EP1749930A1

EP1749930A1 - Vorrichtung zum Behandeln einer Bahn aus Faserstoff

Info

Publication number: EP1749930A1
Application number: EP06111872A
Authority: EP
Inventors: Hans-Rolf Conrad; Ulrich Rothfuss; Jörg Dr. Rheims; Thomas Hermsen; Lothar Dr. Zimmermann
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2005-08-03
Filing date: 2006-03-29
Publication date: 2007-02-07
Also published as: DE102005036482A1

Abstract

Es wird eine Vorrichtung (1) zum Behandeln einer Bahn (2) aus Faserstoff, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, angegeben mit einem Kalander (1), der mindestens einen Nip (15-21) aufweist, durch den die Bahn (2) läuft.

Man möchte die Bahnbehandlung verbessern können.

Hierzu ist vorgesehen, daß die Sensoranordnung einen Schwarzsatinagesensor (28) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behandeln einer Bahn aus Faserstoff, insbesondere einer Papier-oder Kartonbahn, mit einem Kalander, der mindestens einen Nip aufweist, durch den die Bahn läuft, und mit einer Sensoranordnung.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Papierbahn als Beispiel für eine Bahn aus Faserstoff beschrieben. Sie ist jedoch auch bei anderen Bahnen anwendbar, die auf vergleichbare Art behandelt werden, beispielsweise einer Kartonbahn.
Wenn die Papierbahn durch den Nip geführt wird, wird sie dort mit erhöhtem Druck und in der Regel auch mit einer erhöhten Temperatur beaufschlagt. In vielen Fällen wird die Bahn vor dem Nip auch befeuchtet, um beispielsweise die Glätte der befeuchteten Oberfläche beim Durchlaufen des Nips zu verbessern. Die Sensoranordnung ermittelt nach dem Durchlaufen des Nips, gegebenenfalls auch erst nach dem Durchlaufen des Kalanders oder einer anderen Vorrichtung, ob die gewünschten Parameter erzielt worden sind. Hierbei möchte man insbesondere ein gleichmäßiges Profil des Parameters in Querrichtung der Bahn, also in einer Richtung senkrecht zur Laufrichtung, erzielen.
Bei einer Überbeanspruchung der Bahn, beispielsweise bei einem Druck, der im Verhältnis zu weiteren Parametern, wie Feuchte oder Temperatur, zu hoch ist, besteht die Gefahr, daß eine sogenannte "Schwarzsatinage" auftritt. "Schwarzsatinage" bezeichnet einen Qualitätsmangel, der vor allem bei stark kalandrierten graphischen Papieren, wie SC-Papier, vor allem SC(A)-Papier, oder bei LWC-Papier auftritt. Nach einer Theorie ist die Schwarzsatinage dadurch bedingt, daß einzelne Fasern während des Glättens zu stark belastet werden und dadurch kollabieren, so daß das auftreffende Licht transmittiert anstatt größten Teils reflektiert wird. Befindet sich hinter der Bahn ein dunkles Objekt oder auf der Rückseite der Bahn nach dem Bedrucken eine dunkel bedruckte Fläche, so erscheint diese Stelle schwarz, was dem Effekt seinen Namen gegeben hat.
Schwarzsatinage tritt in der Regel in nicht vorhersagbarer Weise auf.
Es ist bekannt, daß Schwarzsatinage einen negativen Begleiteffekt zur Steigerung der Oberflächengüte der Papierbahn darstellt, zum Beispiel von PPS-Rauhigkeit oder Glanz, und mit diesen korreliert. Das Maß der Korrelation ist allerdings gering, da weitere Randbedingungen darauf einwirken. Näherungsweise steigt die Schwarzsatinage aber in dem Maße, wie die PPS-Rauhigkeit verringert oder der Glanz erhöht wird, also mit dem Maß der Kalandrierarbeit. Papiere mit einer zu hohen Schwarzsatinage sind Ausschuß oder lassen sich nur mit deutlich geringerem Erlös verkaufen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bahnbehandlung zu verbessern.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Sensoranordnung einen Schwarzsatinagesensor aufweist.
Mit dieser Ausgestaltung ist es möglich, die Schwarzsatinage online zu erfassen, also während der laufenden Produktion. Damit hat man die Möglichkeit, relativ frühzeitig in den Produktionsprozeß einzugreifen und bestimmte Parameter zu verstellen. Man kann unmittelbar nach dem Verstellen überprüfen, ob sich die Schwarzsatinage geändert hat.
Vorzugsweise ist der Schwarzsatinagesensor in Laufrichtung der Bahn hinter dem Nip angeordnet. Im Nip besteht das Risiko, daß eine Schwarzsatinage erzeugt wird. Der Schwarzsatinagesensor kann dann den "Fehler" unmittelbar nach seinem Auftreten erkennen. Damit ist zwar ein gewisser Bereich der Bahn mit dem Fehler der Schwarzsatinage behaftet. Gegebenenfalls muß dieser Bereich auch später ausgesondert werden. Allerdings kann man das Signal des Schwarzsatinagesensors bereits verwenden, um einer Produktionssteuerung mitzuteilen, welcher Bereich der Bahn fehlerbehaftet ist. Dies erleichtert die spätere Verarbeitung. Andererseits hat man rechtzeitig die Möglichkeit, in den Produktionsprozeß einzugreifen, so daß der Bereich, in dem eine Schwarzsatinage auftritt, klein gehalten werden kann.
Vorzugsweise ist der Schwarzsatinagesensor als optischer Sensor ausgebildet. Mit einem optischen Sensor läßt sich die Schwarzsatinage berührungsfrei ermitteln. Ein optischer Sensor ist besonders gut an das Phänomen der Schwarzsatinage angepaßt, weil es hier um das Verhältnis zwischen der Bahn und auftreffendem Licht geht.
Bevorzugterweise weist der Schwarzsatinagesensor mehrere lichtempfindliche Elemente und eine Lichtquelle auf. Die Lichtquelle strahlt auf die Bahn. Die lichtempfindlichen Elemente können verwendet werden um festzustellen, wie viel Licht sie von der Lichtquelle erfassen. Wenn man mehrere lichtempfindliche Elemente verwendet, dann kann man jedes lichtempfindliche Element einzeln auswerten, wodurch eine relativ hohe Auflösung möglich wird.
Hierbei ist bevorzugt, daß die Lichtquelle Licht mit einer Wellenlänge emittiert, bei der die lichtempfindlichen Elemente ihre größte Empfindlichkeit aufweisen. Dies ist beispielsweise Licht im nahen Infrarotspektrum, zum Beispiel 830 nm, also die Spektrallinie von Halbleiterlasern, wobei man CCD-Sensoren verwenden kann, die in diesem Spektrum die höchste Empfindlichkeit aufweisen.
Vorzugsweise sind die Lichtquelle und die lichtempfindlichen Elemente auf der gleichen Seite der Bahn angeordnet. In diesem Fall ermittelt man, wieviel Licht von der Oberfläche der Bahn reflektiert wird. In einem Bereich, wo Schwarzsatinage aufgetreten ist, wird hingegen das Licht von der Oberfläche der Bahn nicht so gut reflektiert, sondern das Licht kann in stärkerem Maß durch die Bahn hindurchtreten.
Hierbei ist es bevorzugt, daß auf der den lichtempfindlichen Elementen gegenüberliegenden Seite der Bahn ein dunkles Objekt angeordnet ist. Ein dunkles Objekt reflektiert auftretende Lichtstrahlen wesentlich schlechter als die Oberseite der Bahn, auf die die Lichtquelle gerichtet ist. Dadurch erhöht sich die Ansprechempfindlichkeit des Schwarzsatinagesensors.
Hierbei ist bevorzugt, daß das dunkle Objekt als Walze ausgebildet ist, um die die Bahn geführt ist. Man benötigt also kein getrenntes dunkles Objekt. Vielmehr kann man eine ohnehin vorhandene dunkle Walze verwenden, beispielsweise eine Leitwalze, die an ihrer Oberfläche mit CFK (kohlefaserverstärktem Kunststoff) versehen ist. Dies ergibt eine Bauform mit besonders wenigen Bauteilen.
In einer alternativen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß das dunkle Objekt gemeinsam mit den lichtempfindlichen Elementen quer zur Laufrichtung der Bahn verlagerbar ist. Das dunkle Objekt sollte dabei mindestens so groß sein, wie der von den lichtempfindlichen Elementen erfaßte Bereich der Bahnoberfläche. Mit einer derartigen Ausgestaltung läßt sich der Schwarzsatinagesensor relativ klein halten.
In einer alternativen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß die Lichtquelle und die lichtempfindlichen Elemente auf unterschiedlichen Seiten der Bahn angeordnet sind. In diesem Fall ist die Ansprechempfindlichkeit praktisch umgekehrt, d.h. ein lichtempfindliches Element wird dann mit Licht beaufschlagt, wenn eine Schwarzsatinage aufgetreten ist. In den übrigen Bereichen sind die lichtempfindlichen Elemente durch die Bahn abgeschattet.
Vorzugsweise sind die lichtempfindlichen Elemente quer zur Laufrichtung der Bahn in einer Zeile nebeneinander angeordnet. Die lichtempfindlichen Elemente bilden also eine Art Zeilenkamera. Man kann dann die Oberfläche der Bahn in einzelne "Streifen" unterteilen, die man einzeln auf das Auftreten einer Schwarzsatinage untersuchen kann. Wenn die lichtempfindlichen Elemente, gegebenenfalls zusammen mit der Lichtquelle, quer zur Laufrichtung der Bahn verlagert werden, dann verlaufen die Streifen diagonal über die Bahn. Die Bahn kann auf diese Weise sozusagen stichprobenartig überprüft werden. Wenn die lichtempfindlichen Elemente quer zur Laufrichtung der Bahn in einer Zeile nebeneinander angeordnet sind, dann ergeben sich auch relativ wenige Ausgangssignale, die von einer Auswerteeinrichtung ausgewertet werden müßten. Dies vereinfacht die Auswertung.
In einer alternativen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß die lichtempfindlichen Elemente in mehreren in Laufrichtung der Bahn hintereinander angeordneten Reihen angeordnet sind, wobei die Reihen quer zur Laufrichtung der Bahn ausgerichtet sind. Mit einer derartigen Ausgestaltung erfaßt man sozusagen einen Flächenbereich der Bahn. Damit läßt sich die Überwachung der Schwarzsatinage auf einen größeren Bereich ausdehnen, was insbesondere bei einem traversierenden Schwarzsatinagesensor von Vorteil ist. Allerdings steigt auch der Umfang der auszuwertenden Daten an, so daß eine erhöhte Rechenleistung erforderlich ist.
Vorzugsweise ist die Lichtquelle als Blitz- oder Stroboskoplicht ausgebildet. Mit einer derartigen Ausgestaltung vermeidet man Bewegungsunschärfen. Die Bewegung der Bahn wird mit einem Blitz- oder Stroboskoplicht sozusagen eingefroren. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn eine flächenhafte Anordnung von lichtempfindlichen Elementen verwendet wird.
Alternativ kann zwischen der Lichtquelle und den lichtempfindlichen Elementen eine Blendenanordnung vorgesehen sein, die nur für kurze Zeiträume die Beleuchtung freigibt. Die Blendenanordnung kann beispielsweise eine oder mehrere Schlitz- oder Lochblenden aufweisen, die verschließbar sind. Diese Vorgehensweise ist besonders für Laserlicht geeignet, weil dies nur mit hohem Aufwand pulsbar ist.
Vorzugsweise weist die Sensoranordnung einen traversierenden Schwarzsatinagesensor und einen an einer vorbestimmbaren Position quer zur Laufrichtung der Bahn festlegbaren Schwarzsatinagesensor auf. Der festlegbare Schwarzsatinagesensor wird dann beispielsweise an der Stelle der höchsten Schwarzsatinage positioniert, wenn die Schwarzsatinage in Querrichtung unterschiedliche Werte aufweist. Diese Position wird dann zuvor mittels einer traversierenden Messung ermittelt. Man kann also an der Position (in Querrichtung), an der die größte Schwarzsatinage auftritt, eine laufende Überwachung vornehmen und im übrigen die Bahn lediglich stichprobenartig durch den traversierenden Schwarzsatinagesensor auf das Auftreten von Schwarzsatinage hin überprüfen. Dies hat den Vorteil, daß man relativ schnell feststellen kann, ob Gegenmaßnahmen gegen das Auftreten von Schwarzsatinage den gewünschten Erfolgt gehabt haben oder nicht.
Auch ist von Vorteil, wenn bei mehreren Nips, durch die die Bahn läuft, mehrere Schwarzsatinagesensoren vorgesehen sind, die in Laufrichtung der Bahn hintereinander angeordnet sind. Damit kann man bei mehreren Nips überprüfen, ob eine Schwarzsatinage aufgetreten ist, d.h. man ist nicht darauf beschränkt, daß man die Schwarzsatinage nur hinter dem letzten Nip ermittelt. Damit ergeben sich verbesserte Eingriffsmöglichkeiten. Insbesondere kann man früher in weitere Produktionsparameter eingreifen, um das Auftreten von Schwarzsatinage zu beeinflussen.
Vorzugsweise ist der Schwarzsatinagesensor mit einer Kalandersteuerung verbunden, die auf mindestens einen der folgenden Parameter im Kalander Einfluß nimmt:

Feuchtigkeitsauftrag
Druck
Temperatur.

In diesem Fall kann es durchaus sinnvoll sein, den Feuchtigkeitsauftrag, den Druck und/oder die Temperatur quer zur Laufrichtung der Bahn zonenweise zu beeinflussen. Dies gilt insbesondere dann, wenn sich die Schwarzsatinage auf einzelne Abschnitte in Querrichtung beschränkt.
Auch ist von Vorteil, wenn der Schwarzsatinagesensor mit einer Prozeßsteuereinrichtung verbunden ist, die auf mindestens einen der folgenden Parameter bei der Herstellung der Bahn Einfluß nimmt:

Stoffzusammensetzung
Mahlung
Sortierung
Entwässerung im Former
Druck in der Pressenpartie
Heizkurve in der Trockenpartie
bei gestrichenen oder geleimten Bahnen Menge, Verdünnung, Art oder Zusammensetzung des Auftragsmediums.

Vorzugsweise ist der Schwarzsatinagesensor mit einer Datenbank verbunden, in der vorbestimmte Parameterkombinationen des Bahnherstellungsprozesses und Ausgangswerte des Schwarzsatinagesensors abgespeichert sind. Man kann dann auf die Kombination dieser Parameter zugreifen und die Regelung verkürzen, z.B. mittels Fuzzy Logic. Damit hat man sozusagen ein selbstlernendes System zur Verfügung, bei dem sich nach einer gewissen Betriebszeit die Zeiten drastisch verkürzen lassen, die nach Auftreten einer Schwarzsatinage bis zum gesteuerten Verschwinden der Schwarzsatinage verstreichen.
Mit Vorteil ist ein Kalibrierungsort vorgesehen, zu dem der Schwarzsatinagesensor von Zeit zu Zeit verfährt. Dort kalibriert sich der Sensor selbständig, indem er beispielsweise den Meßwert mit definierte Helligkeitswerte aufweisenden Flächen (Weiß- oder Schwarzkarten) vergleicht und abstimmt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:

Fig. 1: eine Vorrichtung zum Behandeln einer Bahn,
Fig. 2: eine erste Ausgestaltung eines Schwarzsatinagesensors,
Fig. 3: eine zweite Ausgestaltung eines Schwarzsatinagesensors,
Fig. 4: eine dritte Ausgestaltung eines Schwarzsatinagesensors,
Fig. 5: eine erste Anordnung von lichtempfindlichen Elementen und
Fig. 6: eine zweite Anordnung von lichtempfindlichen Elementen.

Fig. 1 zeigt einen Kalander 1 zum Behandeln einer Bahn 2, im vorliegenden Fall einer Papierbahn, die aus einer Papiermaschine 3 zugeführt wird.
Der Kalander 1 weist zwei Endwalzen 4, 5 auf, die als Durchbiegungseinstellwalzen ausgebildet sind. Jede Endwalze 4, 5 weist eine Stützschuhanordnung 6, 7 auf, die quer zur Laufrichtung 8 der Bahn 2 in einzelne Zonen unterteilt ist. Die Stützschuhanordnungen 6, 7 wirken in eine Richtung gegeneinander.
Zwischen den beiden Endwalzen 4, 5 sind mehrere Zwischenwalzen 9-14 angeordnet. Die Walzen 4, 5, 9-14 bilden zwischen sich jeweils Nips 15-21 aus, durch die die Bahn 2 geführt ist.
Die beiden Endwalzen 4, 5 und die Zwischenwalzen 10, 12, 13 sind als sogenannte weiche Walzen ausgebildet, d.h. sie weisen an ihrem Umfang einen Belag 22 aus einem Kunststoff auf. Die Walzen 9, 11, 14 sind als sogenannte harte Walzen ausgebildet. Ihr Umfang ist unnachgiebig. Die harten Walzen 9, 11, 14 sind beheizt. Als Beispiele für eine Heizeinrichtung sind periphere Bohrungen 23 dargestellt, durch die ein Wärmeträgermedium geleitet werden kann.
Eine Steuereinrichtung 24 weist eine Kalandersteuerung 25 auf, mit der über die Stützschuhanordnungen 6, 7 (oder andere Druckbeaufschlagungseinrichtungen) die Drücke in den Nips 15-21 und über die Heizeinrichtungen 23 die Temperaturen in den Nips 15-21 eingestellt werden können. Zusätzlich wirkt die Kalandersteuerung 25 auch auf Befeuchtungseinrichtungen 26 ein, die hier schematisch dargestellt sind. Auch die Befeuchtungseinrichtungen 26 können in Querrichtung in einzelne Zonen unterteilt sein.
Ferner weist die Steuereinrichtung 24 eine Prozeßsteuereinrichtung 27 auf, die auf die Papiermaschine 3 einwirkt und dort beispielsweise Parameter beeinflußt, die für die Herstellung der Bahn 2 wichtig sind, insbesondere Stoffzusammensetzung, Mahlung, Sortierung, Entwässerung im Former, Druck in der Pressenpartie, Heizkurve in der Trockenpartie und bei gestrichenen oder geleimten Bahnen die Menge, die Verdünnung, die Art oder Zusammensetzung des Auftragsmediums.
Damit die Steuereinrichtung 24 die Kalandersteuerung 25 und die Prozeßsteuereinrichtung 27 mit den gewünschten Ergebnissen betreiben kann, benötigt die Steuereinrichtung 24 eine Vielzahl von Parametern, die über an sich bekannte und deswegen nicht weiter dargestellte Sensoren ermittelt werden, beispielsweise Feuchtigkeitssensoren, Glanzsensoren, Glättesensoren, Dickesensoren etc.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel kommen zu den genannten Sensoren Schwarzsatinagesensoren 28 hinzu, von denen zwei dargestellt sind. Beide Schwarzsatinagesensoren 28 sind mit der Steuereinrichtung 24 verbunden. Sie sind jeweils hinter einem Nip 16, 21 angeordnet. Man kann aber auch gegebenenfalls hinter weiteren Nips oder sogar hinter jedem Nip einen derartigen Schwarzsatinagesensor 28 anordnen. Wenn man zwei Schwarzsatinagesensoren verwendet, ist es günstig, diese nach dem jeweils letzten Nip anzuordnen, in dem die Bahn an einer harten Walze anliegt.
Ein derartiger Schwarzsatinagesensor 28 ist als optischer Sensor ausgebildet. Er erfaßt die Schwarzsatinage, die sich möglicherweise bei der Behandlung der Bahn 2 gebildet hat, unmittelbar, also nicht über Sekundär-Indikatoren, wie Glätte oder PPS-Rauhigkeit. Die Erfassung erfolgt online, also während des laufenden Betriebs.
Ausführungsbeispiele für Schwarzsatinagesensoren werden anhand der Fig. 2 bis 4 erläutert.
Fig. 2 zeigt eine erste Ausführungsform eines Schwarzsatinagesensors 28. Der Schwarzsatinagesensor 28 weist eine Lichtquelle 29 auf, beispielsweise einen Halbleiterlaser, der Licht im nahen Infrarotspektrum aussendet, beispielsweise 830 nm. Die Lichtquelle 29 kann einen Reflektor 30 aufweisen, um Licht gezielt auf die Oberfläche der Bahn 2 zu richten.
Das von der Bahn 2 reflektierte Licht wird von lichtempfindlichen Elementen 31 aufgenommen. Beispiele für eine Anordnung von lichtempfindlichen Elementen 31 sind in den Fig. 5 und 6 gegeben.
Fig. 5 zeigt eine Reihe von lichtempfindlichen Elementen 31, bei der eine Vielzahl von Fotozellen 32 oder CCD-Elementen in einer Reihe nebeneinander angeordnet sind. Diese Anordnung liegt vorzugsweise parallel zur Querrichtung der Bahn 2, also senkrecht zur Laufrichtung 8 der Bahn 2. Die lichtempfindlichen Elemente 31 bilden eine Art Zeilenkamera.
Die Bahn 2 ist um eine Leitwalze 33 herumgeführt. Diese Leitwalze ist eine CFK-Leitwalze, also eine Leitwalze aus einem kohlefaserverstärkten Kunststoff. Diese Leitwalze 33 weist eine schwarze oder zumindest dunkle Oberfläche auf. Diese dunkle Oberfläche der Leitwalze 33 scheint im Bereich eines Mottlings oder einer Schwarzsatinage durch die Bahn 2 hindurch.
Wenn nun die Bahn 2 an der Lichtquelle 29 vorbeiläuft, dann wird das Licht vor der Lichtquelle 29 von der Bahn 2 in den fehlerfreien Bereichen reflektiert und kann von den lichtempfindlichen Elementen 31 erfaßt werden. Dort, wo eine Schwarzsatinage aufgetreten ist, scheint die Oberfläche der Leitwalze 33 durch die Papierbahn 2 durch. An dieser Stelle wird das Licht von der Lichtquelle 29 nicht durch die helle Oberfläche der Bahn 2 reflektiert. Dementsprechend enthält eine oder mehrere Fotozellen 32 nicht den gleichen Lichtstrom wie eine Fotozelle 32, die Licht empfängt, das von der Oberfläche der Bahn 2 reflektiert worden ist. Eine derartige fehlende Lichtausbeute ist ein klares Indiz für das Auftreten einer Schwarzsatinage.
Die reflektierten Lichtmengen werden sich zwar auch auf der Oberfläche der Bahn 2 voneinander unterscheiden. Ein derartiger Unterschied läßt sich aber durchaus herausrechnen. Wenn eine Schwarzsatinage aufgetreten ist, ergibt sich ein derartig signifikanter Unterschied, daß man klar auf eine Schwarzsatinage schließen kann.
Heute übliche Produktionsgeschwindigkeiten betragen bis zu 1800 m/min, d.h. 30 m/s. Wenn man eine Auflösung von 20 µm in Laufrichtung 8 erreichen will, dann benötigt man eine Zeilenrate von 1/(30 m/s x 20 µm) = 1,67 kHz. Da derzeit Zeilensensoren, also Reihen von lichtempfindlichen Elementen 31, mit einer Zeilenrate von 73 kHz zur Verfügung stehen, ist die gewünschte Auflösung also ohne Probleme zu erreichen.
Die in Querrichtung erreichbare Auflösung ist eine Funktion der vor den lichtempfindlichen Elementen 31 angebrachten Optik und ihrem Abstand zur Papieroberfläche.
Natürlich kann man die räumliche Auflösung in Maschinenrichtung noch erhöhen, indem man die Datenrate steigert. Dies erfordert allerdings auch die Verwendung einer um den gleichen Faktor stärkeren Beleuchtung.
Andererseits kann man auch die Pixelzahl und damit die Auflösung in Querrichtung oder den in Querrichtung beobachteten Bereich erhöhen.
Ein Sensor mit 4096 Pixeln, mit dem man z.B. bei 20 µm je Pixel eine Breite von 80 mm erfassen könnte, hat z.B. eine Zeilenrate von 23 kHz. Die zur weiteren Auswertung der Daten erforderliche Rechenleistung stellt kaum ein Problem dar. Selbst ein Rechner mit Standardprozessor und einer heute durchaus möglichen Taktfrequenz von 4 GHz stellt bei der maximalen Pixelzahl und Datenrate noch 4 GHz/(4096 Pixel x 23 kHz) = ca. 40 Rechenschritte pro erfaßtem Datenpunkt für die Signalverarbeitung zur Verfügung. Im Hinblick auf die Rechenleistung sind auch schnellere Systeme möglich. Andererseits besteht kaum Bedarf an der maximalen Erfassungsrate. Wenn man nur 512 Pixel und 2 kHz Datenrate zugrunde legt, ergibt sich die Möglichkeit, ca. 4000 Rechenschritte pro erfaßtem Datenpunkt abzuwickeln.
Man kann den Schwarzsatinagesensor 28 so ausbilden, daß er die gesamte Breite der Bahn 2 auf einmal erfassen kann. Dies erlaubt eine quasi kontinuierliche Erfassung der Schwarzsatinage.
Man kann den Schwarzsatinagesensor aber auch so ausbilden, daß er quer zur Laufrichtung 8 über die Bahn traversiert. Dabei besteht zwar theoretisch das Risiko, daß eine aufgetretene Schwarzsatinage unentdeckt bleibt. Dieses Risiko ist aber vergleichsweise gering.
Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform eines Schwarzsatinagesensors 28, bei der gleiche Teile wie in Fig. 2 mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Anstelle einer Leitwalze 33 ist nun ein anderes dunkles Objekt 34 auf der der Lichtquelle 29 abgewandten Seite der Bahn 2 angeordnet. Dieses dunkle Objekt 34, beispielsweise eine geschwärzte Platte, erfüllt die gleiche Aufgabe wie die dunkle Leitwalze 33.
Bei einem traversierenden Schwarzsatinagesensor 28 ist es empfehlenswert, wenn das dunkle Objekt 34 gemeinsam mit der Lichtquelle 29 und den lichtempfindlichen Elementen 31 über die Bahn 2 traversiert.
Bei den Ausgestaltungen der Fig. 2 und 3 arbeitet der Schwarzsatinagesensor 28 sozusagen mit "Auflicht".
Bei einer in Fig. 4 dargestellten Ausgestaltung arbeitet der Schwarzsatinagesensor mit Durchlicht. Gleiche Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 2 versehen. Die Lichtquelle 29 ist auf einer Seite der Bahn 2 angeordnet und die lichtempfindlichen Elemente 31 auf der gegenüberliegenden Seite der Bahn. In diesem Fall muß die Auswertung umgestellt werden. Hier bekommen die lichtempfindlichen Elemente 31 dort, wo eine Schwarzsatinage aufgetreten ist, mehr Licht ab als in fehlerfreien Bereichen der Bahn 2.
Man kann nun anstelle einer einzelnen Zeile von lichtempfindlichen Elementen, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist, auch eine Matrix 35 mit Fotozellen 36 oder anderen lichtempfindlichen Elementen, beispielsweise CCD-Sensoren, verwenden.
In diesem Fall, d.h. bei Verwendung eines Flächensensors als Schwarzsatinagesensor 28, kann es zur Vermeidung von Bewegungsunschärfe sinnvoll sein, die Bewegung der Bahn mit einem Blitz- oder Stroboskoplicht einzufrieren.
Die mit dem Schwarzsatinagesensor 28 gewonnenen Daten werden unverzüglich ausgewertet, insbesondere mit der Steuereinrichtung 24, und die Schwarzsatinage wird bestimmt. Liegt diese über einem zulässigen Wert, werden sofort Gegenmaßnahmen eingeleitet. Bei Schwankungen der Schwarzsatinage in Querrichtung kann man die Gegenmaßnahmen auch zonenweise unterschiedlich gestalten. Hierzu gehört die Anpassung der über Bedampfung oder Befeuchtung vor dem Kalandernip oder den Nips 15-21 aufgebrachten Feuchtigkeitsmenge, die Anpassung der Streckenlast oder der Temperatur im Kalander 1, oder auch die Anpassung von dem Glätten vorhergehender Prozeßschritte, wie Stoffzusammensetzung, Mahlung oder Sortierung des Rohstoffs, Verdünnung der Suspension vor dem Stoffauflauf, Faserorientierung, Entwässerung im Former, Druck in der Pressenpartie, Heizkurve der Trockenpartie und bei gestrichenen oder geleimten Sorten Menge, Verdünnung, Art oder Zusammensetzung des organischen oder anorganischen, auf die Bahn aufgebrachten Streichmediums.
Weiterhin kann es sinnvoll sein, die Abweichungen von den Sollwerten gemeinsam mit wesentlichen Parametern des Papierherstellungsprozesses und den Regelparametern in einer Datenbank zusammenzufassen, um auf diese bei späteren Regelvorgängen zuzugreifen und diese so verkürzen zu können, z.B. mittels Fuzzy Logic.
Außerdem ist die Kombination mit anderen online-Messungen sinnvoll und denkbar, z.B. von Dicke, Feuchte, Glanz oder Rauhigkeit. Dicke und Feuchte sind einerseits die Schwarzsatinage beeinflussende Parameter und andererseits einzuhaltende Qualitätsparameter des Endprodukts. Glanz oder Rauhigkeit sind Qualitätseigenschaften, die sich mit dem gewünschten Rückgang der Schwarzsatinage verschlechtern. Hier muß man wiederum durch Sekundärmaßnahmen Abhilfe schaffen.
Die Steuereinrichtung 24 kann das Auftreten von Schwarzsatinage auch protokollieren, so daß ein späterer Verwender der produzierten Bahn 2 weiß, welche Abschnitte mit Schwarzsatinage geschädigt sind und welche nicht. Dies erleichtert das spätere Verarbeiten der Bahn 2.

Claims

Vorrichtung zum Behandeln einer Bahn aus Faserstoff, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, mit einem Kalander, der mindestens einen Nip aufweist, durch den die Bahn läuft, und mit einer Sensoranordnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoranordnung einen Schwarzsatinagesensor (28) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwarzsatinagesensor (28) in Laufrichtung (8) der Bahn (2) hinter dem Nip (15-21) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwarzsatinagesensor (28) als optischer Sensor ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwarzsatinagesensor (28) mehrere lichtempfindliche Elemente (31) und eine Lichtquelle (29) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (29) Licht mit einer Wellenlänge emittiert, bei der die lichtempfindlichen Elemente (31) ihre größte Empfindlichkeit aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (29) und die lichtempfindlichen Elemente (31) auf der gleichen Seite der Bahn (2) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der den lichtempfindlichen Elementen (31) gegenüberliegenden Seite der Bahn ein dunkles Objekt (33, 34) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das dunkle Objekt (33) als Walze ausgebildet ist, um die die Bahn (2) geführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das dunkle Objekt (34) gemeinsam mit den lichtempfindlichen Elementen (31) quer zur Laufrichtung (8) der Bahn (2) verlagerbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (29) und die lichtempfindlichen Elemente (31) auf unterschiedlichen Seiten der Bahn (2) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindlichen Elemente (31) quer zur Laufrichtung (8) der Bahn (2) in einer Zeile nebeneinander angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindlichen Elemente in mehreren in Laufrichtung der Bahn hintereinander angeordneten Reihen angeordnet sind, wobei die Reihen quer zur Laufrichtung (8) der Bahn (2) ausgerichtet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (29) als Blitz- oder Stroboskoplicht ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Lichtquelle (29) und den lichtempfindlichen Elementen (31) eine Blendenanordnung vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoranordnung einen traversierenden Schwarzsatinagesensor (28) und einen an einer vorbestimmbaren Position quer zur Laufrichtung (8) der Bahn (2) festlegbaren Schwarzsatinagesensor aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren Nips (15-21), durch die die Bahn läuft, mehrere Schwarzsatinagesensoren (28) vorgesehen sind, die in Laufrichtung (8) der Bahn (2) hintereinander angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwarzsatinagesensor (28) mit einer Kalandersteuerung (25) verbunden ist, die auf mindestens einen der folgenden Parameter im Kalander (1) Einfluß nimmt:
- Feuchtigkeitsauftrag

- Druck

- Temperatur.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwarzsatinagesensor (28) mit einer Prozeßsteuereinrichtung (27) verbunden ist, die auf mindestens einen der folgenden Parameter bei der Herstellung der Bahn (2) Einfluß nimmt:
- Stoffzusammensetzung

- Mahlung

- Sortierung

- Entwässerung im Former

- Druck in der Pressenpartie

- Heizkurve in der Trockenpartie

- bei gestrichenen oder geleimten Bahnen Menge, Verdünnung, Art oder Zusammensetzung des Auftragsmediums.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwarzsatinagesensor (28) mit einer Datenbank verbunden ist, in der vorbestimmte Parameterkombinationen des Bahnherstellungsprozesses und Ausgangswerte des Schwarzsatinagesensors abgespeichert sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kalibrierungsort vorgesehen ist, zu dem der Schwarzsatinagesensor (28) von Zeit zu Zeit verfährt.