitteln zur Zugabe
und/oder Dosierung zumindest einer Teilmenge eines die Retention
beeinflussen den Mediums in zumindest einen Teilstoffstrom der Faser- oder
Vliesstoffsuspension koppelbar ist.
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Die
erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend
anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen Folgendes
dargestellt:
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1a–1d verdeutlichen
in schematisiert stark vereinfachter Darstellung das Grundprinzip
und mögliche Ausführungen des Grundprinzips des
erfindungsgemäßen Verfahrens;
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2 verdeutlicht
anhand eines Signalflussbilds den Ablauf eines erfindungsgemäßen
vorteilhaften Verfahrens zur Steuerung des Flächengewichtsquerprofils;
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3 verdeutlicht
anhand eines Signalflussbilds den Ablauf eines erfindungsgemäßen
vorteilhaften Verfahrens zur Regelung des Flächengewichtsquerprofils;
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4 verdeutlicht
in schematisiert vereinfachter Darstellung einen Ausschnitt aus
einer Ausführung einer Maschine zur Herstellung einer Faser
oder Vliesstoffbahn zum Einsatz des erfindungsgemäßen
Verfahrens; und
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5 verdeutlicht
in schematisiert vereinfachter Darstellung einen Ausschnitt aus
einer Ausführung einer Maschine zur Herstellung einer Faser-
oder Vliesstoffbahn zum Einsatz des erfindungsgemäßen
Verfahrens.
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Die 1a verdeutlicht
in schematisiert vereinfachter Darstellung das Grundprinzip eines
erfindungsgemäßen Verfahrens zur Einstellung eines
Flächengewichtsquerprofils einer Faser- oder Vliesstoffbahn,
insbesondere in Form einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn durch
Einstellung, insbesondere Steuerung der Retention der Faserstoffsuspension
FS. Die Faserstoffsuspension FS wird über die Breite einer
hier nicht dargestellten Vorrichtung, insbesondere Maschine zur
Herstellung einer Faser- oder Vliesstoffbahn mittels eines Stoffauflaufs
auf ein hier nicht dargestelltes Siebband aufgebracht und in weiteren
Funktionseinheiten einer Entwässerung unterzogen, wobei
die Eigenschaften der entstehenden Faser- oder Vliesstoffbahn, insbesondere
der Anteil und die Anordnung und Orientierung der Faser-, Füll-
und Feinstoffe wesentlich durch das Retentionsverhalten beeinflusst
werden. Zur Verdeutlichung der einzelnen Richtungen ist ein Koordinatensystem dargestellt,
welches die wesentlichen Funktionsrichtungen der Maschine wiedergibt.
Die X-Richtung entspricht der Längsrichtung und wird auch
als Maschinenrichtung MD bezeichnet, welche die Richtung des Durchlaufs der
Faserstoffbahn beschreibt. Die Y-Richtung entspricht der Breitenrichtung
und wird auch als Maschinenquerrichtung bezeichnet, während
die Z-Richtung die Höhenrichtung beschreibt.
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Die 1a verdeutlicht
dabei das Grundprinzip, bei welchem ein Faserstoffsuspensionsgesamtstrom FSG
in einen Hauptstrom HFS und zumindest einen
Teilstrom TFS1 bis TFSn vor
dem Eintritt in die Maschine zur Herstellung einer derartigen Faser-
oder Vliesstoffbahn, insbesondere vor einer Vorrichtung zum Aufbringen der
Faser- oder Vliesstoffsuspension über die Maschinenbreite
Aufbringen dem Stoffauflauf aufgeteilt wird. Die Aufteilung erfolgt
vorzugsweise wie in der 1a dargestellt
in einen ersten Hauptstrom HFS und zumindest einen
Teilstoffstrom TFS, hier einer Vielzahl
einzelner Teilstoffströme TFS1 bis
TFSn. Die einzelnen Teilstoffströme TFS1 bis TFSn werden
in vorteilhafter Weise von einem vom Faserstoffsuspensionsgesamtstrom
FSG abgetrennten Gesamtteilstoffstrom TG abgezweigt.
Diesen einzelnen Teilströmen TFS1 bis.
TFSn werden die Retention beeinflussende
Medien, in den 1a bis 1d in
besonders vorteilhafter Weise Retentionsmittel R1 bis Rn jeweils
in gewünschter Weise zudosiert und mit der in den Teilstoffströmen
TFS1 bis TFSn enthaltenen
Faser- oder Vliesstoffsuspension vorzugsweise durchmischt. Die Zugabe
zum jeweiligen Teilstoffstrom TFS1 bis TFSn der Faser- oder Vliesstoffsuspension
und Durchmischung mit dieser kann verschiedenartig realisiert werden. Dabei
wird vorzugsweise eine Druckdifferenz zwischen dem Retentionsmittel
R1 bis Rn und dem jeweiligen Teilstoffstrom TFS1 bis
TFSn erzeugt und genutzt. Die Zugabe kann
aktiv durch injizieren oder Einpumpen oder passiv durch Ansaugen
erfolgen. Bezüglich der konkreten Ausführung ist
die erfindungsgemäße Lösung keinerlei
Beschränkung unterworfen. Die Auflösung des Retentionsmittels
R1 bis Rn erfolgt jeweils in den einzelnen Teilstoffströmen TFS1 bis TFSn der
Faser- oder Vliesstoffsuspension. Zur homogenem Verteilung innerhalb des
einzelnen Teilstoffstroms TFS1 bis TFSn wird das Retentionsmittel mit diesem
durchmischt. Das Durchmischen kann durch die Art der Einbringung,
die Bewegung, insbesondere Strömung des einzelnen Teilstoffstroms
und/oder mit Hilfe zusätzlicher, im Teilstoffstrom wirksam
werdender Hilfsmittel erfolgen. Die einzelnen Teilstoffströme
TFS1 bis TFSn werden
dann zumindest mittelbar, vorzugsweise wie in 1a dargestellt, direkt über
die Breite der Vorrichtung zum Aufbringen der Faserstoffsuspension
in Form des Stoffauflaufs verteilt in den Hauptstrom HFS unter
Ausbildung der in die Maschine einbringbaren Faser- oder Vliesstoffsuspension
FS eingebracht. Dabei bestimmt der Retentionsmittelanteil in den
Teilstoffströmen TFS1 bis TFSn und deren sektionale Verteilung über
die Breite der Vorrichtung zum Aufbringen der Faserstoffsuspension
betrachtet das Retentionsverhalten der Faserstoffsuspension FS nach
dem Austritt aus dieser. Bei der in der 1a dargestellten
Ausführung erfolgt das Einbringen, insbesondere Zudosieren
von Retentionsmittel R1 bis Rn jeweils direkt in die jeweiligen
Teilstoffströme TFS1 bis TFSn. Die Einbringung erfolgt gezielt für
die einzelnen, vorzugsweise parallel zueinander über die
Breite der Vorrichtung zum Aufbringen der Faserstoffsuspension einbringbaren
Teilstoffströme TFS1 bis TFSn zur Erzeugung einer vordefinierten lokalen
und sektionalen Retentionsmittelverteilung über die Breite
der Faserstoffsuspension FS durch die sektionale Zudosierung der
einzelnen Teilstoffströme TFS1 bis
TFSn in den Hauptstoffstrom HFS.
Die jeweilige Teilmenge des in den einzelnen Teilstoffstrom TFS1 bis TFSn einbringbaren
Retentionsmittels R1 bis Rn bestimmt dabei direkt die lokale beziehungsweise
sektionale Verteilung in Maschinenquerrichtung von Retentionsmittel
in der Faser- oder Vliesstoffsuspension FS und damit das lokale
Flächengewicht der entstehenden Faser- oder Vliesstoffbahn.
-
Die 1a verdeutlicht
ein einfach zu realisierendes Verfahren zur sektionalen Retentionsmittelverteilung
zur Einstellung eines gewünschten vordefinierten Flächengewichtsquerprofils,
welches mit einer sehr kompakt gehaltenen Vorrichtung mit minimalen
zusätzlichem Energieeintrag umgesetzt werden kann. Der Hauptanteil
für den Energieeintrag ergibt sich dabei durch die Aufbereitung
und Erwärmung des Faserstoffsuspensionsgesamtstroms sowie
die erforderliche Zusammenführung und Durchmischung von
Retentionsmittel R1 bis Rn und jeweiligem Teilstoffstrom TFS1 bis TFSn sowie
dem einzelnen Teilstoffstrom TFS1 bis TFSn und dem Hauptstrom HFS.
-
In
einer weiteren Ausführung gemäß 1b ist
es vorgesehen, in den vom Hauptstrom HFS abgezweigten
Teilstoffstrom, hier den Gesamtteilstoffstrom TG eine
erste Grundmenge an Retentionsmittel R0 einzudosieren und in der
Faser- oder Vliesstoffsuspension des Gesamtteilstoffstroms TG homogen zu verteilen. Der bereits mit dieser
Grundmenge an Retentionsmittel R0 versetzte Gesamtteilstoffstrom
TG wird dann in einzelne Teilströme,
hier die Teilstoffströme TFS1 bis
TFSn aufgeteilt, die jeweils bereits einen
Teil der Grundmenge an Retentionsmittel enthalten, wobei in zumindest
einen Teil dieser Teilstoffströme TFS1 bis
TFSn jeweils eine weitere Zusatzmenge an
Retentionsmittel R1, R2 zusätzlich eindosiert wird und
der einzelnen Teilstoffstrom TFS1 bis TFSn dann durch eine Retentionsmittelmenge
charakterisiert ist, die sich aus dem jeweiligen Anteil der Grundmenge
und der Zusatzmenge zusammensetzt. Es erfolgt in diesem Fall eine
stufenweise Zugabe, wobei in einem Verfahrensschritt gegenüber
einer Ausführung gemäß 1a jeweils
geringere Anteile an Retentionsmittel zugesetzt werden und sich
dadurch eine leichtere und schnellere Durchmischung ergibt. Der
Retentionsmittelanteil in einem der Teilstoffströme kann
dadurch sehr feinfühlig eingestellt werden.
-
Die 1c verdeutlicht
eine Weiterentwicklung einer Ausführung gemäß 1a.
Beispielhaft sind hier die beiden Teilstoffströme TFS1 bis TFS2 dargestellt,
in welche eine Zugabe und Durchmischung mit Retentionsmittel R1,
R2 erfolgt. Die einzelnen mit Retentionsmittel R1 und R2 versetzten
Teilstoffströme TFS1 bis TFS2 werden dabei nicht direkt sektional in
Querrichtung der Maschine zur Herstellung der Faser- oder Vliesstoffbahn
dem Hauptstoffstrom HFS zugesetzt sondern
in weitere Teilströme TFS1.1 bis
TFS1.n beziehungsweise TFS2.1 bis
TFS2.n unterteilt, die dann direkt oder über
weitere Faserstoffsuspensionsteilströme dem Hauptstoffstrom
HFS sektional zugesetzt werden. Die einzelnen
Teilströme TFS1.1 bis TFS1.n beziehungsweise TFS2.1 bis
TFS2.n des jeweiligen Teilstoffstroms TFS1 bis TFS2 sind
dann durch die gleichen Eigenschaften, insbesondere den gleichen Retentionsmittelgehalt
charakterisiert und können je nach Bedarf an den unterschiedlichsten
Sektionen in Maschinenquerrichtung CD betrachtet dem Hauptstoffstrom
HSFS zugesetzt werden. Bei dieser Ausführung
kann der lokale Aufwand hinsichtlich der Zudosierung von Retentionsmittel
reduziert werden.
-
Die 1d offenbart
eine Weiterentwicklung am Beispiel einer Ausführung gemäß 1a,
wobei hier stellvertretend nur die Teilstoffströme TFS1 bis TFS2 dargestellt
sind, mit Einbringung der mit Retentionsmittel R1 und R2 versetzten
Teilstoffströme TFS1 bis TFS2 mittels eines weiteren Teilstoffstroms
T1 beziehungsweise T2 als Transportsuspension in den Hauptstoffstrom
HFS.
-
Bei
allen Ausführungen wird das die Retention beeinflussende
Medium, in den Figuren in vorteilhafter Weise zumindest ein Retentionsmittel,
dabei direkt in einen Teilstoffstrom TFS1 bis
TFSn eines Faserstoffsuspensionsgesamtstroms
FSG eingebracht, in diesem gelöst und/oder mit diesem vermischt
und der Teilstoffstrom TFS1 bis TFSn entweder direkt oder mittels weiterer
Teilstoffströme und/oder in weiter unterteilten Teilströmen dem
Hauptstoffstrom HFS zugeführt.
Dadurch wird die Faserstoffsuspension selbst zur Auflösung,
zum Vermischen und zum Transport des Retentionsmittels genutzt.
Die zusätzliche Zugabe von Prozesswasser beziehungsweise
Frischwasser für diesen Prozess ist nicht erforderlich.
Der Einsatz der Faserstoffsuspension selbst, insbesondere von Anteilen
derer zur Auflösung der Retentionsmittel ermöglicht
neben der Frischwasserreduzierung eine Einsparung des ansonsten
zur Vermeidung von Temperaturunterschieden zwischen einem derartigen
mit Retentionsmitteln versetzten Frischwasserstoffstrom und der
Faserstoffsuspension erforderlichen Energieeintrags.
-
Die
in den 1a bis 1d getätigten
Ausführungen gelten auch für die Einbringung die
Retention herabsetzender Medien.
-
Der
Verbrauch von die Retention beeinflussenden Medien selbst kann bei
allen Ausführungen in optimaler Weise an die tatsächlichen
Erfordernisse angepasst werden. Das Retentionsmittel kann in flüssiger,
pastöser oder fester Form vorliegen, wobei im letztgenannten
Fall das Retentionsmittel vorzugsweise pulverförmig oder
als Granulat vorliegt. Wird ein Retentionsmittel R1 bis Rn in fester
Form verwendet, was die Lagerung und die Anforderungen an die Lagerung
erheblich vereinfacht, kann dieses vor dem Einbringen in den jeweiligen
Teilstoffstrom der Faserstoffsuspension FS zur Vereinfachung des
Vorgangs der Einbringung geringfügig verdünnt
werden. Der Verdünnungsmittelanteil wird dabei vorzugsweise
derart gewählt, dass das Retentionsmittel in pastösem
Zustand oder gelöster Form vorliegt, wobei die eigentliche
Auflösung und Vermischung mit der Faserstoffsuspension
selbst erfolgt.
-
Die
Konzentration an Polymer, so zum Beispiel eines Polyacrylamids (PAM),
in einer handelsüblichen Formulierung des flüssigen,
hochviskosen Retentionsmittels, so zum Beispiel in einer Wasser
in Öl-Emulsion, beträgt ca. 50%. Üblicherweise
wird für eine Reifung des Retentionsmittels in Abhängigkeit
von der Type, mittels der Zugabe eines Verdünnungsmediums,
so zum Beispiel mittels Frischwasser eine Konzentration im Bereich
von 1–0,1%, bezogen auf das Polymer in der wässrigen
Emulsion (Lösung), eingestellt. In dieser Konzentration
erfolgt dann die weitere Verdünnung des Retentionsmittels
erfindungsgemäß durch die Einmischung in den Faserstoffteilstoffstrom
in einem Verhältnis im Bereich von 1:100 bis 1:50, vorzugsweise
in einem Verhältnis im Bereich von 1:50 bis 1:10 und besonders
bevorzugt im Verhältnis im Bereich von 1:10 bis 1:2.
-
Das
die Retention beeinflussende Medium wird bevorzugt in einem Verdünnungsmedium
auf eine Konzentration von 70–0,1% vorverdünnt
und/oder emulgiert, vorzugsweise eingestellt. Das so vorverdünnte und
vorzugsweise voreingestellte die Retention beeinflussende Medium
wird bevorzugt in einem Verhältnis zum Verdünnungsmedium,
welches vorzugsweise die Faserstoffsuspension selbst darstellt,
im Bereich von 1:100 bis 1:50, vorzugsweise in einem Verhältnis
im Bereich von 1:50 bis 1:10 und insbesondere in einem Verhältnis
im Bereich von 1:10 bis 1:2 dosiert. Und das die Retention beeinflussende
Medium wird dadurch bevorzugt weiter verdünnt, bevor dieses
vorzugsweise sektional dem Faserstoffhauptstrom zugeführt
wird.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren zur Einstellung eines
Flächengewichtsquerprofils durch Einstellung, insbesondere
Steuerung der sektionalen Verteilung der die Retention beeinflussenden
Medien über die Breite der Faser- oder Vliesstoffsuspension
FS, ist dabei durch die in 2 dargestellten
Verfahrensschritte anhand eines Signalflussbilds charakterisiert.
-
Bei
der Steuerung wir zumindest ein Sollwert Xsoll-FG einer das lokale
Flächengewicht der Faser- oder Vliesstoffbahn in Maschinenquerrichtung
wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe
vorgegeben und in Abhängigkeit zumindest einer die Eigenschaften
des Hauptstoffstroms HFS der Faser- oder
Vliesstoffsuspension FS wenigstens mittelbar charakterisierenden
Größe das Xist-HFS wenigstens
mittelbar charakterisierenden Größe das die Retention
beeinflussende Medium sektional in Maschinenquerrichtung zudosiert. Dazu
erfolgt im Verfahrensschritt A die Sollwertvorgabe Xsoll-FG. In
einem Verfahrensschritt B wird die Faser oder Vliesstoffsuspension
als Faserstoffsuspensionsgesamtstrom FSG bereitgestellt und in einem
anschließenden Verfahrensschritt C in einen Hauptstoffstrom
HFS und in zumindest einen Teilstoffstrom
TFS1 bis TFSn unterteilt.
Dabei wird in D zumindest ein Istwert Xist-HFS einer
die Eigenschaften des Hauptstoffstroms HFS der Faser-
oder Vliesstoffsuspension FS wenigstens mittelbar charakterisierenden
Größe ermittelt und aus dieser und dem Sollwert
Xsoll-FG eine Stellgröße zur lokalen Zudosierung
von Retentionsmittelmengen zu den einzelnen Teilstoffströmen
TFS1 bis TFSn in
E gebildet. Im Verfahrensschritt F erfolgt eine Zugabe des die Retention beeinflussenden
Mediums, insbesondere einer Teilmenge eines Retentionsmittels R1
bis Rn zu den einzelnen Teilstoffströmen TFS1 bis
TFSn, im Verfahrensschritt G ein Durchmischen
mit den Teilstoffströmen TFS1 bis
TFSn der Faser- oder Vliesstoffsuspension
und im Verfahrensschritt H ein Einbringen der einzelnen Teilstoffströme TFS1 bis TFSn in einer
aus einem Sollwert für die lokale Flächengewichtsverteilung
in Maschinenquerrichtung sich ergeben den sektionalen Verteilung
in den Hauptstrom HFS unter Ausbildung eines
Summenstroms mit unterschiedlicher Retentionsmittelverteilung über
die Breite einer Vorrichtung zum Aufbringen einer Faserstoffsuspension
FS.
-
Die 3 verdeutlicht
anhand eines Signalflussbilds den Ablauf einer Regelung des Flächengewichts. Dabei
wird in I1 zumindest ein Istwert Xist-FS zumindest einer, eine Eigenschft
der Faserstoffsuspension FS am Austritt oder nach diesem aus dem
Stoffauflauf wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe,
insbesondere die Konsistenz und in I12 zumindest ein Istwert Xist-FG
zumindest einer das Flächengewicht FG der Faser- oder Vliesstoffbahn
F wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe,
vorzugsweise lokale Istwerte der Flächengewichte FG in
Maschinenquerrichtung ermittelt. Im Verfahrenschritt J erfolgt der
Vergleich und bei Abweichung die Änderung der Stellgrößen
für die Zudosierung des die Retention beeinflussenden Mediums
in E.
-
Die 4 verdeutlicht
in schematisiert vereinfachter Darstellung anhand eines Ausschnitts
aus einer Maschine 1 zur Herstellung einer Faser- oder
Vliesstoffbahn F, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn,
den Aufbau und die Funktion einer erfindungsgemäßen
Anordnung 2 zum Aufbringen einer Faser- oder Vliesstoffsuspension
FS zu den einzelnen Funktionseinheiten, umfassend einen Konstantteil 3,
welcher der Verbindung einer hier nicht dargestellten Stoffaufbereitung
mit einem Stoffauflauf 4 dient, aus dessen Austritt 5 die
Faser- oder Vliesstoffsuspension einer Formiereinheit 6 zugeführt
wird. Im Konstantteil 3 erfolgt dabei die Bereitstellung
der Faser- oder Vliesstoffsuspension FS in der gewünschten
Weise für den Stoffauflauf 4. Der Faserstoffsuspensionsgesamtstrom
FSG wird dabei mittels zumindest einer Fördereinrichtung 7,
insbesondere in Form einer Stoffauflaufpumpe aus einem Vorratsbehälter
oder der Stoffaufbereitung gefördert, wobei der derart
geförderte Faserstoffsuspensionsgesamtstrom FSG in einem
Verteiler 8 in den Hauptstrom HFS und
zumindest einem Teilstrom TFS1 bis TFSn unterteilt wird. Der Hauptstrom HFS und die einzelnen Teilströme TFS1 bis TFSn werden
dabei jeweils in entsprechenden Leitungen und/oder Kanälen
geführt, wobei den Teilströmen TFS1 bis
TFSn jeweils Mittel 9 zur Zugabe
und/oder Dosierung von Retentionsmittel R1 bis Rn zugeordnet sind.
Diese Mittel umfassen vorzugsweise eine Fördereinrichtung 10,
insbesondere in Form einer Retentionsmittelpumpe für Retentionsmittel
R, sowie einen Verteiler 11, der das Retentionsmittel R,
vorzugsweise in Form eines Retentionsmittelstroms jeweils in einzelne
Retentionsmittelteilströme für die einzelnen Teilströme
TFS1 bis TFSn aufteilt
und Einrichtungen 12 jeweils zur Dosierung der einzelnen
Ströme an Retentionsmittel R1 bis Rn zu den einzelnen Teilströmen
TFS1 bis TFSn. Die
Ausrichtung der einzelnen Leitungen und Kanäle erfolgt
derart, dass diese in Maschinenquerrichtung CD verteilt in vordefinierter
Art und Weise angeordnet sind. Diese werden dem Hauptstrom HFS sektional in gewünschter Weise
zur Einstellung der geforderten Retentionsmittelverteilung zugeführt.
Die Zufuhr erfolgt vorzugsweise zu einem Zugabebeziehungsweise Mischbereich,
insbesondere Mischkammer 13, in welche der Hauptstrom HFS sowie die einzelnen Teilströme
TFS1 bis TFSn in
entsprechender sektionaler Verteilung über die Breite der
Maschine 1 betrachtet eingebracht werden. Dieser Mischbereich
beziehungsweise die Mischkammer 13 kann dabei von einer
separaten Baueinheit oder einem entsprechenden Zwischenkanal gebildet
werden. An diesen schließt sich im dargestellten Fall ein
Turbulenzeinsatz 14 an, insbesondere ein Turbulenzrohrbündel,
welches in den Austritt 5, insbesondere die von diesem
geformte Düse des Stoffauflaufs 4 mündet.
Der Austritt 5 des Stoffauflaufs 4 mündet
in die hier nur angedeutete Formiereinheit 6. In Maschinenrichtung
MD, das heißt Durchlaufrichtung der Faser- oder Vliesstoffbahn
F betrachtet ist ferner ein Bereich aus dem Endbereich der Maschine 1 dargestellt,
an welchem die Faser- oder Vliesstoffbahn F als fertige Bahn vorliegt.
Die Steuerung und/oder Regelung der Eigenschaften der Faser- oder Vliesstoffbahn
erfolgt über eine Steuer- und/oder Regelvorrichtung 16,
welche lokal über die Breite In Maschinenquerrichtung CD
vorliegende Istwerte Xist-FG der die Eigenschaften, insbesondere
das Flächengewicht FG und/oder die Füllstoffverteilung
in der Faser- oder Vliesstoffbahn wenigstens mittelbar charakterisierenden Größen
verarbeitet und in Abhängigkeit dieser sowie von Istwerten
Xist-FS der die Eigenschaften der Faser- oder Vliesstoffsuspension
FS wenigstens mittelbar charakterisierenden Größen,
insbesondere die Konsistenz und Istwerten Xist-HFS der
die Eigenschaften des Hauptstoffstroms HFS wenigstens
mittelbar charakterisierenden Größen, wie Konsistenz
und/oder die den Durchfluss des Hauptstoffstroms HFS beschreibenden
Größen die Stellgrößen YTFS1 bis YTFSn zur
Ansteuerung der Stelleinrichtungen der Mittel 9 bildet,
ferner mit Y7 zur Steuerung des Durchflusses des Faserstoffsuspensionsgesamtstroms
FSG. Dazu weist die Steuer- und/oder Regelvorrichtung 16,
welche vorzugsweise in Form eines Steuergeräts vorliegt,
eine Vielzahl von entsprechenden Ein- und Ausgängen auf,
die mit entsprechenden Einrichtungen zur Erfassung der genannten
Istwerte gekoppelt sind, Verarbeitungseinheiten für die
jeweiligen Istwerte und Stellgrößenbildner, die
aus den verarbeiteten Istwerten in Abhängigkeit gewünschter
vordefinierter Sollwerte Xsoll für ein gewünschtes
einzustellendes Flächengewichtsquerprofil die Stellgrößen
Y zur Ansteuerung der Stelleinrichtungen zur Einstellung des Retentionsprofils,
insbesondere der Mittel 9 zur Zugabe und/oder Dosierung
von Retentionsmittel über die Maschinenbreite bestimmen
und an die jeweiligen Stelleinrichtungen, beispielsweise Förder-
und Ventileinrichtungen ausgeben.
-
Bei
den genannten, die Eigenschaften der Faser- oder Vliesstoffbahn
F wenigstens mittelbar charakterisierenden Ist-Größen
handelt es sich beispielsweise um das Flächengewicht FG
und/oder eine den Füllstoffgehalt charakterisierende Größe.
Dazu sind entsprechende Einrichtungen 17 zur Erfassung
der die Eigenschaften der die Faser- oder Vliesstoffbahn wenigstens
mittelbar charakterisierenden Größen vorgesehen. Diese
liegen vorzugsweise in Form von Sensoren vor, die beispielhaft an
einem sich über die Breite der Faser- oder Vliesstoffbahn
F erstreckenden Messrahmen angeordnet sein können. Die
die Eigenschaften der Faser- oder Vliesstoffsuspension FS bei der
Formierung charakterisierenden Größen Xist-FS
beinhalten beispielsweise eine die Konsistenz und/oder den Durchfluss
beschreibende Größe. Auch diese werden mit einer
oder mehreren dafür vorgesehenen Einrichtungen 18 zur
Erfassung erfasst. Bei der eine Eigenschaft des Hauptstoffstroms
der Faser- oder Vliesstoffsuspension wenigstens mittelbar charakterisierenden
Größe handelt es sich zum einen um die Durchflussmenge
und/oder die Konsistenz, welche mit Einrichtungen 19 erfasst
werden können.
-
Wenigstens
mittelbar in diesem Zusammenhang bedeutet, dass die Größen
entweder direkt erfasst werden oder über weitere, mit diesen
Größen in Zusammenhang, insbesondere funktionalem
Zusammenhang stehende Größen ermittelt werden.
-
Die 5 verdeutlicht
eine weitere Ausführung, bei welcher die Aufteilung des
Faserstoffsuspensionsgesamtstroms FSG in einen Hauptstrom HFS und in einzelne Teilströme TFS1 bis TFSn, die
mit Retentionsmittel R1 bis Rn versetzt werden, wobei auch hier
die einzelnen Teilströme TFS1 bis
TFSn sektional über die Breite
der Maschine 1 dem Hauptstoffstrom HFS zugeführt
werden. Dabei ergibt sich im Stoffauflauf 4 ein bestimmtes
Retentionsprofil, mit welchem die Faser- oder Vliesstoffsuspension
aus dem Austritt 5 in die Formiereinrichtung 6 eintritt.
Dargestellt in der 5 ist ferner eine beispielhafte
Ausführung eines Konstantteils, welcher dem Stoffauflauf 4 vorgeordnet
ist und im Wesentlichen Aufbereitungseinheiten für die
Faser- und Vliesstoffsuspension FS in Form von Reinigungseinheiten 20,
Entlüftern 21, Filtereinrichtungen 24 sowie
einen vereinfachten Aufbereitungsteil 22 für Siebwasser
und 23 für Verwurf beinhaltet.
-
- 1
- Maschine
zur Herstellung einer Faser- oder Vliesstoffbahn
- 2
- Anordnung
zum Aufbringen einer Faserstoffsuspension
- 3
- Konstantteil
- 4
- Stoffauflauf
- 5
- Austritt
- 6
- Formiereinheit
- 7
- Fördereinrichtung
- 8
- Verteiler
- 9
- Mittel
zur Zugabe und/oder Dosierung von Retentionsmittel
- 10
- Fördereinrichtung
- 11
- Verteiler
- 12
- Einrichtung
- 13
- Mischbereich,
Mischkammer
- 14
- Turbulenzeinsatz
- 15
- Querverteiler
- 16
- Steuer-
und/oder Regeleinrichtung
- 17
- Einrichtung
zur Erfassung zumindest einer das Flächengewicht der Faser-
oder Vliesstoffbahn wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe
- 18
- Einrichtung
zur Erfassung zumindest einer, eine Eigenschaft der Faser- oder
Vliesstoffsuspension nach dem Austritt aus dem Stoffauflauf wenigstens
mittelbar charakterisierenden Größe
- 19
- Einrichtung
zur Erfassung zumindest einer, eine Eigenschaft des Hauptstoffstroms
der Faser- oder Vliesstoffsuspension wenigstens mittelbar charakterisierenden
Größe
- 20
- Reinigungseinheit
- 21
- Entlüfter
- 22
- Aufbereitungsteil
- 23
- Aufbereitungsteil
- 24
- Filtereinrichtung
- CD
- Maschinenquerrichtung
- F
- Faser-
oder Vliesstoffbahn
- FS
- Faser-
oder Vliesstoffsuspension
- FSG
- Faserstoffsuspensionsgesamtstrom
- HFS
- Hauptstoffstrom
- MD
- Maschinenrichtung
- TFS1–TFSn
- Teilstoffstrom
- TFS1.1–TFS2.n
- Teilstoffstrom
- T1,
T2
- Teilstoffstrome
- TG
- Gesamtteilstoffstrom
- R0,
R1–Rn
- Retentionsmittel
- Xist
- Ist-Größe
- Xsoll
- Sollgröße
- Xsoll-FG
- Sollgröße
für das einzustellende Flächengewicht
- Xist-FG
- Istwert
zumindest einer das Flächengewicht der Faser- oder Vliesstoffbahn
wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe
- Xist-HFS
- Istwert
zumindest einer, eine Eigenschaft des Hauptstoffstroms der Faser-
oder Vliesstoffsuspension wenigstens mittelbar charakterisierenden
Größe
- Xist-FS
- Istwert
zumindest einer, eine Eigenschaft der Faser- oder Vliesstoffsuspension
nach dem Austritt aus dem Stoffauflauf wenigstens mittelbar charakterisierenden
Größe
- Y7,
YTFS1–YTFSn
- Stell-Größe
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
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des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 4237309
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- - WO 99/43887 A1 [0005, 0025]
- - US 6659636 B1 [0005]
- - DE 102006039103 A1 [0006]
- - WO 97/17289 A1 [0030]
- - WO 97/17289 [0031]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - Müller,
P. ,Untersuchungen zur Wechselwirkung von Mikropartikelsystemen
mit Faserstoffsuspensionen', Dissertation, TU Darmstadt, (2001) [0032]
- - Köth, M. ,Untersuchungen von Wechselwirkungen zwischen
verschiedenen für die Papierherstellung eingesetzten Polymeren
in wässrigen Lösungen, Dissertation, TU Darmstadt,
(2001) [0032]
- - Fabo, A. ,Untersuchungen zur Wechselwirkung von Polyethylenimin
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(2004) [0032]
- - Christöfl, G. ,Laborvergleich verschiedener Retentionssysteme
für eine schnelllaufende LWC-Papiermaschine, Diplomarbeit,
FH München, (2005) [0032]