EP2997192A1 - Filmpresse und verfahren zum betrieb einer filmpresse - Google Patents

Filmpresse und verfahren zum betrieb einer filmpresse

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Publication number
EP2997192A1
EP2997192A1 EP14721408.4A EP14721408A EP2997192A1 EP 2997192 A1 EP2997192 A1 EP 2997192A1 EP 14721408 A EP14721408 A EP 14721408A EP 2997192 A1 EP2997192 A1 EP 2997192A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
roller
roll
counter
film press
web
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14721408.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Naydowski
Matthias Schmitt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of EP2997192A1 publication Critical patent/EP2997192A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H23/00—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper
    • D21H23/02—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper characterised by the manner in which substances are added
    • D21H23/22—Addition to the formed paper
    • D21H23/52—Addition to the formed paper by contacting paper with a device carrying the material
    • D21H23/56—Rolls
    • D21H23/58—Details thereof, e.g. surface characteristics, peripheral speed
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H23/00—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper
    • D21H23/02—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper characterised by the manner in which substances are added
    • D21H23/22—Addition to the formed paper
    • D21H23/52—Addition to the formed paper by contacting paper with a device carrying the material
    • D21H23/56—Rolls
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H23/00—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper
    • D21H23/78—Controlling or regulating not limited to any particular process or apparatus

Definitions

  • the invention relates to a film press for applying a liquid or pasty medium on a fibrous web such as a paper or board web according to the preamble of claim 1 and a method for operating such a film press according to the preamble of claim. 7
  • the film press is used in paper machines to apply starch and pigments.
  • the common technique is well known.
  • the quality of the distribution depends on many factors, including, for example, the inclination of the rolls to each other, the elasticity of the roll covers, the paper thickness, properties of the coating medium, working speed, etc.
  • Such a fiber optic sensor system which operates with a fiber optic sensor with inscribed Bragg gratings is known, for example, from WO2010 / 034321 A1.
  • the Bragg gratings are inscribed in different or equal distances in the glass fiber and designed so that they reflect the injected light of different frequencies, which are shifted under pressure different degrees in their frequency, which draw conclusions about the pressure distribution in the respective sensor position the roller allows.
  • a suitably designed trigger system allows the assignment to a specific location on the surface of the roll cover.
  • the object of the invention is thus to provide a roller with sensor system, which allows the pressure signal, the separation points, the effective length of the Determine nip and its change during operation and use procedurally.
  • a web release point of the fibrous web of the roller and / or the counter roll after passing through the nip and transfer of the medium can be determined and the web release point is controlled using the measured values determined.
  • the at least one glass fiber can be arranged straight, curved, meandering or spirally on the roll and / or the counter roll.
  • the Bragg gratings may be formed in accordance with advantageous embodiments at regular or irregular intervals to each other. It is thus possible to take into account any desired roll geometries, for example with camber or in different hardness ranges.
  • an evaluation unit may be provided by which the measurement signals from the sensor system (9) can be detected and evaluated.
  • the evaluation unit may be in communication with the sensor system.
  • the evaluation unit may be connected to a control and regulation unit via a cable connection or wirelessly communicating. This makes it possible to easily adapt the entire sensor system to the conditions prevailing in the respective roller position.
  • Fig. 3 is a schematic representation of an inventively designed roller for a film press.
  • 1 shows a highly schematic view of a film press in its essential components. It is a roller 1 is provided, which cooperates with a counter-roller 2 to a nip 3. Through the nip 3, a fibrous web, in particular a paper or board web 4 is performed.
  • the roller 1 and the counter roller 2 are in the exemplary embodiment each occupied by a doctor blade 5, 6 in a known and therefore not shown manner with a film of a liquid or pasty coating medium, which is transferred to the paper web 4 during its passage through the nip 3.
  • film presses for one-sided brushing in which according to the counter-roller 2 is not provided with medium.
  • the transfer of the film from the roll 1 or from the roll 1 and the counter roll 2 is effected by contact of the liquid film with the paper web 4.
  • the aim is a complete and uniform transfer of the medium over the entire width of the nip third
  • the transfer of the medium begins at the first contact in the positions A and C, which is characterized by an increase in pressure on the roll surface, and ends with a corresponding pressure drop across the roll surface at positions B and D. It is easy to see that it not punctiform, but is about line-shaped positions, which appear due to the non-perspective view in Fig. 1 according to punctiform.
  • the quality of the distribution of the liquid film depends on the timing and intensity of the pressure distribution during the transfer.
  • the distance traveled as "effective length" in the nip 3 is influenced by the geometrical, dynamic and rheological properties of all the aggregates and fabrics involved at the time of application, including, for example, the inclination of the roll 1 and the counter roll 2 to each other, the elasticity of which is closer to below Roll covers 7, 8 of the roller 1 described and the counter roll 2, the flow behavior and the elasticity of the liquid or pasty medium, the web speed, thickness and quality of the paper web 4 and the speed of the roll 1 and the counter roll 2.
  • the current at the time of transfer over the length and width of the nip 3 prevailing pressure distribution is currently largely unknown, as explained above.
  • Information on pressure profiles in the nip 3 are based on idealized calculations and the selective power consumption from the roller drives. The exact separation point of the paper web 4 from the roll surface after passing through the nip 3 is observable only by high-speed photography.
  • the paper web 4 on the roll 1 or on the counter-roll 2 leads to different detachment points from the roll surface, which is referred to as "sheet stealing.”
  • sheet stealing As can be seen in FIG , the separation zone on the roller 1 moves from position D to position E.
  • the pressure distribution in the nip 3 and on the squeegee bars 5, 6 of the film press is crucial for the application of the coating color or the starch solution.
  • the pressure profile should be dependent only on the viscosity of the medium (coating color or starch solution).
  • the advantage of controlling the Rakelanpress horrs on the pressure profile of the roller 1 and the backing roll 2 and not on the measurement of the contact pressure is that instead of the pressure of the pressure pulse can be used as a signal. For a more accurate and faster dosage is possible.
  • instead of the pure control of the contact pressure of the metering rods 5, 6 now a scheme possible.
  • the pressure profile in the nip 3 changes, e.g. by a changed penetration of the paper or a different nature (density, solids content ...) of the application medium, this is used as a control signal for tracking the rollers. If the paper absorbs less coating color or thickness for a given width of the nip 3 and given speed, this leads to an increase in the pressure in the nip 3.
  • a control and regulating circuit can be built up, since setpoint values can be predetermined and compared with measured actual values ,
  • FIG. 2 graphically depicts the situation of the sheet stealing described above. It can be seen that in the roller 1, the separation zone is shifted and the pressure drop after passing through the nip is delayed over a longer range.
  • FIG. 3 shows an exemplary roller 1 or counter-roller 2 which is suitable for use in a film press at the above-described positions with doctor blades 5, 6 and has in a roller cover 7, 8 a sensor system 9 which detects the pressure and draw parameters.
  • the sensor system 9 can be provided either in one of the two components 1, 2 or in both components 1, 2.
  • the roll 1 or counter roll 2 in this case has at least one glass fiber 10, which is arranged in the roll cover 7, 8 or at an interface between roll cover 7, 8 and roll core.
  • Bragg gratings 1 1 are inscribed, which may be distributed at regular or irregular intervals in the glass fiber 10.
  • the Bragg gratings 1 1 can be arranged regularly or irregularly distributed in arbitrary patterns over the surface of the roll 1 or counter roll 2, wherein the at least one glass fiber 10 can be laid essentially straight, meandering, in spirals or other suitable shapes.
  • the measuring principle is essentially known and is therefore only briefly outlined for the sake of completeness. If light of a certain wavelength distribution is coupled into the at least one glass fiber 10, this is reflected at the Bragg gratings 11.
  • the Bragg grating 1 1 can be tuned to arbitrary wavelengths when writing in the glass fiber 10. If, as it passes through the nip 3, the glass fiber 10 is deformed in the region of the Bragg gratings 11, the wavelength of the light reflected at the respective Bragg grating 11 shifts.
  • the degree of displacement can be understood as a measure of the deformation and thus as a measure of the forces acting in the nip 3 forces.
  • an evaluation unit may be provided which is suitably accommodated on one of the rollers 1, 2 or in its vicinity and is in communication with the sensor system 9.
  • the evaluation unit can be connected to a control and regulation unit wirelessly or via cable communicating. Just as the effect of a pressure or a local pressure increase can be detected by measurement, the decrease in pressure can also be measured. Due to the fact that the sensitivity of the measuring system 9 is very high, among other things the web release point D / E or B in FIG. 2 can be detected by means of suitably configured roller 1 or counter roller 2. This allows the control and regulation of the roller position, the pressing force of the rollers 1, 2 successive and the pressing force of the metering rod 5, 6th

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Abstract

Eine Filmpresse zur Veredelung einer Faserstoffbahn (4), insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, umfasst eine Walze (1) und eine mit der Walze (1) einen Walzenspalt (3) bildenden Gegenwalze (2) und zumindest einem an der Walze (1) und/oder an der Gegenwalze (2) in Anlage bringbaren Rakelstab (5, 6) zum Aufbringen eines flüssigen oder pastösen Mediums auf die Walze (1) und/oder die Gegenwalze (2) zum Übertrag des Mediums auf die Faserstoffbahn (4). Die Walze (1) und die Gegenwalze (2) weisen jeweils einen Walzenkern und einen den Walzenkern umgebenden Walzenbezug (7, 8) auf. Zumindest in dem Walzenbezug (7) der Walze (1) und/oder zwischen Walzenkern und Walzenbezug (7) der Walze (1) und/oder in dem Walzenbezug (8) der Gegenwalze (2) und/oder zwischen Walzenkern und Walzenbezug (8) der Gegenwalze (2) ist ein Sensorsystem (9) angeordnet, welches zumindest eine Glasfaser (10) aufweist, in welche Bragg-Gitter (11) eingeschrieben sind. Mittels des Sensorsystems (9) ist ein Bahnablösepunkt der Faserstoffbahn (4) von der Walze (1) und/oder der Gegenwalze (2) nach Durchlaufen des Walzenspaltes (3) und Übertrag des Mediums bestimmbar und der Bahnablösepunkt unter Verwendung der ermittelten Messwerte regelbar.

Description

Filmpresse und Verfahren zum Betrieb einer Filmpresse
Die Erfindung geht aus von einer Filmpresse zum Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums auf eine Faserstoffbahn wie eine Papier- oder Kartonbahn nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie von einem Verfahren zum Betrieb einer derartigen Filmpresse nach dem Oberbegriff von Anspruch 7.
Die Filmpresse wird in Papiermaschinen zum Auftrag von Stärke und Pigmenten genutzt. Die gebräuchliche Technik ist hinlänglich bekannt.
Aus einer Düse wird flüssiges Medium - Streichfarbe oder Stärkesuspension - auf die Auftragswalze gesprüht und mittels eines rotierenden Rakelstabs auf eine definierte Dicke gebracht. Der so erzeugte Film wird in einem druckbelasteten Walzenspalt aus Auftragswalze und Gegenwalze an die laufende Papierbahn übergeben.
Es liegt im Interesse des Papiermachers, eine möglichst vollständige und gleichmäßige Übergabe des Mediums zu erzielen, um eine gleichmäßige Oberflächenqualität zu erhalten. Die Qualität der Verteilung hängt dabei von vielen Faktoren ab, zu denen beispielsweise die Neigung der Walzen zueinander, die Elastizität der Walzenbezüge, die Papierdicke, Eigenschaften des Streichmediums, Arbeitsgeschwindigkeit etc. zählen.
Eine hervorragende Stelle nimmt hierbei die Druckverteilung im Walzenspalt ein. Diese kann im Allgemeinen nur aus Berechnungen oder Abschätzungen aus Randbedingungen grob ermittelt werden, was keine zufriedenstellende Überwachung ermöglicht.
Beim sog. sheet stealing, welches bei gleichzeitigem Auftrag von Medium auf beide Seiten der Papierbahn auftritt, kommt es zudem zu einer Verlängerung der Kontaktzeit zwischen Walze und Papierbahn mit dem Problem des ungleichmäßigen Flüssigkeitsauftrags, Papierzweiseitigkeit und Misting. Es liegt somit im Interesse des Papiermachers, Informationen über die Druckverteilung im Walzenspalt in der Filmpresse zu erhalten, um den vorstehend genannten Problemen begegnen zu können.
Es ist bereits seit längerem bekannt, Walzen mit Sensoren auszurüsten, um Aufschluss über die Betriebsparameter bei stehender oder laufender Maschine zu erhalten. Die Art und Anzahl von Sensoren ist sehr unterschiedlich und reicht von Abdrücken mit Folien mit druckempfindlicher Beschichtung bis zu hochentwickelten Sensorsystemen, welche mit faseroptischen Sensoren mit Auswerteeinheiten und Auswertealgorithmen ein hohes Maß an Informationen ermitteln und darstellen können.
Ein solches faseroptisches Sensorsystem, welches mit einem faseroptischen Sensor mit eingeschriebenen Bragg-Gittern arbeitet, ist beispielsweise aus der WO2010/034321 A1 bekannt. Hierbei sind die Bragg-Gitter in unterschiedlichen oder gleichen Abständen in die Glasfaser eingeschrieben und so konzipiert, dass sie das eingekoppelte Licht unterschiedlicher Frequenzen, welche unter Druckeinwirkung verschieden stark in ihrer Frequenz verschoben werden, reflektieren, was Rückschlüsse über die Druckverteilung in der jeweiligen Sensorposition auf der Walze zulässt. Ein geeignet ausgestaltetes Triggersystem erlaubt die Zuordnung zu einer bestimmten Stelle auf der Oberfläche des Walzenbezuges.
Bisher wurden derartige Sensorsysteme hauptsächlich in Papiermaschinen in der Pressenpartie oder beim Wickeln eingesetzt. Die Situation stellt sich in einer Filmpresse erheblich komplexer dar, da es weitere Komponenten wie den Rakelstab zu beachten gilt, die ebenfalls Auswirkungen auf den Betriebszustand der Filmpresse haben. Aufgabe der Erfindung ist es somit, eine Walze mit Sensorsystem anzugeben, welche es erlaubt, das Drucksignal, die Ablösepunkte, die wirksame Länge des Walzenspaltes und deren Änderung während des laufenden Betriebs zu bestimmen und verfahrenswirksam einzusetzen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Filmpresse mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs in Verbindung mit den gattungsbildenden Merkmalen.
Dabei ist vorgesehen, dass mittels des Sensorsystems ein Bahnablösepunkt der Faserstoffbahn von der Walze und/oder der Gegenwalze nach Durchlaufen des Walzenspaltes und Übertrag des Mediums bestimmbar und der Bahnablösepunkt unter Verwendung der ermittelten Messwerte regelbar ist.
Die Kenntnis dieser Größe im laufenden Betrieb kann dementsprechend zur Steuerung der Auftragsmenge und Einstellung Theologischer Eigenschaften benutzt werden. Papierzweiseitigkeit und Sortenwechsel können so besser beherrscht werden. Zudem kann auf unterschiedliche Betriebszustände schneller und zielgenauer reagiert werden.
Da das Signal der Sensorik auf die Umlauffrequenz der Filmpressenwalze getriggert wird, ist auch eine Kontrolle und Einstellung des Drucks im Walzenspalt möglich. Dies hat den Vorteil, dass durch die Kontrolle des Druckprofils im Walzenspalt der Druck im Walzenspalt und damit auch die Penetrationstiefe kontrollierbar wird. Die Kalibrierung mit Wasser als Auftragsmedium ermöglicht es, die Anzahl der einwirkenden Parameter deutlich zu reduzieren.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungsvarianten der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Vorteilhafterweise kann die zumindest eine Glasfaser gerade, gekrümmt, mäandrierend oder spiralig an der Walze und/oder der Gegenwalze angeordnet sein. Die Bragg-Gitter können gemäß vorteilhafter Ausführungsvarianten in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen zueinander ausgebildet sein. So ist es möglich, beliebigen Walzengeometrien beispielsweise mit Bombage oder in unterschiedlichen Härtebereichen Rechnung zu tragen.
Bevorzugt kann eine Auswerteeinheit vorgesehen sein, durch welche die Messsignale aus dem Sensorsystem (9) erfassbar und auswertbar sind.
Die Auswerteeinheit kann mit dem Sensorsystem in Verbindung stehen.
Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann die Auswerteeinheit mit einer Steuerungs- und Regelungseinheit über eine Kabelverbindung oder kabellos kommunizierend verbunden sein. Dadurch ist eine einfache Anpassung der gesamten Sensorik an die in der jeweiligen Walzenposition herrschenden Verhältnisse möglich.
Zur Regelung des Bahnablösepunktes von der Walze oder der Gegenwalze kann erfindungsgemäß der Druckimpuls der die Walze oder die Gegenwalze verlassenden Faserbahn als Signal genutzt werden. Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ohne Einschränkung der Allgemeinheit näher erläutert. In den Figuren zeigen:
Fig. 1 eine schematisierte seitliche Darstellung des in einer Filmpresse der eingangs genannten Art herrschenden Betriebszustandes,
Fig. 2 eine grafische Darstellung des Druckverlaufs im Walzenspalt in einer Filmpresse,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Walze für eine Filmpresse. In Fig.1 ist in stark schematischer Ansicht eine Filmpresse in ihren wesentlichen Komponenten dargestellt. Es ist eine Walze 1 vorgesehen, welche mit einer Gegenwalze 2 zu einem Walzenspalt 3 zusammenwirkt. Durch den Walzenspalt 3 wird eine Faserstoffbahn, insbesondere eine Papier- oder Kartonbahn 4 geführt.
Die Walze 1 und die Gegenwalze 2 werden im Ausführungsbeispiel jeweils durch eine Rakel 5, 6 in bekannter und daher nicht näher dargestellter Weise mit einem Film eines flüssigen oder pastösen Streichmediums belegt, welches an die Papierbahn 4 während deren Durchgang durch den Walzenspalt 3 übertragen wird. Es sind weiterhin auch Filmpressen zum einseitigen Streichen bekannt, bei welchen entsprechend die Gegenwalze 2 nicht mit Medium versehen wird.
Die Übertragung des Films von der Walze 1 oder von der Walze 1 und der Gegenwalze 2 erfolgt durch Kontakt des Flüssigkeitsfilms mit der Papierbahn 4. Angestrebt wird eine vollständige und gleichmäßige Übergabe des Mediums über die gesamte Breite des Walzenspalts 3.
Die Übertragung des Mediums beginnt dabei beim ersten Kontakt in den Positionen A und C, welcher durch einen Druckanstieg auf der Walzenoberfläche gekennzeichnet ist, und endet mit einem entsprechenden Druckabfall an der Walzenoberfläche an den Positionen B und D. Es ist leicht nachvollziehbar, dass es sich hier nicht um punktförmige, sondern um linienformige Positionen handelt, welche aufgrund der nicht perspektivischen Darstellung in Fig. 1 entsprechend punktförmig erscheinen. Die Qualität der Verteilung des Flüssigkeitsfilms hängt von der zeitlichen Abfolge und der Intensität der Druckverteilung während der Übertragung ab.
Die als „wirksame Länge" im Walzenspalt 3 zurückgelegte Strecke wird von den geometrischen, dynamischen und rheologischen Eigenschaften aller zum Zeitpunkt des Auftrags beteiligten Aggregate und Stoffe beeinflusst. Hierzu zählen beispielsweise die Inklination der Walze 1 und der Gegenwalze 2 zueinander, die Elastizität der nachstehend näher beschriebenen Walzenbezüge 7, 8 der Walze 1 und der Gegenwalze 2, das Fließverhalten sowie die Elastizität des flüssigen oder pastösen Mediums, die Bahngeschwindigkeit, Dicke und Qualität der Papierbahn 4 und die Geschwindigkeit der Walze 1 und der Gegenwalze 2. Die im Zeitpunkt der Übergabe über die Länge und Breite des Walzenspalts 3 aktuell herrschende Druckverteilung ist wie bereits oben erläutert derzeit weitgehend unbekannt. Angaben zu Druckprofilen im Walzenspalt 3 beruhen auf idealisierten Berechnungen und aus der punktuellen Kraftaufnahme aus den Walzenantrieben. Der exakte Ablösepunkt der Papierbahn 4 von der Walzenoberfläche nach dem Durchgang durch den Walzenspalt 3 ist nur mittels Hochgeschwindigkeitsfotografie beobachtbar.
Bei gleichzeitigem Flüssigkeitsauftrag auf die Oberseite und die Unterseite der Papierbahn 4 kommt es durch Mitlaufen der Papierbahn 4 auf der Walze 1 oder auf der Gegenwalze 2 zu unterschiedlichen Ablösepunkten von der Walzenoberfläche, was als „sheet stealing" bezeichnet wird. Wie in Fig. 1 ersichtlich, wandert die Ablösezone auf der Walze 1 von Position D nach Position E.
Durch das sheet stealing kommt es auf einer Seite, in diesem Fall an der der Walze 1 zugewandten Seite der Papierbahn 4, zu einer Verlängerung der Kontaktzeit zwischen Auftragsmedium und Papierbahn 4. Durch die anliegende Bahnspannung wird weiterhin ein zu geringer Druck auf die Walzenoberfläche von der Papierbahn 4 und dem flüssigen Medium ausgeübt. Die wirksame Länge des Walzenspalts 3 verlängert sich dementsprechend auf dieser Seite gegenüber der bereits kontaktlosen Papierseite.
Die hieraus entstehende Asymmetrie im Flüssigkeitsauftrag kann als Papierzweiseitigkeit an den fertigen Papieroberflächen beobachtet werden. Sie ist das Resultat einer längeren Einwirkzeit (Druckpenetration, Druckentwässerung) des Auftragsmediums an der betroffenen Seite. Darüber hinaus wirkt sich der Entwässerungsfortschritt nicht selten in Form eines unerwünschten, verstärkten Mistings beim Ablösen der Papierbahn von der betroffenen Seite aus. Der Ausgleich der Papierzweiseitigkeit und die Minimierung des Misting erfordern vom Papiermacher gewöhnlich einen asymmetrischen Eingriff in die Auftragsformulierung und Auftragsmenge für die beiden Papierseiten sowie alternativ oder auch zusätzlich durch eine Veränderung der Walzenpositionen, insbesondere durch Verschiebung der Gegenwalze 2. Zur Vermeidung bzw. Reduktion des Misting sollte der Bahnablösepunkt zudem möglichst nahe am Ausgang des Walzenspalts 3 liegen.
Die Druckverteilung im Walzenspalt 3 und an den Rakelstäben 5, 6 der Filmpresse ist entscheidend für den Auftrag der Streichfarbe bzw. der Stärkelösung. Bei gleichbleibender Geschwindigkeit der Filmpresse und bei gleichbleibendem Rakelspalt sollte das sich einstellende Druckprofil nur von der Viskosität des Mediums (Streichfarbe oder Stärkelösung) abhängen. Der Vorteil einer Steuerung des Rakelanpressdrucks über das Druckprofil der Walze 1 und der Gegenwalze 2 und nicht über die Messung des Anpressdrucks ist, dass an Stelle des Druckes der Druckimpuls als Signal genutzt werden kann. Damit ist eine genauere und schnellere Dosierung möglich. Ebenso ist statt der reinen Steuerung des Anpressdrucks der Rakelstäbe 5, 6 nun eine Regelung möglich.
Ändert sich das Druckprofil im Walzenspalt 3, z.B. durch eine geänderte Penetration des Papiers oder eine unterschiedliche Beschaffenheit (Dichte, Feststoffgehalt...) des Auftragsmediums, wird dies als Steuersignal zum Nachführen der Walzen verwendet. Nimmt das Papier bei gegebener Breite des Walzenspalts 3 und gegebener Geschwindigkeit weniger Streichfarbe oder Stärke auf, führt dies zu einer Erhöhung des Drucks im Walzenspalt 3. Auch hier lässt sich ein Steuer- und Regelkreis aufbauen, da Sollwerte vorgegeben und mit gemessenen Istwerten verglichen werden können.
In Fig. 2 ist der oben beschriebene Sachverhalt des sheet stealing grafisch dargestellt. Es ist erkennbar, dass bei der Walze 1 die Ablösezone verschoben ist und der Druckabfall nach dem Durchgang durch den Walzenspalt verzögert über einen längeren Bereich erfolgt. In Fig. 3 ist eine beispielhafte eine Walze 1 oder eine Gegenwalze 2 dargestellt, welche zur Verwendung in einer Filmpresse an den oben beschriebenen Positionen mit Rakeln 5, 6 geeignet ist und in einem Walzenbezug 7, 8 ein Sensorsystem 9 aufweist, welches die Druck- und Zugparameter aufnimmt. Das Sensorsystem 9 kann dabei entweder in einer der beiden Komponenten 1 , 2 oder in beiden Komponenten 1 , 2 vorgesehen sein.
Die Walze 1 oder Gegenwalze 2 weist dabei zumindest eine Glasfaser 10 auf, welche in dem Walzenbezug 7, 8 oder an einer Grenzfläche zwischen Walzenbezug 7, 8 und Walzenkern angeordnet ist. In der Glasfaser 10 sind Bragg-Gitter 1 1 eingeschrieben, welche in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen in der Glasfaser 10 verteilt sein können. Die Bragg-Gitter 1 1 können in beliebigen Mustern über die Oberfläche der Walze 1 oder Gegenwalze 2 regelmäßig oder unregelmäßig verteilt angeordnet sein, wobei die zumindest eine Glasfaser 10 im Wesentlichen gerade, mäandrierend, in Spiralen oder anderen geeigneten Formen verlegt sein kann.
Das Messprinzip ist im Wesentlichen bekannt und wird daher nur mehr ergänzungshalber kurz umrissen. Wird Licht einer gewissen Wellenlängenverteilung in die zumindest eine Glasfaser 10 eingekoppelt, wird dieses an den Bragg-Gittern 1 1 reflektiert. Die Bragg-Gitter 1 1 können beim Einschreiben in die Glasfaser 10 auf beliebige Wellenlängen abgestimmt werden. Wird beim Durchgang durch den Walzenspalt 3 die Glasfaser 10 im Bereich der Bragg-Gitter 1 1 verformt, verschiebt sich die Wellenlänge des an dem jeweiligen Bragg-Gitter 1 1 reflektierten Lichts. Das Maß der Verschiebung kann als Maß der Verformung und somit als Maß der im Walzenspalt 3 wirkenden Kräfte verstanden werden.
Zur Auswertung des Messsignale kann eine Auswerteeinheit vorgesehen sein, die an einer der Walzen 1 , 2 oder in deren Nähe geeignet untergebracht ist und mit dem Sensorsystem 9 in Verbindung steht. Die Auswerteeinheit kann mit einer Steuerungs- und Regelungseinheit kabellos oder über Kabel kommunizierend verbunden sein. Ebenso, wie die Einwirkung eines Drucks bzw. eine lokale Druckerhöhung messtechnisch erfassbar wird, kann auch das Nachlassen des Drucks gemessen werden. Bedingt dadurch, dass die Empfindlichkeit des Messsystems 9 sehr hoch ist, kann so unter anderem der Bahnablösepunkt D/E bzw. B in Fig. 2 mittels geeignet ausgestalteter Walze 1 oder Gegenwalze 2 erfasst werden. Dies ermöglicht die Steuerung und Regelung der Walzenposition, der Andruckkraft der Walzen 1 , 2 aufeinander sowie der Andruckkraft des Rakelstabs 5, 6.

Claims

Patentansprüche
1 . Filmpresse zur Veredelung einer Faserstoffbahn (4), insbesondere einer Papieroder Kartonbahn, umfassend eine Walze (1 ) und eine mit der Walze (1 ) einen Walzenspalt (3) bildenden Gegenwalze (2), und mit zumindest einem an der Walze (1 ) und/oder an der Gegenwalze (2) in Anlage bringbaren Rakelstab (5, 6) zum Aufbringen eines flüssigen oder pastösen Mediums auf die Walze (1 ) und/oder die Gegenwalze (2) zum Übertrag des Mediums auf die Faserstoffbahn (4), wobei die Walze (1 ) und die Gegenwalze (2) jeweils einen Walzenkern und einen den Walzenkern umgebenden Walzenbezug (7, 8) aufweisen und wobei zumindest in dem Walzenbezug (7) der Walze (1 ) und/oder zwischen Walzenkern und Walzenbezug (7) der Walze (1 ) und/oder in dem Walzenbezug (8) der Gegenwalze (2) und/oder zwischen Walzenkern und Walzenbezug (8) der Gegenwalze (2) ein Sensorsystem (9) angeordnet ist, welches zumindest eine Glasfaser (10) aufweist, in welche Bragg-Gitter (1 1 ) eingeschrieben sind, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Sensorsystems (9) ein Bahnablösepunkt der Faserstoffbahn (4) von der Walze (1 ) und/oder der Gegenwalze (2) nach Durchlaufen des Walzenspaltes (3) und Übertrag des Mediums bestimmbar und der Bahnablösepunkt unter Verwendung der ermittelten Messwerte regelbar ist.
2. Filmpresse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Glasfaser (10) gerade, gekrümmt, mäandrierend oder spiralig an der Walze (1 ) und/oder der Gegenwalze (2) angeordnet ist.
3. Filmpresse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bragg- Gitter (1 1 ) in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen zueinander ausgebildet sind.
4. Filmpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswerteeinheit vorgesehen ist, durch welche die Messsignale aus dem Sensorsystem (9) erfassbar und auswertbar sind.
5. Filmpresse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die
Auswerteeinheit mit dem Sensorsystem (9) in Verbindung steht.
6. Filmpresse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die
Auswerteeinheit mit einer Steuerungs- und Regelungseinheit über eine Kabelverbindung oder kabellos kommunizierend verbunden ist.
7. Verfahren zum Betrieb einer Filmpresse gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung des Bahnablösepunktes von der Walze (1 ) oder der Gegenwalze (2) der Druckimpuls der die Walze (1 ) oder die Gegenwalze (2) verlassenden Faserbahn (3) als Signal genutzt wird.
EP14721408.4A 2013-05-14 2014-05-06 Filmpresse und verfahren zum betrieb einer filmpresse Withdrawn EP2997192A1 (de)

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PCT/EP2014/059179 WO2014184047A1 (de) 2013-05-14 2014-05-06 Filmpresse und verfahren zum betrieb einer filmpresse

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