DE19829131A1 - Verfahren zur Glättung von Faserbahnen, vorzugsweise Papier- oder Kartonbahnen, unter Einschluß von Beaufschlagung mit Medium, und Vorrichtungen hierzu - Google Patents

Abstract

Die erfindungsgemäßen Verfahren zur Glättung von Faserbahnen 6, vorzugsweise Papier- oder Kartonbahnen, zeigen auf, daß durch verfahrenstechnischen Einschluß von Beaufschlagung mit einem Medium 13, bestehend aus mehreren Medienkomponenten 14, 15, vor Glättpreßspalten 7 der gewüschte Glättewert leichter, feinfühliger und bei Bedarf auch quer zur Faserbahn 6 geregelt, und bei stabiler Bahnführung erreicht wird. Dabei weist das Medium 13 mehrere Medienkomponenten 14, 15 auf, von denen eine Medienkomponente Wasserdampf 14 ist. DOLLAR A Ferner zeigt die Erfindung Vorrichtungen auf für die Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren zur Glättung von Faserbahnen 6. Hauptziele, die für das Medium 13 angestrebt werden, sind dabei Mischung, Regelung, Bahnbeaufschlagung und Kreislaufführung.

Description

Die erfindungsgemäßen Verfahren zur Glättung von Faser­ bahnen 6, vorzugsweise Papier- oder Kartonbahnen, zeigen auf, daß durch verfahrenstechnischen Einschluß von Beauf­ schlagung mit einem Medium 13, bestehend aus mehreren Medienkomponenten 14, 15, vor Glättpreßspalten 7 der ge­ wünschte Glättewert leichter, feinfühliger und bei Bedarf auch quer zur Faserbahn 6 geregelt, und bei stabiler Bahn­ führung erreicht wird. Dabei weist das Medium 13 mehrere Medienkomponenten 14, 15 auf, von denen eine Medienkomponente Wasserdampf 14 ist.

Ferner zeigt die Erfindung Vorrichtungen auf für die Durch­ führung der erfindungsgemäßen Verfahren zur Glättung von Faserbahnen 6. Hauptziele, die für das Medium 13 angestrebt werden, sind dabei Mischung, Regelung, Bahnbeaufschlagung und Kreislaufführung.

Die betroffenen Faserbahnen 6, vorzugsweise Papier- oder Kartonbahnen, werden in der Praxis in großtechnischen An­ lagen hergestellt. Im Endbereich dieser Anlagen sind meistens Walzenpressen als Glättpressen installiert mit vorzugsweise Beheizung einer oder mehrerer der Walzen 8, 9, von denen eine oder mehrere metallische Manteloberfläche haben. Auch sind aus vielen Publikationen bekannt und im Praxiseinsatz befindlich Einrichtungen zur Beaufschlagung von Faserbahnen 6 mit allein nur Wasserdampf vor dem Einlauf in den Glättpreßspalt 7.

Die Beaufschlagung von Faserbahnen 6 mit Wasserdampf vor dem Einlauf in den Glättpreßspalt 7 macht Sinn, denn es wird dadurch eine Steigerung des Glättewertes erreicht. Diese Steigerung des Glättewertes kann beachtlich sein wie die Abb. 1 zeigt:

Für eine bestimmte Sorte Papier, in diesem Fall ohne Ober­ flächenbeschichtung, ist die Steigerung des Glättewertes durch Beaufschlagung mit Wasserdampf rund dreimal so groß als durch fünfzigprozentige Erhöhung des Liniendruckes im Glättpreß­ spalt 7 erreicht würde.

Es gibt aber bei den bekannten Verfahren und den Vorrichtungen zu deren Durchführung, besonders für Faserbahnen 6 ohne oder mit nur sehr geringer Oberflächenbeschichtung, Nachteile und Limits:

Die Faserbahnen 6 sind teilweise sehr dünn, viele unter 80/1000 mm dick. Zu diesem Wert ergibt sich, daß die zur Be­ aufschlagung angebotene und bereits auf Minimum geregelte Menge Wasserdampf dennoch deutlich mehr ist als das maximale Aufnahmevermögen der Faserbahn 6 pro Flächeneinheit bei gegebener Zeiteinheit. Dies ergibt volle Beaufschlagung der Faserbahn 6 und damit volle Steigerung um den abhängigen Glättewert. Eine Regelung auf nur einen Teil des Steigerungswertes ist daher meist nicht möglich. Desweiteren ist eine zusätzliche Regelung quer zur Faserbahn ebenfalls nicht möglich, obwohl dies oft durch im Herstellprozeß der Faserbahn 6 vorgeschaltete mögliche Störungen durchaus wünschenswert wäre.

Der Abstand der Faserbahn 6 zur mechanischen Einrichtung 10 zur Beaufschlagung mit Wasserdampf ist meist zu gering und infolge des Volumenverlustes des Anteils kondensierendem Wasserdampf nachteilig instabil.

Ferner führt die erforderliche Überschußmenge Wasserdampf zu Leckageverlusten, welche nachteilige, produktionsstörende Kondensationen ergeben können.

Insgesamt wird die Bahnführung sehr nachteilig beeinflußt, was zu Reduzierung des Laufwirkungsgrades und negativer Beein­ flussung der Qualität der Faserbahn 6 führen kann.

Die Erfindung hat nun die Aufgabe, durch Änderung des Verfahrens der Beaufschlagung der Faserbahnen 6 vor dem Einlauf in den Glättpreßspalt 7 die bisher bestehenden Nachteile und Limits zu eliminieren.

Erfindungsgemäß wird dies erreicht, indem zur Beaufschlagung der Faserbahn 6 vor Glättpreßspalten 7 ein Medium 13 mit mehreren Medienkomponenten 14, 15 eingesetzt wird.

Wird beispielsweise ein Medium 13 mit der Medienkomponente Wasserdampf 14 und einer weiteren Medienkomponente Heißluft 15 eingesetzt, so kann die Menge der Medienkomponente Heißluft 15 so groß gewählt werden, daß die Faserbahn 6 mit genügend Ab­ stand, aber dennoch stabil über die Wegstrecke entlang der mechanischen Einrichtung 10 zu Beaufschlagung der Faserbahn 6 mit dem Medium 13 geführt wird. Dabei ist erfindungsgemäß vor­ gesehen, daß die Medienkomponente Wasserdampf 14 maximal 90% des Gewichtes des Mediums 13 ausmacht, je das Gewicht der Grenzschichtluft der Faserbahn 6 nicht mitgerechnet. Die Medien­ komponente Heißluft 15 wird vorzugsweise teilweise oder nahezu ganz im Kreislauf geführt, entlang der mechanischen Einrich­ tung 10 zur Beaufschlagung der Faserbahn 6 mit dem Medium 13 als auch nachfolgend im Wiederaufbereitungsteil. Die mechanische Einrichtung 10 zur Beaufschlagung der Faserbahn 6 ist dabei strömungstechnisch vorzugsweise in einer der Arten ausgebildet wie sie von den kontaktlosen Trocknersystemen in Coateranlagen hinreichend bekannt sind. Letzteres gewährleistet äußerst stabile Bahnführung bei minimalsten Leckagemengen für das Medium 13.

Es wird zur Beaufschlagung der Faserbahn 6 mit dem Medium 13 vor dem Einlauf in den Glättpreßspalt das Medium 13 hergestellt durch Vermischung der Medienkomponente Wasserdampf 14 mit der Medienkomponente Heißluft 15 in einer vorgeschalteten Misch­ einrichtung 11 vor der mechanischen Einrichtung 10 zur Beauf­ schlagung der Faserbahn 6.

Sehr vorteilhaft und erfindungsgemäß großteils auch genutzt ist die physikalische Vorgabe, daß beim Mischen von Gasen unter sonst konstanten Bedingungen keine Volumenänderung auftritt. Dasselbe gilt auch für die Entmischung, so daß beim Transfer der Medienkomponente Wasserdampf 14 in die Faserbahn 6 kaum eine Volumenänderung eintritt, weil sich die sonstigen Be­ dingungen nur minimal ändern. Folglich bleibt die stabile Bahnführung auch während diesem wichtigen Teil des Verfahrens­ ablaufes erhalten.

Erfindungsgemäß ist zumindest für die Medienkomponente Wasser­ dampf 14 wahlweise eine Mengenregelung vorgesehen. So kann die Menge der Medienkomponente Wasserdampf 14 ohne Probleme auf nur einen Teil des maximalen Aufnahmevermögens der Faserbahn 6 pro Flächeneinheit bei gegebener Zeiteinheit gewählt werden. Somit erhält man einen nutzbaren Variationsbereich, den man auch als Regelbereich für einfach auszuführende, schnelle Bedienungs­ eingriffe als auch zur Kompensation von eventuellen Fremd­ störungen vorteilhaft nutzen kann.

Der vorgenannte Variationsbereich ist auch nutzbar und deshalb erfindungsgemäß auch wahlweise vorgesehen zur Regelung des Glätte­ wertes quer zur Faserbahn 6, besonders wenn die Faserbahn 6 vor dem Glättpreßspalt 7 störende Unterschiede aufweist.

Wie aus Abb. 1 ersichtlich ist so eine Korrektur quer zur Faser­ bahn mit Variation der Medienkomponente Wasserdampf 14 sehr viel einfacher und effektiver als mit mit Liniendruckvariation mittels zonengesteuerter Preßwalzen. Bei diesen ist zudem eine Liniendruckvariation von 100 zu 150 Punkten in einem Bereich von nur 150 mm Abstand nicht realisierbar.

Der Effekt der Zonenbeeinflussung mit nur der Menge der Medien­ komponente Wasserdampf 14 bei sonst konstanter Preßspaltgeometrie ist physikalisch möglich durch die gegebene Beeinflussung des Rückfederungseffektes der Faserbahn 6 nach Glättpreßspalten 7. Dieser Rückfederungseffekt, mit Reduzierung des Glättewertes, kann bekannterweise Werte bis 40% erreichen.

Durch die Mischung der Medienkomponenten 14, 15 in einer er­ findungsgemäß vorgeschalteten Mischeinrichtung 11 vor der mechanischen Einrichtung 10 zur Beaufschlagung der Faserbahn 6 durch das Medium 13 ist nahezu unabhängig von der jeweiligen Menge der einzelnen Medienkomponenten 14, 15 eine optimale Ver­ teilung quer zur Faserbahn 6 erzielbar, sei es über die ganze Breite oder wahlweise je Breitensegment.

Die Erfindung zeigt ferner Vorrichtungen zur Erreichung der erfindungsgemäßen Verfahrensziele auf:

Vorrichtungen zur Glättung von Faserbahnen 6, vorzugsweise Papier- oder Kartonbahnen, mit Walzenpresse(n) bekannter Art als Glättpresse(n), bei der vor zumindest einem Glättpreß­ spalt 7 die Faserbahn 6 mittels einer mechanischen Einrich­ tung 10 mit einem Medium 13, das aus mehreren Medienkompo­ nenten 14, 15 bestehend, beaufschlagt wird. Erfindungsgemäß ist eine vorgeschaltete Mischeinrichtung 11 installiert zur Ver­ mischung der Medienkomponenten 14, 15 des Mediums 13. Dabei kann durchaus die vorgeschaltete Mischeinrichtung 11 körper­ lich mit der mechanischen Einrichtung 10 eine Einheit sein, um nach dem Mischvorgang möglichst kurze Wege zu realisieren.

Vorrichtung wie vorstehend beschrieben mit, vor oder an der vorgeschalteten Mischvorrichtung 11, erfindungsgemäß einer zusätzlichen Mengenregelung 18 für die Menge der Medienkompo­ nente Wasserdampf 14.

Ferner ist erfindungsgemäß auch vorgesehen, die vor der vorge­ schalteten Mischeinrichtung 11 installierte zusätzliche Mengen­ regelung 18 für die Menge der Medienkomponente Wasserdampf 14 quer zur Faserbahn zu unterteilen, um in einzelnen Sektionen getrennt regeln zu können. Es ist dann vorteilhaft, auch die vorgeschaltete Mischeinrichtung 11 in analoge Sektionen zu unterteilen.

Die Vorrichtungen können erfindungsgemäß ergänzt werden durch ein Regelsystem, bestehend aus:

Meßeinrichtung 19 zur Messung der Glätte der Faserbahn 6. Von dort wird das ermittelte Meßsignal 20, vorzugsweise je Breitensegment, in einem Rechner- und Umwandlungssystem 21 ausgewertet. Das Ergebnis wird als Sollwertsignal 22 weiter geleitet an die zusätzliche Mengenregelung 18 zur Regelung der Menge der Medienkomponente Wasserdampf 14.

Die Meßeinrichtungen 19 bekannter Art messen üblicherweise je unterteilt in Breitensegmenten. Folglich wird im Rechner- und Umwandlungssystem 21 integriert zur Mittelwertsbildung für ein Sollwertsignal 22, wenn über die Breite der Faser­ bahn 6 nicht unterteilt geregelt wird. Bei Regelung unterteilt über die Breite der Faserbahn 6 werden dagegen die Meßsig­ nale 20 je Breitensegment umgewandelt, mit erforderlichenfalls geringer Zusammenfassung, in einzelne Sollwertsignale 22.

Um Verluste zu minimieren ist bei den Vorrichtungen erfindungs­ gemäß auch vorgesehen, daß, außer der Medienkomponente Wasser­ dampf 14, der größte Teil anderer Medienkomponente(n) 15 im Kreislauf geführt wird. Dabei wird die Kreislaufmenge 16 in einer Aufbereitungsstation 12, an sich bekannter Art, mit zu­ sätzlicher Frischmenge 17, so weit erforderlich, ergänzt und danach die Neumenge weiterer Medienkomponente(n) 15 der vor­ geschaltenen Mischeinrichtung 11 zugeführt.

Die Abbildungen zeigen technologische Abhängigkeiten als auch ein Beispiel der Vorrichtungen zur Erzielung der erfindungs­ gemäßen Verfahren:

Die Abb. 1 zeigt als Kurve im Diagramm die bekannte Ab­ hängigkeit von allgemein Glätte I zu allgemein spezifischem Volumen II von Faserbahnen 6, hier die Werte für eine nicht oberflächenbeschichtete Papierbahn. Der Punkt 1 gibt die erreichte Glätte an bei einem bestimmten Liniendruck A im Glättpreßspalt 7 Der Punkt 2 zeigt, welche Glätte erreicht wird, wenn der Liniendruck A im Glättpreßspalt 7 um 50 Prozent gesteigert wird, die Steigerung der Glätte ist als Differenz 4 gekennzeichnet. Der Punkt 3 zeigt dagegen auf, welche Glätte erreicht wird bei konstantem Liniendruck A, aber mit zusätz­ licher Beaufschlagung der Faserbahn 6 mit Wasserdampf vor dem Glättpreßspalt 7. Die Steigerung ist als Differenz 5 gekenn­ zeichnet. Es ist leicht erkennbar, daß die Differenz 5, die Wirkung durch zusätzliche Beaufschlagung mit Wasserdampf, rund dreimal so groß ist als die Differenz 4, die Wirkung durch Er­ höhung des Liniendruckes A um 50 Prozent.

Die Abb. 2 zeigt das Systemschema einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Glättung von Faserbahnen 6 mit zusätzlicher Beaufschlagung mit Medium 13 vor dem Glättpreßspalt 7. Die Faserbahn 6 läuft durch einen Glättpreßspalt 7, dieser ist gebildet durch die Walzen 8 und 9. Vor dem Glättpreßspalt 7 ist die mechanische Einrichtung 10 zur Beaufschlagung der Faserbahn 6 mit dem Medium 13 angeordnet. Das Medium 13 wird in der vorgeschalteten Mischeinrichtung 11, diese vor der mechanischen Einrichtung 10, aus einzelnen Medienkomponenten, in diesem Fall den Medienkomponenten 14 und 15, gebildet. Bei der Medienkomponente Wasserdampf 14 ist die zusätzliche Mengen­ regelung 18 aufgezeigt. Für die weitere(n) Medienkomponente(n) 15 ist die Kreislaufmenge 16 dargestellt, die in der Aufbereitungs­ station 12, an sich bekannter Art, mit zusätzlicher Frisch­ menge 17, soweit erforderlich, ergänzt und dann die Neumenge weitere Medienkompnente(n) 15 wieder der vorgeschalteten Misch­ einrichtung 11 zugeführt wird.

Ferner ist in der Abb. 2 eine Meßeinrichtung 19, in der Produktionslinie direkt nach dem Glättpreßspalt und/oder im Labor, zur Messung der Glätte der Oberfläche der Faserbahn 6 dargestellt. Das Meßsignal 20 wird in einem Rechner- und Um­ wandlungssystem 21 ausgewertet und daraus abgeleitet als Soll­ wertsignal 22 zur Steuerung der zusätzlichen Mengenregelung 18 in diese eingeleitet.

Die dargestellte Vorrichtung beeinflußt primär die der mechanischen Einrichtung 10 zugewandten Seite der Faser­ bahn 6. Soll auch die andere Seite der Faserbahn 6 gleich­ artig beeinflußt werden, ist für diese Seite eine analoge Vorrichtung zusätzlich vorzusehen.

Claims (9)

1. Verfahren zur Glättung von Faserbahnen 6, vorzugsweise Papier- oder Kartonbahnen, mit Glätteinrichtungen als Walzenpresse(n) bekannter Art als Glättpresse(n), ge­ kennzeichnet dadurch, daß der Restteil für den gewünschten Glättewert erreicht wird durch zusätzliche Beaufschlagung der Faserbahn 6 durch ein Medium 13 vor zumindest einem Glättpreßspalt 7 und daß das Medium 13 ein Gemisch ist, das eine Medienkomponente Wasserdampf 14 aufweist und diese Medienkomponente Wasserdampf 14 maximal 90 Prozent des Gewichtes des Mediums 13 ausmacht, dabei je das Gewicht der Grenzschichtluft der Faserbahn 6 nicht mitgerechnet.

2. Verfahren zur Glättung von Faserbahnen 6 nach Anspruch 1 und gekennzeichnet dadurch, daß zumindest die Menge der Medienkomponente Wasserdampf 14 geregelt wird.

3. Verfahren zur Glättung von Faserbahnen 6 nach Anspruch 2 und gekennzeichnet dadurch, daß die Menge der Medien­ komponente Wasserdampf 14 quer zur Faserbahn 6 unterteilt geregelt wird.

4. Verfahren zur Glättung von Faserbahnen 6 nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 und gekennzeichnet dadurch, daß ein Teil des Mediums 13 als Kreislaufmenge 16 vorzugsweise im Kreislauf geführt wird.

5. Vorrichtung zur Glättung von Faserbahnen 6, vorzugsweise Papier- oder Kartonbahnen, mit Walzenpresse(n) bekannter Art als Glättpresse(n), bei der vor zumindest einem Glätt­ preßspalt 7 die Faserbahn 6 mittels einer mechanischen Einrichtung 10 mit einem Medium 13, dies bestehend aus mehreren Medienkomponenten 14, 15, beaufschlagt wird, ge­ kennzeichnet dadurch, daß eine vorgeschaltete Mischein­ richtung 11 vorhanden ist zur Vermischung der Medienkom­ ponenten 14, 15 vor der Beaufschlagung der Faserbahn 6 durch das Medium 13.

6. Vorrichtung zur Glättung von Faserbahnen 6 nach An­ spruch 5 und gekennzeichnet dadurch, daß vor oder in der vorgeschalteten Mischeinrichtung 11 zumindest für die Menge der Medienkomponente Wasserdampf 14 eine Regelung vorgesehen ist.

7. Vorrichtung zur Glättung von Faserbahnen 6 nach An­ spruch 6 und gekennzeichnet dadurch, daß zumindest für die Menge der Medienkomponente Wasserdampf 14 die Rege­ lung auch quer zur Faserbahn unterteilt einstellbar ist.

8. Vorrichtung zur Glättung von Faserbahnen 6 nach An­ spruch 5 oder 6 oder 7 und gekennzeichnet dadurch, daß ein Regelsystem installiert ist mit Meßeinrichtung 19 und Rechner- und Umwandlungssystem 21, letzteres um das Meßsignal 20 umzuwandeln in ein Sollwertsignal 22 zur Steuerung der zusätzlichen Mengenregelung 18 der Medienkomponente Wasserdampf 14.

9. Vorrichtung zur Glättung von Faserbahnen 6 nach An­ spruch 5 oder 6 oder 7 und gekennzeichnet dadurch, daß die Maschineneinrichtung als Ganzes so ausgebildet ist, daß ab vorgeschalteter Mischeinrichtung 11 für einen Teil des Mediums 13 als Kreislaufmenge 16 vorzugsweise Führung im Kreislauf vorgesehen ist.