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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln einer Bahn aus Papier
oder Karton, bei dem die Bahn getrocknet wird und man eine gebleichte Bahn
erhält,
wobei man ein Bleichmittel auf mindestens eine Oberfläche der
Bahn zu einem Zeitpunkt aufträgt,
an dem die Bahn einen Feststoffgehalt von mindestens 40% aufweist.
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Ein
derartiges Verfahren ist aus
DE 24 09 981 C3 bekannt. Dort wird eine Bahn,
deren Feuchtigkeitsgehalt 6% beträgt, mit einer 5 %igen Natriumdithionitlösung gebleicht.
Die Bleichlösung
wird bei Raumtemperatur über
einen Spalt kontinuierlich zugeführt.
Die Maschinengeschwindigkeit wird so eingestellt, daß die Menge
der aufgetragenen Bleichlösung
2,8 cm
3/m
2 entspricht.
Dabei wurde die Oberflächenhelligkeit
des Papiers von 67,9 auf 69,7% verbessert. Allerdings wird in dieser
Entgegenhaltung eingewendet, daß das
Papier in einer Hochgeschwindigkeitsmaschine nicht gebleicht werden kann.
Vielmehr muß man
die angefeuchtete Papierbahn aufwickeln und dann das Bleichmittel
innerhalb der Papierrolle wirken lassen.
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Eine
Papier- oder Kartonbahn, die im folgenden kurz als "Bahn" bezeichnet wird,
wird dadurch hergestellt, daß man
eine auch als "Pulpe" bezeichnete Fasersuspension
mit einem sehr geringen Feststoffgehalt auf ein Sieb gießt, dort
einen großen
Teil des Wassers entfernt und die sich dann bildende Bahn weiter
trocknet, wobei das Trocknen in der Regel zuerst in einer Pressenpartie
erfolgt, in der man mechanisch einen Teil des verbleibenden Wassers aus
der Bahn herausdrückt,
und später
in einer Trockenpartie, wo man Wasser durch Zufuhr von Wärme verdampft.
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Viele
Verwender einer derartigen Bahn wünschen eine möglichst
weiße
Bahn. Aus diesem Grunde greift man bereits in der Stoffaufbereitung,
also bei der Herstellung der Pulpe, ein und bleicht die in der Pulpe
enthaltenen Fasern. Die Fasern werden gebleicht, um ihre Weiße zu erhöhen und
um ihre optischen Eigenschaften zu verbessern. Als konventionelle
Bleichmittel stehen Wasserstoffperoxid, Natriumdithionit und Formamidinsulfinsäure zur
Verfügung,
als unkonventionelle Bleichmittel hauptsächlich gasförmige Mittel, wie Sauerstoff
und Ozon. Diese Bleichmittel können
durch Bleichadditive aktiviert, katalysiert oder stabilisiert werden.
Bekannteste Vertreter der Bleichadditive sind Natronlauge und Wasserglas
(Natriumsilikate).
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Der
Bleichprozeß erfordert
eine gewisse Zeit. Man kann zwar durch Verwendung einer erhöhten Temperatur
den Bleichprozeß beschleunigen, beispielsweise
in der sogenannten "Blitzbleiche", die mit Wasserstoffperoxid
arbeitet. Allerdings ergibt sich beim schnellen Bleichen eine nicht
immer ausreichend konstante Qualität. Dieser Nachteil kann zwar durch
eine schnellwirkende Regelung ausgeglichen werden. Hinzu kommt aber
ein relativ großer
Verbrauch an Bleichmittel.
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DE 12 27 773 B beschreibt
ein Verfahren zum Maschinenstreichen von Papier, bei dem in der Pressenpartie
einer Papiermaschine an einer der Pressenwalzen eine Strich-Auftragswalze
angeordnet ist, so daß die
entsprechende Pressenwalze eine Streichmasse auf die noch sehr feuchte
Papierbahn mit einem Feststoffgehalt von über 14% auftragen kann. Zum
Auftragen der Streichmasse kann auch ein Kalander verwendet werden,
der hinter den Preßwalzen
angeordnet ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Bleichmittel sparsam zu verwenden.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch
gelöst,
daß man nach
der Aufgabe des Bleichmittels mit erhöhtem Druck und/oder erhöhter Temperatur
auf die Bahn einwirkt.
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Mit
dieser Lösung
wirkt man zwar nur oder jedenfalls hauptsächlich auf die Fasern ein,
die sich an der Oberfläche
der Bahn befinden. Dies reicht aber auch aus. Für die optische Erscheinung
der Bahn ist es von untergeordneter Bedeutung, ob die Fasern, die
sich in einer Mittelschicht der Bahn befinden, ebenfalls in ausreichendem
Maß gebleicht
werden oder nicht. Insbesondere bei Karton reicht es in der Regel
völlig
aus, die Fasern so weit zu bleichen, wie sie an der Oberfläche sichtbar
sind. Dies läßt sich sicherstellen,
wenn man Bleichmittel auf eine relativ "trockene" Bahn aufträgt, weil das Bleichmittel dann nicht
mehr so weit in die Tiefe der Bahn vordringen kann. Wenn der Feststoffgehalt
der Bahn mindestens 40% beträgt,
dann liegt im Prinzip keine entwässernde
Fasersuspension mehr vor, die den Verbrauch des Bleichmittels steigern
könnte.
Auch ist vorteilhaft, daß sich
bei Aufgabe der Bleichmittel auf eine Bahn, die einen Feststoffgehalt
von mindestens 40% aufweist, noch weitere Einsparungen an Bleichmittelchemikalien
erreichen lassen, zum einen, weil die Bleichinhibitoren wie beispielsweise
Metallionen (Mn, Fe, Cu) oder Katalase in diesem Stoffdichtebereich nicht
mehr frei beweglich sind und die Bleiche daher weniger stören können, zum
anderen, weil eventuell vorher aufgetretene Stoff- und Bahnverluste
nicht mehr mitgebleicht werden müssen.
Man wirkt nach der Aufgabe des Bleichmittels mit erhöhtem Druck und/oder
erhöhter
Temperatur auf die Bahn ein. Eine übliche Vorgehensweise zum Glätten der
Bahn besteht darin, daß man
die Bahn durch einen Nip führt, der
zwischen zwei Walzen oder einer Walze und einer Schuhwalze ausgebildet
ist. Durch die in dem Nip herrschenden Umgebungsbedingungen, wie
erhöhte Temperatur
und erhöhter
Druck, wird die Bahn geglättet.
Es ist hierbei üblich,
die Bahn vor dem Einlaufen in den Nip mit Feuchtigkeit zu beaufschlagen,
um den Glättprozeß zu verbessern.
Wenn man nun mit dieser Feuchtigkeit gleichzeitig ein Bleichmittel
aufträgt,
dann kann man den Prozeß des
Glättens
und den Prozeß des
Bleichens in vorteilhafter Weise miteinander kombinieren. Insbesondere
kann man auch die erhöhte
Temperatur im Nip für
den Bleichvorgang ausnutzen, wie dies von der "Blitzbleiche" her bekannt ist. Diese erhöhte Temperatur
bedeutet allerdings keinen zu sätzlichen
Aufwand, weil sie für
den Glättprozeß ohnehin
erforderlich ist.
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Vorzugsweise
trägt man
das Bleichmittel mit einer Befeuchtungseinrichtung auf. Eine Befeuchtungseinrichtung
ist in vielen Maschinen einer Papierfabrik vielfach ohnehin vorhanden.
Man benötigt also
für das
Bleichen der Bahn kein zusätzliches
Aggregat, sondern kann ein vorhandenes Aggregat nutzen.
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Auch
ist von Vorteil, wenn man eine Flüssigkeit als Trägermedium
für das
Bleichmittel verwendet. Viele Standard-Bleichmittel, wie Wasserstoffperoxid,
Natriumdithionit und Formamidinsulfinsäure, zersetzen oder verflüchtigen
sich ohne geeignete Stabilisatoren bei der Verwendung von Dampf.
Bei Flüssigkeit
besteht dieses Risiko nicht.
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Vorzugsweise
gibt man das Bleichmittel in Verbindung mit einem Glättprozeß der Bahn
auf. Man kombiniert in diesem Fall zwei Oberflächenbehandlungen der Bahn.
Zum einen wird die Oberfläche
der Bahn geglättet.
Zum anderen wird sie gebleicht. Dies hat den besonderen Vorteil,
daß man
das Bleichen der Bahn tatsächlich
auf oberflächennahe
Bereiche beschränken
kann. Außerdem
können
die beim Glätten
infolge der dabei angewandten hohen Temperaturen möglicherweise
auftretenden Weißgradverluste (Vergilbung)
durch die Bleichmittelzugabe während des
Glättprozesses
direkt kompensiert werden.
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Vorzugsweise
verwendet man zum Glätten einen
Kalander mit mehreren Feuchtigkeitsauftragseinrichtungen und das
Bleichmittel wird mit mindestens zwei Feuchtigkeitsauftragseinrichtungen
aufgebracht. Wenn der Kalander mehrere Feuchtigkeitsauftragseinrichtungen
oder Befeuchtungsvorrichtungen besitzt, dann sollten zur Erzielung
eines optimalen Ergebnisses alle mit der Bleichmittelzugabe verknüpft sein.
In diesem Fall stellt man durch eine mehrstufige Zugabe des Bleichmittels
sicher, daß man
am Ende des Glättprozesses
tatsächlich
die gewünschte
Weißheit
der Oberfläche
der Bahn erhält.
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Vorzugsweise
gibt man eine Bleichlösung mit
konstanter Konzentration über
die Bahnbreite auf. Dies ist eine besonders einfache Möglichkeit,
die Aufgabe des Bleichmittels zu steuern.
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Hierbei
ist bevorzugt, daß man
ein Feuchtigkeitsprofil der Bahn in Breitenrichtung egalisiert. Durch
den Ausgleich des Feuchtigkeitsprofils, bevor man das Bleichmittel
aufträgt,
erhält
man über
die Breite der Bahn prinzipiell gleichmäßige Bedingungen, so daß das Bleichmittel
auch entsprechend gleichmäßig wirken
kann und man über
die Breite der Bahn eine sehr gleichmäßige Weiße erhält.
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Alternativ
dazu ist vorgesehen, daß man
ein Feuchtigkeitsprofil der Bahn in Breitenrichtung egalisiert durch
eine in Breitenrichtung unterschiedliche Bleichmittel/Wasser-Lösung und
die Bleichmittelkonzentration über
die Bahnbreite regelt. Dies hat den Vorteil, daß man mit einem einstufigen
Prozeß auskommt.
Allerdings ist die Regelung der Bleichmittelkonzentration über die
Breite etwas aufwendiger.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigt die
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1:
eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Behandeln einer
Bahn aus Papier oder Karton.
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Die
Figur zeigt schematisch eine Papiermaschine 1 mit einem
Stoffauflauf 2 und einer sich daran anschließenden Siebpartie 3,
an deren Ausgang eine Bahn 4 abgenommen werden kann. Die
Bahn 4 läuft dann
in eine Pressenpartie 5 ein, wo sie mit Hilfe von nur schematisch
dargestellten Naßpressen 6 mechanisch
entwässert
wird. Die Pressenpartie 5 wird sich in der Regel ohne die
dargestellte Lücke
an die Siebpartie 3 anschließen. Nach dem Durchlaufen der Pressenpartie 5 durchläuft die
Bahn 4 eine Trockenpartie 7, wo sie über nur
schematisch dargestellte Trockenzylinder 8 geführt wird,
die beheizt sind. Die Trockenzylinder 8 führen der
Bahn 4 Wärme
zu, so daß Flüssigkeit,
die in der Bahn 4 enthalten ist, verdampfen kann.
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Nach
dem Durchlaufen der Trockenpartie 7 wird die Bahn 4 einem
Kalander 9 zugeführt,
beispielsweise einem Janus-Kalander der Voith Paper GmbH, Krefeld,
Deutschland.
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In
dem Kalander 9 wird die Bahn 4 durch mehrere Nips 10 geleitet,
die jeweils zwischen einer weichen Walze 11 und einer harten
Walze 12 gebildet sind. Umlenkrollen 13 dienen
dazu, einen gewünschten
Bahnverlauf einzurichten. Ein Wechselnip 14 ist zwischen
zwei weichen Walzen ausgebildet. Der Wechselnip 14 wird
verwendet, um beiden Seiten der Bahn 4 zu ermöglichen,
beim Durchlaufen von Nips 10 an einer harten Walze 12 anzuliegen.
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Vor
dem Einlauf in den Kalander 9 ist eine Befeuchtungseinrichtung 15 angeordnet,
die eine Feuchtigkeitsauftragseinrichtung 16, die auf die Oberseite
der Bahn 4 wirkt, und eine Feuchtigkeitsauftragseinrichtung 17,
die auf die Unterseite der Bahn 4 wirkt, aufweist. Eine
weitere Feuchtigkeitsauftragseinrichtung 18 wirkt auf die
Unterseite der Bahn 4. Schließlich ist eine vierte Feuchtigkeitsauftragseinrichtung 19 vorgesehen,
die nach dem Durchlaufen des Wechselnip 14 auf die Oberseite
der Bahn 4 wirkt.
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Der
Kalander 9 ist im vorliegenden Fall "on-line" dargestellt. Es ist aber auch möglich, den Kalander 9 offline
zu betreiben. In diesem Fall wird die Bahn 4 am Ausgang
der Trockenpartie 7 aufgewickelt und vor dem Einführen in
den Kalander 9 wieder abgewickelt.
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Die
Feuchtigkeitsauftragseinrichtungen werden nun nicht nur dazu verwendet,
Feuchtigkeit in Form von Wasser auf die Bahn 4 aufzutragen.
Die Feuchtigkeitsauftragseinrichtungen 16–19 werden verwendet,
um ein Bleichmittel auf die Bahn 4 aufzutragen.
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Bei
dieser Ausgestaltung kann man nun vollständig oder zumindest weitgehend
darauf verzichten, das Bleichen bereits bei der Stoffaufbereitung, also
vor dem Stoffauflauf 2, vorzunehmen. Dort wurden die Fasern
bislang gebleicht, um ihre Weiße
zu erhöhen
oder um ihre optischen Eigenschaften zu verbessern. Als konventionelle
Bleichmittel standen dazu Wasserstoffperoxid, Natriumdithionit und Formamidinsulfinsäure, als
unkonventionelle Bleichmittel hauptsächlich gasförmige Mittel, wie Sauerstoff und
Ozon, zur Verfügung.
Diese Bleichmittel können durch
Bleichadditive aktiviert, katalysiert oder stabilisiert werden.
Wenn man die Temperatur in der Stoffaufbereitung erhöht, beispielsweise
auf über
80°C, führt dies
zu einem wesentlich schnelleren Bleichverlauf. Dies wurde bislang
beispielsweise in der "Blitzbleiche" mit Wasserstoffperoxid
angewendet, bei der ca. 60% des maximal erreichbaren Weißgradanstiegs
durch die Bleiche erzielt werden konnte. Dabei wurden allerdings
auch über
50 % des Bleichmittels verbraucht. Nachteil dieser schnellen Bleiche
ist eine weniger konstante Qualität.
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Da
die Bleiche bislang in der Stoffaufbereitung eingesetzt wurde, wurden
natürlich
auch alle Fasern behandelt und zwar unabhängig davon, ob diese sich später im Papier
oder Karton, d.h. in der Bahn, außen oder in der Mitte befinden.
Dadurch wird sehr viel Bleichmittel verbraucht. Es bestanden große Toleranzen
und zeitliche Diskrepanzen zu dem zu erzielenden Endweißgrad nach
der Papier- oder Kartonmaschine. Zudem gehen durch die Trocknung und/oder
die Satinage im Kalander 9 Weißgradgewinne, die man zuvor
in der Stoffaufbereitung erzielt hatte, beispielsweise infolge wärmeinduzierter
Vergilbung verloren.
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Durch
die geänderte
Vorgehensweise beschränkt
man nun das Bleichen auf Bereiche der Oberflächen der Bahn, die durch eine
Feuchtigkeitsbeaufschlagung erreicht werden können. Nur dort kann dementsprechend
auch das Bleichmittel wirken. Dies hat den Vorteil, daß der Verbrauch
an Bleichmittel kleingehalten werden kann. Zudem kann nun die Wärme, die
im Kalander 9 ohnehin zum Glätten der Oberflächen verwendet
wird, ausgenutzt werden, um das durch die Feuchtigkeitsauftragseinrichtungen 16–19 aufgegebene
Bleichmittel zu aktivieren.
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Im
dargestellten Ausführungsbeispiel
wird das Bleichmittel relativ spät
zugeführt,
d.h. wenn die Bahn 4 schon relativ trocken ist. Man kann
das Bleichmittel auch in einem früheren Verfahrensstadium zuführen, beispielsweise
in der Pressenpartie 5 oder der Siebpartie 7,
wo der Feststoffgehalt mindestens 40 % beträgt. Je später das Bleichmittel zugeführt wird,
also je trockener die Bahn ist, desto mehr ist die Wirkung des Bleichmittels
auf oberflächennahe
Bereiche beschränkt.
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Beim
Satinieren der Bahn 4 im Kalander wird vielfach ohnehin
bereits Feuchtigkeit zugegeben. Man kann nun auf einfache Weise
diese Feuchtigkeit, beispielsweise den aufgetragenen Dampf oder
das aufgetragene Wasser, mit Bleichmittel anreichern, um neben dem
Glätten
auch das Bleichen zu bewirken. Vorzugsweise sollte Wasser als Trägermedium für das Bleichmittel
verwendet werden, da sich die Standard-Bleichmittel, wie sie oben
angegeben sind, ohne geeignete Stabilisatoren bei Sattdarnpftemperaturen
entweder verflüchtigen
oder zersetzen können,
bevor sie an der Bahn bleichwirksam werden.
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Besitzt
der Kalander 9 mehrere Feuchtigkeitsauftragseinrichtungen 16–19,
so sollten zur Erzielung eines optimalen Ergebnisses alle mit einer Bleichmittelzugabe
verknüpft
sein. Wenn ein beidseitiges Bleichen gewünscht ist, dann müssen natürlich beide
Seiten der Bahn 4 behandelt werden.
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Dargestellt
sind nur einige wenige Feuchtigkeitsauftragseinrichtungen 16–19.
Es liegt aber auf der Hand, daß man
vor jedem Nip 10 eine derartige Feuchtigkeitsauftragseinrichtung
anordnen kann.
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Die
Weißgradverluste
beim Glätten
liegen erfahrungsgemäß bisher
bei ca. 2 bis 4 % ISO Weißgrad.
Wenn diese Verluste direkt am Kalander kompensiert werden könnten, so
brauchte die Stoffaufbereitung diese 2 bis 4% ISO Weißgrad weniger
zu liefern, d.h. die Anlagen ließen sich vereinfachen und/oder
niedrigere Rohstoffqualitäten
könnten
eingesetzt werden. Außerdem
ergäbe
sich eine direkte Regelbarkeit des End-Weißgrades über einen zwischengeschalteten
Scanner. Man kann also eine Regelung mit geschlossenem Regelkreis
im Hinblick auf den gewünschten
Weißgrad
vornehmen, was bislang nicht so einfach möglich war.
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Für die Regelung
der Bleichmittelzugabe gibt es nun mehrere Möglichkeiten.
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Wenn
die Bahn 4 von vornherein in Breitenrichtung ein ungleichmäßiges Feuchteprofil
aufweist und man dieses im Zuge der Befeuchtung und Bleichung egalisieren
will, kann man folgendermaßen vorgehen:
Man
egalisiert zunächst
das Feuchteprofil durch entsprechende mengenmäßig verschiedene Beaufschlagung
der Bahn mit Wasser oder Dampf und benetzt sie anschließend gleichmäßig mit
einer Bleichlösung,
deren Bleichmittelkonzentration über
die Bahnbreite hinweg konstant ist. Dies ist ein zweistufiger Prozeß.
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Man
kann natürlich
auch zunächst
Bleichmittel aufgeben und dann das Feuchteprofil egalisieren. Auch
dies ist ein zweistufiger Prozeß.
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Schließlich ist
es möglich,
das Feuchteprofil durch entsprechend mengenmäßig verschiedene Beaufschlagung
der Bahn in Breitenrichtung mit einer Wasser/Bleichmittel-Lösung zu
beaufschlagen. Die Konzentration des Bleichmittels darf dann natürlich nicht über die
Bahnbreite hinweg konstant bleiben, sondern muß geregelt verändert werden.
Dies ist ein einstufiger Prozeß,
der größere Anforderungen
an die Regelung der Konzentration des Bleichmittels stellt.