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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einbringen und/oder
Aufbringen einer gegenüber
einer Faserstoffsuspension mit Fein- und/oder Füllstoffen angereicherten Suspension
in bzw. auf die Faserstoffsuspension oder auf eine aus der Faserstoffsuspension
hergestellte Faserstoffbahn in einer Maschine zur Erzeugung einer
Faserstoffbahn.
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Aus
der WO 99/22067 A1 sind bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Auftragen eines Mediums auf eine laufende Materialbahn bekannt.
Es wird ein flüssiges
oder pastöses
Auftragmedium, beispielsweise Streichfarbe mit einem Bindemittel,
auf eine laufende Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton,
aufgetragen. Das Aufbringen des Auftragmediums in der Doppelsiebzone
des Nassteils einer Papier- oder einer Kartonmaschine führt zu einer
guten Verankerung mit der Materialbahn. Dies liegt daran, dass die
Fasern im Nassteil noch relativ locker im Verhältnis zu ihrem Endzustand liegen.
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Durch
den Entwässerungsdruck,
der durch die Entwässerungsleisten
oder durch den Siebzug auf einer gekrümmten Siebbahn erzeugt wird,
wird verstärkt
Wasser aus der Fasersuspension ausgetrieben. Wenn in dieser Phase
das Auftragmedium durch eine Auftrageinrichtung unter Druck durch
das Sieb hindurch in den Faserverband gepresst wird, verhakt sich
das Medium mit Fasern der Materialbahnoberfläche. Da sich im Innern der
Materialbahn noch Wasser befindet, dringt das Medium nicht bis in die
Materialbahnmitte ein, sondern bleibt hauptsächlich in den äußeren Schichten.
Die Folge ist eine steile Verteilung des Mediums in z-Richtung, wodurch die
Bedruckbarkeit wesentlich verbessert wird.
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Zusätzlich wird
gemäß der WO
99/22067 A1 auch in der Pressenpartie nach dem ersten Pressenelement
mittels einer weiteren Auftrageinrichtung flüssiges oder pastöses Auftragmedium
auf die Materialbahn aufgetragen.
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In
der
DE 40 19 593 C2 wird
ein Stoffauflauf beschrieben, der einen quer liegenden Verteiler
zum Verteilen der zugeführten
Stoffsuspension, einen Turbulenzeinsatz mit einer Vielzahl von Löchern und Kanälen, einen
maschinenbreiten Auslaufkanal mit einem Auslaufspalt zum Abgeben
der Faserstoffsuspension an das Papiermaschinensieb und Mittel zum Einstellen
der Stoffdichte der Faserstoffsuspension über die Arbeitsbreite hinweg
vorgesehen. Die Mittel umfassen Leitungen für geregelte Suspensionsströme (Sektionsströme) mit
individuell einstellbaren Eigenschaften. Der Stoffauflauf ist über seine
Breite hinweg durch Trennwände
in Sektionen unterteilt. Je Sektion ist wenigstens ein Anschluss
zum Zuführen eines
Sektionsstromes vorgesehen. An den sektionierten Abschnitt schließt sich
ein Turbulenzeinsatz an. Die Trennwände erstrecken sich strömungsmäßig über einen
wesentlichen Teil des Strömungsweges
zwischen der Zuführung
der Sektionsströme
und dem Turbulenzeinsatz. Der Auslaufkanal schließt sich
an den Turbulenzeinsatz an.
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Der
bekannte Stoffauflauf ermöglicht
es, die beiden Parameter Stoffdichte und Faserorientierung unabhängig voneinander
dadurch zu beeinflussen, dass den einzelnen Sektionen individuelle
Sektionsströme
zugeführt
werden, deren Betriebsparameter wie der Durchsatz, die Stoffdichte
und die Faserqualität
für sich
allein einstellbar sind.
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Aus
der
EP 0 774 540 A2 ist
ein Verfahren zur Beeinflussung des Reißlängen-Querprofils einer laufenden Faserstoffbahn
bekannt. Die Reißlänge stellt
ein Maß für die Reißfestigkeit
eines Papiers dar und ist ein Maß dafür, wie lang ein Papierstreifen
sein kann, bis er unter der Last seines eigenen Gewichts abreißt. Die
Reißlänge lässt sich
sowohl in Längs- wie
auch in Querrichtung einer Papierbahn ermitteln. Der Quotient dieser
beiden Größen stellt
das Reißlängenverhältnis dar.
Es zeigt sich, dass das Reißlängenverhältnis – über die
Breite der Papierbahn gemessen – unterschiedlich
groß ist.
In einem mittleren Bereich der Bahnbreite ist es ziemlich konstant,
während
es nach den Rändern
hin zunimmt. Um ein gleichmäßiges Reißlängenverhältnis über die
gesamte Breite der Bahn einzustellen, wird die Faserlage über die
Bahnbreite im Randbereich anders eingestellt als im mittleren Bereich.
Zur Beeinflussung der Faserlage dienen sektional verschiedene Turbulenzzustände, Blendenöffnungen,
Volumenströme, Stoffdichten,
Differenzgeschwindigkeiten zwischen der Siebgeschwindigkeit und
dem Stoffstrahl und Wandrauhigkeiten.
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Die
DE 198 43 729 A1 bezieht
sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung des
Schrumpfungs-Querprofils einer laufenden Materialbahn. Das Schrumpfungs-Querprofil
wird während
des Entstehungsprozesses der Materialbahn durch die Beeinflussung
der örtlichen
Zusammensetzung der Stoffsuspension durch das Verändern der Anteile
der Komponenten mit unterschiedlichem Schrumpfungsverhalten vergleichmäßigt. Dies
geschieht beispielsweise durch vermehrtes Zuführen von Fasern und/oder sonstigen
Stoffen in einem sektionalen Bereich.
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Bei
bekannten Maschinen zur Herstellung von Faserstoffbahnen besteht
das Problem, dass in der Trockenpartie einer Maschine zur Bearbeitung
einer Faserstoffsuspension insbesondere am Bahnrand verstärkt eine
Schrumpfung der Bahn auftritt. Es entstehen Mikroschrumpffalten,
die bei ungestrichenen holzfreien Papieren bereits mit bloßem Auge sichtbar
sind. An den Bahnrändern
lassen sich Rauhigkeiten von über
500 ml/min (nach Bendtsen gemessen) feststellen, während es
in der Mitte lediglich 200 ml/min sind.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, durch
das sich Rauhigkeitsunterschiede zwischen Bahnmitte und Bahnrand
verringern lassen.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass
eine mit Fein- und/oder Füllstoffen
angereicherte Suspension stärker
oder ausschließlich
an den seitlichen Randbereichen als in der Mitte der Faserstoffbahn
zugeführt
wird.
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Die
Erfindung macht sich zunutze, dass die unterschiedlichen Stoffkomponenten
in unterschiedlichem Maße
zur Rauhigkeit einer Papieroberfläche beitragen. Beispielsweise
lassen sich durch erhöhte Fein-
und Füllstoffkonzentrationen
an der Papieroberfläche
glattere Papiere erzeugen. Dieser Effekt wird ausgenutzt, indem
an den Rändern
der Faserstoffbahn die Fein- und Füllstoffkonzentration erhöht wird.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der
Beschreibung und den Zeichnungen.
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Von
Vorteil ist es insbesondere, wenn die angereicherte Suspension derart
auf oder in die Faserstoffsuspension eingebracht wird, dass der
Fein- und/oder Füllstoffgehalt
im Querschnitt der Faserstoffbahn quer zur Maschinenlaufrichtung
einen von der Mitte der Faserstoffbahn nach außen stetig ansteigenden Verlauf
aufweist.
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Beispielsweise
lässt sich
das Profil so einstellen, dass bei der Aufbringung der angereicherten Suspension
der Verlauf des Fein- und/oder des Füllstoffgehalts dem einer nach
oben offenen Parabel in einem Diagramm entspricht, in dem der Fein- und/oder
der Füllstoffgehalt
eine Funktion der Breite der Faserstoffbahn ist. Der Profilverlauf,
beispielsweise der Profilverlauf des Aschegehalts, wird bevorzugt
mittels eines traversierenden Scanners ermittelt, wobei zweckmäßigerweise
der Profilverlauf als Maß für die Dosierung
herangezogen wird. Die Dosierung kann jedoch auch nach einem vorgegebenen
Verlauf erfolgen.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens besteht darin, dass eine
an Fein- und/oder
Füllstoffen
angereicherte Stofffraktion aus einem Filter, insbesondere einem
Scheibenfilter oder einem Sortierer in einer Anlage zur Aufbereitung
der Faserstoffsuspension, in der Maschine zur Herstellung der Faserstoffsuspension
dieser zugesetzt wird. Beispielsweise wird das Accept eines Scheibenfilters
zur Reinigung von Siebwasser verwendet, d. h. eine Stofffraktion,
in der Fein- und Füllstoffe
in stark angereicherter Form vorliegen. Alternativ kann auch eine Fraktionierung
verwendet werden.
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Die
angereicherte Suspension lässt
sich an verschiedenen Stellen in der Maschine zusetzen, etwa im
Stoffauflauf, in der Siebpartie oder in der Trockenpartie. Bei Verdünnungswasser-Stoffaufläufen bietet
es sich an, die mit Fein- oder Füllstoff
angereicherte Fraktion über
ModuleJet-Ventile an den Rändern
zuzuführen.
Auf diese Weise ist es möglich,
die erhöhte
Schrumpfung der Bahnränder
mit den damit verbundenen Nachteilen hinsichtlich der Oberflächenqualität durch
Vorteile im Bereich der Stoffzusammensetzung zu kompensieren.
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Mit
der Erfindung wird die Porosität
von Streichrohpapier verringert, so dass eine bessere Strichabdeckung
erzielt wird. Dies ist insbesondere bei leichtgewichtigen Papieren
von Bedeutung, die mit geringerem Aschegehalt und erhöhtem Langfaseranteil
produziert werden und dadurch eine höhere Porosität besitzen.
Auch bei Kopier- und Offsetpapieren wird die Porosität verringert,
ohne dass sich die Oberflächenfestigkeit
vermindert oder die Staubneigung vergrößert.
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Vom
Gesamtstrom des Verdünnungswassers
oder des Siebwassers oder einer in der Stoffaufbereitung verwendeten
Suspension lassen sich die Fein- und Füllstoffe durch Fraktionierung
oder aus dem Accept des Scheibenfilters abtrennen.
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Durch
die Erfindung ist ein gezieltes Aufbringen der Fein- und/oder Füllstofffraktion
auf der Papieroberfläche
im Bereich des Formers oder des Pressenbereichs gemäß der bereits
genannten WO 99/22067 A1 oder durch Mehrschichttechnik möglich.
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Die
Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung eines
der oben beschriebenen Verfahren.
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In
einer ersten Ausführungsform
der Vorrichtung ist vorgesehen, dass im Stoffauflauf Ventile vorhanden
sind, über
die sich die angereicherte Suspension der Faserstoffsuspension zuführen lässt.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, dass in der Siebpartie und/oder in
der Pressenpartie und/oder in der Trockenpartie Vor richtungen zum
Aufbringen der angereicherten Suspension auf die Oberfläche der
Faserstoffbahn angeordnet sind.
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Die
Erfindung beruht darauf, dass die unterschiedlichen Stoffkomponenten
in unterschiedlichem Maße
zur Rauhigkeit der Papieroberfläche
beitragen. Beispielsweise lassen sich durch erhöhte Fein- oder Füllstoffkonzentrationen
an der Papieroberfläche glattere
Papiere erzeugen. Dieser Effekt wird ausgenutzt, um an den Rändern der
Materialbahn den Fein- und/oder Füllstoffgehalt zu erhöhen.
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Die
Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass über die gesamte Bahnbreite
gleichmäßigere Qualitäten, insbesondere
Oberflächenqualitäten, erzielt
werden. Beim Aufwickeln einer Papierbahn entstehen auch im Randbereich
keine Rollen mit einer anderen Zusammensetzung als die, die aus
dem mittleren Bereich der Bahn erzeugt werden. Überdies lässt sich die Bahnbreite einer
Papierbahn besser ausnutzen. Mit der Erfindung lässt sich Streichrohpapier mit
geschlossenerer Oberfläche
herstellen als nach dem Stand der Technik; ebenso lassen sich auch
holzfreie ungestrichene Papiere herstellen. Bei gleichem spezifischen
Volumen wird eine geringere Rauhigkeit erzielt. Durch die gegenüber herkömmlichen
Faserstoffbahnen geschlossenere Oberfläche wird beim Bedrucken auch
das Farbwegschlagen vermindert, ohne dass sich die Oberflächenfestigkeit reduziert.
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Nachstehend
wird die Erfindung in Ausführungsbeispielen
anhand der Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1a, 1b Schemen
zur Regelung der Konzentration in einem Suspensionsstrom in einem Stoffauflauf,
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2a, 2b einen
Stoffauflauf in der Seitenansicht und in der Draufsicht und
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3 eine
schematische Ansicht einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn.
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In
einer Durchflussverhältnisregelung (1a)
lässt sich
das Verhältnis
zwischen der Faserstoffsuspension und einer an Füll- und/oder Feinstoffen angereicherten
Suspension dadurch einstellen, dass gemäß DIN 19227 Blatt 1, Seite
9 die beiden Suspensionsströme
in einem Mischer 1 zusammengeführt werden, aus dem ein Sektionsstrom
QM mit der Gesamtkonzentration CM herausgeführt wird. Der erste, in den
Mischer 1 führende
Teilstrom QH hat die Konzentration CH und wird noch vor dem Durchflussverhältnisregelkreis
durch einen Durchflussmengenregelkreis bezüglich der Durchflussmenge geregelt.
Der zweite, in den Mischer 1 führende Teilstrom QL mit
der Konzentration CL wird bezüglich seines
Volumenstroms über
das Stellventil des Durchflussverhältnisregelkreises geregelt.
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Eine
Variante zu dem Regelschema besteht darin, dass die beiden zugeführten Teilströme QH mit der Konzentration CH und
QL mit der Konzentration CL jeweils
separat über
einen Durchflussmengenregelkreis einstellen, wobei die Führungsgrößen für die einzelne
Mengenregelung aus einer zentralen Rechnersteuerung zugeführt wird,
aus dem dann ein Sektionsstrom QM mit einer
Endkonzentration CM an einen nachgeschalteten
Stoffauflauf 2 (2a, 2b)
abgegeben wird.
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In
dem Stoffauflauf 2 wird die Stoffsuspension in einzelnen
Strömen
mit den Sektionsströmen QMi(i = 1, 2,... n) und der Konzentration
CMi einem sektionierten Abschnitt 3 des
Stoffauflaufs 2 zugeführt.,
von wo aus die Stoffsuspension in den Turbulenzeinsatz 4 eingeführt wird.
Anschließend
gelangt sie in eine Düse 5;
von dort wird sie durch einen Austrittsspalt der Maschine zur Herstellung
der Faserstoffbahn zugeführt.
Der sektionierte Abschnitt 3 ist durch eine Vielzahl von
Trennwänden 6 unterteilt.
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Die
angereicherte Suspension kann jedoch nicht nur in dem Stoffauflauf 2 in
die Faserstoffbahn eingebracht werden, sondern auch in der Siebpartie, in
der Pressenpartie und in der Trockenpartie auf diese aufgebracht
werden.
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In
einer sich oberhalb eines Maschinenfundaments 7 (3)
erstreckenden Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn wird
aus einem Stoffauflauf 8 eine Faserstoffsuspension zwischen
Siebe 9 und 10 aufgebracht. Auf dem Radius einer
Formierwalze 11 laufen die Siebe 9, 10 keilförmig aufeinander
zu und schließen
die Faserstoffsuspension zwischen sich ein. Dabei erfolgt eine erste
Entwässerung
der Faserstoffsuspension, und es bildet sich eine Fasermatte 12, aus
der die Materialbahn entsteht.
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Ab
der Formierwalze 11 beginnt die Doppelsiebzone, die ihren
Endpunkt bei einer Walze 13, beispielsweise einer Siebsaugwalze,
hat. In der Doppelsiebzone können
sich noch weitere Entwässerungselemente
wie ein Entwässerungskasten 14,
nachgiebige, anpressbare Entwässerungsleisten 15 und
ein Siebsaugkasten 16 befinden.
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Durch
auf die Siebe 9, 10 aufgesetzte Applikatoren 17, 18 kann
in die schon teilweise entwässerte
Materialbahn 12 die Suspension mit den Fein- und/oder den
Füllstoffen
in den Faserverband der Materialbahn 12 hinein eingebracht
werden. Die Applikatoren 17, 18 sind dabei ebenso
wie der Stoffauflauf (2a, 2b) sektionsweise
aufgebaut, um an den Randzonen der Materialbahn 12 erhöhte Konzentrationen
gegenüber
dem mittleren Bereich aufzubringen. Die verschiedenen Teilströme der Suspension
strömen
aus schlitzförmigen Öffnungen
auf die Materialbahn 12.
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An
die Nasspartie mit den Sieben 9, 10 schließt sich
eine Pressenpartie 19 an, zu der ein endloses Band 20 die
Materialbahn 12 überführt. In der
Pressenpartie 19 sind Auftrageinrichtungen 21, 22, 23 angeordnet.
Auch an einem Pressspalt zweier Presswalzen 24, 25 kann
eine Auftrageinrichtung angeordnet sein. Durch die Rotation der
Presswalzen 24, 25 wird dann das Medium auf die
Materialbahnoberfläche übertragen.
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Nach
der Pressenpartie 19 wird die Materialbahn 12 mittels
einer (hier nicht dargestellten) Überführeinrichtung um eine Leitwalze 26 herum
zu einer Trockenpartie 27 weitergeleitet. In dieser bilden
Trockenzylinder 28, 29, 30, ein Trockensieb 31 und
eine Trockensiebsaugwalze 32 eine einseitig oben befilzte Trockengruppe.
In dem Bereich, in dem die Materialbahn 12 offen auf dem
Trockenzylinder 28 aufliegt, ist eine Auftrageinrichtung 33 angeordnet.
Bei der Umschlingung der Trockensiebsaugwalze 32 ist eine weitere
Auftrageinrichtung 34 angebracht, um eine mit Fein- und/oder
Füllstoffen
angereicherte Suspension auf die Materialbahn 12 aufzubringen.
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Die
Trockenzylinder 35, 36, 37, 38 bilden eine
zweireihige Trockengruppe innerhalb der Trockenpartie 27.
Innerhalb dieser Trockengruppe lassen sich Auftrageinrichtungen 39, 40, 41 derart
zwischen einem oberen und einem unteren Trockenzylinder anordnen,
dass beide Materialbahnoberflächen
abwechselnd mit der aufzutragenden Suspension behandelt werden.
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- 1
- Mischer
- 2
- Stoffauflauf
- 3
- sektionierter
Abschnitt
- 4
- Turbulenzeinsatz
- 5
- Düse
- 6
- Trennwände
- 7
- Maschinenfundament
- 8
- Stoffauflauf
- 9
- Sieb
- 10
- Sieb
- 11
- Formierwalze
- 12
- Materialbahn
= Fasermatte
- 13
- Walze
- 14
- Entwässerungskasten
- 15
- Entwässerungsleisten
- 16
- Siebsaugleisten
- 17
- Applikator
- 18
- Applikator
- 19
- Pressenpartie
- 20
- endloses
Band
- 21
- Auftrageinrichtung
- 22
- Auftrageinrichtung
- 23
- Auftrageinrichtung
- 24
- Presswalze
- 25
- Presswalze
- 26
- Presswalze
- 27
- Trockenpartie
- 28
- Trockenzylinder
- 29
- Trockenzylinder
- 30
- Trockenzylinder
- 31
- Trockensieb
- 32
- Trockensiebsaugwalze
- 33
- Auftrageinrichtung
- 34
- Auftrageinrichtung
- 35
- Trockenzylinder
- 36
- Trockenzylinder
- 37
- Trockenzylinder
- 38
- Trockenzylinder
- 39
- Auftrageinrichtung
- 40
- Auftrageinrichtung
- 41
- Auftrageinrichtung