DE19835989A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Online-Herstellung von Papier - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Online-Herstellung von PapierInfo
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- D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
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Abstract
Es wird die Online-Herstellung von Papier mit hoher Glätte, insbesondere SC-A-Papier, beschrieben, wobei die aus der Papiermaschine kommende Papierbahn (3) online einem Superkalander (Multinip-Softkalander) (11) zugeführt wird, in dem sie zur Erzielung der gewünschten Glätteeigenschaften eine Vielzahl von Walzenspalten (12¶1¶-12¶9¶) durchläuft, wobei die Papierbahn (3) vor dem Durchlaufen des ersten Walzenspaltes (12¶1¶) mit Sprühnebel befeuchtet wird und wobei der Sprühnebel etwa 0,8 bis 1,2 s bevor die Papierbahn (3) den ersten Walzenspalt (12¶1¶) durchläuft auf die Papierbahn (3) aufgebracht wird.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
Papier mit hoher Glätte, wobei die aus der Papiermaschine
kommende Papierbahn online einem Superkalander (Multinip-
Softkalander) zugeführt wird, in dem sie zur Erzielung der
gewünschten Glätteeigenschaften eine Vielzahl von Walzen
spalten durchläuft, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung
dieses Verfahrens.
Glanz und Glätte sind Kenngrößen einer Papierbahn, die nicht
nur ihr Aussehen, sondern auch ihre weitere Verarbeitbarkeit
beeinflussen. Für bestimmte Anwendungen sind Glanz- und/oder
Glättewerte erwünscht, die möglichst gleichmäßig reproduzier
bar sein sollten.
Der Glanz und die Glätte der Papierbahn werden üblicherweise
dadurch erhöht, daß die Papierbahn im Anschluß an die
Trockenpartie der Papiermaschine ein Glättwerk bestehend aus
einem oder mehreren Walzenspalten durchläuft, wobei der Glanz
und/oder die Glätte der Papierbahn durch den Druck im
Walzenspalt und die Temperatur der den Walzenspalt bildenden
Walzen erhöht wird. Hierdurch läßt sich der Glanz und die
Glätte der Papierbahn jedoch nur in begrenztem Maße beein
flussen, da bei einer zu starken Erhöhung des Druckes im
Walzenspalt die Papierbahn insgesamt stark komprimiert wird
und einen Volumenverlust erleidet. Hierbei besteht außerdem
die Gefahr, daß die Papierbahn an Steifigkeit verliert. Auch
einer Erhöhung der Walzentemperatur sind Grenzen gesetzt, da
dieses Vorgehen sehr energieaufwendig ist. So müssen zum
Erzielen von Walzentemperaturen von 200°C laufend erhebliche
Energiemengen zugeführt werden, da die Walzen durch die
vorbeilaufende Papierbahn ständig gekühlt werden. Es wurde,
beispielsweise bei Silikonpapieren, daher auch bereits
versucht, den Glanz und die Glätte durch die Feuchtigkeit der
Papierbahn zu beeinflussen. Dies hat jedoch den Nachteil, daß
die zugeführte Feuchtigkeit nach der Behandlung zumindest
teilweise wieder entfernt werden muß, was weitere Verfahrens
schritte nach sich zieht, die den zeitlichen und apparativen
Aufwand bei der Papierbahnbehandlung erhöhen.
Grundsätzlich gibt es im wesentlichen zwei Arten von Glätt
werken. Sog. Superkalander weisen eine Vielzahl übereinander
angeordneter Walzen und dazwischen vorgesehener Walzenspalte
auf, die von der Papierbahn durchlaufen werden. Durch die
vielen Walzenspalte ergibt sich ein hoher Überdeckungsgrad und
eine gute Verteilung der Satinagearbeit zwischen Druck und
Temperatur. Superkalander sind üblicherweise offline vor
gesehen, d. h., daß die aus der Papiermaschine kommende
Papierbahn zunächst auf einen Tambour aufgewickelt und mit
diesem zum Superkalander überführt wird, den sie dann mit
einer erheblich geringeren Geschwindigkeit als der Papier
maschinengeschwindigkeit durchläuft. Die Offline-Installation
hat den Vorteil, daß sich die Papierbahn vor Eintritt in den
Superkalander noch ausgleichen kann, so daß im Superkalander
nicht mit den durch viele Faktoren beeinflußten Bedingungen
aus der Papiermaschine gearbeitet werden muß. Der Installa
tionsbedarf ist jedoch erheblich höher. Klassischerweise weist
ein Superkalander einerseits beheizte Stahlwalzen und
andererseits Papierwalzen oder mit Baumwolle bezogene Walzen
auf. In neuerer Zeit werden auch sog. Multinip-Softkalander
eingesetzt, bei denen statt der Papierwalzen Walzen mit
Polymerbezügen verwendet werden. Diese weisen ein anderes
elastisches Verhalten auf als die Papierwalzen, so daß mit
kleinerem Nipdruck gearbeitet werden kann.
Zum zweiten gibt es sog. Maschinen- oder Softkalander, die
online an eine Papiermaschine angeschlossen sein können und
daher mit Papiermaschinengeschwindigkeit durchlaufen werden.
Maschinenkalander weisen aber nur wenige Walzenspalte auf, so
daß mit höherem Druck und Temperatur gearbeitet und die
Papierbahn entsprechend stärker beansprucht wird. Wesentlicher
Nachteil der Softkalander ist, daß nicht alle Papierarten in
hohen Qualitäten veredelt werden können. Insbesondere ist es
nicht möglich, mit einem Softkalander online hoch verdichtetes
SC-A-Papier herzustellen. Zwar ist es in jüngerer Zeit
gelungen, die Bedruckbarkeitseigenschaften eines mit 11
Walzenspalten superkalandrierten Naturtiefdruckpapieres auch
mit nur 4 Walzenspalten eines Softkalanders zu erreichen, doch
sind hierfür relativ hohe Walzentemperaturen und Druck
spannungen in den Walzenspalten erforderlich. Auch sind diese
Qualitäten nur bei einem Geschwindigkeitsbereich erreichbar,
der der für dieses Papier üblichen Satinagegeschwindigkeit im
Superkalander entspricht. (Vgl. Rothfuss, Ulrich: Inline- und
Offline-Satinage von holzhaltigen, tiefdruckfähigen Natur
druckpapieren in: Wochenblatt für Papierfabrikation 1993, Nr.
11/12, Seite 457-466). Mithin können derartige Qualitäten nur
bei Offline-Installation des Softkalanders erreicht werden.
Aus der DE 43 01 023 C2 ist es außerdem für Maschinenkalander
bekannt, die Papierbahn unmittelbar vor dem Walzenspalt zu
bedampfen und die Papierbahn durch den Nip zu führen, bevor
sich die Temperatur und Feuchte in der Papierbahn ausgeglichen
haben. Damit erreicht man nicht nur eine Befeuchtung der
Papierbahn, sondern erzielt gleichzeitig eine Temperatur
erhöhung. Die im Dampf enthaltene Wärme überträgt sich beim
Kondensieren auf die Papierbahn, so daß man durch diese
Maßnahme eine Papierbahn erhält, die an der Oberfläche die
notwendige Temperatur und die notwendige Feuchte aufweist.
Wird nun diese Papierbahn durch den Walzenspalt geführt,
beeinflußt der Walzenspalt vor allem den Oberflächenbereich
der Papierbahn, während der mittlere (und untere) Bereich
wesentlich weniger beeinflußt wird. Im mittleren (und unteren)
Bereich erfolgt daher keine nennenswerte Veränderung in
Dickenrichtung. Das Volumen der Papierbahn bleibt in höherem
Maße erhalten, obwohl die Oberflächenqualität deutlich
verbessert wird. Die Online-Herstellung von SC-A-Papieren ist
jedoch mit derartigen Maschinenkalandern nicht möglich.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Online-Herstellung von
Papier mit hoher Glätte zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im wesentlichen dadurch
gelöst, daß die aus der Papiermaschine kommende, online einem
Superkalander (Multinip-Softkalander) zugeführte Papierbahn
vor dem Durchlaufen des ersten Walzenspaltes mit Sprühnebel
befeuchtet wird und daß der Sprühnebel etwa 0,6 bis 1,2 s,
vorzugsweise 0,8 bis 1 s, bevor die Papierbahn den ersten
Walzenspalt durchläuft auf die Papierbahn aufgebracht wird.
Das Befeuchten von Papierbahnen mit Hilfe von Düsenfeuchtern
ist grundsätzlich bekannt. Ein hierfür geeigneter Sprühkopf
ist beispielsweise aus der DE 38 19 762 C2 bekannt. Da beim
Besprühen aber einzelne Tropfen auf die Papierbahn aufgebracht
werden, erfolgt zwangsläufig eine ungleichmäßige Befeuchtung
der Papierbahn. Eine derartige Befeuchtung wird daher bislang
nur bei der Offline-Behandlung von Papierbahnen eingesetzt,
so daß die Feuchtigkeit ausreichend Zeit hat, sich gleichmäßig
über die Papierbahn zu verteilen. Die Online-Befeuchtung wird
bislang mittels Dampfblaskästen durchgeführt, wobei die beim
Sprühnebel qua definitionem auftretende Tropfenbildung gerade
verhindert werden soll. Mit der Erfindung wurde aber nun
erkannt, daß die Wahl eines entsprechenden Abstandes zwischen
der Sprühnebelbefeuchtung und dem ersten Walzenspalt des
Superkalanders auch bei der Online-Installation und mit
Papiermaschinengeschwindigkeit geförderter Papierbahn eine
gleichmäßig befeuchtete Papierbahn erreichbar ist. Es wurde
festgestellt, daß eine Zeitdauer von 0,6 bis 1,2 s, vorzugs
weise 0,8 bis 1 s ausreicht, um eine gleichmäßig befeuchtete
Papierbahn zu erhalten. Die örtliche Anordnung der Befeuch
tungseinrichtung hängt somit wesentlich von der Papier
maschinengeschwindigkeit ab. Bei einer üblichen Papier
maschinengeschwindigkeit von bis zu 1.400 m/min ergibt sich
bei einer angestrebten Einwirkzeit von 0,7 s ein räumlicher
Abstand der Befeuchtungseinrichtung von dem ersten Walzenspalt
von ca. 16 m. Dies ist in Papiermaschinen mit entsprechenden
Umlenkungen der Papierbahn ohne weiteres realisierbar.
Um eine ausreichend schnelle Vergleichmäßigung der tropfen
weise auf der Papierbahn auftreffenden Feuchtigkeit zu
gewährleisten, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung vorgesehen, daß der Sprühnebel als feiner gleich
mäßiger Nebel mit einer durchschnittlichen Tropfengröße
< 50 µm, vorzugsweise <= 20 µm aufgebracht wird. Die Bildung
zu großer Tropfen würde eine Vergleichmäßigung der Feuchtever
teilung in der Papierbahn verhindern, was zu einer Qualitäts
verschlechterung bei der Behandlung in den Walzenspalten
führen würde.
Da die Papierbahn, insbesondere bei einer Bedampfung un
mittelbar vor dem ersten Walzenspalt, wie es in der DE 43 01 023 C2
vorgeschlagen wird, im Kalander schonend behandelt
wird, ist es möglich, dem Kalander die Papierbahn mit einer
relativ hohen Ausgangsfeuchte zuzuführen. Erfindungsgemäß ist
daher vorgesehen, daß der Feuchtigkeitsgehalt der Papierbahn
durch die Sprühnebelbefeuchtung um ca. 5 bis 7% erhöht wird.
Ausgehend von einer durchschnittlichen Feuchte von 2 bis 4%
nach Verlassen der Papiermaschine weist die Papierbahn nach
der Befeuchtung somit eine Feuchte von etwa 7 bis 11% auf.
Durch den erhöhten Feuchtegehalt wird eine bessere Verformbar
keit der Papierbahn am ersten Nip des Superkalanders er
möglicht.
Ein besseres Eindringen der Feuchtigkeit in die Papierbahn
wird in Weiterbildung der Erfindung dadurch erreicht, daß der
Sprühnebel mit Wasser mit verringerter Oberflächenspannung
erzeugt wird. So wird der Sprühnebel erfindungsgemäß mit
warmen Wasser erzeugt oder dem Sprühnebelwasser werden Tenside
oder dergleichen zugesetzt, um die Oberflächenspannung zu
verringern.
Die Tröpfchengröße wird erfindungsgemäß dadurch verringert,
daß der Sprühnebel mit Luft versprüht wird.
Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, daß die Feuchte der
Papierbahn vor und/oder hinter dem Befeuchter ermittelt und
daß die Befeuchtung in Abhängigkeit von den ermittelten
Feuchte-Istwerten und vorgegebenen Sollwerten geregelt wird.
In Weiterbildung der Erfindung werden der Glanz und/oder die
Glätte der Papierbahn gemessen und eventuelle Glanz- und/oder
Glätteunterschiede über die Breite der Papierbahn ermittelt.
Die einzelnen Sprühköpfe des Düsenbefeuchters können einzeln
angesteuert werden, so daß die Nebelaufbringung in Quer
richtung der Papierbahn auf die ermittelten Glanz- und/oder
Glätteunterschiede abgestimmt werden kann.
Erfindungsgemäß wird die Ober- und Unterseite der Papierbahn
befeuchtet, so daß die auf die einzelne Seite aufzubringende
Feuchtigkeitsmenge entsprechend reduziert werden kann.
Außerdem können bei einer lediglich einseitig befeuchteten
Papierbahn Flachlageprobleme auftreten, d. h. es könnte eine
leichte Aufbiegung der Randbereiche erfolgen.
Schließlich ist es Bestandteil der erfindungsgemäßen Lösung,
daß die Papierbahn unmittelbar vor dem ersten Walzenspalt des
Superkalanders mit Dampf befeuchtet und durch den Walzenspalt
geführt wird, bevor die durch die Dampfbeaufschlagung
entstandene erhöhte Feuchte der Oberfläche unter einen
vorbestimmten Wert im Bereich von 12% bis 25% abgesunken ist.
Hierdurch wird, wie bereits oben beschrieben, die Beein
flussung der Papierbahn durch den Walzenspalt im wesentlichen
auf die Oberflächenbereiche der Papierbahn beschränkt und eine
schonendere Behandlung der Papierbahn im Superkalander
ermöglicht. Durch die Bedampfung können außerdem Flachla
geprobleme kompensiert werden, so daß die Papierbahn ordnungs
gemäß flach in den Superkalander eintritt.
Die Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur Online-Herstellung
von Papier dadurch gelöst, daß bei einer Papiermaschine mit
einer Trockenpartie und einem hinter der Trockenpartie online
angeordneten Superkalander (Multinip-Softkalander) mit einer
Vielzahl von Walzenspalten, die von der Papierbahn durchlaufen
werden, im Anschluß an die Trockenpartie der Papiermaschine
eine Befeuchtungseinrichtung mit wenigstens einem Düsenfeuch
ter zur Aufbringung eines Sprühnebels auf die Papierbahn
vorgesehen ist, wobei die Befeuchtungseinrichtung derart von
dem Superkalander beabstandet ist, daß die Papierbahn den
ersten Walzenspalt etwa 0,6 bis 1,2 s, vorzugsweise 0,8 bis
1 s nach der Befeuchtung durchläuft.
Erfindungsgemäß weist die Befeuchtungseinrichtung je wenig
stens einen der Ober- und der Unterseite der Papierbahn
zugeordneten Düsenfeuchter auf.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist an dem
Düsenfeuchter eine Absaugung vorgesehen, mit der der Nebel im
Aggregat gehalten werden kann und ein gleichmäßiger Abstand
der Papierbahn zu den Düsen gewährleistet werden kann. Die
Absaugung erzeugt einen Unterdruck, der die Tatsache kompen
siert, daß die Papierbahn durch die Sprühbefeuchtung von dem
Düsenfeuchter weggedrückt wird.
In Weiterbildung der Erfindung sind insbesondere die Düsen zur
Befeuchtung der Oberseite der Papierbahn horizontal an
geordnet, da eine nach unten gerichtete Besprühung zu
Tropfenproblemen führen könnte.
Vorzugsweise sind in dem Düsenfeuchter eine Vielzahl von
Sprühköpfen nebeneinander angeordnet, die erfindungsgemäß
einzeln oder in Gruppen ansteuerbar sind. Dadurch wird es
ermöglicht, festgestellte Glanz- und/oder Glätteunterschiede
in Querrichtung der Papierbahn durch entsprechende Steuerung
der Sprühstärke einzelner Sprühdüsen zu kompensieren.
Unmittelbar vor dem ersten Walzenspalt des Superkalanders ist
erfindungsgemäß eine Dampfabgabeeinrichtung vorgesehen, so daß
die durch die Dampfbeaufschlagung bewirkte Temperatur- und
Feuchteerhöhung der Papierbahn noch nicht ausgeglichen ist,
wenn die Papierbahn den Walzenspalt durchläuft.
In Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens ist je eine
Dampfabgabeeinrichtung auf beiden Seiten der Papierbahn vor
dem ersten Walzenspalt des Superkalanders angeordnet, so daß
die Verbesserung der Glanz- und Glätteeigenschaften sowohl auf
der Ober- als auch auf der Unterseite der Papierbahn gleich
zeitig erfolgt.
In Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß vor
und/oder hinter der Befeuchtungseinrichtung ein Meßrahmen
vorgesehen ist, mit dem die Feuchtigkeit der Papierbahn erfaßt
wird, wobei die ermittelten Meßwerte zur Steuerung der
Befeuchtungseinrichtung und/oder der Dampfabgabeeinrichtung
herangezogen werden.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der
Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung. Dabei bilden alle
beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für
sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der
Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den
Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Es zeigen:
Fig. 1 schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Online-Herstellung von Papier und
Fig. 2 einen Schnitt durch einen Düsenfeuchter.
Eine Vorrichtung 1 zur Online-Herstellung von Papier mit hoher
Glätte, insbesondere SC-A-Papier, weist zum einen eine
Papiermaschine auf, von der in der Zeichnung lediglich der
letzte Abschnitt der Trockenpartie 2 angedeutet ist. Die
nähere Ausgestaltung der Papiermaschine spielt für die
Erfindung keine Rolle.
In dem hier dargestellten Abschnitt der Trockenpartie 2 der
Papiermaschine umläuft eine Papierbahn 3 zwei Saugwalzen 4,
4' und zwei Trocknungswalzen 5, 5', wobei die Feuchtigkeit der
Papierbahn 3 auf etwa 2 bis 4% abgesenkt wird und die
Papierbahn die notwendige Stabilität erhält. Die Feuchtigkeit
wird über einen Feuchtigkeitsmeßrahmen 6 erfaßt.
Anschließend an die Trockenpartie 2 durchläuft die Papier
bahn 3 eine Befeuchtungseinrichtung 7, die je einen Düsen
feuchter 7, 8 für die Ober- und Unterseite 3a, 3b der
Papierbahn 3 aufweist. Der Aufbau der Düsenfeuchter 8, 9 wird
später beschrieben. Hier sei nur darauf hingewiesen, daß der
der Oberseite 3a der Papierbahn 3 zugeordnete Düsenfeuchter 9
derart angeordnet ist, daß das Aufsprühen der Feuchtigkeit auf
die Papierbahn 3 im wesentlichen waagerecht erfolgt.
Im Anschluß an die Befeuchtungseinrichtung 7 wird der
Feuchtegehalt der Papierbahn 3 wieder über einen Meßrahmen 10
erfaßt.
Anschließend wird die Papierbahn 3 online einem Superka
lander 11 zugeführt, der aus einer Vielzahl von Walzenspalten
(Nips) 12 1-12 9 besteht, die nacheinander von der Papierbahn
3 durchlaufen werden. Mit Superkalander wird hier ein
Multinip-Softkalander bezeichnet. Jeder Walzenspalt 12 wird
durch eine Polymerwalze 13 und eine Stahlwalze 14 gebildet,
die auf wenigstens 125°C, vorzugsweise bis auf 150°C aufge
heizt wird. Um die Papierbahn 3 durch die entsprechenden
Walzenspalte 12 zu führen, sind Umlenkrollen 15 vorgesehen.
Unmittelbar vor dem ersten Walzenspalt 12 1 des Superka
landers 11 ist eine Dampfabgabeeinrichtung 16 vorgesehen, die
insbesondere aus einem Dampfblaskasten bestehen kann, wie er
in der DE 43 01 023 C2 beschrieben ist. Bei der dargestellten
Ausführungsform sind Dampfabgabeeinrichtungen 16, 16' auf der
Ober- bzw. Unterseite 3a,b der Papierbahn 3 vorgesehen. Der
Dampfabgabeeinrichtung 16, 16' ist eine Absaugung 17 zu
geordnet, über die übersättigte Luft abgesaugt wird.
In dem Superkalander 11 sind vor weiteren Nips 12 2, 12 7
weitere Dampfabgabeeinrichtungen 18 vorgesehen, über die die
Papierbahn 3 nachgefeuchtet wird, um den Feuchteverlust in den
Walzenspalten 12 teilweise wieder auszugleichen.
Im Anschluß an den Superkalander 11 ist ein Meßrahmen 19
vorgesehen, der den Glanz und/oder die Glätte der Papierbahn 3
ermittelt.
In Fig. 2 ist ein Düsenfeuchter 8, 9, mit dem die Befeuchtung
der Papierbahn 3 in der Befeuchtungseinrichtung 7 erfolgt,
näher dargestellt.
Der Düsenfeuchter 8, 9 weist ein Gehäuse 20 auf, an dessen der
Papierbahn zu gewandten Seite eine Mehrzahl nebeneinander
angeordneter Sprühköpfe 21, wie sie beispielsweise aus der
DE 38 19 762 C2 bekannt sind, angeordnet ist. Die Sprühköp
fe 21 sind einzeln oder in Gruppen derart ansteuerbar, daß die
Sprühstärke variiert werden kann. An dem Gehäuse 20 ist
außerdem eine Tropfwanne 22 vorgesehen, in der sich kondensie
rende Flüssigkeit sammeln kann. Die Tropfwanne 22 ist zu
Montage- und Wartungszwecken um ein Gelenk 23 verschwenkbar,
so daß das Innere des Gehäuses 20 und die Sprühköpfe 21
zugänglich sind. An dem Gehäuse 20 ist im Bereich der
Tropfwanne 22 außerdem eine Absaugung 24 vorgesehen, über die
der Nebel in dem Aggregat gehalten und die Papierbahn auf
einen gleichmäßigen Abstand zu den Sprühköpfen 21 gebracht
werden kann. Um den Bereich, in dem Wasser auf die Papierbahn
auf gesprüht wird, zu schützen und eine Störung der Befeuchtung
zu vermeiden, sind an der Trieb- und Führerseite Rand
abdeckungen 25 vorgesehen, die einstellbare Dichtleisten 26
aufweisen können. Über Lochbleche 27 wird ein Druckausgleich
im Sprühbereich erreicht und die Rückführung von eventuell
kondensierender Feuchtigkeit in die Tropfwanne 22 ermöglicht.
An Stelle des in Fig. 1 gezeigten Superkalanders 11 kann auch
ein sog. Double-Stack-Superkalander verwendet werden, bei dem
zwei Gruppen von Walzenspalten hintereinander angeordnet sind,
die nacheinander von der Papierbahn durchlaufen werden.
Hierdurch wird die Bauhöhe des Kalanders vermindert. Im
übrigen bleibt die Vorrichtung 1 unverändert. Das erfindungs
gemäße Verfahren läßt sich bei einem Double-Stack-Superka
lander in gleicher Weise durchführen wie bei dem in Fig. 1
dargestellten Kalander.
Nachfolgend wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen
Vorrichtung 1 beschrieben:
Die in üblicher Weise aus der Trockenpartie 2 der Papier
maschine aus tretende Papierbahn 3 weist eine Feuchtigkeit von
etwa 2 bis 4% (Gewichtsprozent) auf, die über den Meßrahmen 6
überprüft wird. In der Befeuchtungseinrichtung 7 wird über die
Düsenfeuchter 8, 9 Sprühnebel auf die Ober- und Unterseite 3a,
b der Papierbahn 3 aufgesprüht. Da die Aufnahmedauer der
Feuchtigkeit in die Papierbahn 3 wesentlich von der Tropfen
größe abhängt, sollte die durchschnittliche Tröpfchengröße
< 50 µm, vorzugsweise <= 20 µm sein. Insbesondere ist darauf
zu achten, einen feinen gleichmäßigen Feuchtnebel zu erzeugen,
der durch entsprechende Steuerung der Sprühköpfe 21 dosierbar
ist. Um das Eindringen der Feuchtigkeit in die Papierbahn 3
zu erleichtern, ist die Oberflächenspannung des für den
Sprühnebel verwendeten Wassers durch Erwärmen und/oder den
Zusatz von Tensiden oder dergleichen verringert. Im Anschluß
an die Befeuchtung in der Befeuchtungseinrichtung 7 wird die
Feuchtigkeit der Bahn im Meßrahmen 10 erneut überprüft, wobei
die Papierbahn 3 hier eine Feuchte von etwa 7 bis 11%
aufweist. Mit der Befeuchtungseinrichtung wird somit eine
Feuchteerhöhung um 5 bis 7% erreicht. Um zu gewährleisten, daß
sich die tropfenförmig auf die Papierbahn 3 aufgebrachte
Feuchtigkeit gleichmäßig in der Papierbahn verteilen kann, ist
die Befeuchtungseinrichtung 7 etwa 0,6 bis 1,2, vorzugsweise
0,8 bis 1 s vor dem ersten Walzenspalt 12 1 des Superkalanders
11 angeordnet. Gegebenenfalls reicht es auch aus, wenn die
Befeuchtungseinrichtung 7 nur 0,4 bis 0,6 s vor dem ersten
Walzenspalt 12 1 angeordnet ist. Die örtliche Lokalisierung der
Befeuchtungseinrichtung 7 hängt somit von der Papiermaschinen
geschwindigkeit ab. Bei einer Papiermaschinengeschwindigkeit
von etwa 1.400 m/min und einem gewünschten Zeitintervall von
0,7 s zwischen Befeuchtung und erstem Walzenspalt ergibt sich
somit ein Abstand von etwa 16,3 m. Bei einer Veränderung der
Papiermaschinengeschwindigkeit muß die Befeuchtungseinrichtung
7 entsprechend verschoben werden.
Mit der Dampfabgabeeinrichtung 16, 16' wird nun unmittelbar
vor dem ersten Nip 12 1 des Superkalanders 11 heißer, tröpf
chenfreier Dampf auf die Papierbahnoberfläche aufgebracht,
wobei die Dampftemperatur in der Dampfblaskammer der Dampf
abgabeeinrichtung 16, 16' etwa im Bereich von 102°C bis 110°C
liegt, um ein Kondensieren des Dampfes auszuschließen. Die
Dampfabgabeeinrichtung 16, 16' wird möglichst dicht an den
Walzenspalt 12 1 herangebracht, wobei die Entfernung wiederum
in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit, mit der die Papier
bahn 3 den Walzenspalt 12 durchläuft, eingestellt werden kann.
Der aus der Dampfabgabeeinrichtung 16, 16' austretende Dampf
breitet sich mit einem relativ gleichmäßigen Druck und einer
gleichmäßigen hohen Geschwindigkeit von beispielsweise 25 m/s
oder mehr aus. Sobald der Dampf mit der relativ kalten
Papierbahn 3 in Berührung kommt, kondensiert er, wobei er die
Temperatur an der Oberfläche der Papierbahn 3 drastisch
erhöht. Bei einer etwa 30°C kalten Papierbahn 3 wird die
Oberfläche nach der Kondensation des Dampfes etwa 90°C heiß
sein. Gleichzeitig bildet sich durch den kondensierten Dampf
ein Feuchtigkeitsfilm, dessen Stärke beispielsweise im Bereich
eines Tausendstelmillimeters liegt. Bei der Kondensation
ergibt sich eine fast schlagartige Temperaturerhöhung der
Oberfläche der Papierbahn 3, die sich aber innerhalb sehr
kurzer Zeit über die Dicke der Papierbahn 3 ausgleicht, so daß
die Papierbahn 3 innerhalb von Sekundenbruchteilen eine
gleichmäßige Temperaturverteilung hat. Die Vergleichmäßigung
der Feuchteverteilung dauert etwas länger, da die Feuchtigkeit
langsamer als die Temperatur in die Papierbahn 3 eindringt.
(Bei der Bedampfung erfolgt die Vergleichmäßigung jedoch
erheblich schneller als bei der Sprühnebelbefeuchtung.)
Deswegen hat die oberste Schicht (bei einem SC-A-Papier eines
Stoffgewichts von ca. 50 g/m2 etwa ein Drittel der Papierbahn)
eine wesentlich höhere relative Feuchtigkeit als der mittlere
Bereich der Papierbahn- 3. Je weiter die Feuchtigkeit in das
Innere der Papierbahn 3 vordringt, desto stärker nimmt die
relative Feuchtigkeit ab. Bevor die Feuchte der Oberfläche
(oberes bzw. bei Bedampfung von unten unteres Drittel) der
Papierbahn 3 aber unter einen vorbestimmten Wert im Bereich
von 12% bis 25%, insbesondere von 16 bis 25% abgesunken ist,
durchläuft die Papierbahn 3 den ersten Nip 12 1 des Superka
landers 11. Auch die Temperatur der Papierbahn 3 ist zu diesem
Zeitpunkt noch nicht ausgeglichen, vielmehr sollte die durch
die Dampfbeaufschlagung bedingte Temperaturerhöhung im
mittleren Drittel der Papierbahn das 1/e-fache der Temperatur
erhöhung der Oberfläche der Papierbahn noch nicht erreicht
haben.
In dem ersten Nip 12 1 des Superkalanders 11 wird die Papier
bahn 3 behandelt, indem die Oberfläche der Papierbahn 3, die
noch die erhöhte Temperatur und Feuchtigkeit aufweist,
geglättet bzw. mit erhöhtem Glanz versehen wird. Die weiter
innen liegenden Bereiche der Papierbahn 3 werden durch den
Walzenspalt 12 1 nicht nennenswert verändert. Anschließend
durchläuft die Papierbahn 3 die weiteren Walzenspalte 12 2 bis
12 9 des Superkalanders 11, wobei die Papierbahn 3 vor ein
zelnen Nips noch durch die Dampfabgabeeinrichtungen 18
nachgefeuchtet wird, um die Glanz- und Glätteerhöhung zu
verbessern.
Auf der Basis der ermittelten Meßwerte der Meßrahmen 6 und 10
und vorgegebener Sollwerte wird die Befeuchtung durch die
Befeuchtungseinrichtung 7 und die Dampfabgabe durch die
Dampfabgabeeinrichtungen 16, 16' gesteuert. In ähnlicher Weise
dienen die von dem Meßrahmen 19 ermittelten Glanz- und/oder
Glättewerte zusammen mit entsprechend vorgegebenen Sollwerten
zur Steuerung der Dampfbeaufschlagung in der Dampfabgabeein
richtung 16, 16' sowie ggf. der Heizung der Kalanderwalzen 14.
Mit der Erfindung wird dem Superkalander 11 eine Papierbahn 3
mit hoher Anfangsfeuchte zugeführt, was in Verbindung mit der
schonenden Behandlung der Papierbahn mit hoher Feuchtigkeit
und Temperatur in den Oberflächenbereichen die Online-
Herstellung von Papier mit hervorragenden Glättewerten
ermöglicht.
1
Vorrichtung
2
Trockenpartie
3
Papierbahn
3
a Oberseite
3
b Unterseite
4
,
4
' Saugwalze
5
,
5
, Trocknungswalze
6
Meßrahmen (Feuchte)
7
Befeuchtungseinrichtung
8
Düsenfeuchter
9
Düsenfeuchter
10
Meßrahmen (Feuchte)
11
Superkalander
12
1
-
12
9
Walzenspalt (Nip)
13
Polymerwalze
14
Stahlwalze
15
Umlenkrolle
16
,
16
' Dampfabgabeeinrichtung
17
Absaugeinrichtung
18
Dampfabgabeeinrichtung
19
Meßrahmen (Glanz)
20
Gehäuse
21
Sprühkopf
22
Tropfwanne
23
Gelenk
24
Absaugung
25
Randabdeckung
26
Dichtleiste
27
Lochblech
Claims (21)
1. Verfahren zur Online-Herstellung von Papier mit hoher
Glätte, wobei die aus der Papiermaschine kommende Papier
bahn (3) online einem Superkalander (Multinip-Softka
lander) (11) zugeführt wird, in dem sie zur Erzielung der
gewünschten Glätteeigenschaften eine Vielzahl von Walzen
spalten (12 1-12 9) durchläuft, wobei die Papierbahn (3) vor
dem Durchlaufen des ersten Walzenspaltes (12 1) mit Sprühnebel
befeuchtet wird und wobei der Sprühnebel etwa 0,6 bis 1,2 s,
vorzugsweise 0,8 bis 1 s bevor die Papierbahn (3) den ersten
Walzenspalt (12 1) durchläuft auf die Papierbahn (3) aufge
bracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Sprühnebel als feiner gleichmäßiger Nebel mit einer
durchschnittlichen Tropfengröße < 50 µm, vorzugsweise <=
20 µm, aufgebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Feuchtigkeitsgehalt der Papierbahn (3) durch die
Sprühnebelbefeuchtung um ca. 5 bis 7 Gewichtsprozent erhöht
wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Feuchtegehalt der Papierbahn (3) nach
der Sprühnebelbefeuchtung etwa 7 bis 11 Gewichtsprozent
beträgt.
5. verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Sprühnebel mit Wasser mit verringerter
Oberflächenspannung erzeugt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
der Sprühnebel mit warmem Wasser erzeugt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Sprühnebelwasser Tenside oder dergleichen zugesetzt
werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der Sprühnebel mit Luft versprüht wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Feuchte der Papierbahn (3) vor
und/oder hinter der Sprühnebelbefeuchtung ermittelt wird und
daß die Sprühnebelbefeuchtung in Abhängigkeit von den
ermittelten Feuchte-Istwerten und vorgegebenen Sollwerten
geregelt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß eventuelle Glanz- und/oder Glätteunter
schiede über die Breite der Papierbahn (3) ermittelt werden
und daß die Nebelaufbringung in Querrichtung der Papier
bahn (3) hierauf abgestimmt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ober- und Unterseite (3a, b) der
Papierbahn (3) mit Sprühnebel befeuchtet wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Papierbahn (3) unmittelbar vor dem
ersten Walzenspalt (12 1) des Superkalanders (11) mit Dampf
befeuchtet und durch den Walzenspalt (12 1) geführt wird, bevor
die durch die Dampfbeaufschlagung entstandene erhöhte Feuchte
der Oberfläche unter einen vorbestimmten Wert im Bereich von
12% bis 25% abgesunken ist.
13. Vorrichtung zur Online-Herstellung von Papier mit einer
Papiermaschine mit einer Trockenpartie (2) und einem hinter
der Trockenpartie (2) online angeordneten Superkalander
(Multinip-Softkalander) (11) mit einer Vielzahl von Walzen
spalten (12 1-12 9), die von der Papierbahn (3) durchlaufen
werden, wobei im Anschluß an die Trockenpartie (2) der
Papiermaschine eine Befeuchtungseinrichtung (7) mit wenigstens
einem Düsenfeuchter (8, 9) zur Aufbringung eines Sprühnebels
auf die Papierbahn (3) vorgesehen ist und wobei die Befeuch
tungseinrichtung (7) derart von dem Superkalander (11)
beabstandet ist, daß die Papierbahn (3) den ersten Walzen
spalt (12 1) etwa 0,6 bis 1,2 s, vorzugsweise 0,8 bis 1 s nach
der Befeuchtung durchläuft.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
die Befeuchtungseinrichtung (7) je wenigstens einen der Ober-
und der Unterseite (3a,b) der Papierbahn (3) zugeordneten
Düsenfeuchter (8, 9) aufweist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekenn
zeichnet, daß an dem Düsenfeuchter (8, 9) eine Absaugung (24)
vorgesehen ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß in dem Düsenfeuchter (8, 9) eine Vielzahl
von Sprühköpfen (21) nebeneinander angeordnet ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß
die Sprühköpfe (21) einzeln oder in Gruppen ansteuerbar sind.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekenn
zeichnet, daß insbesondere die Sprühköpfe (21) zur Befeuchtung
der Oberseite (3a) der Papierbahn (3) horizontal angeordnet
sind.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, daß unmittelbar vor dem ersten Walzen
spalt (12 1) des Superkalanders (11) eine Dampfabgabeein
richtung (16, 16') vorgesehen ist, so daß die durch die
Dampfbeaufschlagung bewirkte Temperatur- und Feuchteerhöhung
der Papierbahn (3) nicht ausgeglichen ist, wenn die Papier
bahn (3) den Walzenspalt (12 1) durchläuft.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß
je eine Dampfabgabeeinrichtung (16, 16') auf beiden Seiten der
Papierbahn (3) vor dem ersten Walzenspalt (12 1) des Superka
landers (11) angeordnet ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch
gekennzeichnet, daß vor und/oder hinter der Befeuchtungsein
richtung (7) ein Meßrahmen (6, 10) vorgesehen ist, mit dem die
Feuchtigkeit der Papierbahn (3) erfaßbar ist, wobei die
ermittelten Meßwerte zur Steuerung der Befeuchtungsein
richtung (7) und/oder der Dampfabgabeeinrichtung (16, 16')
herangezogen werden.
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Owner name: V.I.B. SYSTEMS GMBH, 63477 MAINTAL, DE |
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Effective date: 20110301 |