-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Mutterrolle einer, aus einer Faserstoffsuspension hergestellten Faserstoffbahn und von Fertigrollen aus durch Längsschneiden einer, von der Mutterrolle laufenden Faserstoffbahn erzeugten Teilbahnen.
-
Verfahren und Anlagen zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere zur Herstellung einer Papier-, Tissue- oder Kartonbahn, sind bekannt und umfassen üblicherweise eine Stoffaufbereitung, in welcher aus einem Fasern enthaltenden Rohstoff, wie Altpapier und/oder Zellstoff, eine Faserstoffsuspension hergestellt wird, und eine Papiermaschine, in welcher die aus der Stoffaufbereitung stammende Faserstoffsuspension zu Papier oder einer anderen Faserstoffbahn verarbeitet wird.
-
Zur Herstellung der Faserstoffsuspension aus dem Fasern enthaltenden Rohstoff wird der Rohstoff in einem, auch Pulper genannten Stofflöser mit Wasser vermischt und aufgelöst, bevor die so hergestellte Faserstoffsuspension während der anschließenden Prozessschritte sukzessive bis zu dem Endprodukt unter Wasserentzug konzentriert wird.
-
Bei Anlagen zur Papierherstellung handelt es sich um technisch aufwändige Großanlagen, die neben der eigentlichen Papiermaschine mit Nassteil, Trockenteil, Kalander, Roller und zugehörigen Peripherieeinheiten vorgeschaltete Einheiten der Stoffaufbereitung wie zum Beispiel Flotation, Sortierung, Dispergierung, Bleiche, Mahlung sowie nachgeschaltete Systeme wie Rollenwickeleinheiten sowie Rollenschneidmaschinen, die Rollenverpackung und den Rollentransport umfassen. Daher haben derartige Maschinen eine Vielzahl von separaten Regelkreisen innerhalb der Stoffaufbereitung, innerhalb der Papiermaschine sowie bei den nachfolgenden Einheiten.
-
Darüber hinaus erfolgt die Steuerung oft basierend auf den Erfahrungen des Bedienpersonals. Dementsprechend lange dauert dann auch die Anpassung der Ist-Paramater an die Soll-Parameter.
-
Papierbahnen werden in relativ großen Breiten von bis zu 10 m und mehr in einer Papiermaschine produziert. Die Produktion erfolgt quasi endlos. Dabei definiert die Bahnlaufrichtung der Papiermaschine für alle in der Papierfabrik befindlichen Maschinen und Einrichtungen die Längs- und in horizontaler Ebene senkrecht dazu die Querrichtung.
-
Am Ende der Papiermaschine wird die erzeugte Papierbahn in voller Breite auf einen Wickelkern aufgewickelt. Dieser Wickelkern wird zyklisch, in aller Regel bei laufender Produktion, ersetzt. Der auf diese Weise entstehende, bahnbreite Wickel wird üblicherweise als Mutterrolle bezeichnet.
-
Um für einen späteren Verwender, beispielsweise eine Druckerei, handhabbar zu sein, muss die, auf einer Mutterrolle gewickelte, Papierbahn in mehrere, parallel verlaufende Teilbahnen geschnitten werden, deren Breiten für den jeweiligen späteren Verwender geeignet ist.
-
Diese Breiten können fallweise stark variieren, so dass die Aufteilung der Papierbahn üblicherweise nach einem individuell definierbaren Schnittmuster vorgenommen wird. Die Teilbahnen werden dann zu sogenannten Teilbahn- oder Fertigrollen aufgewickelt und gemeinsam als sogenannter Rollenwurf ausgegeben. Das Schnittmuster ist von Rollenwurf zu Rollenwurf änderbar und mit entsprechendem Ausschuss durch Randbeschnitt und Restschwarte verbunden.
-
Das Längsschneiden und Aufwickeln erfolgt zweckmäßigerweise in einer einzigen Maschine, die weitverbreitet als Rollenschneidmaschine bezeichnet wird. Im Wesentlichen besteht eine solche Rollenschneidmaschine aus einer Abrolleinrichtung, einer Schneidpartie und einer Aufrolleinrichtung, wobei die Schneidpartie eine entsprechend der möglichen Teilungen angepassten Anzahl von meist scheibenförmig ausgebildeten Schneiden aufweist. Bei der Ausgestaltung einer Rollenschneidmaschine unterscheidet der Fachmann zwischen zwei grundsätzlichen Bautypen, nämlich dem Tragwalzenroller und dem Stützwalzenroller.
-
Beim Aufwickeln der Teilbahnen zu Fertigrollen kann es zu erheblichen Schwankungen beim Wickelverhalten kommen, was sich auf Vibrationen der Maschineneinheit, die Anzahl an Abrissen und letztendlich die Qualität der Fertigrollen auswirkt.
-
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher die Herstellung sowie die Qualität der Fertigrollen zu verbessern.
-
Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Verlauf eines oder mehrerer Parameter der Faserstoffsuspension und/oder der darin enthaltenen Fasern und/oder der Faserstoffbahn und/oder der zur Herstellung der Faserstoffbahn verwendeten Maschine während des Aufwickelns der Mutterrolle als Herstellungsparameter sowie der Verlauf eines oder mehrerer Parameter der Fertigrollen und/oder der zum Aufwickeln der Fertigrollen verwendeten Maschine während des Abwickelns der jeweiligen Mutterrolle als Rollenparameter erfasst und als Parametergruppe des jeweiligen Abschnitts der Mutterrolle in einer Datenbank abgespeichert werden und der Verlauf der Parametergruppe auf Korrelationen zwischen Herstellungs- und Rollenparameter untersucht wird, welche zur Steuerung der Herstellung der Faserstoffsuspension und/oder der Herstellung der Faserstoffbahn und/oder der Herstellung der Fertigrollen verwendet werden.
-
Zur Bildung einer Parametergruppe eines Abschnitts der Faserstoffbahn der Mutterrolle sind diesem, die diesen Abschnitt beeinflussenden Herstellungsparameter und die von diesem Abschnitt ausgehenden Rollenparameter zuzuordnen. Hierzu müssen je nach dem Ort der Änderung eines Herstellungsparameters der Aufbereitungsprozess der Faserstoffsuspension und die Maschinengeschwindigkeit der Maschine zur Herstellung der Faserstoffbahn berücksichtigt werden.
-
Die Mutterrolle besitzt mehrere, dieser in Bahnlaufrichtung hintereinander angeordneten Abschnitte mit eigener Parametergruppe.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
-
Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigt:
- 1: ein Anlagenschema zur Herstellung von Faserstoffbahn-Fertigrollen 3 und
- 2: eine schematische Seitenansicht einer Wickelvorrichtung 6 dieser Anlage.
-
Die gesamte Anlage zur Herstellung einer Papierbahn besteht gemäß 1 im Wesentlichen aus einer Stoffaufbereitung 4, einer Papiermaschine 5 sowie eine Wickelvorrichtung 6. Es versteht sich, dass die Stoffaufbereitung 4 und die Papiermaschine 5 jeweils eine Vielzahl von Verfahrensschritten umfassen. So beginnt die Papiermaschine 5 in der Regel mit einem Stoffauflauf mit Nasspartie zur Blattbildung, woran sich eine Pressenpartie zur Entwässerung und eine Trockenpartie zur Trocknung der Faserstoffbahn 1 anschließt. Je nach Art der herzustellenden Faserstoffbahn 1 können dann noch Streich- und/oder Gättvorrichtungen folgen. Das fertig bearbeitete und geglättete Papier wird anschließend zu einer Mutterrolle 2 aufgewickelt.
-
Bei der Aufbereitung der Altpapiere in der Stoffaufbereitung 4 finden in der Regel eine Anzahl verschiedener Verfahrensschritte statt, z.B. muss angelieferter Papierstoff in Wasser suspendiert, sortiert, flotiert, gemahlen, dispergiert und gereinigt werden. Diese Prozesse sind aber allgemein bekannt. Zumeist werden noch diverse Additive wie Chemikalien und Hilfsstoffe hinzugegeben. Am Ende der Stoffaufbereitung 4 wird die Faserstoffsuspension in einem oder mehreren Stapeltürmen gesammelt.
-
Zur Steuerung der Prozesse ist der Stoffaufbereitung 4, der Papiermaschine 5 sowie der Wickelvorrichtung 6 eine gemeinsame Steuer- und Regeleinheit 7 zugeordnet, die Parameter der Faserstoffsuspension in der Stoffaufbereitung 4, der Faserstoffbahn 1 in der Papiermaschine 5 sowie der Wickelvorrichtung 6 auswertet und den Prozess entsprechend steuert oder regelt.
-
Wesentlich ist dabei, dass der Verlauf eines oder mehrerer Parameter der Faserstoffsuspension und/oder der darin enthaltenen Fasern und/oder der Faserstoffbahn 1 und/oder der zur Herstellung der Faserstoffbahn 1 verwendeten Maschine während des Aufwickelns der Mutterrolle 2 als Herstellungsparameter sowie der Verlauf eines oder mehrerer Parameter der Fertigrollen 3 und/oder der zum Aufwickeln der Fertigrollen 3 verwendeten Maschine während des Abwickelns der jeweiligen Mutterrolle 2 als Rollenparameter erfasst und als Parametergruppe des jeweiligen Abschnitts der Mutterrolle 2 in einer Datenbank abgespeichert werden und der Verlauf der Parametergruppe auf Korrelationen zwischen Herstellungs- und Rollenparameter untersucht wird, welche zur Steuerung der Herstellung der Faserstoffsuspension und/oder der Herstellung der Faserstoffbahn 1 und/oder der Herstellung der Fertigrollen 3 verwendet werden.
-
Hierzu wird von der Steuer- und Regeleinheit 7 die Totzeit berücksichtigt, nach der sich eine Änderung eines Herstellungsparameters auf den jeweiligen Längs-Abschnitt der Mutterrolle 2 bzw. von einem Längsabschnitt der Mutterrolle 2 auf den entsprechenden Rollenparameter auswirkt.
-
Zur Beeinflussung des Wickelverhaltens ist es von Vorteil, als Herstellungsparameter den Aschegehalt der Faserstoffsuspension und/oder den Mahlgrad der Fasern und/oder Art und/oder Menge der der Faserstoffsuspension zugeführten Additive, insbesondere Stärke zu erfassen.
-
Bei der Maschine zur Herstellung der Faserstoffbahn 1 ist es vorteilhaft, als Herstellungsparameter den Feuchtegehalt und/oder das Feuchtequerprofil und/oder die Dicke und/oder das Dickenquerprofil und/oder das Bahngewicht der Faserstoffbahn 1 vor der Mutterrolle 2 und/oder einen oder mehrere Parameter eines zur Blattbildung dienenden Formers zu ermitteln.
-
Darüber hinaus können auch weitere Herstellungsparameter der Faserstoffbahn 1, wie der Weißgrad, die Anzahl/Fläche der Schmutzpunkte, das Trockengewicht oder die Festigkeit der Faserstoffbahn 1 an einem oder mehreren Punkten entlang der Papiermaschine 5 online über bekannte Messeinrichtungen, wie Scanner, Sensor, Kamera o.ä. erfasst und an die Steuer- und Regeleinheit 7 übermittelt werden. Daneben wird die Faserstoffbahn 1 auch auf das Vorhandensein von Fehlstellen oder Einrissen geprüft.
-
Die Wickelvorrichtung 6 kann, wie in 2 zu erkennen, insbesondere als Tragwalzenroller ausgeführt sein. Zunächst wird die von einer Abwickeleinrichtung 8 abzuwickelnde Faserstoffbahn 1 in einer Längstrennpartie 9 in Teilbahnen getrennt, die dann in einer Aufwickeleinrichtung 10 um Hülsen 11 zu Fertigrollen 3 gewickelt werden.
-
Zwei der beteiligten Wickelwalzen sind als Tragwalzen 12 und 13 ausgebildet und über elastische Lager 14 gelagert. Diese Tragwalzen 12,13 bilden das Wickelbett.
-
Kennzeichnend für den Tragwalzenroller-Typ ist eine Aufrolleinrichtung, bei der der gesamte Rollenwurf in dem Wickelbett auf Wickelhülsen 11 aufgewickelt wird. Die Fertigrollen 3 werden gemeinsam, als kompletter Wurf, aufgewickelt. In der Regel geschieht dies mittels einer Umfangswicklung, wozu mindestens eine der beiden Tragwalzen 12, 13 antreibbar ist.
-
Auf die sich im Wickelbett bildenden Fertigrollen 3 wird eine Linienlast mittels einer Andruckwalze 16 ausgeübt, die im Anfangsstadium jeder Wicklung für ein gewünschtes Maß an Wickelhärte sorgt und im weiteren Verlauf des Wickelprozesses häufig stabilisierende Aufgaben übernimmt.
-
Die Anpassung an das gewachsene Spektrum der unterschiedlichen Verbraucherwünsche hat zur Folge, dass heute Fertigrollen 3 in Breitenbereichen zwischen etwa 0,2 m bis 5,0 m und Fertiggewichten zwischen wenigen hundert Kilogramm und 10 Tonnen produziert werden. Ihr Enddurchmesser beträgt meist ca. 1,5 m, wobei auch starke Abweichungen davon gängig sind.
-
Dabei werden Produktionsgeschwindigkeiten von bis zu 3000 m/min angestrebt, die zwischen Beschleunigungs- und Verzögerungsphasen von 40 m/s2 bis 70 m/s2 erreicht werden sollen.
-
Derartig hohe Anforderungen an den Wickelprozess und damit verbunden auch an die Rollenschneidmaschine bergen jedoch ein hohes Gefährdungspotential auf Grund auftretender Schwingungen. Der zu erzeugende Wickel nimmt nämlich kaum eine ideale runde Form an. Kleine Wickelfehler, beispielsweise auf Grund leichter Profilschwankungen der zu wickelnden Papierbahn, addieren sich bei jeder vollen Umwicklung. Auf Grund der periodischen Wiederkehr der jeweiligen Wickelfehler des rotierenden Wickels, bilden sich in Abhängigkeit von dessen Umfang und Umfangsgeschwindigkeit Schwingungen entsprechender Frequenz aus. Mit zunehmender Produktionsgeschwindigkeit wird die Erregerfrequenz immer grösser (bei steigender Umfangsgeschwindigkeit durchläuft dieselbe Position des Wickels immer häufiger denselben Wickelspalt) und die Erregeramplitude wird immer heftiger (gleichzeitig wächst mit zunehmendem Wickelrollendurchmesser auch dessen Unebenheit und das wirksames Gewicht). Dabei nimmt die Wahrscheinlichkeit stark zu, dass sich mit den Tragwalzen 12,13 der Wickelvorrichtung 6 Resonanzen ausbilden.
-
Daher wird das Schwingungsverhalten der Wickelvorrichtung 6 von Sensoren 15 überwacht und als Rollenparameter an die Steuer- und Regeleinheit 7 übermittelt.
-
Daneben erfolgt auch eine Auswertung der Qualität der Fertigrollen 3, wobei als Rollenparameter der Fertigrollen 3 insbesondere die Exzentrizität und/oder das Dishing(Maß für Konvexität der Fertigrollen-Stirnflächen) der Fertigrollen 3 gelten.
-
Weitere Rollenparameter können die Bahngeschwindigkeit und/oder der Bahnzug und/oder die Steuerung des Längsschneidens der Faserstoffbahn 1 in der zum Aufwickeln der Fertigrollen 3 verwendeten Maschine sein.
-
Auf dieser Basis kann die Steuer- und Regeleinheit 7 dann wenigstens ein Herstellungsparameter auf Basis der erkannten Korrelationen der Datenbank in einer, eine möglichst geringe Exzentrizität und/oder Dishing der Fertigrollen 3 zu erwartenden Weise einstellen.
-
Alternativ oder ergänzend kann ebenso wenigstens ein Herstellungsparameter auf Basis der erkannten Korrelationen der Datenbank in einer, möglichst geringe Vibrationen beim Aufwickeln der Fertigrollen 3 und/oder in einer, möglichst hohe Bahngeschwindigkeiten beim Aufwickeln der Fertigrollen 3 ermöglichenden Weise eingestellt werden.
-
Selbst Korrelationen zwischen mehreren Rollenparameter und wenigstens einem Herstellungsparameter können genutzt werden, indem beispielsweise die Steuerung der Bahngeschwindigkeit beim Aufwickeln der Fertigrollen 3 und/oder die Steuerung des Längsschneidens auf Basis der erkannten Korrelationen der Datenbank in einer, möglichst geringe Vibrationen beim Aufwickeln der Fertigrollen zu erwartenden Weise erfolgt.
-
Die Steuer- und Regeleinheit 7 kann so auf der Basis eines oder mehrerer selbstlernender Modelle ermitteln, wie ein oder mehrere Teilprozesse der Stoffaufbereitung 4 und/oder der Maschine zur Herstellung der Faserstoffbahn 1 zu steuern sind, um eine gewünschte Veränderung bei der Herstellung der Fertigrollen 3 zu erreichen.
-
Die Anfangsdaten werden hierzu von Erfahrungswerten und/oder der Datenhistorie der Anlage gebildet und von dem selbstlernenden Modell während der Inbetriebnahme der Anlage optimiert.
