JP2008528814A - 繊維材料ウェブを製造するための装置および方法 - Google Patents

Abstract

本発明はとりわけ、繊維材料懸濁液から繊維材料ウェブを製造するための方法であって、繊維材料懸濁液における少なくとも１つの特性を測定し、これに基づき、繊維材料ウェブを製造するための機械の調節のための少なくとも１つの適当なステップを行い、これにより繊維材料ウェブの少なくとも１つの所定の特性を目標値に維持し、及び／又は繊維材料ウェブを製造するための機械の生産性を目標値に維持することができる。

Description

本発明は、古紙を使用して製造された繊維材料懸濁液から繊維材料ウェブを製造するプロセスのための供給流の少なくとも１つの成分の量及び／又は少なくとも１つの特性の値を検出するための装置に関する。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１０７４４８号明細書によれば、繊維材料懸濁液を調成するための方法および装置が公知である。この公知の装置では、化学的な析出反応により繊維材料懸濁液に含まれた繊維に填料が加えられる。次いで繊維材料懸濁液がポンプ分散装置に供給され、ここで剪断力が加えられ、比較的大きな繊維塊がより小さな、または個々の繊維に離解される。この場合、ポンプ分散装置は同時に、化学的な析出反応のための反応器としても使用される。

一部古紙を使用して繊維材料懸濁液を製造する際には、公知の調成装置では、抄紙機に供給される完成材料における無機物の割合を一定に維持することはできない。これにより、完全に脱墨パルプ材料（ＤＩＰ＝Ｄｅｉｎｋｅｄ Ｐａｐｅｒ）から得られたＺＤ紙においてさえ、灰分含有量は１０〜１６％の間を変動する。この変動は大部分は、種々異なる品質の古紙装入物を装入することによるものである。このような古紙装入物は、その異なる品質を続く製造プロセスにおいて補償できないように時間的にずらされて処理されている。灰分除去により、純粋材料の割合が減じられ、従って印刷性には不都合に影響する。

特に新聞印刷のためのもののようなグラフィック紙の製造、ＳＣ（スーパーカレンダ）紙、ＬＷＣ（軽量コーティング）紙では、灰分含有量の変動は製造プロセスを損なうことになる。紙の形成、脱水、乾燥は有機材料の割合と無機材料の割合の比により影響を受ける。

灰分含有量を一定の高さのレベルに維持するために、調成プロセス中に、繊維材料懸濁液にフレッシュ充填材を供給することが公知である。このことは、この灰分含有量のレベルがフレッシュ充填材の供給前に、繊維材料懸濁液における灰分含有量の最大値と同じかそれ以上でなければならないことを意味する。これにより極めて高い、繊維材料懸濁液における灰分の割合に基づき、これにより製造された湿った繊維材料ウェブは僅かな強度しか有しておらず、このことは機械の生産性に不都合な影響を与える。

古紙を使用する場合も、木材パルプまたは化学パルプを使用する場合も、抄紙機に供給される繊維材料の懸濁液特性は変動する。この変動は多重の影響により規定される。装入材料の組成の他に、抄紙機における固有スクラップの割合も考慮しなければならない。これにより紙形成、脱水、乾燥パートでも、プロセス特性に影響が与えられ、これにより走行性（Runnability）も完成紙の特性も変わってくる。例として、プレスパートの走行後の、無機的な材料の割合に依存した紙の固形物含有量、または高度に粉砕された半成紙料による脱水の遅れが挙げられる。

完成紙特性、即ち形状、または抄紙機で調節される状態、例えば脱水量を規定することが公知である。これに基づき、抄紙機における調節は自動的に変更され、例えば制御プロセスにより、または手動で制御される。しかしながらこれらの措置は、最適でない特性を有している既に製造された紙にはもはや影響を与えることはできないという欠点がある。

本発明の課題は、繊維材料ウェブを製造するための改善された方法を提供することである。

本発明の課題は特に、古紙を使用した繊維材料懸濁液から繊維材料ウェブを製造するための方法であって、繊維材料懸濁液の同様に維持すべき品質を、古紙の使用される品質に依存せずに調節することができるような方法を提供することである。

この課題を解決するために本発明の方法では、繊維材料懸濁液から繊維材料ウェブを製造するために方法であって、繊維材料懸濁液を少なくとも部分的に古紙から製造しており、繊維材料懸濁液の製造プロセスで古紙を添加する前に古紙における少なくとも１つの成分の割合を検出し、検出された古紙におけるこの成分の割合に応じて、繊維材料懸濁液におけるこの成分の割合を目標値に合わせて調節するために、もしくは繊維材料懸濁液の所定の特性を維持するために適した少なくとも１つのステップを行うようにした。

本発明によれば即ち、紙料調成の際に既に、１つの成分の割合を検出し、これに基づき、この成分の所望の割合を有した繊維材料懸濁液を紙料調成の際に得るために適したステップを行う。

前述の成分は有利には古紙における灰分の割合である。

例えば均一な灰分の割合を調節するために適した種々様々なステップが考えられる。

本発明の１つの実施例によれば、少なくとも１つの適当なステップが、種々異なる灰分含有量を有した古紙の前選別および混合であって、これにより例えば一定の灰分含有量を有した古紙混合物が常に、紙料調成のために与えられる。

本発明の別の方法によれば、オプショナル的に及び／又は付加的に、少なくとも１つの適当なステップを、繊維材料懸濁液の製造プロセスにおいて古紙の添加後に行う。これは、この場合、紙料調成プロセスが、供給された古紙の例えば灰分含有量に応じて適合されることを意味している。

上記実施例の具体的な形態では、製造プロセスの少なくとも１つのステップが、フローテーションセルにおけるオーバーフローの変更である。フローテーションセルにおけるオーバーフローの変更により一種の選別効果が生じ、これにより繊維材料懸濁液における灰分の割合を調節することができる。

有利には、灰分の割合を検出するために、古紙の灰分含有量を電磁的な放射によって、特にガンマ線放射によって測定する。このような方法は信頼できる方法である。

灰分の割合を検出するために古紙の重量を測定する必要がある。これは有利には、圧力ピックアップによって行われる。

誤差量を排除することにより測定精度を高めるために、灰分の割合の検出に古紙の湿度を考慮すると有利である。従って本発明の有利な構成では、灰分の割合を検出するために、古紙の湿度を測定する。

灰分の割合を検出するために、測定値をデータバンクの参照データとコンパレータによって比較し、計算ユニットによって測定値から絶対値を算出するならば、測定の精度をさらに向上させるために有利である。

本発明の別の側面によれば、繊維材料懸濁液から繊維材料ウェブを製造するための方法であって、繊維材料懸濁液を少なくとも部分的に古紙から製造し、少なくとも１つの成分の割合が最大値と最小値との間で、例えば供給された古紙品質に応じて変動するものにおいて、少なくとも１つの成分の割合を、最大値と最小値の間の目標値に維持し、この場合、この成分を必要に応じて部分的に、少なくとも１つの適当なステップによって繊維材料懸濁液から除去し、少なくとも１つの成分を必要に応じて部分的に、少なくとも１つの適当なステップによって、繊維材料懸濁液に添加する。

本発明によれば、例えば無機物の内部材料の割合が最大値よりも低いレベルに維持されている。供給される紙材料に例えば高い灰分含有量が存在している時間中には、この灰分含有量は所望の灰分除去により取り除かれる。

少なくとも１つの適当なステップを、例えば繊維材料懸濁液の製造の際に、及び／又は繊維材料ウェブを製造するための機械で実行する。

例えば、少なくとも１つの適当なステップを繊維材料懸濁液の製造の際に、少なくとも１つの付加的な洗浄プロセス及び／又はフローテーションプロセスによって準備することが考えられる。

選択的または付加的に、少なくとも１つの適当なステップを、抄紙機における繊維材料ウェブの製造の際に、初期の脱水範囲で行い、特に形成される繊維材料ウェブへのフォーミング吸引真空の調節及び／又は脱水条片の圧力衝撃の調節により行う。

付加的に、灰分除去されたまたは灰分増加された液状の材料成分を、スタックタワーにおいて、または濃縮された固形物の形で貯えることができる。灰分含有量が例えば所望のレベルを下回ると、灰分増加された材料が次いで再び製造プロセスにもたらされる。

従って本発明によれば、灰分レベルを減じると同時に紙製造の一定のプロセスが得られる。

これにより、灰分レベルは一定に、先行技術で生じる最大値を下回る値に維持される。

本発明の別の側面によれば、繊維材料懸濁液から繊維材料ウェブを製造するための方法であって、繊維材料懸濁液の少なくとも１つの特性を測定し、これに基づき、繊維材料ウェブを製造するための機械、例えば抄紙機の調節のために少なくとも１つの適当なステップを行い、これにより少なくとも１つの繊維材料ウェブの所定の特性を目標値に維持することができる、及び／又は繊維材料ウェブの製造のための機械の生産性を目標値に維持する。

上記の考えに基づき、同様に、繊維材料懸濁液の少なくとも１つの特性を測定し、これに基づき、繊維材料懸濁液の製造の際に少なくとも１つの適当なステップを実行し、これにより、繊維材料ウェブの製造のための機械の調節が実質的に変更ない場合、少なくとも１つの繊維材料ウェブの所定の特性を目標値に、及び／又は繊維材料ウェブを製造するための機械の生産性を目標値に維持することが考えられる。

これにより、抄紙機の調節を、紙料調成及び／又は紙製造のための装置の一定の部分の制御のための基本として利用することが可能である。これにより例えば、スクリーンフォーマの脱水経過に応じて、抄紙機で使用される繊維材料の粉砕度を規定することができる。

従って本発明によれば、繊維材料ウェブの製造前または製造中に既に、繊維材料懸濁液の特性の変化を検出することができ、修正する措置を行うことができるので、紙製造の際の欠陥品の量が減じられる。プロセスはより迅速になり、品質は向上する。

有利には、少なくとも１つの繊維材料懸濁液の特性を周期的に、またはオンラインで測定する。これにより、本発明によれば、先行して抄紙機における前調節を、抄紙機の走行性／生産性（Runnability）と完成紙の品質特性とを一定に維持するように行うことができる。

有利には、少なくとも１つの適当なステップを、繊維材料懸濁液の特性及び／又は繊維材料ウェブを製造するための機械の調節及び／又は繊維材料ウェブの特性の間の経験的及び／又は論理的依存性を考慮して行う。

繊維材料懸濁液の少なくとも１つの特性が、粉砕度または繊維材料懸濁液における灰分の割合または繊維材料の割合またはインクの割合である。例えば所望の脱水を得るために初期の脱水領域でフォーミングサクションボックスで必要な負圧は、繊維材料懸濁液中の繊維材料の粉砕度に依存する。または、もしくは、繊維材料懸濁液中の灰分の割合に依存して、初期の脱水領域のフォーミングサクションボックスにおける負圧により、形成される繊維材料ウェブにおいて所望の灰分の割合を調節することができる。

次に本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。

特にグラフィック古紙原料、即ち印刷された新聞や雑誌から成る古紙原料１（図１）がコンベヤベルト２を介して搬送される。この場合、古紙原料１の重量が、圧力ピックアップ３または古紙原料１の重量を検出するための別の手段によって検出される。古紙の材料特性を検出するためには、電磁波によって古紙原料１の特性を検出する測定装置４，５が使用される。古紙原料１の湿度を検出するために特に赤外線放射が適している。ガンマ線放射も材料特性検出の際に使用することができる。

測定された値は、測定用変換器６を介して計算ユニット７に供給される。ここで例えばデータバンク８にメモリされている参照パターンと測定値を比較して、その結果から古紙原料１の特性に関する正確な情報を得ることができる。コンベヤベルト２上の古紙原料１の検出された総合的な組成に応じて、タンク９から既知の組成を有した古紙原料１０または別の紙性質を古紙原料１に加えることができる。

最後に、古紙原料１は離解後、および詳しくは説明しないいくつかのクリーニングステップおよび選別ステップ後、場合によっては別の性質の紙と混合されて、フローテーションセルに供給される。フローテーションセルは互いに隣接して後方に配置されていて、それぞれ供給装置および排出装置を有していて、所望の組成の繊維材料懸濁液を形成する。この繊維材料懸濁液は詳しくは示さないスクリーン部分の一定の部分を介して抄紙機に供給される。

この場合、例えばフローテーションセル１１（図２）が使用される。このフローテーションセル１１には、供給導管１２を介してフィードポンプ１３によって繊維材料懸濁液が供給される。供給導管１２の内側には灰分検出装置１４が設けられており、供給された繊維材料懸濁液中の灰分含有量を検出し、制御ユニット１５にライン１６を介して測定信号を送る。

フローテーションセル１１では、供給導管１２および、アクセプトをヘッドボックスまたは貯え装置へとさらに送る導管１７における灰分含有量の比較に基づき、所定の信号量が制御ユニット１５から生ぜしめられ、それに基づき、使用不可能な材料混合物（リジェクト）の割合が、アクセプトの割合に対してわかる。リジェクトはオーバーフロー１８を介してフローテーションセル１１から導出される。使用不能な材料混合物は導管１９を介して導出され、アクセプトは導管２０を介して導出される。制御ユニット１５は、弁２０とフィードポンプ１３の開放も規定する。

従って、供給・アクセプト体積流と比較して、フローテーションセル１１への流入導管における灰分含有量のずれが検出される。例えば流入部における灰分含有量が高すぎると、アクセプト体積流が減じられ、同時にリジェクトの割合が高められる。多数のフローテーションセル１１を使用することにより、繊維材料懸濁液の所望の組成が得られ、これが抄紙機のヘッドボックスに供給される。

図３には、時間の経過に関して、灰分の添加または除去により灰分含有量を均等にすることが示されていて、これによりヘッドボックスに常に一定の灰分含有量を有した繊維材料懸濁液が供給される。

図４には、区分的な概略図で、繊維材料懸濁液２１の製造プロセスの最終段階における繊維材料懸濁液２１の測定された特性に基づく、抄紙機２２の「フィード・フォワード」制御が示されている。

簡単に言えば、繊維材料懸濁液２１は、例えば古紙、木材パルプから繊維材料懸濁液を製造（紙料調成）するためのユニット２３で製造される。その後、この繊維材料懸濁液２１はいわゆる一定の部分２４に供給され、ここから繊維材料懸濁液２１は成形パート２６における抄紙機２２のヘッドボックス２５に到る。成形パート２６で繊維材料懸濁液２１から繊維材料ウェブ３３が形成される。成形パート２６はこの図面では初期の脱水領域でのみ示されている。繊維材料懸濁液２１を製造するためのユニット２３の終端部では繊維材料懸濁液２１の灰分割合が測定される。測定信号２７は制御・調整ユニット２８に供給され、これに基づき制御・調整ユニット２８は、成形パート２６の初期の脱水領域におけるフォーミング条片３１もしくはフォーミングサクションボックス３２を調節するために制御信号２９もしくは３０の形で適当なステップを行い、繊維材料懸濁液２１から成る繊維材料ウェブ３３の例えば灰分含有量のような少なくとも１つの所定の特性を目標値に維持する。有利には、繊維材料ウェブ３３の灰分含有量が測定され、制御・調整ユニット２８に送られ、この制御・調整ユニット２８は、この測定値３４を、上記適当なステップ２９および３０を実行する際に考慮する。

フローテーション装置へ古紙を供給するためのコンベヤベルトを示した図である。 前置された測定子を備えたフローテーションセルを概略的に示した図である。 時間の関数として、繊維材料懸濁液中の灰分の割合を百分率で示した図である。 抄紙機のフィードフォワード制御を概略的に示した図である。

Claims (20)

1. 繊維材料懸濁液から繊維材料ウェブを製造するための方法であって、繊維材料懸濁液を少なくとも部分的に古紙から製造する方法において、
   繊維材料懸濁液の製造プロセスで古紙を添加する前に古紙における少なくとも１つの成分の割合を検出し、検出された古紙におけるこの成分の割合に応じて、繊維材料懸濁液におけるこの成分の割合を目標値に合わせて調節するために、もしくは繊維材料懸濁液の所定の特性を維持するために適した少なくとも１つのステップを行うことを特徴とする、繊維材料懸濁液から繊維材料ウェブを製造するための方法。
2. 少なくとも１つの前記成分が灰分の割合である、請求項１記載の方法。
3. 少なくとも１つの適当なステップが、種々異なる灰分含有量を有した古紙の前選別および混合である、請求項１又は２記載の方法。
4. 少なくとも１つの適当なステップを、繊維材料懸濁液の製造プロセスにおいて古紙の添加後に行う、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 製造プロセスの少なくとも１つのステップが、フローテーションセルにおけるオーバーフローの変更である、請求項４記載の方法。
6. 灰分の割合を検出するために、古紙の灰分含有量を電磁的な放射によって、特にガンマ線放射によって測定する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 灰分の割合を検出するために、古紙の重量を特に圧力ピックアップによって測定する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 灰分の割合を検出するために、古紙の湿度を測定する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
9. 灰分の割合を検出するために、測定値をデータバンク（８）の参照データとコンパレータによって比較し、計算ユニット（７）によって測定値から絶対値を算出する、請求項６から８までのいずれか１項記載の方法。
10. 特に請求項１から９までのいずれか１項記載の方法により、繊維材料懸濁液から繊維材料ウェブを製造するための方法であって、繊維材料懸濁液を少なくとも部分的に古紙から製造し、少なくとも１つの成分の割合が最大値と最小値との間で、例えば供給された古紙品質に応じて変動する形式のものにおいて、
    少なくとも１つの成分の割合を、最大値と最小値の間の目標値に維持し、この場合、この成分を必要に応じて部分的に、少なくとも１つの適当なステップによって繊維材料懸濁液から除去し、少なくとも１つの成分を必要に応じて部分的に、少なくとも１つの適当なステップによって、繊維材料懸濁液に添加することを特徴とする、繊維材料懸濁液から繊維材料ウェブを製造するための方法。
11. 少なくとも１つの成分が灰分の割合である、請求項１０記載の方法。
12. 灰分を増加された成分または灰分を除去された成分をその都度の添加のためにタンクに貯える、請求項１０又は１１記載の方法。
13. 少なくとも１つの適当なステップを繊維材料懸濁液の製造の際に、及び／又は繊維材料ウェブを製造するための機械で実行する、請求項１０から１２までのいずれか１項記載の方法。
14. 少なくとも１つの適当なステップを繊維材料懸濁液の製造の際に、少なくとも１つの付加的な洗浄プロセス及び／又はフローテーションプロセスによって準備する、請求項１３記載の方法。
15. 少なくとも１つの適当なステップを、抄紙機における繊維材料ウェブの製造の際に、初期の脱水範囲で行い、特に形成される繊維材料ウェブへのフォーミング吸引真空の調節及び／又は脱水条片の圧力衝撃の調節を行う、請求項１３又は１４記載の方法。
16. 特に請求項１から１５までのいずれか１項記載の、繊維材料懸濁液から繊維材料ウェブを製造するための方法であって、
    繊維材料懸濁液の少なくとも１つの特性を測定し、これに基づき、繊維材料ウェブを製造するための機械の調節のために少なくとも１つの適当なステップを行い、これにより少なくとも１つの繊維材料ウェブの所定の特性を目標値に維持することができる、及び／又は繊維材料ウェブの製造のための機械の生産性を目標値に維持することを特徴とする、繊維材料懸濁液から繊維材料ウェブを製造するための方法。
17. 特に請求項１から１６までのいずれか１項記載の、繊維材料懸濁液から繊維材料ウェブを製造するための方法であって、
    繊維材料懸濁液の少なくとも１つの特性を測定し、これに基づき、繊維材料懸濁液の製造の際に少なくとも１つの適当なステップを実行し、これにより、繊維材料ウェブの製造のための機械の調節が実質的に変更ない場合、少なくとも１つの繊維材料ウェブの所定の特性を目標値に、及び／又は繊維材料ウェブを製造するための機械の生産性を目標値に維持することを特徴とする、請求項１から１６までのいずれか１項記載の、繊維材料懸濁液から繊維材料ウェブを製造するための方法。
18. 少なくとも１つの繊維材料懸濁液の特性を周期的に、またはオンラインで測定する、請求項１６又は１７記載の方法。
19. 少なくとも１つの適当なステップを、繊維材料懸濁液の特性及び／又は繊維材料ウェブを製造するための機械の調節及び／又は繊維材料ウェブの特性の間の経験的及び／又は論理的依存性を考慮して行う、請求項１６から１８までのいずれか１項記載の方法。
20. 繊維材料懸濁液の少なくとも１つの特性が、粉砕度または灰分の割合または繊維材料の割合またはインクの割合である、請求項１６から１９までのいずれか１項記載の方法。

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