DE19843727A1 - Verfahren und Stoffauflaufsystem zur Verbesserung des Konsistenzquerprofils einer Faserbahn - Google Patents
Verfahren und Stoffauflaufsystem zur Verbesserung des Konsistenzquerprofils einer FaserbahnInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Stoffauflaufsystem zur Verbesserung des Konsistenzquerprofils einer Faserbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, im Naßprozeß, wobei zwei Suspensionen sektional vermischt werden und das Flächengewichtsquerprofil durch Beeinflussung der sektionalen Mischungsverhältnisse geregelt wird. DOLLAR A Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine dritte Suspension Q¶3¶ mit niedrigerem oder höherem Feststoffgehalt sektioniert über die Maschinenbreite zugemischt wird, wobei sich die prozentuale Zusammensetzung der Feststoffanteile der dritten Suspension von der Zusammensetzung der ersten und zweiten Suspension unterscheidet. DOLLAR A Das erfindungsgemäße Stoffauflaufsystem ist dadurch gekennzeichnet, daß stromaufwärts des Turbulenzerzeugers und/oder je Sektion in z-Richtung der Faserbahn gleichwirkend mindestens ein dritter Satz von Einzelzuführungen mit durchflußbeeinflussenden Mitteln für eine dritte Suspension vorgesehen ist, deren Feststoffzusammensetzung sich von der ersten und zweiten Suspension unterscheidet.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein
Stoffauflaufsystem zur Verbesserung des Konsistenzquerprofils
einer Faserbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn,
im Naßprozeß gemäß dem Oberbegriff des ersten
Verfahrensanspruches, beziehungsweise gemäß dem Oberbegriff
des Vorrichtungsanspruches.
Aus der Patentschrift US 5,560,807 ist es grundsätzlich
bekannt, in einem blendengeregelten Stoffauflauf im Bereich
des Querverteilers, sektional und geregelt eine Suspension
mit Additiven, chemischen Zusätzen oder Füllmaterialien so
zuzuführen, daß bezogen auf die z-Richtung des entstehenden
Papiers die Konzentration der Zusätze eingestellt werden kann
und die Zufuhr der Zusätze möglichst nahe am Auslaß des
Stoffauflaufes stattfindet, um eine Veränderung der Zusätze
durch einen zu lange Verweilzeit in der Stoffsuspension zu
vermeiden.
Aus der Deutschen Offenlegungsschrift der Anmelderin
DE 40 19 593 A1 ist ein sektional stoffdichtegeregelter
Stoffauflauf mit zwei maschinenbreit verteilten Sätzen von
Einzelzuführungen für zwei Stoffsuspensionen mit
unterschiedlichem Feststoffgehalt bekannt. Verwendet werden
hier vorzugsweise Ganzstoff und Siebwasser. Beim Abweichen
des Flächengewichtsprofils der Papierbahn an einer bestimmten
Stelle der Bahnbreite wird die Konzentration cm des
betreffenden Sektionsstromes durch eine Veränderung des
Mengenverhältnisses der einem Mischer zugeführten Regelströme
mit unterschiedlichem Feststoffgehalt QH/QL korrigiert. Diese
Art der Flächengewichtsquerprofilregelung ist bezüglich eines
gleichzeitig guten Faserorientierungsquerprofils sehr
vorteilhaft und bringt sehr gute Ergebnisse bezüglich des
Flächengewichtsquerprofils. Jedoch zeigt sich bei immer
steigenden Anforderungen an die Papierqualität, daß die so
hergestellten Papiere trotz gleichmäßiger Faserorientierung
und gleichmäßigem Flächengewicht streifige
Ungleichmäßigkeiten bezüglich ihrer Bedruckbarkeit aufweisen
können. Genauere Untersuchungen ergaben, daß diese ungleiche
Bedruckbarkeit auf eine ungleichmäßige Zusammensetzung des
Papiers zurückzuführen ist.
Aus der Europäischen Patentschrift EP 0 600 251 B1
(~ US 5,401,363) ist bekannt, zur Behebung eines
ungleichmäßigen Konsistenzquerprofils einer Papierbahn -
entstanden durch unterschiedlich starke Siebabnutzung -, dem
Stoffauflauf über die Maschinenbreite sektioniert
unterschiedliche Mengen Retentionsmittel zuzuführen. Ein
derartiges Verfahren führt jedoch zu keinem Erfolg, wenn die
ursprüngliche Konsistenz der Stoffsuspension schon über die
Maschinenbreite ungleich ist.
Es besteht also die Aufgabe ein Verfahren und ein
Stoffauflaufsystem zu beschreiben, welches das
Konsistenzquerprofils einer Faserbahn, insbesondere einer
Papier- oder Kartonbahn, verbessert.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale sowohl des
ersten Verfahrensanspruches und des ersten
Vorrichtungsanspruches gelöst.
Demgemäß schlagen die Erfinder vor, das bekannte Verfahren
zur Herstellung einer Faserbahn, insbesondere einer Papier-
oder Kartonbahn, im Naßprozeß, bei dem die Fasersuspension
mit Hilfe eines Stoffauflaufes über die Breite der Maschine
auf ein Sieb bzw. zwischen zwei Siebe verteilt wird und das
Flächengewichtsquerprofil zumindest teilweise durch über die
Maschinenbreite sektional variable Mischung einer ersten
Suspension Q1 mit einem gegebenen Feststoffgehalt und einer
gegebenen prozentualen Zusammensetzung unterschiedlicher
Feststoffanteile und einer zweiten Suspension Q2 mit
niedrigerem oder höherem Feststoffgehalt beeinflußt wird,
wobei sich die prozentuale Zusammensetzung der
Feststoffanteile der zweiten Suspension von der
Zusammensetzung der ersten Suspension unterscheidet,
dahingehend zu verbessern, daß mindestens eine dritte
Suspension Q3 mit niedrigerem oder höherem Feststoffgehalt
sektioniert über die Maschinenbreite zugemischt wird, wobei
sich die prozentuale Zusammensetzung der Feststoffanteile der
dritten Suspension von der Zusammensetzung der ersten
und/oder zweiten Suspension unterscheidet.
Dieses verbesserte Verfahren ermöglicht es nun durch
entsprechende Variation der Mischung der mindestens drei
Suspensionen unterschiedlicher Zusammensetzung den
entstehenden sektionalen Gesamtvolumenstrom so zu
beeinflussen, daß trotz Reduktion oder Erhöhung des gesamten
Feststoffanteils in der Sektion die prozentuale
Zusammensetzung der einzelnen Feststoffkomponenten konstant
bleibt. Allerdings kann nun auch der Einfluß einer sich
verändernden spezifischen Retention - bezogen auf die
einzelnen Feststoffanteile aufgrund des unterschiedlichen
Gesamtfeststoffanteils in der Suspension - durch gezielte
Beeinflussung der Anfangszusammensetzung der aufgegebenen
Stoffsuspension kompensiert werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung liegen darin, daß
als erste Suspension Q1 normale Stoffsuspension (Ganzstoff)
und/oder als zweite Suspension Q2 Siebwasser und/oder als
dritte Suspension Q3 Klarfiltrat und/oder Klarwasser und/oder
verdünntes Retentionsmittel und/oder Siebwasser aus anderen
Abschnitten der Siebpartie und/oder Q1 verwendet wird.
Ferner können sich die Suspensionen durch ihren Anteil an
Füllstoff und/oder durch ihren Anteil an Fasern
unterscheiden. Auch besteht die Möglichkeit, daß die
Suspensionen sich durch ihren Anteil an Fasern
unterschiedlicher Länge und/oder durch ihren Anteil an Fasern
mit unterschiedlichem Schrumpfungseinfluß auf die Faserbahn
im weiteren Herstellungsprozeß unterscheiden. In diesem
Zusammenhang wird auf die Ausführungen der Deutschen
Patentanmeldung der Anmelderin mit internem Aktenzeichen
EM00910/98152 hingewiesen und deren Inhalt vollständig mit in
den Offenbarungsgehalt dieser Anmeldung einbezogen.
Eine besondere und vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens
besteht auch darin, daß die zweite Suspension Q2 so ausgelegt
wird, daß sie überwiegend oder ausschließlich Faseranteile
enthält, und daß die dritte Suspension Q3 so ausgelegt wird,
daß sie überwiegend oder ausschließlich Füllstoffanteile
enthält. Hierdurch kann erreicht werden, daß bei einem
bestimmten Mischungsverhältnis Q2/Q3 der zweiten und dritten
Suspension eine Feststoffzusammensetzung erreicht wird, die
der Feststoffzusammensetzung der ersten Suspension
entspricht, jedoch unterschiedliche Konzentration an
Feststoffen aufweist. Somit kann durch einfache Beibehaltung
dieses Mischungsverhältnisses die Feststoffzusammensetzung
konstant bleiben, auch wenn unterschiedliche
Mengenverhältnisse zur ersten Suspension eingestellt werden.
Eine gezielte Verschiebung des Mischungsverhältnises Q2/Q3 der
zweiten und dritten Suspension bewirkt dann eine Verschiebung
der Feststoffzusammensetzung in Richtung Füllstoffe oder
Fasern.
Wird zusätzlich der Massenanteil der Feststoffe der ersten
und zweiten Suspension gleich gewählt, so bewirkt eine
Verschiebung des Mischungsverhältnises Q2/Q3 der zweiten und
dritten Suspension bei konstantem Summenvolumenstrom von Q2+Q3
keine Veränderung des gesamten Feststoffanteils des
Gesamtvolumenstromes von erster, zweiter und dritter
Suspension und damit - gleichbleibendes Retentions- und
Schrumpfungsverhalten vorausgesetzt - keine Änderung des
Flächengewichtes der entsprechenden Sektion der fertigen
Faserbahn. Eine derartige Ausgestaltung wirkt sich besonders
auf die Komplexität des Regel/Steuerverhaltens aus und läßt
einfache, beziehungsweise einfach programmierbare Regelungen
zu, da sich die gegenseitigen Wechselwirkungen durch
Veränderungen einzelner Volumenstromverhältnisse in Grenzen
halten.
Eine andere besondere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens besteht darin, daß die zweite Suspension Q2
überwiegend Faseranteile mit hoher Schrumpfungstendenz, die
dritte Suspension Q3 überwiegend Faseranteile mit niedriger
Schrumpfungstendenz, und eine vierte Suspension Q4
überwiegend Füllstoffanteile und gegebenfalls eine fünfte
Suspension Q5 Retentionsmittel enthält. Hierfür gelten die
vorbeschriebenen Ausführungen entsprechend.
Zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens schlagen die
Erfinder vor, ein Stoffauflaufsystem einer Papier- oder
Kartonmaschine mit sektionierter Stoffdichteregelung über die
Maschinenbreite durch variable Mischung einer ersten und
einer zweiten Suspension mit unterschiedlichen
Feststoffkonzentrationen, welche vorzugsweise eine erste
maschinenbreite Zuführung oder einen ersten Satz von
Einzelzuführungen für die erste Suspension, einen zweiten
Satz von Einzelzuführungen mit durchflußbeeinflussenden
Mitteln für die zweite Suspension, einen turbulenzerzeugenden
Abschnitt und einen Düsenabschnitt enthält dahingehend
weiterzuentwickeln, daß stromaufwärts des
turbulenzerzeugenden Abschnittes und/oder je Sektion in z-
Richtung der Faserbahn gleichwirkend mindestens ein dritter
Satz von Einzelzuführungen mit durchflußbeeinflussenden
Mitteln für eine dritte Suspension vorgesehen ist, deren
Feststoffzusammensetzung sich entsprechend den oben gemachten
Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens unterscheidet.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und
nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht
nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind,
ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnungen näher
erläutert werden. Es stellen dar:
Fig. 1a-1c Schematische Darstellungen erfindungsgemäßer
Suspensionszuführung zum Stoffauflauf mit drei
Sätzen von Einspeisungen vor dem Stoffauflauf;
Fig. 2a-2c Schematische Darstellungen erfindungsgemäßer
Suspensionszuführung zum Stoffauflauf mit zwei
Sätzen von Einspeisungen vor dem Stoffauflauf
und einem Satz Einspeisung in eine dem
Turbulenzerzeuger vorgelagerten Kammer.
Die Fig. 1a-1c zeigen schematische Darstellungen
erfindungsgemäßer Suspensionszuführung zu einem Stoffauflauf
mit drei Sätzen von Einspeisungen und deren sektionalen
Zusammenführung vor dem Stoffauflauf. In diesem Beispiel
werden drei Stoffsuspensionen QH, QL und QC mit
unterschiedlichen Füllstoffanteilen und Zusammensetzungen
gemischt. Konkret wird hier im sektionierten Hauptstrom QH
Ganzstoff mit einem hohen Anteil an Füllstoffen geführt und
in die Sektionsleitungen wiederum zwei sektionierte
Suspensionsströme mit Siebwasser QL und Klarwasser QC
eingeleitet.
Die Siebwasser- und Klarwasserströme werden jeweils mit
Dosierventilen je Sektion bezüglich ihres Volumenstromes
gesteuert, beziehungsweise geregelt. Zusätzlich kann auch
eine, hier nicht dargestellte, sektionale
Volumenstromsteuerung oder Volumenstromregelung der
sektionalen Gesamtvolumenströme QG = QH + QL + QC durch
zusätzliche Ventile vor oder hinter den sektionalen
Zuführungen der Summenströme aus Siebwasser QL und Klarwasser
QC erfolgen.
Bezüglich der einzelnen Zudosierungen von Teilströmen in
einen Hauptstrom unter Beibehaltung eines Gesamtvolumenstroms
wird auf die Deutschen Patentschriften der Anmelderin DE 42
11 291 C2 und DE 42 11 290 C2 verwiesen und deren
Offenbarungsgehalt hiermit vollinhaltlich übernommen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Verfahrens und der Vorrichtung ist in den Fig. 2a-2c
schematisch dargestellt. Diese zeigen die Zuführung von drei
unterschiedlichen Suspensionen zum Stoffauflauf mit zwei
Sätzen von Einspeisungen vor dem Stoffauflauf und einem Satz
Einspeisung in eine dem Turbulenzerzeuger vorgelagerten
Kammer des Stoffauflaufes.
Dargestellt ist zunächst ein bekannter stoffdichtegeregelter
Stoffauflauf mit zwei Sätzen von sektionalen Zuführungen von
Ganzstoff und Siebwasser vor dem eigentlichen Stoffauflauf.
Zusätzlich wird ein dritter Satz von sektionalen
Suspensionsströmen mit Klarwasser QC in eine dem
Turbulenzerzeuger vorgeschaltete Kammer zugemischt. Damit die
Zumischung in diesem Bereich des Stoffauflaufes keine
unerwünschten Veränderungen der sektionalen
Gesamtvolumenströme QG ergibt, muß entweder eine Zudosierung
unter einem bestimmten Winkel erfolgen, durch den der
Gesamtvolumenstrom nicht beeinflußt wird, oder es muß durch
zusätzliche Ventile der zugeführte, sektionale
Summenvolumenstrom QS aus QH + QL variiert werden.
Da die Zusammensetzung der Feststoffanteile bezüglich Fasern
und Füllstoffe im Siebwasser und Klarwasser unterschiedlich
ausfällt, kann durch die oben dargestellten
Stoffauflaufsysteme eine Verdünnungsregelung des
Flächengewichtsquerprofils verwirklicht werden, die eine
gewünschte und bestimmte, sektionsweise Veränderung der
Zusammensetzung des, auf einen Stoffauflauf aufgegebenen,
Gesamtvolumenstrom QG zuläßt.
Es ist darauf hinzuweisen, daß die in den Figuren
dargestellten Sektionierungen des Suspensionszuführungen in
jeweils drei Sektionen lediglich das Prinzip darstellen soll,
in der praktischen Ausführung jedoch meist eine wesentlich
kleinere Unterteilung in wesentlich mehr Sektionen
stattfindet. Ebenso kann die Breite der einzelnen Sektionen
über die Maschinenbreite hinweg unterschiedlich ausfallen. So
kann beispielsweise im Randbereich eine kleinere Unterteilung
gewählt werden als im mittleren Bereich, da meist der größte
Fehlergradient in den Randbereichen auftritt, während im
mittleren Bereich mit geringeren Fehlergrößen je Breite zu
rechnen ist.
1
erster Satz Suspensionseinspeisungen
2
zweiter Satz Suspensionseinspeisungen
3
dritter Satz Suspensionseinspeisungen
4
Vorkammer im Stoffauflauf
5
Turbulenzerzeuger im Stoffauflauf
6
Stoffauflaufdüse
7
Dosierventile
8
Dosierventile
9
Sieb
10
Entwässerungsvorrichtungen
11
Brustwalze
12
Klarwasserbehälter
QH
QH
Suspensionsstrom mit hoher Konzentration/Ganzstoff
QL
QL
Suspensionsstrom mit geringer Konzentration/Siebwasser
QC
QC
Suspensionsstrom mit unterschiedlicher
Stoffzusammensetzung/Klarwasser
QG
QG
Gesamtvolumenstrom
QS
QS
Summenvolumenstrom
Q1
Q1
erster Suspensionsstrom
Q2
Q2
zweiter Suspensionsstrom
Q3
Q3
dritter Suspensionsstrom
Claims (15)
1. Verfahren zur Verbesserung des Konsistenzquerprofils
einer Faserbahn, insbesondere einer Papier- oder
Kartonbahn, im Naßprozeß, wobei:
- 1. 1.1 die Fasersuspension mit Hilfe eines Stoffauflaufes über die Breite der Maschine auf ein Sieb bzw. zwischen zwei Siebe verteilt wird und
- 2. 1.2 das Flächengewichtsquerprofil zumindest teilweise durch über die Maschinenbreite sektional variable Mischung einer ersten Suspension Q1 mit einem gegebenen Feststoffgehalt und einer gegebenen prozentualen Zusammensetzung unterschiedlicher Feststoffanteile und einer zweiten Suspension Q2 mit niedrigerem oder höherem Feststoffgehalt beeinflußt wird, wobei sich die prozentuale Zusammensetzung der Feststoffanteile der zweiten Suspension von der Zusammensetzung der ersten Suspension unterscheidet, dadurch gekennzeichnet, daß
- 3. 1.3 mindestens eine dritte Suspension Q3 mit niedrigerem oder höherem Feststoffgehalt sektioniert über die Maschinenbreite zugemischt wird, wobei sich die prozentuale Zusammensetzung der Feststoffanteile der dritten Suspension von der Zusammensetzung der ersten und zweiten Suspension unterscheidet.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
als erste Suspension Q1 normale Stoffsuspension
(Ganzstoff) verwendet wird.
3. Verfahren gemäß einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß als zweite Suspension Q2 Siebwasser
verwendet wird.
4. Verfahren gemäß einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß als dritte Suspension Q3 Klarfiltrat
verwendet wird.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-3, dadurch
gekennzeichnet, daß als dritte Suspension Q3 Klarwasser
verwendet wird.
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-3, dadurch
gekennzeichnet, daß als dritte Suspension Q3 verdünntes
Retentionsmittel verwendet wird.
7. Verfahren gemäß einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Suspensionen sich durch ihren
Anteil an Füllstoff unterscheiden.
8. Verfahren gemäß einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Suspensionen sich durch ihren
Anteil an Fasern unterscheiden.
9. Verfahren gemäß einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Suspensionen sich durch ihren
Anteil an Fasern unterschiedlicher Länge unterscheiden.
10. Verfahren gemäß einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Suspensionen sich durch ihren
Anteil an Fasern mit unterschiedlichem
Schrumpfungseinfluß auf die Faserbahn im weiteren
Herstellungsprozeß unterscheiden.
11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-3, dadurch
gekennzeichnet, daß die zweite Suspension Q2 überwiegend
Faseranteile enthält und die dritte Suspension Q3
überwiegend Füllstoffanteile enthält.
12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-3, dadurch
gekennzeichnet, daß die zweite Suspension Q2 überwiegend
Faseranteile mit hoher Schrumpfungstendenz, die dritte
Suspension Q3 überwiegend Faseranteile mit niedriger
Schrumpfungstendenz, und eine vierte Suspension Q4
überwiegend Füllstoffanteile enthält.
13. Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
eine fünfte Suspension Q5 Retentionsmittel enthält.
14. Verfahren gemäß einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß zumindest teilweise, vorzugsweise
vollständig, der sektionale Volumenstrom der einzelnen
Suspensionen geregelt/gesteuert wird.
15. Stoffauflaufsystem einer Papier- oder Kartonmaschine mit
sektionierter Stoffdichteregelung über die
Maschinenbreite durch variable Mischung einer ersten und
einer zweiten Suspension (Q1, Q2) mit unterschiedlichen
Feststoffkonzentrationen, - vorzugsweise enthaltend eine
erste maschinenbreite Zuführung oder einen ersten Satz
von Einzelzuführungen für die erste Suspension (1),
einen zweiten Satz von Einzelzuführungen (2) mit
durchflußbeeinflussenden Mitteln (8) für die zweite
Suspension, einem Turbulenzerzeuger (5) und einer
Stoffauflaufdüse (6) - dadurch gekennzeichnet, daß
stromaufwärts der Turbulenzerzeuger (5) und/oder je
Sektion in z-Richtung der Faserbahn gleichwirkend
mindestens ein dritter Satz von Einzelzuführungen (3)
mit durchflußbeeinflussenden Mitteln (7) für eine dritte
Suspension vorgesehen ist, deren
Feststoffzusammensetzung sich von der ersten und zweiten
Suspension unterscheidet.
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