DE19632673A1 - Stoffauflauf und Verfahren zur Verteilung einer Faserstoffsuspension im Stoffauflauf einer Papiermaschine - Google Patents
Stoffauflauf und Verfahren zur Verteilung einer Faserstoffsuspension im Stoffauflauf einer PapiermaschineInfo
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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.
Priority Applications (3)
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DE1996132673 DE19632673A1 (de) | 1996-08-14 | 1996-08-14 | Stoffauflauf und Verfahren zur Verteilung einer Faserstoffsuspension im Stoffauflauf einer Papiermaschine |
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DE1996132673 DE19632673A1 (de) | 1996-08-14 | 1996-08-14 | Stoffauflauf und Verfahren zur Verteilung einer Faserstoffsuspension im Stoffauflauf einer Papiermaschine |
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DE19632673A1 true DE19632673A1 (de) | 1998-02-19 |
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