DE69834675T2 - Vorrichtung zum Aufbringen von Luft auf eine Bahn - Google Patents

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, wie sie im Anspruch 1 beschrieben ist.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft das Herstellen von hochglänzenden, hochwertigen Zeitschriftenpapiersorten mittels online-Kalandern. Beim online-Kalandern ist der Kalander direkt nach einer Papiermaschine oder einem Beschichter angeordnet, und die Bahn wird auch direkt an den Kalander geführt. Diese An von geglätteten Papiersorten wurde zuvor durch offline-Kalander hergestellt und normalerweise wurden zwei oder drei Kalender benutzt, um auf einer Produktionslinie hergestelltes Papier handzuhaben, wobei das Papier vor dem Kalandern gewalzt wurde. Die Geschwindigkeit von älteren Superkalendern hat ihren Einsatz als online-Kalender begrenzt. Jedoch hat es die heutige Entwicklung von modernen Superkalendern und neuen Mehrspaltkalendern ermöglicht, die Betriebs-Geschwindigkeit dieser Kalander auf das Niveau der Produktionsgeschwindigkeit von Papiermaschinen und Beschichtern zu erhöhen, was es ermöglichte, diese Kalander auch in Onlineanordnungen zu benutzen. Alle Mehrspaltkalander umfassen mehrere Pressspalten, die aus weichen und harten Walzen gebildet sind. Die Außenfläche der weichen Walzen ist aus Papier oder anderem fest gepresstem Faserstoff oder einem geeigneten Polymermaterial gemacht. Die harten Walzen sind aus Stahl gemacht, und die meisten der harten Walzen können mit Öl, Wasserdampf oder durch andere Mittel, wie beispielsweise durch elektrische Induktion geheizt werden.
  • Der Zweck des Kalanderns besteht darin, die Glätte, den Glanz und andere Eigenschaften der Druckoberfläche des Papiers zu steigern. Diese verbesserten Eigenschaften der Druckoberfläche verbessern die Endqualität des bedruckten Blattes. Die Bedruckbarkeit von Papier und die Qualität der bedruckten Oberfläche sind Hauptqualitätsfaktoren, die vom Papierbenutzer geschätzt werden.
  • Erreicht wird das Glätten der Papieroberfläche, indem die Faserstruktur gleichzeitig einem hohen Druck und einer Hitze ausgesetzt wird, was durch Aufheizen der harten Walzen und Zusammenpressen der Walzen erreicht wird, so dass eine große Liner-Spaltkraft an den Pressspalten zwischen den Walzen erzeugt wird. Unter dem Einfluss dieser Kräfte erreichen die das Papier bildenden Fasern ihre Glasübergangstemperatur, wobei die durch die Pressspaltenlast verursachte Verformung beständig ist. Das Gleiten der Papieroberfläche auf der Walzenoberfläche kann auch ein Verformen der Fasern verursachen und den Glättungseffekt verstärken.
  • Wenn Mehrspaltkalandern angewendet wurde, wurde das Papier auf herkömmliche Weise in einer Papiermaschine hergestellt und falls gewünscht anschließend beschichtet. In beiden Fällen wurde das beschichtete oder unbeschichtete Papier auf Lagerwickel gewickelt und in separaten Kalandern geglättet. Das Papier wurde auf eine sehr niedrige Feuchtigkeit getrocknet, typischerweise auf 1–3 % berechnet aus dem Gesamtgewicht des Papiers. Vor dem Kalendern wird das Papier rückbefeuchtet auf einen höheren Feuchtigkeitsgehalt, der für gute Kalenderergebnisse erforderlich ist, typischerweise bis auf 6–10 % berechnet aus dem Gesamtgewicht des Papiers. Der Grund zum Trocknen auf einen sehr niedrigen Feuchtigkeitsgehalt besteht darin, das Feuchtigkeitsprofil über den Maschinenquerschnitt (CD) auszugleichen. Die kurze Lagerung auf Lagerwickeln vor dem Kalandern gleicht die Feuchtigkeit des Papiers auf der Walze ebenso aus wie auch das Rückbefeuchten vor dem Kalandern. In gegenwärtigen online-Kalanderkonzepten wird das Papier vor dem Kalandern auf einen sehr geringen Feuchtigkeitsgehalt getrocknet und unmittelbar vor dem Kalandern befeuchtet. Der Vorgang ist deshalb nahezu der gleiche wie bei offline-Kalandern, nur ohne Feuchtigkeitsausgleichsspeicher.
  • Das Rückbefeuchten kann z.B. mit in dem US-Patent 5,286,348 beschriebenen Wassersprühvorrichtungen erfolgen, worin eine Rückbefeuchtungsvorrichtung beschrieben ist, um ein gutes Feuchtigkeitsprofil in CD-Richtung zu erhalten.
  • Das mit dem Trocknen und anschließenden Rückbefeuchten des Papiers verbundene Problem ist die Zeit, die das Papier benötigt, das Wasser und die Feuchtigkeit zum Ausgleichen aufzunehmen, insbesondere in Richtung der Papierstärke und über den Oberflächenbereich der Bahn. Wenn die Rückbefeuchtung einfach vor dem Kalandern erfolgt, wird das ungleichmäßige Feuchtigkeitsprofil die letztendlichen Oberflächeneigenschaften des hergestellten Papiers beeinflussen und die Qualitätseinstufung des Papiers ist vermindert. Wie zuvor dargelegt, wurden die Papierwickel nach dem Rückbefeuchten aufgewickelt und zum Feuchtigkeitsausgleich zur Wartestation überführt, wonach die Walzen zum letzten Kalandern zu offline-Kalandern gebracht wurden, um einen hohen Glanz herzustellen und die Oberfläche des Papiers zu verdichten. In diesen Offlinesystemen bestand kein Bedarf zur Verbesserung der Feuchtigkeitssteuerung, weil herkömmlicherweise superkalanderte Papiersorten, wie SCA und LWC in offline-Kalandern bei geringeren Geschwindigkeiten als die Geschwindigkeit der Papiermaschine geglättet wurden und genügend Zeit zum Ausgleichen der Feuchtigkeit auf den Speicherwickeln bestand.
  • Der Trocknungs- und Rückbefeuchtungsvorgang vergrößert den zur Papierherstellung benötigten Energieverbrauch und den benötigten Platz verglichen mit einem Vorgang ohne Rückbefeuchten und Übertrocknen vor dem Kalandern. Ein ungleichmäßiges Feuchtigkeitsprofil ergibt ungleichmäßigen Glanz und ungleichmäßige Stärkeprofile aufgrund des Einflusses der Feuchtigkeit auf die Faserverformbarkeit. Wenn das Stärkeprofil ungleichmäßig ist, führt das zu Schwierigkeiten beim Wickeln und kann sogar querlaufende Unebenheiten bei der Kundenwalze verursachen. Die CD-Unebenheiten vermindern die Laufeigenschaften des Papiers in den Druckpressen und Verarbeitungsmaschinen und vermindern auf diesem Weg die Qualität des Materials aus Sicht des Kunden.
  • Das Feuchtigkeitsprofil beeinflusst zahlreiche Faktoren des Papierherstellungsprozesses und der Eigenschaften des Papiers. Ein sehr bemerkenswertes Merkmal ist, dass wenn Feuchtigkeitsprofilunterschiede im Papier gegenwärtig sind, die trockeneren Teile des Papiers eher beginnen einzugehen und sie gehen mehr ein als die feuchten Teile, was zum Dehnen der feuchten Teile führt. Das ungleichmäßige Dehnen führt zum Eingehen der trockenen Teile und zum Dehnen der feuchten Teile, was weiter zu Stärkeschwankungen, Schrumpfschwankungen und Schwankungen bei den Papiereigenschaften führt. Eine genauere Beschreibung des Einflusses der Feuchtigkeit und der Feuchtigkeitsschwankungen wird mit der genauen Beschreibung der Erfindung gegeben.
  • Das Feuchtigkeitsprofil des Papiers, welches hergestellt wird, wird gegenwärtig auf verschiedene Weise gesteuert, insbesondere zu Beginn der Bahnbildung. Der Zweck der Steuerung des Feuchtigkeitsprofils in gegenwärtigen Technologien besteht darin, eine gute Lauffähigkeit der Maschine und des Produktes zu sichern, das hergestellt wird. Das ist verständlich, da eine starke Verknüpfung zwischen dem Feuchtigkeitsprofil und dem Spannungsprofil besteht. Beim offline-Kalandern wird das Feuchtigkeitsprofil vorzugsweise in denjenigen Teilen des Herstellungsprozesses so gleichmäßig wie möglich gehalten, wo der Einfluss des Spannungsprofils auf die Lauffähigkeit am Größten ist. Die durch Feuchtigkeitsvariationen und das Spannungsprofil hervorgerufenen Spannungen in der Bahn beeinflussen nicht die Eigenschaften des Endproduktes als solche, da die Spannungen während der Warte- oder Lagerzeit vor dem Kalandern Zeit zum Entspannen haben. Die normale Wartezeit in Papiermühlen für offline-kalandertes Papier herstellenden beträgt ungefähr 1–5 Stunden. Gegenwärtige Feuchtigkeitssteuerverfahren berücksichtigen nicht die Anforderungen vom Mehrspaltonline-Kalandern und deshalb kann die Qualität des kalanderten Papiers durch gegenwärtige Feuchtigkeitsteuerungs-Prozeduren nachteilig beeinflusst werden.
  • Die US-A-4,378,639 offenbart ein Verfahren zur Steuerung des Trocknungsprozesses einer Papier- oder Pappebahn, wobei der Feuchtigkeitsgehalt der Bahn gemessen wird und die Bahn bei Bedarf befeuchtet wird, um Trockenadern zu vermeiden. Auch die EP 0 643 165 beschreibt ein Trocknungs-Verfahren, bei dem das Feuchtigkeitsprofil der Bahn gemessen und gesteuert wird. Die Bahn wird schlussendlich kalandert. In der US 4 823 688 ist ein Kalander beschrieben, bei dem eine Kalanderwalze induktiv beheizt ist und eine Gebläsebox für die Steuerung der Temperatur vorgesehen ist.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen von Luft auf eine Bahn während dessen Herstellung und vor einem Kalandern, welche Vorrichtung aufweist: ein Gehäuse, eine Düsenfläche, die eine Seite des Gehäuses bildet und zur Konturierung einer Walze dient, eine Ankopplung , um Luft in das Gehäuse und durch die Düsenfläche zu blasen. Eine Mehrzahl Bänder (5) erstrecken sich parallel über die Düsenfläche und sind mittels einer Führungseinrichtung geführt, wobei Mittel vorgesehen sind, um die Bänder individuell in deren Längsrichtung über die Düsenfläche zu bewegen, damit der von einem Band überdeckte Bereich variiert werden kann.
  • Die Erfindung bietet unter anderem die folgenden Vorteile. Die Vorrichtung kann zur kleinskaliger Kompensation von Variationen des Feuchtigkeitsprofils verwendet werden.
  • Andere Ziele und Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen hervor. Es soll jedoch zu verstehen sein, dass die Zeichnungen nur zum Zweck der Illustration gedacht sind und nicht als eine Definition der Grenzen der Erfindung dienen, die auf die beigefügten Ansprüche bezogen sein sollen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
  • 1 ist eine Darstellung des Einflusses der Feuchtigkeitsschwankung im Maschinenquerschnitt auf eine herzustellende Bahn;
  • 2 ist eine schematische Ansicht der Implementierung eines Feuchtigkeits-Steuerungsverfahrens;
  • 3 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung der Erfindung;
  • 4 zeigt eine schematische Draufsicht einer Vorrichtung der Erfindung;
  • 5 zeigt schematisch ein Detail der in den 3 und 4 gezeigten Vorrichtung;
  • 6 ist eine Tabelle, die typische Papiersorten zeigt, die mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt werden können.
  • Detaillierte Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen
  • Gegenwärtige Feuchtigkeits-Profilierungsstrategien berücksichtigen nicht den Einfluss der Profilierung auf die Struktur des Endprodukts und das weitere Prozesspotential. Die Bedeutung der im Papier verbleibenden Spannungen und seiner möglichen Strukturdefekte ist verstärkt in einem online-Kalanderverfahren, in welchem die Spannungen vor dem Trocknen keine Zeit zum Entspannen haben, da das Kalandern wenige Millisekunden erfolgt, nachdem die Bahn die letzte Trocknungsvorrichtung verlässt. Angesichts der Morphologie der Fasern kann das Verhalten der Faserbahn beim Trocknen entsprechend dem Feststoffgehalt der Bahn in Stadien unterteilt werden. Wenn der Feststoffgehalt 50–55 % beträgt, steigt der Feststoffgehalt ohne Änderungen der Fasermorphologie. Wenn der Feststoffgehalt auf 50–55 % bis ca. 60–65 % ansteigt, beginnen die Fasern an den Faserkreuzungspunkten (Verbindungspunkten) zu verflachen, wohingegen sich an der Oberfläche der Bahn keine Änderungen ergeben. Wenn der Feststoffgehalt 60–65 % bis ca. 70–75 % beträgt, beginnen Falten, die parallel zur longitudinalen Achse der Fasern ausgerichtet sind, aufzutauchen und die Verflachung der Fasern setzt sich fort. Bei Feststoffgehalten von ca. 70–75 % bis ca. 80–85 % beginnen die Fasern in Richtung quer zu ihren nicht verbundenen Teilen einzugehen, das Verflachen der Fasern setzt sich fort und die longitudinalen Falten nehmen zu. Wenn der Feststoffgehalt auf ca. 80–85 % bis 90 % ansteigt, beginnen die Fasern in der Querrichtung auch an verbundenen Stellen einzugehen, das Eingehen in Querrichtung setzt sich fort und die Falten können deutlich gesehen werden. Die Morphologie der Bahn erreicht ihre endgültige Form bei Feststoffgehalten von etwa 90 %. Das Eingehen von einzelnen Fasern ist am beträchtlichsten bei Feststoffgehalten von ca. 60–85 %.
  • Bei Doppelsiebmaschinen beginnt das Eingehen früher als bei Einzelsiebmaschinen. Bei Doppelsiebmaschinen liegt der Startpunkt bei etwa 55 % Feststoffe und bei Einzelsiebmaschinen bei etwa 65 %. Bei beiden Maschinentypen setzt sich das Eingehen in Querschnittsrichtung von dem Beginn des Eingehens bis zum Ende des Trocknens fort. Der Zuwachs des Eingehens ist näherungsweise eine lineare Funktion des Feststoffgehalts. Die gezeigten Werte sind Mittelwerte und das Holz-/Fasermaterial, das Herstellungsverfahren und die Feststoffmasse und ihre Handhabung beeinflussen die Feststoffgehaltwerte, bei denen die Änderungen der Morphologie stattfinden.
  • Die Theorie hinter der Morphologie der Fasern ergibt folgende Möglichkeiten zur Steuerung des Feuchtigkeitsprofils.
  • Verfahren A
  • Ein Egalisieren des Feuchtigkeitsprofils bevor das starke Eingehen des Papiers einsetzt, bedeutet, dass die Messung und die Justierung des Feuchtigkeitsprofils in der Feuchtigkeitspresszone der Papiermaschine erfolgen muss, und der Feststoffgehalt etwa höchstens 60 % beträgt, abhängig von der Sorte, die hergestellt wird. Dieses Verfahren ist aus mehreren Gründen zu bevorzugen. Falls wesentliche Änderungen der Feuchtigkeit des Papiers vorliegen, wenn es beginnt einzugehen, beginnen die trockeneren Teile eher einzugehen, als die feuchteren Teile (siehe 1). Die feuchten Teile dehnen sich in Querschnittsrichtung und die trockeneren Teile gehen ein und werden dichter. Das kann zu Stärkeschwankungen, zu Trocknungsschrumpfung und zu Schwankungen der Eigenschaften des hergestellten Papiers führen. Das Eingehen des Papiers liegt in der gleichen physikalischen Phase vor, wie die sogenannte Phase abnehmender Verdampfungsrate. Typisch für diese Phase ist es, dass die Oberflächen der Bahn nahezu trocken und der mittlere Teil wesentlich feuchter ist. In dieser Phase tragen die Oberflächen die meisten der Kräfte, die der Bahn in Richtung der Maschine auferlegt sind. Falls der Bahn Wasser in diesem Stadium zugeführt wird, bricht das Wasser Bindungen zwischen den Fasern, dieser Teil der Bahn wird beträchtlich im Verhältnis zu seiner Umgebung geschwächt. Deshalb wird eine große Eingeh- und Dehnfläche in der Umgebung dieses Bereichs induziert.
  • Die Gleichmäßigkeit der Eigenschaften in Querschnittrichtung des Papiers, die in dem Trocknungsstadium des Papiers ausgeprägt werden, sind eine wesentliche Anforderung, damit das Papier in dem Kalanderungsstadium bei der Herstellung von z.B. onlinegeglättetem SC-Papier genügend gepresst werden kann. Falls das nicht erreicht werden kann und eine erhebliche Schwankung in der Stärke oder des Elastizitätsmodul, dem/der Trocknungseingang/-schrumpfung oder der Dichte vor dem Kalandern vorliegt, wird das die Herstellung von großen Maschinenwickeln erschweren. Noch wichtiger ist, dass im schlimmsten Fall die Qualität des zum Kunden gelieferten Papiers abnimmt.
  • In einem Feststoffgehaltsbereich vom Feuchtigkeitspressen bis etwa 60 % Feststoffgehalt kann die Justierung des Feuchtigkeitsprofils auf der Grundlage des folgenden Mechanismus erfolgen: Durch Befeuchten mit Wasser oder Dampf, durch Behandeln der Bahn mit heißer oder kalter Luft, durch Infrarottrockner oder durch Mikrowellen oder differenziell heizbare oder kühlbare Zylinder. Die Wasser- und Dampfbehandlungsverfahren können Befeuchtungsverfahren genannt werden und die anderen Verfahren basieren auf entweder Steigern der Verdampfungsrate des Wassers aus der Bahn oder Verminderung derselben durch Kühlen der Bahn. Beispiele von geeigneten Vorrichtungen werden später gezeigt.
  • Verfahren B
  • Die Feuchtigkeitsprofilsteuerung im Bereich von ca. 60–85 % Feststoffgehalten sollte mit Verfahren, basierend auf Temperatursteuerung wie durch Behandeln der Bahn mit heißer oder kalter Luft, durch Infrarottrockner oder durch Mikrowellen oder durch heizbare oder kühlbare Zylinder durchgeführt werden. Befeuchtungsverfahren sollten aufgrund von Zusammenhängen mit starkem Eingehen in diesem Bereich nicht in diesem Bereich verwendet werden.
  • Verfahren C
  • Wenn der Feststoffgehalt über ca. 85 % liegt, können alle Verfahren benutzt werden, die zur Benutzung bei Verfahren A geeignet sind, da kein bedeutendes Eingehen stattfindet. Dieser Feststoffgehaltbereich repräsentiert auch den Feststoffgehalt einer Bahn, die beschichtet ist, weshalb für Beschichtungsmaschinen gleiche Profilierungsverfahren eingesetzt werden können. Falls beschichtetes Papier hergestellt wird, ist es wichtig, dass die Justierung des Feuchtigkeitsprofils spätestens nach der letzten Beschichtungsstation durchgeführt wird, da die feuchte Beschichtungsmixtur das Feuchtigkeitsprofil ändern kann, z.B. aufgrund von schwankenden Absorptionseigenschaften des Basispapiers.
  • Vollständiges Feuchtigkeitsprofilsteuerungskonzept für eine Papiermaschine
  • Ein Verfahren zur Steuerung des Feuchtigkeitsgehalts ist schematisch in 2 gezeigt. 2 beschreibt eine Presssektion einer Papiermaschine und nachfolgende Trockner gruppen. Die Trocknergruppen können bestehen aus Trocknungszylindern, Infrarottrocknern, Lufttrocknern, aus anderen Trocknern oder sie können eine Kombination von gemeinhin benutzten Trocknertypen sein. Trocknungsgehalte (DMC, Feststoffgehalt) in unterschiedlichen Stadien der Bahnbildung sind am unteren Rand der Figur gezeigt. Wie aus 2 ersichtlich ist, beträgt der Feststoffgehalt einer die Presssektion einer Papiermaschine verlassenden Bahn ca. 40–55 %, und nach der ersten Trocknergruppe steigt der Feststoffgehalt auf etwa 60 % und steigt graduell mit fortschreitendem Trocknungsprozess. An den Stellen D und/oder E kann die Bahn auf einen Feststoffgehalt unterhalb der Feuchtigkeit getrocknet werden, bei der das Papier tatsächlich verwendet wird.
  • Das Feuchtigkeitspressen nach Bildung des Papiers kann mit konventionellen Pressen durchgeführt werden oder bevorzugt mit einer modernen Schuhpresse, da die Schuhpresse die kleinen Feuchtigkeitsschwankungen wirkungsvoll ausgleicht. Eine Feuchtigkeitsprofilierung kann an der Presssektion durch Profilierungswalzen oder durch Dampf erfolgen. In diesem Fall sind die Profilierungsmittel durch Messinstrumente gesteuert, die bei Position A angeordnet sind. Das Messverfahren kann eine Feuchtigkeitsmessung, Temperaturmessung, Spannungsmessung oder ein anderes Verfahren sein, das das Feuchtigkeitsprofil der Bahn im Maschinenquerschnitt anzeigt. Ein sehr gut geeignetes Verfahren zur Messung und Steuerung unterschiedlicher Kenngrößen im Papierherstellungsprozess ist in der US 5,649,448 Patentschrift gezeigt. An den Stellen A und/oder B kann sich eine Feuchtigkeitsjustierungsvorrichtung befinden, wie in Methode A benutzt. Die Justiervorrichtung wird gesteuert durch ein Vorwärts- oder ein Rückkopplungssteuerverfahren oder beide, je nachdem, ob die Messung des Feuchtigkeitsprofils vor oder nach der Justiervorrichtung erfolgt. An den Stellen C und/oder D kann eine in Verfahren B verwendete Feuchtigkeits-Justiervorrichtung verwendet werden. Die Justiervorrichtung wird wie zuvor beschrieben mittels der Messergebnisse gesteuert.
  • An den Stellen D und/oder E kann eine Justiervorrichtung angeordnet sein entsprechend dem Verfahren A. Die Vorrichtung kann eine Befeuchtungsvorrichtung sein, wie eine Wasser- oder Dampfaufbringungsvorrichtung, nur wenn die Struktur des Papiers die Behandlung durch die Vorrichtung übersteht und der Trockenmittelgehalt wenigstens ca. 85 % beträgt. Es ist berücksichtigt, dass die Struktur des Papiers die Anwendung des Befeuchtens übersteht, falls die Menge des benutzten Wassers und der Feststoffgehalt die Verwendung der Vorrichtung, ohne die in der Beschreibung von Verfahren A beschriebenen Auswirkungen erlauben.
  • Nach Position E kann die Bahn abhängig von der herzustellenden Papiersorte an einen Onlinemehrspaltkalender oder an eine Onlinebeschichtungsmaschine überführt werden. Das Feuchtigkeitsprofil muss kontrolliert werden, auch während dem Beschichten und alle Justiervorrichtungen können benutzt werden, da der Feststoffgehalt der Bahn während dem Beschichten normalerweise größer als ca. 85 % ist, da die Bahn bereits auf einen niedrigeren Feuchtigkeitsgehalt während der Formations- und Trocknungsphasen getrocknet wurde. Im Folgenden werden verschiedene Verfahren beschrieben, die zur Feuchtigkeitsprofilierung geeignet sind. Diese Verfahren und Vorrichtungen sind geeignet zur Feuchtigkeitsjustierung sowohl bei Papiermaschinen als auch bei Beschichtern, falls die zuvor beschriebenen Einschränkungen berücksichtigt werden. Die im Folgenden beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen können alternativ oder gleichzeitig benutzt werden.
  • Ein Profilierungsdampfbehälter gesteuert durch CD-Profilmessungen, welche nach dem Profilierungsdampfbehälter angeordnet sind, kann in der Presssektion einer Papiermaschine benutzt werden. Der Dampfbehälter befindet sich vorteilhafterweise nachfolgend der ersten Trocknungszylindergruppe und die Messungen sind vorteilhafterweise Feuchtigkeitsprofil-, Spannungsprofil- oder Temperaturprofilmessungen oder eine Kombination dieser Messungen. Da in Papiermaschinen Qualitätskontroll- und Steuerungssysteme bereits mehrere Messinstrumente darstellen, sind alle diese Messverfahren leicht an neue Bestimmungen anpassbar. Die CD-Temperatur kann entweder durch Kühlen der Bahn oder durch ihre Erhitzung gesteuert werden. Die Temperaturjustierung kann bei wenigstens einer, vorzugsweise der letzten der Trocknungszylindergruppen erfolgen, um ein gleichförmiges Temperaturprofil im Querschnitt der Bahn zu erreichen. Die Temperaturmesseinheit kann nach der CD-Temperaturjustiereinheit in oder zwischen den Trocknungszylindergruppen oder nach der letzten Trocknungszylindergruppe angeordnet sein.
  • Feuchtigkeitsprofiljustierungen vor der letzten Trocknungszylindergruppe sind auch anwendbar durch Profilieren der Oberflächentemperaturen der Trocknungszylinder und/oder durch Benutzen profilierender Infrarottrocknungseinheiten zum Justieren der Feuchtigkeit der Bahn und/oder durch Benutzen von Rückbefeuchtungsausrüstungen für Profilkorrekturen. Die Temperatur und/oder Feuchtigkeitsprofilmessung kann mit Instrumenten durchgeführt werden, die in oder nach der letzten Trocknungszylindergruppe angeordnet sind. Da die zur Feuchtigkeitsprofilsteuerung benutzbaren Befeuchtungs- und Heizverfahren die Formstabilität und Wasserabsorptionseigenschaften der Bahn beeinflussen können, bietet das Kühlen der Bahn Vorteile gegenüber solchen Verfahren, da die Einflüsse des Kühlens auf die erwähnten Eigenschaften der Bahn kleiner sind als solche von Befeuchtungs- oder Erhitzungsverfahren. Wenn für das Profilieren Kühlen verwendet wird, ist die Temperatur der Trocknungssektionen der Bahn herabgesenkt, womit die Verdampfung abnimmt. Dieses Verfahren beeinflusst die Eigenschaften der Fasern minimal. Die Temperaturjustierung kann auf verschiedenen Wegen erfolgen, z.B. durch partielles Kühlen eines Trocknungszylinders mit Luft oder sehr feinem Wasserdunst, der von den Zylindern verdampft, ohne die Bahn signifikant zu befeuchten. Der Einfluss des Wasserkühlens basiert auf der für das Verdampfen des Wassers benötigten Energie. Das Profilieren mittels Kühlen kann auch erfolgen, indem kalte Luft von einem Durchdringungsaustragslufttrockner geblasen wird. Wenn das Profilieren an mehreren Orten sukzessive erfolgt, kann das Feuchtigkeitsprofil mit geringen Änderungen gesteuert werden, ohne andere wichtige Eigenschaften der Bahn schädlich zu beeinflussen. Die Bahn kann auch auf die Maschinentemperatur oder die Temperatur des Maschinengehäuses vor der Kalandereinheit heruntergekühlt werden, um den Fortgang des Trocknens des Papiers zwischen Kalander und letzter Trocknungsanlage zu verhindern. Das verhindert eine ungleichmäßige Feuchtigkeitsverdampfung von der Bahn vor dem Kalandern. Wenn die Bahn in den Kalander eintritt, beträgt der bevorzugte Feuchtigkeitsgehalt ca. 7 – ca. 20 % berechnet aus dem Gesamtgewicht der Bahn.
  • Eine letzte Feuchtigkeitsprofiljustierung kann auch durch Ausbringen von Wasser in Form von Dampf, Spray oder einem dünnen Film durchgeführt werden, das auf das Papier in einer Kalanderspalte oder durch eine Oberflächenkalibrierungseinheit innerhalb einer Trocknungszylindergruppe oder zwischen dem letzten Trocknungszylinder und dem Kalander aufgebracht wird. In diesem Fall kann die CD-Feuchtigkeitsprofilmessung unmittelbar vor dem Kalander oder nach dem Kalender vor der Wickeleinheit angeordnet sein. Eine Filmübertragungseinheit oder eine Oberflächenkalibrierungseinheit kann zum Feuchtigkeitsprofilieren benutzt werden durch Steuerung der Stärke des Wasserfilms, der auf die Filmüberführungswalze aufgelegten Filmgröße.
  • 35 zeigen schematisch einen erfindungsgemäßen Profilierungsgebläsebehälter. Dieser Profilierungsgebläsebehälter kann entweder zum Kühlen oder zum Erwärmen einer Bahn benutzt werden. Der Behälter umfasst ein Gehäuse 1, das eine Düsenfläche 2 bildet, die dazu bestimmt ist, eine Walze nachzuformen, über welche eine Bahn läuft. Luft oder Dampf kann in das Gehäuse 1 durch die Ankopplung 3 geblasen werden und selbiger) wird von dem Gehäuse 1 durch die Düsenfläche 2 gegen die Bahn geblasen. Die Düsenfläche 2 umfasst eine Anordnung von beweglichen Bändern 5, die angeordnet sind, sich zwischen Führungen oder Schienen zu bewegen. Ein Ende der Bänder ist um eine Antriebswelle 7 gewunden, welche in Sektionen unterteilt ist, so dass jedes Band seine eigene Antriebssektion hat. Durch Drehung der Antriebssektion ist es möglich, die Bänder zwischen den Schienen 6 zu bewegen, so dass sie unterschiedliche Längen von der Fläche der Düsenfläche überdecken. Falls die Bänder schmal sind, z.B. ca. 10–100 mm breit, kann die Vorrichtung zur Kompensation kleinskaliger Schwankungen des Feuchtigkeitsprofils benutzt werden. Mit anderen Vorrichtungen kann es schwierig sein, eine so fein abgestufte Profilsteuerung wie mit dieser Vorrichtung zu erhalten.
  • Die Feuchtigkeitsprofilsteuerung und -justierung wird vorzugsweise auf mehr als einem der zuvor beschriebenen Wege durchgeführt. Wenn verschiedene Korrekturschritte benutzt werden, wird der Bedarf für größere Justierungen in einem Schritt vermieden und die Einflüsse auf das Verfahren und das Papier sind kleiner. Ebenso wird die Steuerung der Vorrichtung einfacher.
  • Die Erfindung kann für mehrere Arten von Mehrspaltkalandern benutzt werden, die durch mehrere Kalanderpressspalten und relativ hohe Pressspaltenlasten gekennzeichnet sind. Beispiele dieser Arten von Kalandern sind Superkalander, Janus Konzept Kalander (siehe Paper Asien, Okt. 1997, Prüfungskarten Nr.: 10/007), ein in dem US-Patent Nr. 5,438,920 gezeigter Kalender oder andere Typen von Mehrspaltkalandern, die zur Herstellung von Hochglanzpapiersorten benutzt werden. Beispiele der Papiersorten, die für die Herstellung entsprechend der Erfindung geeignet sind und ihre Eigenschaften sind in 6 gezeigt, welche selbsterklärend ist.

Claims (1)

  1. Vorrichtung zum Auftragen von Luft auf eine Bahn während dessen Herstellung vor dem Kalandern, welche Vorrichtung aufweist: ein Gehäuse (1), eine Düsenfläche (2), die eine Seite des Gehäuses (1) bildet und zur Konturierung einer Walze bestimmt ist, eine Ankopplung (3), um Luft in das Gehäuse (1) und durch die Düsenfläche (2) zu blasen, eine Mehrzahl von Bändern (5), die sich zueinander parallel über die Düsenfläche (2) erstrecken und durch eine Führungseinrichtung (6) geführt sind, und Mittel (7), um die Bänder (5) individuell in deren Längsrichtung über die Düsenfläche (2) zu bewegen, so dass der Bereich variieren kann, den ein Band (5) überdeckt.
DE69834675T 1997-11-14 1998-11-13 Vorrichtung zum Aufbringen von Luft auf eine Bahn Expired - Fee Related DE69834675T2 (de)

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