DE19632673A1 - Stoffauflauf und Verfahren zur Verteilung einer Faserstoffsuspension im Stoffauflauf einer Papiermaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verteilung einer Faserstoffsuspension im Stoffauflauf einer Papiermaschine, bei dem die Faserstoffsuspension aus einem Verteiler über eine Führungseinrichtung in eine Düse geführt wird, aus der sie über einen Spalt austritt.

Die Erfindung betrifft ferner einen Stoffauflauf für eine Papiermaschine mit einem Verteiler zum Verteilen einer Faser­ stoffsuspension über die Maschinenbreite, der über eine Führungs­ einrichtung mit einer Düse verbunden ist, aus der die Faserstoff­ suspension über einen Spalt austritt, und mit einer Zudosier­ einrichtung mit Dosierleitungen zur Zudosierung von Zuschlag­ stoffen.

Eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß der eingangs genannten Art sind aus der DE 44 16 898 C2 bekannt.

Danach umfaßt der Stoffauflauf eine Führungseinrichtung mit einem ersten Turbulenzeinsatz in Form eines Rohrverteilers, der in eine Mischkammer mündet und an den sich ein zweiter Turbulenzeinsatz in Form eines Rohrverteilers anschließt, der in die Düse übergeht. In die Mischkammer mündet eine Mehrzahl von annähernd senkrecht zur Hauptströmungsrichtung angeordneten Rohren ein, aus denen ein Zuschlagstoff über verschiedene übereinander angeordnete Austrittsöffnungen in die Faserstoff­ suspension zugemischt werden kann.

Auf diese Weise soll eine lokale Zumischung von Verdünnungswasser zu der Hauptströmung der Faserstoffsuspension derart erreicht werden, daß mit einfachen Mitteln die Zumischung möglichst gleichmäßig über die ganze Höhe der Suspensionsschicht erfolgen kann, so daß eine gleichmäßige Einflußnahme über die Dicke des erzeugten Blattes möglich ist.

In der Papierherstellung werden vielfach spezielle Papiereigen­ schaften an der Bahnoberfläche bzw. in den Randschichten gewünscht. Ist etwa eine gute Bedruckbarkeit gewünscht, so ist beispielsweise an der Oberfläche ein hoher Füllstoffgehalt erforderlich. Andererseits ist es wünschenswert, die notwendigen Oberflächeneigenschaften oder Randeigenschaften nur in den Oberflächenschichten bzw. Randschichten zu realisieren, um die Kosten der Zuschlagstoffe gering zu halten.

Bei einschichtigen Stoffaufläufen ist es bisher nicht möglich, die Stoffeigenschaften derart zu variieren, daß unterschiedliche Eigenschaftsmerkmale in z-Richtung erzeugt werden können.

Um eine Variation der Eigenschaften in z-Richtung zu ermöglichen, wurden daher häufig Mehrschicht-Stoffaufläufe eingesetzt, bei denen die Faserstoffbahn z. B. aus einer Mittelschicht, aus einer oberen Schicht und einer unteren Schicht erzeugt wird.

Derartige Mehrschicht-Stoffaufläufe werden bisher jedoch überwiegend zur Verpackungs- und Kartonpapierherstellung verwendet. In diesem Fall wird z. B. in die Mittelschicht eines dreischichtigen Papiers minderwertiges Altpapier eingebracht und in die Außenlagen Papierstoffe mit höherer Festigkeit oder Weiße im Vergleich zur Mittelschicht.

Eine Anwendung von Mehrschicht-Stoffaufläufen zur Erzeugung von Papieren mit erhöhtem Füllstoffgehalt und verbesserten Bedruckbarkeitseigenschaften in den Randschichten ist jedoch bisher nicht üblich.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verteilung einer Faserstoffsuspension im Stoffauflauf einer Papiermaschine sowie einen Stoffauflauf zu schaffen, womit eine gezielte Beeinflussung der Papiereigenschaften auch bei hoch­ gefüllten Papieren an der Blattoberfläche oder in den Randzonen auf möglichst einfache Weise ermöglicht wird, und womit zusätz­ lich oder alternativ eine gezielte Beeinflussung der Bedruck­ barkeitseigenschaften bei grafischen Papieren ermöglicht wird.

Die Aufgabe der Erfindung wird bei einem Verfahren gemäß der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Faserstoff­ suspension auf mindestens zwei unterschiedlichen Niveaus in z-Richtung unterschiedliche Zuschlagstoffe zudosiert werden.

Die Aufgabe der Erfindung wird auf diese Weise vollkommen gelöst.

Erfindungsgemäß wird nämlich nunmehr bei einem einschichtigen Stoffauflauf eine gezielte Beeinflussung der Eigenschaften der Faserstoffsuspension in z-Richtung ermöglicht, indem auf verschiedenen Niveaus in z-Richtung unterschiedliche Zuschlag­ stoffe zudosiert werden.

Auf diese Weise können intensive Auswaschungen von Fein- und Füllstoffen an der Blattoberfläche und ein mangelhafter Transport von Fein- und Füllstoffen aus der Blattmitte an die Oberfläche, die beim Stand der Technik stets zu einer Füllstoffverarmung an der Oberfläche führten, gezielt ausgeglichen werden.

Als Zuschlagstoffe kommen hierbei Füllstoffe oder Chemikalien, insbesondere Retentionsmittel, gegebenenfalls auch Faserstoff­ suspensionen oder Mischungen hiervon in Betracht. Die einzelnen Zuschlagstoffe können sich durch ihre chemische Zusammensetzung, durch ihre Konzentration oder ihren physikalischen Zustand oder ihre Eigenschaften voneinander unterscheiden. Es kann sich ferner um Faserstoffsuspensionen unterschiedlicher Herkunft, wie aus Altpapier oder frisch hergestellte Suspensionen handeln, um gebleichte oder ungebleichte, holzhaltige oder holzfreie oder auch um Zuschlagstoffe mit künstlich hergestellten Fasern, z. B. Kunststoffasern handeln. Daneben sind Zuschlagstoffe, die die Bedruckbarkeit beeinflussen, besonders bevorzugt, auch Stoffe, die die mechanischen Eigenschaften, z. B. die Festigkeit beein­ flussen oder ein bestimmtes Schrumpfungsverhalten erzeugen, um z. B. eine Vorspannung zu erzeugen, sind denkbar.

Auch bei einer Ausführung als mehrschichtiger Stoffauflauf lassen sich die Eigenschaften des hergestellten Papiers insbesondere im Hinblick auf die Herstellung gut bedruckbarer und/oder von hochgefüllten Papieren beeinflussen, um etwa Papiere mit Füllstoffgehalten von mindestens 12% zu erzeugen.

Hierzu wird in z-Richtung gesehen in den Randbereichen eine Faserstoffsuspension zugeführt, die bessere Bedruckbarkeits­ eigenschaften als die in der Blattmitte zugeführte Suspension bewirkt. Dabei kann es sich um Faserstoffsuspension mit höherem Mahlgrad und/oder mit höherem Füllstoff- oder Feinstoffgehalt handeln. Zusätzlich kann in der Blattmitte eine Faserstoffsus­ pension zugeführt werden, die eine höhere Festigkeit bewirkt, also etwa mehr chemisch aufgeschlossene Fasern oder festere Fasern enthält.

Somit lassen sich die Bedruckbarkeit und die mechanischen Eigenschaften optimal auf die gewünschte Papierqualität ab­ stimmen.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in z-Richtung gesehen in die Blattmitte weniger Retentionsmittel zudosiert als in die Randbereiche der Faser­ stoffsuspension.

Auf diese Weise wird ein Transport von Fein- und Füllstoffen aus der Blattmitte an die Oberfläche erleichtert und eine erhöhte Konzentration von Fein- und Füllstoffen an der Blattoberfläche ermöglicht.

In weiter bevorzugter Ausführung der Erfindung werden in z-Richtung gesehen in die Blattmitte weniger Füllstoffe und/oder Feinstoffe zudosiert als in die Randbereiche.

Auf diese Weise können gezielt an der Blattoberfläche eine stärkere Konzentration von Füllstoffen und/oder Feinstoffen und damit verbesserte Eigenschaften an der Blattoberfläche erreicht werden.

In zusätzlicher Weiterbildung der Erfindung wird die Stoffdichte der Faserstoffsuspension über die Maschinenbreite, d. h. in y-Richtung zonenweise geregelt, während die zonenweisen Volumen­ ströme der Faserstoffsuspension im wesentlichen konstant gehalten werden.

Nach diesem an sich bekannten Verfahren (vergleiche z. B. EP 0 565 923 A1) ist es auf vorteilhafte Weise möglich, die Stoffdichte der Faserstoffsuspension über die Maschinenbreite gezielt zu beeinflussen, während das Faserorientierungsquerprofil praktisch nicht beeinträchtigt wird.

Es versteht sich, daß durch die Zumischung von Zuschlagstoffen das Flächengewichtsquerprofil und das Faserorientierungs­ querprofil möglichst nicht beeinflußt werden soll.

Aus diesem Grunde ist es gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die Volumenströme der zudosierten Zuschlagstoffe jeweils durch Zumischung eines wäßrigen Begleitmediums konstant gehalten werden.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß bei einer Veränderung der Menge der zudosierten Zuschlagstoffe der jeweilige Gesamtstrom, der über eine Dosierleitung zugeführt wird, konstant gehalten wird und somit Ausgleichsströme in der Düse in Querrichtung vermieden werden, wenn die Menge der zudosierten Zuschlagstoffe verändert wird.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die Zuschlagstoffe in der Führungseinrichtung, in der Düse und/oder im Verteiler zudosiert.

Auf diese Weise kann die Beeinflussung der Eigenschaften durch die Zudosierung von unterschiedlichen Zuschlagstoffen auf besonders gezielte Weise an den jeweils erforderlichen Stellen durchgeführt werden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Zudosierung über die Maschinenbreite in y-Richtung und/oder in z-Richtung zonenweise geregelt.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die Dosiermenge der je­ weiligen Zuschlagstoffe optimal auf die gewünschte Papierqualität abgestimmt werden kann.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird eine durch die Zudosierung von Zuschlagstoffen über die Maschinenbreite in y-Richtung verursachte Änderung des Flächengewichtes über eine Regelung des Stoffflusses aus dem Verteiler und einer zugemischten Faserstoffsuspension mit anderer Konzentration ausgeglichen.

Selbst wenn der Volumenstrom der zudosierten Zuschlagstoffe wie zuvor ausgeführt konstant gehalten wird, so wird dennoch bei einer größeren Variation der zudosierten Zuschlagstoffe gegebenenfalls das Flächengewichtsquerprofil beeinflußt. Diese Veränderung wird vorteilhafterweise über eine Regelung des Stoffflusses aus dem Verteiler und einer zugemischten Faserstoff­ suspension mit anderer Konzentration ausgeglichen, so daß trotz einer Variation des Volumenstroms einzelner Zuschlagstoffe das gewünschte Flächengewichtsquerprofil eingehalten werden kann.

Da auch über die Maschinenbreite gesehen in y-Richtung insbe­ sondere die mechanischen Papiereigenschaften an den Randbereichen schlechter ausfallen können, können in zusätzlicher Weiterbildung der Erfindung auch in y-Richtung in den Randbereichen unter­ schiedliche Faserstoffsuspensionen oder Zuschlagstoffe in anderen Mengen oder mit anderen Eigenschaften als im mittleren Bereich zugeführt werden.

Die Aufgabe der Erfindung wird ferner bei einem Stoffauflauf gemäß der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß verschiedene Dosierleitungen auf zumindest zwei unterschiedlichen Niveaus in z-Richtung einmünden.

Wie zuvor bereits erwähnt, können die Dosierleitungen in die Führungseinrichtung, in die Düse und/oder in den Verteiler einmünden.

Auf diese Weise läßt sich erfindungsgemäß eine gezielte Beein­ flussung der Eigenschaften der Faserstoffsuspension in z-Richtung erreichen, um so etwa eine verbesserte Papierqualität an der Blattoberfläche zu erreichen.

Gemäß einer Variante der Erfindung sind stromabwärts in x-Richtung gesehen mehrere Dosierleitungen hintereinander ange­ ordnet.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß z. B. anionisches und kationisches Retentionsmittel in der gewünschten Weise nachein­ ander zudosiert werden kann, um eine besonders effektive Bindungswirkung der Fein- und Füllstoffe an die Fibrillen zu erreichen.

Die Führungseinrichtung erfaßt in bevorzugter Weiterbildung der Erfindung einen als Rohrverteiler oder Plattenverteiler ausgebildeten Turbulenzerzeuger.

Derartige Turbulenzerzeuger haben sich in der Praxis besonders bewährt.

In zusätzlicher Weiterbildung der Erfindung ist eine Regelein­ richtung zur Regelung des Volumenstroms der zudosierten Zuschlag­ stoffe vorgesehen, die vorzugsweise eine in y-Richtung und/oder in z-Richtung getrennte Regelung der Zufuhr der Zuschlagstoffe ermöglicht.

Auf diese Weise läßt sich eine besonders gezielte Beeinflussung der Eigenschaften des hergestellten Papiers sowohl in der y-Richtung als auch in der z-Richtung erreichen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist in den Dosier­ leitungen jeweils eine Einrichtung zur Zumischung eines Begleit­ stoffes vorgesehen, die bei Veränderung der Menge des Zuschlag­ stoffes in einer Dosierleitung eine Konstanthaltung des Gesamt­ volumenstroms in der Dosierleitung gewährleistet.

Auf diese Weise kann der Gesamtvolumenstrom in der Dosierleitung bei einer Variation der Menge des Zuschlagstoffes konstant gehalten werden, um so Beeinflussungen des Faserorientierungs­ querprofils zu vermeiden.

In der Düse ist in bevorzugter Weiterbildung der Erfindung zumindest eine Lamelle vorgesehen.

Zusätzlich können hierbei zumindest einige der Dosierleitungen über die Lamelle ausmünden.

Auf diese Weise kann die Lamelle selbst zur gezielten Zudosierung von Zuschlagstoffen verwendet werden.

In zusätzlicher Weiterbildung der Erfindung ist eine Mehrzahl von über die Maschinenbreite in y-Richtung verteilten mit dem Verteiler verbundenen Haupt-Rohrleitungen zur Führung eines Hauptstroms von Faserstoffsuspension vorgesehen, in den die Neben-Rohrleitungen zur Zumischung eines Nebenstroms aus einem Neben-Verteiler von Faserstoffsuspension und einer von der Faserstoffkonzentration des Hauptstroms abweichenden Faserstoff­ konzentration über Stellglieder derart einmünden, daß der Gesamtvolumenstrom aus der Summe von Haupt- und Nebenstrom bei einer Veränderung des Nebenstroms annähernd konstant bleibt.

Auf diese Weise kann das Flächengewichtsquerprofil in y-Richtung gezielt beeinflußt werden, ohne daß dadurch das Faser­ orientierungsquerprofil beeinträchtigt wird.

Gemäß einer weiteren Alternative der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einem Stoffauflauf gemäß der eingangs genannten Art zumindest ein zweiter Verteiler vorgesehen ist, um Faserstoffsuspension zur gezielten Verbesserung der Bedruck­ barkeit in die Randbereiche einzubringen.

Auf diese Weise wird die gezielte Zufuhr von Faserstoffsuspension mit höherem Mahlgrad in die Blattoberseite bzw. Blattunterseite bzw. in die seitlichen Randbereiche ermöglicht.

Auf diese Weise können Auswascheffekte von Fein- und Füllstoffen an der Blattoberfläche und ein mangelhafter Transport von Fein- und Füllstoffen aus der Blattmitte an die Oberfläche und die somit auftretende Füllstoffverarmung an der Oberfläche bzw. an den Randbereichen ausgeglichen werden. Somit läßt sich eine gezielte Beeinflussung der Eigenschaften der hergestellten Papierbahn erreichen, um hohe Anforderungen an die Bedruckbarkeit in den Randzonen zu erreichen.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach­ stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführung eines erfindungsgemäßen Stoff­ auflaufes in äußerst schematischer Darstellung;

Fig. 2 eine Abwandlung der Ausführung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine weitere Abwandlung der Ausführung gemäß Fig. 1;

Fig. 4 eine nochmalige Abwandlung der Ausführung gemäß Fig. 1;

Fig. 5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des optimalen Einströmwinkels beim Mischen zweier Teil­ ströme unter Konstanthaltung des Gesamtvolumenstroms;

Fig. 6 eine Aufsicht einer weiteren Ausführung eines erfin­ dungsgemäßen Stoffauflaufes;

Fig. 7 eine Aufsicht einer Abwandlung der Ausführung gemäß Fig. 6 und

Fig. 8 einen Dreischicht-Stoffauflauf, der für das erfin­ dungsgemäße Verfahren verwendet werden kann.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Stoffauflauf schematisch im Querschnitt dargestellt und insgesamt mit der Ziffer 10 bezeichnet.

Der Stoffauflauf 10 umfaßt einen Verteiler 11, der als Querstrom­ verteiler ausgebildet ist und sich in Richtung des Stoffflusses in bekannter Weise verjüngt. An den Verteiler 11 schließt sich eine Führungseinrichtung 12 an, die einen Turbulenzeinsatz umfaßt, der als Rohrverteiler (Plattenverteiler) bekannter Bauart ausgebildet ist. Der Rohrverteiler 13 mündet in eine Düse 14, an deren vorderem Ende ein Spalt 19 zum Austritt der Faserstoff­ suspension gebildet ist.

Die Düse 14 kann auch in mehrere Teilbereiche aufgeteilt sein.

Sowohl in den Übergangsbereich zwischen Verteiler 11 und Rohrverteiler 13, als auch in den Rohrverteiler 13 als auch in die Düse 14 münden jeweils eine Mehrzahl von Dosierleitungen 20, 21, 22 bzw. 23, 24, 25 bzw. 26, 27, 28 ein, in denen Ventile 29 vorgesehen sind.

Obwohl aus der Zeichenebene gemäß Fig. 1 nicht ersichtlich, sind über die Maschinenbreite, d. h. in y-Richtung gesehen, jeweils eine Mehrzahl von derartigen Dosierleitungen nebenein­ ander angeordnet. Die Dosierleitungen 20-22 bzw. 23-25 bzw. 26-28 münden jeweils auf unterschiedlichen Niveaus in z-Richtung in den Verteiler 11 bzw. in den Rohrverteiler 13 bzw. in die Düse 14 ein. Somit können über die Dosierleitungen 20-28 gezielt an verschiedenen Stellen des Stoffauflaufes bestimmte Zuschlagstoffe zudosiert werden.

Bei den zudosierten Stoffen kann es sich um Füllstoffe, Faser­ stoffe, Chemikalien, insbesondere Retentionsmittel, aber auch um Faserstoffsuspensionen oder Mischungen dieser Dosiermedien handeln.

Wie durch die Regeleinrichtung 18 angedeutet ist, läßt sich die Dosiermenge jeder einzelnen Dosierleitung 20-28 getrennt steuern, wobei gleichzeitig eine Regelung derart vorgesehen sein kann, daß gegebenenfalls durch Zumischung eines wäßrigen Zuschlagstoffes, z. B. von Siebwasser, der Gesamtvolumenstrom jeder einzelnen Dosierleitung trotz einer Veränderung der Menge des zudosierten Zuschlagstoffes konstant bleibt. Auf diese Weise wird vermieden, daß durch eine Variation der einzelnen Volumen­ ströme Ausgleichsströmungen in z-Richtung in der Düse 14 entstehen, was zu Veränderungen des Faserorientierungsquerprofils führen würde.

Über die Dosierleitungen 20-28 kann gezielt in die Blattmitte weniger Retentionsmittel dosiert werden als in die Randbereiche. Ferner können in die Blattmitte weniger Füllstoffe dosiert werden als in die Randbereiche. Auf diese Weise wird eine erhöhte Konzentration von Fein- und Füllstoffen an der Blattoberfläche unterstützt. Dabei bildet der hohe Feinstoffgehalt im Randbereich eine Filterhilfsschicht, durch die Fein- und Füllstoffe an der Oberfläche festgehalten werden. Durch die geringere Retentions­ mittelmenge in der Blattmitte wird eine geringere Bindungswirkung von Fein- und Füllstoffen in dieser Zone an die Fasern bewirkt, wodurch der Transport der Fein- und Füllstoffe an die Blattober­ fläche unterstützt wird.

Zusätzlich kann in den Randbereichen in z-Richtung gesehen eine Faserstoffsuspension mit höherem Mahlgrad als in der Blattmitte zudosiert werden.

Hierzu ist jedoch ein weiterer Verteiler erforderlich, da der Mahlgrad der Faserstoffsuspension nicht durch Zudosierung eines Zuschlagstoffes verändert werden kann.

Diese Möglichkeit wird nachfolgend noch anhand von Fig. 7 erläutert.

Darüber hinaus kann die zuvor erwähnte Variation der Zuschlag­ stoffe oder des Mahlgrades der Faserstoffsuspension nicht nur in z-Richtung sondern auch über die Maschinenbreite in y-Richtung erfolgen, um verschlechterten Eigenschaften in den Randbereichen entgegenzuwirken.

Eine Abwandlung der Ausführung gemäß Fig. 1 ist in Fig. 2 dargestellt und insgesamt mit der Ziffer 30 bezeichnet.

Auch hierbei wird die Faserstoffsuspension über einen als Querstromverteiler ausgebildeten Verteiler 31 zugeführt und gelangt von dort über eine Führungseinrichtung 32 in eine Düse 34, von der aus sie über einen Spalt 39 austritt. Die Führungs­ einrichtung 32 umfaßt einen ersten als Rohr- oder Plattenver­ teiler 33 ausgebildeten Turbulenzeinsatz, an den sich eine Mischkammer 35 anschließt, an die sich zweiter als Rohr- oder Plattenverteiler 36 ausgebildeter Turbulenzeinsatz anschließt.

In der Düse 34 ist ferner eine Lamelle 37 vorgesehen, d. h. eine sich über die Bahnbreite erstreckende Platte, die in den Raum der Düse 34 hineinragt und entweder horizontal oder geneigt befestigt ist oder gelenkig an ihrem dem Plattenverteiler 36 zugewandten Ende befestigt ist.

In Fig. 2 sind insgesamt vier Dosierleitungen 40-43 darge­ stellt, die in die Mischkammer 35 hineinragen und insgesamt drei Dosierleitungen 44-46, die in den vorderen Teil der Düse 34 hineinragen. Die beiden Dosierleitungen 40, 41 sind in Stromrichtung gesehen unmittelbar hintereinander angeordnet und münden auf dem gleichen Niveau in z-Richtung am oberen Ende der Mischkammer 35. Dagegen münden die beiden nachfolgenden Dosierleitungen 42, 43 am unteren Ende der Mischkammer 35 auf dem gleichen Niveau. Auch sie sind unmittelbar hintereinander in Strömungsrichtung angeordnet.

Die drei Dosierleitungen 44, 45, 46 münden auf unterschiedlichen Niveaus in z-Richtung in die Düse 34.

Wiederum sind in sämtlichen Dosierleitungen 40-46 Ventile 49 vorgesehen, um die Zuschlagstoffe in der gewünschten Weise dosieren zu können.

Eine weitere Abwandlung eines erfindungsgemäßen Stoffauflaufes ist in Fig. 3 dargestellt und insgesamt mit der Ziffer 50 bezeichnet.

Die Faserstoffsuspension wird hierbei wiederum über einen als Querstromverteiler ausgebildeten Verteiler 51 zugeführt, von der aus sie über eine Führungseinrichtung 52 in Form eines Rohrverteilers 53 in die Düse 54 gelangt, von der aus die Faserstoffsuspension über den Spalt 59 ausströmt.

In Fig. 3 sind drei Dosierleitungen 60-62 dargestellt, die auf unterschiedlichen Niveaus in z-Richtung in den Rohrverteiler 53 einmünden.

In der Düse 54 sind im Unterschied zu der zuvor beschriebenen Ausführung nunmehr zwei übereinander angeordnete Lamellen 57, 58 vorgesehen, die als Hohlprofile ausgebildet sind, die mit Dosierleitungen 63, 64 verbunden sind, so daß über die Dosier­ leitung 63, 64 zudosierte Zuschlagstoffe an der Vorderseite der Lamellen 57 bzw. 58 austreten können.

Es versteht sich, daß in Abwandlung davon auch ein Austritt an der Oberseite bzw. Unterseite der Lamellen vorgesehen sein könnte.

Wiederum sind in den Dosierleitungen 60-64 Ventile 69 zur Regelung vorgesehen.

Eine weitere Abwandlung eines erfindungsgemäßen Stoffauflaufes ist in Fig. 4 dargestellt und insgesamt mit der Ziffer 70 bezeichnet.

Wiederum wird die Faserstoffsuspension über den als Querstrom­ verteiler ausgebildeten Verteiler 71 zugeführt und gelangt von dort über die Führungseinrichtung 72, die als Rohrverteiler oder Plattenverteiler 73 ausgebildet ist, in die Düse 74, aus der sie über einen Spalt 79 ausströmt.

In Fig. 4 sind drei Dosierleitungen 80, 81, 82 dargestellt, die in den Rohrverteiler 73 einmünden und wiederum von Ventilen 89 unterbrochen sind.

Im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen Ausführungen münden die Dosierleitungen 80-82 nicht senkrecht in den Rohr­ verteiler 73 ein sondern in einem stumpfen Winkel α, der derart gewählt ist, daß selbst bei einer Veränderung des Stromes der Zuschlagstoffe durch die Dosierleitungen 80-82 der jeweilige Gesamtvolumenstrom durch die betreffende Rohr­ leitung des Rohrverteilers 73 nicht verändert wird.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß unabhängig von der Menge der zudosierten Zuschlagstoffe der jeweilige Gesamtvolumenstrom durch die einzelnen Rohre des Rohrverteilers 73 nicht verändert wird, so daß trotz einer Veränderung der Menge der zudosierten Zuschlagstoffe in der Düse 74 keine Ausgleichsströmungen entstehen können, so daß das Faserorientierungsprofil hierdurch nicht beeinflußt wird.

Es versteht sich, daß eine Konstanthaltung der einzelnen Volumenströme durch die Dosierleitungen 80-82 natürlich auch auf andere Weise erreicht werden kann, indem entsprechende Regelkreise vorgesehen werden oder indem ein wäßriger Strom, insbesondere von Siebwasser, wiederum in einem entsprechenden Winkel zugemischt wird, so daß sich der Gesamtvolumenstrom durch die jeweiligen Dosierleitungen 80-82 auch dann nicht verändert, wenn die einzelnen Dosiermedien in unterschiedlicher Menge zugeführt werden.

In Fig. 5 ist eine Mischeinrichtung zur Mischung zweier Volumen­ ströme dargestellt, wie sie gemäß der EP 0 565 923 A1 verwendet werden kann.

Die insgesamt mit der Ziffer 90 bezeichnete Mischeinrichtung umfaßt ein erstes Rohr zur Führung eines Hauptstroms 92 in Richtung eines Pfeiles 93, in das ein zweites Rohr zur Führung eines Nebenstroms 96 in Richtung eines Pfeiles 95 unter Bildung eines Winkels α zwischen den beiden Rohren einmündet.

Der in Richtung des Pfeiles 95 in den Hauptstrom 92 einströmende Nebenstrom 96 ist über ein Ventil 94 regelbar.

Der Winkel α zwischen den beiden Strömen 92, 96 ist derart gewählt, daß sich selbst bei einer Veränderung des Volumenstroms des Nebenstroms 96 der Gesamtvolumenstrom durch das Austrittsende 98 in weiten Bereichen nicht verändert. Der Winkel α liegt hierbei meist im Bereich zwischen etwa 85 und 87°. Durch eine zusätzliche Drosselstelle 97 nach Vereinigung von Hauptstrom 92 und Nebenstrom 96 wird die gewünschte Linearität verbessert.

Derartige Mischeinrichtungen 90 werden verwendet, um das Flächengewichtsquerprofil in y-Richtung regeln zu können, wie dies grundsätzlich aus der EP 0 565 923 A1 bekannt ist und nachfolgend anhand von Fig. 6 erläutert wird.

In Fig. 6 ist ein erfindungsgemäßer Stoffauflauf insgesamt mit der Ziffer 100 bezeichnet.

Der Stoffauflauf 100 umfaßt einen ersten Verteiler 101 zur Führung einer Faserstoffsuspension mit relativ hoher Faserstoff­ konzentration und einen zweiten Verteiler 106 mit geringerem Durchmesser, in dem vorzugsweise Siebwasser geführt wird.

Der zweite Verteiler 106 ist über Ventile 107 und Leitungen 108 jeweils mit einer Mischeinrichtung 109 verbunden, die nach dem anhand von Fig. 5 erläuterten Prinzip aufgebaut ist und in der Verdünnungswasser aus dem zweiten Verteiler 106 im Volumenstrom aus dem ersten Verteiler 101 zugemischt wird, ohne daß dadurch der Gesamtvolumenstrom durch die jeweilige Leitung 110 verändert wird. Die Mischeinrichtungen 109 sind über die Leitungen 110 mit einer nachfolgenden Führungseinrichtung 102 verbunden, an die sich wiederum die Düse 104 anschließt. Die Führungseinrichtung 102 umfaßt wiederum einen als Plattenver­ teiler ausgebildeten Rohrverteiler 103, in den Dosierleitungen 111, 112, 113 auf verschiedenen Niveaus in z-Richtung einmünden, um unterschiedliche Zuschlagstoffe zudosieren zu können.

Aus der Düse 104 tritt schließlich die Faserstoffbahn 105 aus.

Durch die Anordnung gemäß Fig. 6 kann das Flächengewichts­ querprofil in der gewünschten Weise beeinflußt werden, ohne daß das Faserorientierungsquerprofil nachteilig verändert wird. Gleichzeitig können Zuschlagstoffe über die Dosierleitungen 111-113 in der gewünschten Weise zudosiert werden, um Eigen­ schaften in z-Richtung oder y-Richtung gezielt zu beeinflussen.

In Fig. 7 ist eine weitere Abwandlung eines erfindungsgemäßen Stoffauflaufes dargestellt und insgesamt mit der Ziffer 120 bezeichnet.

Die Ausführung gemäß Fig. 7 unterscheidet sich von der zuvor anhand von Fig. 6 beschriebenen Ausführung dadurch, daß zusätz­ lich zu den beiden Verteilern für die Faserstoffsuspension mit hoher Konzentration und für die Faserstoffsuspension mit niedriger Konzentration (Siebwasser) ein dritter Verteiler vorgesehen ist, um die gezielte Dosierung von Faserstoff­ suspensionen mit höherem oder niedrigerem Mahlgrad zu ermög­ lichen.

Ein erster Verteiler 121 dient zur Hauptversorgung des Stoff­ auflaufes 120 im mittleren Bereich außer den Randzonen in y-Richtung gesehen. Diesem Verteiler 121 wird eine Faserstoff­ suspension mit relativ geringem Mahlgrad zugeführt.

Ein weiterer Verteiler 137 dient zur Zuführung von Faserstoff­ suspension mit höherem Mahlgrad, die vorzugsweise in die Randbereiche zugeführt wird.

Ein dritter Verteiler 126 dient zur Zuführung von Siebwasser zur Verdünnung der aus dem ersten Verteiler 121 oder dem zweiten Verteiler 137 abgezweigten Faserstoffsuspension. Der dritte Verteiler 126 ist wiederum über Ventile 127 und Leitungen 128 mit Mischeinrichtungen 129 verbunden, denen Faserstoffsuspension aus dem zweiten Verteiler 137 zugeführt ist, oder über Ventile 127 und Leitungen 131 mit Mischeinrichtungen 132 verbunden, denen Faserstoffsuspension aus dem ersten Verteiler 121 zugeführt ist.

Die Mischeinrichtungen 129 bzw. 132 sind schließlich über Leitungen 130 bzw. 133 mit dem Rohrverteiler 123 verbunden.

Somit läßt sich in y-Richtung gesehen in den Randbereichen der Faserstoffbahn 125 eine Faserstoffsuspension mit höherem Mahlgrad zuführen als im zentralen Bereich, der aus dem ersten Verteiler 121 versorgt wird.

Wiederum können Zuschlagstoffe über Dosierleitungen 134-136 in verschiedenen Niveaus in den Rohrteiler 123 zudosiert werden, um eine gezielte Eigenschaftsbeeinflussung der Faserstoffbahn 125 zu erreichen.

In Fig. 8 ist ein Dreischicht-Stoffauflauf zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt und insgesamt mit der Ziffer 140 bezeichnet.

Der Stoffauflauf 140 umfaßt einen ersten Verteiler 141 zur Aufnahme von Faserstoffsuspension hoher Konzentration, der zur Regelung des Stoffdichtequerprofils aus einem Neben-Verteiler 142 über Ventile 143 und Leitungen 144 über Mischereinrichtungen 145 mit Drosselstellen 146 Faserstoffsuspension niedrigerer Konzentration, z. B. Siebwasser, zugemischt wird. Zwei weitere Verteiler 148 und 150 sind zur Aufnahme von Faserstoffsuspension vorgesehen, die in die oberen und unteren Randbereiche zugeführt wird, um die Bedruckbarkeit in den Randbereichen gezielt zu verbessern. Die drei Faserstoffsuspensionen werden über Leitungen 147, 149, 151 und Führungseinrichtungen 152 in Düsen 154 geführt, aus denen sie über Spalte zur Bildung einer Faserstoffbahn 155 zwischen einem unteren über eine Siebleitwalze 156 geführten Sieb 157 und einem oberen über eine Siebleitwalze 158 geführten Sieb 159 ausgeschossen werden.

Claims (27)

1. Verfahren zur Verteilung einer Faserstoffsuspension im Stoffauflauf einer Papiermaschine, bei dem die Faserstoff­ suspension aus einem Verteiler (11, 31, 51, 71, 101, 106, 121, 126, 137, 141, 142, 148, 150) über eine Führungs­ einrichtung (12, 32, 52, 72, 102, 122, 152) in eine Düse (14, 34, 54, 74, 104, 124, 154) geführt wird, aus der sie über einen Spalt (19, 39, 59, 79) austritt, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserstoffsuspension auf mindestens zwei unterschiedlichen Niveaus in z-Richtung unterschied­ liche Zuschlagstoffe zudosiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zuschlagstoffe Füllstoffe, Chemikalien, insbesondere Retentionsmittel, Faserstoffsuspension, oder Mischungen davon zudosiert werden.

3. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in z-Richtung gesehen in die Blattmitte weniger Retentionsmittel zudosiert wird als in die Randbereiche der Faserstoffsuspension.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in z-Richtung gesehen in die Blattmitte weniger Füllstoffe und/oder Feinstoffe zudosiert werden als in die Randbereiche.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in z-Richtung gesehen in die Blattmitte Zuschlagstoffe zudosiert werden, die die Festigkeit erhöhen, und daß in die Randbereiche Zuschlagstoffe zudosiert werden, die die Bedruckbarkeit verbessern.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffdichte der Faserstoffsuspension über die Maschinenbreite (y-Richtung) zonenweise geregelt wird, während die zonenweisen Volumenströme der Faserstoffsuspension im wesentlichen konstant gehalten werden.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumenströme der zudosierten Zuschlagstoffe jeweils durch Zumischung eines wäßrigen Begleitmediums konstant gehalten werden.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuschlagstoffe in der Führungseinrichtung (12, 32, 52, 72, 102, 122, 152), in der Düse (14, 34, 54, 154) und/oder im Verteiler (11, 141, 148, 150) zudosiert werden.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zudosierung über die Maschinenbreite (y-Richtung) und/oder in z-Richtung zonenweise geregelt wird.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch die Zudosierung von Zuschlagstoffen über die Maschinenbreite (y-Richtung) verursachte Veränderung des Flächengewichtes über eine Regelung des Stoffflusses aus dem Verteiler (101, 121, 137, 141) und einer zugemischten Faserstoffsuspension mit anderer Konzentration ausgeglichen wird.

11. Verfahren zur Verteilung einer Faserstoffsuspension in einem mehrschichtigen Stoffauflauf einer Papiermaschine, bei dem die Faserstoffsuspension aus zumindest zwei Verteilern (11, 31, 51, 71, 101, 106, 121, 126, 137, 141, 142, 148, 150) über Führungseinrichtungen (12, 32, 52, 72, 102, 122, 152) in Düsen (14, 34, 54, 74, 104, 124, 154) geführt wird, aus denen sie über Spalte (19, 39, 59, 79) austritt, insbesondere nach oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in z-Richtung gesehen in den Randbereichen eine Faserstoff­ suspension zugeführt wird, die bessere Bedruckbarkeits­ eigenschaften als die in der Blattmitte zugeführte Faser­ stoffsuspension bewirkt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in den Randbereichen eine Faserstoffsuspension mit höherem Mahlgrad oder mit höherem Füllstoff- oder Feinstoffanteil als in den Randbereichen zugeführt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß in die Blattmitte eine Faserstoffsuspension mit mehr chemisch aufgeschlossenen Fasern und festeren Fasern als in die Randbereiche zugeführt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in y-Richtung gesehen in den Randbereichen eine Faserstoffsuspension mit anderen Eigenschaften als in der Blattmitte zugeführt wird.

15. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in y-Richtung gesehen in die Blattmitte Zuschlagstoffe in anderen Mengen oder mit anderen Eigenschaften als in die Randbereiche der Faser­ stoffsuspension zudosiert werden.

16. Stoffauflauf für eine Papiermaschine mit einem Verteiler (11, 31, 51, 71, 101, 106, 121, 126, 137, 141, 142, 148, 150) zum Verteilen einer Faserstoffsuspension über die Maschinenbreite, der über eine Führungseinrichtung (12, 32, 52, 72, 102, 122, 152) mit einer Düse (14, 34, 54, 74, 104, 124, 154) verbunden ist, aus der die Faserstoff­ suspension über einen Spalt (19, 39, 59, 79) austritt, und mit einer Zudosiereinrichtung mit Dosierleitungen (20-28, 40-46, 60-64, 80-82, 111-113, 134-136) zur Zudosierung von Zuschlagstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß verschie­ dene Dosierleitungen auf zumindest zwei unterschiedlichen Niveaus in z-Richtung einmünden.

17. Stoffauflauf nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierleitungen (20-28, 40-46, 60-64, 80-82, 111-113, 134-136) in die Führungseinrichtung (12, 32, 52, 72, 102, 122), in die Düse (14, 34, 54, 74, 104, 124) und/oder in den Verteiler (11, 31, 51, 71, 101, 106, 121, 126, 137) einmünden.

18. Stoffauflauf nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts (in x-Richtung gesehen) mehrere Dosier­ leitungen (40, 41, 42, 43) hintereinander angeordnet sind.

19. Stoffauflauf nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung als Rohrverteiler (13, 33, 36, 53, 73, 103, 123) oder Plattenverteiler ausgebildet ist.

20. Stoffauflauf nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regeleinrichtung (18) zur Regelung des Volumenstroms der zudosierten Zuschlagstoffe vorgesehen ist.

21. Stoffauflauf nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (18) eine in y-Richtung und/oder in z-Richtung getrennte Regelung der Zufuhr der Zuschlag­ stoffe ermöglicht.

22. Stoffauflauf nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß in den Dosierleitungen jeweils eine Einrichtung (90) zur Zumischung eines Begleit­ stoffes vorgesehen ist, die bei Veränderung der Menge des Zuschlagstoffes in einer Dosierleitung eine Konstanthaltung des Gesamtvolumenstroms in der Dosierleitung gewährleistet.

23. Stoffauflauf nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierleitungen in einem derartigen Winkel (α) einmünden, daß der Gesamtvolumenstrom in den Dosierleitungen unabhängig vom Volumenstrom des Zuschlagstoffes weitgehend konstant bleibt.

24. Stoffauflauf nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß in der Düse (34, 35) zumindest eine Lamelle (37, 57, 58) vorgesehen ist.

25. Stoffauflauf nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige der Dosierleitungen (63, 64) über die Lamelle (57, 58) ausmünden.

26. Stoffauflauf nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von über die Maschinenbreite in y-Richtung verteilten mit dem Verteiler (101, 121, 137, 141) verbundenen Rohrleitungen zur Führung eines Hauptstroms von Faserstoffsuspension vorgesehen sind, in die Rohrleitungen (108, 128, 131) zur Zumischung eines Nebenstroms aus einem Neben-Verteiler (106, 126, 142) von Faserstoffsuspension mit einer von der Faserstoffkonzentration des Hauptstroms abweichenden Faserstoffkonzentration über Ventile (107, 127, 143) derart einmünden, daß der Gesamtvolumenstrom aus der Summe von Haupt- und Nebenstrom bei einer Veränderung des Nebenstroms annähernd konstant bleibt.

27. Stoffauflauf für eine Papiermaschine mit einem ersten Verteiler (101, 141) zum Verteilen einer Faserstoff­ suspension, der über eine Führungseinrichtung(en) (122, 152) mit einer oder mehreren Düsen (124, 154) verbunden ist, aus denen die Stoffsuspensionen über Spalte austreten, und mit einer Zudosiereinrichtung mit Dosierleitungen (134, 135, 136) zur Zudosierung von Zuschlagstoffen, insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein zweiter Verteiler (137, 149, 150) vorgesehen ist, um Faserstoffsuspension zur gezielten Verbesserung der Bedruckbarkeit in die Rand­ bereiche einzubringen.