WO2005010275A2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer faserstoffbahn, insbesondere sc-a- oder sc-b-papierbahn - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer faserstoffbahn, insbesondere sc-a- oder sc-b-papierbahn Download PDF

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WO2005010275A2
WO2005010275A2 PCT/EP2004/051546 EP2004051546W WO2005010275A2 WO 2005010275 A2 WO2005010275 A2 WO 2005010275A2 EP 2004051546 W EP2004051546 W EP 2004051546W WO 2005010275 A2 WO2005010275 A2 WO 2005010275A2
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Rudolf Beisswanger
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Voith Paper Patent Gmbh
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    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F9/00—Complete machines for making continuous webs of paper
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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    • D21F1/02—Head boxes of Fourdrinier machines
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    • D21F3/045—Arrangements thereof including at least one extended press nip
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F9/00—Complete machines for making continuous webs of paper
    • D21F9/003—Complete machines for making continuous webs of paper of the twin-wire type

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a fibrous web .
  • SC-A or SC-B paper web (SC super calendered) from a fibrous stock suspension supplied by a headbox, the fibrous web following a forming unit, in particular a press section, a dryer section, a calender, in particular online calender, and one Rollup is fed.
  • a device for producing such a fibrous web A method and a device of this type are known for example from US 2003/0000673 AI.
  • SC-A and SC-B qualities are characterized by the fact that, in terms of their use, they lie between the qualities of standard newspaper printing and WC (light weight coated) and are suitable for the gravure printing process.
  • the quality improvement of the SC-A and SC-B types compared to standard newspaper printing is achieved in addition to the material input through a high filler content, which is between 25 to 35%. This enables the calendering process to achieve a very good surface quality, which is necessary for the gravure printing process.
  • LWC quality cannot be achieved in terms of print quality. Since for the LWC production the paper web surfaces have to be coated with coating pigments in additional coating units, the effort for the production of LWC is correspondingly large, so that the costs for LWC paper are higher.
  • the invention lies inter alia.
  • the task is to create a method and a paper machine for the production of SC-A and SC-B paper, with which it is possible to get very close to the LWC quality.
  • the whole thing should be achieved in particular in a cost-effective way, i.e. with low investment costs and low operating costs as well as maximum productivity.
  • One object of the invention is, in particular, to provide measures for optimizing the manufacturing process for SC-A and SC-B in order to achieve the objectives mentioned at the beginning.
  • the aforementioned objects are achieved, inter alia, by using a raw material which at least partially consists of DIP (deinked pulp, waste paper) and / or the like.
  • a raw material is preferably used which consists of 40 to 100% DIP, 0 to 25% high-quality pulp, 0 to 50% wood pulp and / or TMP (thermo mechanical pulp) and 25 to 35% inorganic filler such as kaolin, TiO 2 , CaC ⁇ 3, PCC etc.
  • a device according to the invention for producing a fibrous web comprises at least one headbox providing a fibrous suspension, a forming unit, a press section, a dryer section, a calender, in particular online calender, and a reel.
  • Further devices according to the invention and press sections according to the invention are specified in the claims.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of the basic sections of the method for producing SC-A and SC-B paper
  • FIGS. 2a, 2b different ash profiles of the paper web
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of an exemplary embodiment of a device for producing SC-A and SC-B paper
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of an exemplary embodiment of a twin wire former
  • FIG. 5 shows a schematic illustration of a further exemplary embodiment of a twin wire former
  • FIG. 6 different property cross profiles of the fibrous web
  • Figure 7 is a schematic representation of an SC online concept
  • Figure 8 shows an installation of a highly efficient drying device.
  • the solution according to the invention can, in particular, be based on such a known manufacturing process for SC-A and SC-B papers, as is shown for example in FIG. 1.
  • the relevant manufacturing process or paper machine in question is composed of the following process or device sections: headbox 10, forming unit 12, press section 14, dryer section 16, online calender 18 and reel-up 20.
  • one object of the invention is to implement measures for optimizing Specification of the manufacturing process for SC-A and SC-B papers in order to achieve the goals mentioned above.
  • An important aspect of the invention is therefore to produce SC-A or SC-B paper using raw materials as inexpensively as possible.
  • This use of raw materials is advantageously composed of 0 - 25% high-quality pulp, 0 to 50% wood pulp and / or TMP (thermo mechanical pulp) and 25 to 35% inorganic filler such as kaolin, TiO 2 , CaCO 3, PCC etc.
  • a decrease in the pulp content is accompanied by a decrease in the paper web strength.
  • the strength potential of the paper web is even increased in order to minimize the risk of web breaks due to greater loads on the web at higher speeds.
  • the measures according to the invention therefore have a particularly advantageous effect at speeds of v> 1500 m / min, in particular v> 1650 m / min and preferably v> 1700 m / min.
  • the solution according to the invention achieves very good paper quality with high productivity and low costs.
  • the paper produced should have a smoothness of ⁇ 1.4 ⁇ m, preferably ⁇ 1.2 ⁇ m PPS (Parker Print Surf Test). This is particularly important for good printability in the gravure printing process.
  • the gloss of the paper should expediently be> 47% (measured according to Lehmann 75 °).
  • the gloss, as a measure of the reflection behavior, is particularly important for the effect of the print on the end customer, for example the reader of advertising prints, and ultimately for the market success of the paper.
  • the quality parameter of the whiteness (measured according to ISO) should expediently be in a range from about 64 to about 68% and in particular be greater than 66%. In principle, it is also conceivable to introduce certain fillers.
  • the web lies as evenly as possible on the rotogravure form and that the ink cups come into contact with even pressure even for small areas, so that the ink is transferred evenly to the paper.
  • an overall too high compressibility is again harmful for the calendering process, since the risk of black satin (collapse of the fibers, whiteness decreases). The compressibility should therefore be maintained.
  • the web In order to maintain the highest possible stiffness of the web even after calendering, the web must have elastic properties in order to avoid compacting and thus loss of volume.
  • the sheet structure should be almost symmetrical in the thickness direction (z direction). It is remarkable that the improvements by the measures according to the invention are not only related to the average level of the quality values of the web, but also that the transverse and longitudinal profiles of the quality parameters are also improved. This reduces the proportion of paper of inferior quality or even waste. The edges of the paper web are particularly problematic, especially at high speeds.
  • Figures 2a and 2b show different ash profiles of the paper web.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a device for producing SC-A and SC-B paper, which in the present case is an SC online concept.
  • the device or paper machine comprises a headbox 10, a forming unit 12, a press section 14, a dryer section 16, an online calender 18 and a reel-up 20.
  • the manufacturing process consists of the following process steps:
  • the pulp suspension is fed to the forming unit 12 via the headbox 10, the headbox 10 itself, viewed across the width, having sectional consistency-controlled feed streams.
  • This enables the basis weight cross profile to be set very precisely. This is particularly important with regard to the calendering and / or calendering process, in which the thickness cross process must be within narrow limits.
  • at least one of the sections of the headbox 10 can have the height, ie in the z-direction, be designed so that additional aggregates can be added sectionally and in the z-direction.
  • the forming unit 12 following the headbox 10 is preferably designed as a gap former or twin-wire former. Basically, this enables the fiber suspension to be dewatered on both sides and is therefore a prerequisite for a symmetrical sheet structure in the z direction.
  • the dewatered volume flows are measured directly in the draining ducts and lines or indirectly, for example, by means of layer height and / or thickness measurements of the suspension to be dewatered or the fibrous web being formed in the region of the twin-wire zone.
  • FIGS. 4 and 5 schematically show exemplary embodiments of a twin wire former for SC paper production.
  • FIG. 4 is a roll blade gap former with adjustable forming strips and a so-called D unit.
  • two high vacuum suction devices 24 can be seen in FIG.
  • a so-called dry content control can be provided, which can in particular be a moisture cross-profile control by means of a sectional drainage element.
  • the moisture content of the web is measured locally via an infrared sensor and the vacuum of a vacuum is changed via a control unit so that the moisture setpoint is reached.
  • a forming roller 26 in the top wire 28 subsequently a suction element 30, in particular formed by a formation suction device, in the bottom or support screen 32.
  • a suction element 30 in particular formed by a formation suction device in the bottom or support screen 32.
  • a suction device 36 in the top wire 28 there are again forming strips 24 with a wet suction device 36
  • Lower sieve 32 can also be seen again in high vacuum suction 24.
  • a sieve suction roller 38 can also be seen in the lower sieve 32. It is also conceivable to apply the suction effect of the screen suction roller 38 by means of a subsequent suction box. In this case it would be
  • Suction roller designed as a full-jacket guide roller.
  • a vacuum of, for example, 6 to 7 kPa is applied to these suction elements.
  • the dewatering In order to produce the lowest possible porosity of the paper web, the dewatering must be carried out gently, which can be achieved by maintaining an upper limit for the maximum dewatering pressure. This upper limit can be, for example, 7 kPa.
  • a possible moisture cross-profile control has already been mentioned.
  • a change in this moisture cross profile is possible, for example, by setting or regulating the moisture cross profile in the area of the high vacuum suction cups 24.
  • a "NIR" measuring device infrared measuring device
  • both the moisture cross profile and the moisture level are measured and by adjusting the vacuum level of the first and / or the second high vacuum suction device 24 and / or by sectionally adjusting the vacuum in the first and / or second high vacuum suction device 24, the moisture cross profile can then be set in the desired manner.
  • a combination of two suction elements after the sieve suction roll, for example as a suction unit with two zones in, is also conceivable Machine running direction, wherein the first zone in the middle vacuum range from about 40 to about 60 kPa and the second zone can be operated as a vacuum zone in the range from about 55 to about 70 kPa.
  • Both zones should make it possible (first zone or second zone) to set and regulate the vacuum height in the cross machine direction in order to be able to compensate for a moisture base curve or local moisture peaks.
  • the press must dewater the web to a dry content> 50%, preferably> 52%. Only then does the moisture cross profile achieve the quality and quality for an even smooth cross profile after the calender (see FIG. 6).
  • a press shoe with a sectional contact system (with base sheet setting + local correction setting) can also be used in at least one press. This enables, for example, a stronger (seen in the transverse direction) pressing at places with moisture streaks in the web.
  • a zone-adjustable steam drying device for moisture cross profile correction can be used in the press section 14.
  • This can e.g. comprise at least one steam blower box and / or a nozzle moistener. These can be set in sections.
  • the local humidification and / or dewatering intensity can be set via a regulating and / or control circuit with the involvement of a cross-profile moisture measurement.
  • the steam blower box has the advantage over the nozzle humidifier that the moisture is not increased, but rather that the heating of the web in front of the nip makes dewatering more efficient and a higher level of dryness can be achieved.
  • the correction devices are preferably used only for fine correction, since the web is moistened and thus counteracts the requirement of a dry content> 52%. This includes also important for a high so-called "initial wet strength" after the press. The higher this strength, the more resilient the web or the lower the risk of edge tears and the better the runability.
  • the inventor has recognized that, in particular when a double felt is used in the first press nip and a felt on the side of the Shoe roll and a transfer belt on the side of the counter roll in the second nip of the drainage course over the press section 14 must be changed in order to obtain a dry content> 52% on the one hand and on the other hand good values for smoothness and gloss and thus good printability.
  • the drainage capacity of the first nip must be greater than that of the second nip.
  • the intensity of the drainage upwards and downwards must be coordinated in the nips and selected so that the ash distribution in the z direction becomes as symmetrical as possible. This is the only way to achieve a low two-sidedness in printability. This also goes hand in hand with the requirement that both the surface structure (topography) or roughness and the porosity of the top and bottom sides of the web are ideally identical.
  • the inventor recognized that the control of the direction of drainage and the drainage capacity in the first and second nip in the press section 14 and thus with the shifting and / or influencing of the ash-z profile, for example, can have a greater influence on the smoothness or the surface structure of the web sides.
  • the drainage capacity (working window) in the first and second nip must be larger and also more flexible than with less filled paper types. This applies in particular to the ratio of the drainage services between the first and the second nip and the ratio of the drainage services upwards and downwards.
  • the storage volume of the press sleeves of the shoe roller (shown here as the top roller) and / or the bottom roller with grooves and / or blind holes must be greater than with less filled papers.
  • the storage volume of the press jacket for the shoe roller should be> 250 ml / m 2 , in particular> 340 ml / m 2 and preferably> 420 ml / m 2 , the open area should expediently be between 29 and 40%.
  • the first press is responsible for the main drainage of the paper web and the second press for the residual drainage, the moisture cross profile correction and the symmetrical sheet property.
  • the total drainage of the first press can e.g. are in a range from about 200 to about 300 1 / min per meter of working width.
  • the second press drains in particular in a range from about 50 to about 125 1 / min-m with transfer belt and in a range from about 75 to about 175 1 / min-m with a second bottom felt.
  • the storage volume of the press jacket in the first press should in particular be> 340 ml / m 2 and preferably> 420 ml / m 2 .
  • the storage volume of the press jacket in the press can in particular be> 340 ml / m 2 and preferably> 380 ml / m 2 .
  • the pronounced roughness bilateralism which, according to the previous opinion, is determined in particular by the different roughness of the felt and the transfer belt in the second nip, can be counteracted according to the invention by increasing the drainage capacity in the first nip in the direction of the transfer belt side in order to increase the structural compaction on this side , Since the drainage in the second nip is only directed to the other side (felt side), this elevation is reduced again to such an extent that there is even structural compaction at the end of the press.
  • the transfer belt is preferably impermeable to water.
  • Second nip with partially permeable transfer belt Second nip with partially permeable transfer belt
  • Second nip with a bottom felt instead of a transfer belt Second nip with a bottom felt instead of a transfer belt:
  • the asymmetrical downward drainage can also be influenced by the arrangement of a suction device (suction box) in front of the first nip in the bottom felt and / or by the use of a suction press roller as a counter element to the shoe roller in the first nip.
  • a suction device suction box
  • Another way of reducing or eliminating the effect of residual asymmetry in the sheet structure is to asymmetrically calender the sheet at the end.
  • the web is led through the calender so that e.g. the transfer belt side of the web often comes into contact with the calender's heating rollers and is thus smoothed more.
  • This measure is advantageous if the asymmetry of the drainage in the first nip is too low to compensate for the ash accumulation in the second nip on the felt side.
  • Asymmetric calendering is particularly advantageous if, after the press, the z profile of a quality feature of the paper, in particular the ash profile, is asymmetrical.
  • the lower ash side is calendered more, e.g. through frequent contact with a calender's heating roller.
  • felts with different drainage behavior on the top and bottom can be used in the first nip.
  • the design of the beginning of the dryer section 16 is advantageous in such a way that the web is pulled off the heating surface is dried to at least 60%, preferably> 62%.
  • This can be done, for example, with a device that consists of large cylinders with impingement hoods to increase the drying rates (cf. the installation of a highly efficient drying device according to FIG. 8). The stronger drying increases the strength of the web to such an extent that tears are avoided even at higher speeds.
  • Another solution according to the invention relates to the problem that the highest possible dryness is sought immediately before the calender in order to obtain a good moisture cross profile in front of the calender and thus good gloss / smoothness cross profiles or better smoothness and gloss values after the calender.
  • the dry content should in particular be between 90% and 96%.
  • a high dry content also favors the reduction in volume and stiffness loss due to calendering and a reduction in black satin.
  • a solution according to the invention now provides to prevent evaporation between the calender and the winding apparatus by cooling the web immediately after the calender, e.g. by at least one cooling roller, and thus the vapor pressure or the dry content is reduced.
  • the web is preferably cooled by 15 ° C. to approximately 45 ° C.
  • the winder 22 has a line force control and center drives for the reel.
  • the carrier drum for line force control is preferably pressed in a controlled manner onto the drum (winding roll).
  • the carrying drum preferably has a soft, rubberized surface in order to enable volume-saving averaging.
  • the high volume of the sheet is retained and thus the desired high rigidity of the sheet.
  • FIG. 7 shows an SC online concept in a schematic representation.
  • the device in question in particular again includes a headbox 10, a forming unit 12, a press section 14, a dryer section 16, an online calender 18 and a reel-up 20.
  • the press section 14 comprises two upper shoe rollers 40, two upper felts 42, a lower felt 44 and a lower transfer belt 46.
  • a cooling roller 48 can also be seen.
  • FIG. 8 The installation of a highly efficient drying device according to FIG. 8 is known, for example, from German Offenlegungsschrift DE 198 41 768 AI. It includes two large suction rollers 50 and three movable impingement hoods.

Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere SC-A- oder SC-B-Papierbahn, aus einer von einem Stoffauflauf gelieferten Faserstoffsuspension, bei dem die Faserstoffbahn im Anschluss an eine Fomiereinheit insbesondere einer Pressenpartie, einer Trockenpartie, einem Kalander, insbesondere Online­-Kalander, und einer Aufrollung zugeführt wird, wird ein Rohstoff eingesetzt, der zumindest teilweise aus DIP (deinked paper, Altpapier) und/oder dergleichen besteht. Es wird auch eine entsprechende Vorrichtung zur Herstellung der Faserstoffbahn angegeben.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Faserstorfbahn, insbesondere SC-A- oder SC-B-Papierbahn
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Faserstoffbahn. insbesondere SC-A- oder SC-B-Papierbahn (SC = super calendered) aus einer von einem Stoffauflauf gelieferten Faserstoffsuspension, wobei die Faserstoffbahn im Anschluss an eine Fomiereinheit insbesondere einer Pressenpartie, einer Trockenpartie, einem Kalander, insbesondere Online- Kalander, und einer Aufrollung zugeführt wird. Sie betrifft ferner eine Vorrichtung zur Herstellung einer solchen Faserstoffbahn. Ein Verfahren sowie eine Vorrichtung dieser Art sind beispielsweise aus der US 2003/0000673 AI bekannt.
Die SC-A- und SC-B- Qualitäten zeichnen sich dadurch aus, dass sie bezüglich ihrer Verwendung zwischen den Qualitäten von Standard- Zeitungsdruck und WC (light weight coated) liegen und für das Tiefdruckverfahren geeignet sind.
Die Qualitätsverbesserung der SC-A- und SC-B-Sorten gegenüber Stan- dard-Zeitungsdruck wird neben dem Stoffeintrag durch einen hohen Füllstoffgehalt erreicht, der zwischen 25 bis 35 % liegt. Dieser ermöglicht durch den Kalandrierprozess das Erreichen einer sehr guten, für den Tiefdruckprozess notwendigen Oberflächenbeschaffenheit. Trotz großer Bemühungen kann jedoch hinsichtlich der Druckqualität die LWC-Qualität nicht erreicht werden. Da für die LWC-Herstellung die Papierbahnoberflächen mit Streichpigmenten in zusätzlichen Streichaggregaten gestrichen werden müssen, ist der Aufwand für die Herstellung von LWC entsprechend groß, so dass die Kosten für LWC-Papier höher sind.
Der Erfindung liegt u.a. die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Papiermaschine für die Herstellung von SC-A- und SC-B-Papier zu schaf- fen, mit denen es möglich ist, sehr nahe an die LWC-Qualität heranzukommen. Das Ganze soll insbesondere auf einem kostengünstigen Weg erreicht werden, d.h. mit niedrigen Investitionskosten und geringen Betriebskosten sowie bei höchster Produktivität. Eine Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere auch darin, Maßnahmen zur Optimierung des Her- Stellungsprozesses für SC-A- und SC-B- anzugeben, um die eingangs genannten Ziele zu erreichen.
Erfindungsgemäß werden die zuvor genannten Aufgaben u.a. dadurch gelöst, dass ein Rohstoff eingesetzt wird, der zumindest teilweise aus DIP (deinked pulp, Altpapier) und/ oder dergleichen besteht. Dabei wird bevorzugt ein Rohstoff eingesetzt, der sich aus 40 bis 100 % DIP, 0 bis 25 % hochwertigem Zellstoff, 0 bis 50 % Holzschliff und/oder TMP (thermo mechanical pulp) sowie 25 bis 35 % anorganischem Füllstoff wie z.B. Kaolin, TiO2, CaCθ3, PCC etc. zusammensetzt.
Bevorzugte Ausfuhrungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere SC-A- oder SC-B-Papierbahn, umfasst wenigstens einen eine Faserstoffsuspension liefernden Stoffauflauf, eine Formiereinheit, eine Pressenpartie, eine Trockenpartie, einen Kalander, insbesondere Online- Kalander, und eine Aufrollung. In den Ansprüchen sind weitere erfϊn- dungsgemäße Vorrichtungen sowie erfindungsgemäße Pressenpartien angegeben.
Bevorzugte Ausführungsformen dieser Vorrichtungen und Pressenpartien sind in den Unteransprüchen angegeben.
Vorteile, weitere Aspekte und weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, in deren Zusammenhang auch auf die Zeichnung Bezug genommen wird; in dieser zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung der grundlegenden Abschnitte des Verfahrens zur Herstellung von SC-A- und SC-B-Papier,
Figuren 2a, 2b verschiedene Ascheprofϊle der Papierbahn,
Figur 3 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung von SC-A- und SC-B-Papier,
Figur 4 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines Doppelsiebformers, Figur 5 eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines Doppelsiebformers,
Figur 6 verschiedene Eigenschaftsquerprofile der Faserstoffbahn,
Figur 7 eine schematische Darstellung eines SC-Online- Konzeptes, und
Figur 8 eine Installation einer hoch effizienten Trocknungseinrichtung.
Die erfindungsgemäße Lösung kann insbesondere von einem solchen bekannten Herstellungsprozess für SC-A- und SC-B-Papiere ausgehen, wie er beispielsweise in der Figur 1 wiedergegeben ist.
Danach setzt sich das betreffende Herstellungsverfahren bzw. die betreffende Papiermaschine aus den folgenden Prozess- bzw. Vorrichtungsab- schnitten zusammen: Stoffauflauf 10, Formiereinheit 12, Pressenpartie 14, Trockenpartie 16, Online-Kalander 18 und Aufroller 20.
Im Vergleich zu einem LWC-Herstellungsprozess ist dieses Verfahren zwar kostengünstig, da kein Streichaggregat verwendet wird. Jedoch entspricht die erreichte Qualität bei einer hohen Produktivität noch nicht den Anforderungen an eine gute Tiefdruckeignung. Diese kann zwar durch einen verbesserten Rohstoffeintrag (teurer Rohstoff) und eine langsamere Papiermaschinengeschwindigkeit optimiert werden. Solche Maßnahmen erhöhen jedoch die Herstellkosten und somit den Papierpreis. Eine Aufga- be der Erfindung besteht demnach auch darin, Maßnahmen zur Optimie- rung des Herstellungsprozesses für SC-A- und SC-B-Papiere anzugeben, um die eingangs genannten Ziele zu erreichen.
Ein wichtiger Aspekt der Erfindung ist es also, SC-A- bzw. SC-B-Papier mit einem möglichst kostengünstigen Rohstoffeinsatz herzustellen. Dieser Rohstoffeinsatz setzt sich vorteilhafterweise aus 0 - 25 % hochwertigem Zellstoff, 0 bis 50 % Holzschliff und/ oder TMP (thermo mechanical pulp) sowie 25 bis 35 % anorganischem Füllstoff wie z.B. Kaolin, TiO2, CaCθ3, PCC etc. zusammen.
Wesentlich ist ein möglichst geringer Anteil an teurem Zellstoff, der zugunsten DIP durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen bei der Gestaltung des Herstellungsverfahrens reduziert werden konnte.
Mit der Verminderung des Zellstoffanteils geht eine Abnahme der Papierbahnfestigkeit einher. Üblicherweise wird das Festigkeitspotential der Papierbahn, insbesondere bei steigender Geschwindigkeit und Produktivität, sogar erhöht, um das Risiko der Bahnabrisse infolge größerer Belastungen der Bahn bei höheren Geschwindigkeiten zu minimieren.
Die erfindungsgemäßen Maßnahmen wirken sich daher besonders vorteilhaft bei Geschwindigkeiten von v > 1500 m/min, insbesondere v > 1650 m/min und vorzugsweise v > 1700 m/min aus.
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird eine sehr gute Papierqualität bei hoher Produktivität und niedrigen Kosten erreicht. Das produzierte Papier soll eine Glätte von < 1,4 μm, vorzugsweise < 1,2 μm PPS (Parker Print Surf Test) besitzen. Dies ist insbesondere für eine gute Bedruckbar- keit im Tiefdruckverfahren wichtig. Der Glanz des Papiers sollte zweckmäßigerweise > 47 % (gemessen nach Lehmann 75°) sein. Der Glanz ist als Maß für das Reflexionsverhalten besonders für die Wirkung des Druckes auf den Endkunden, z.B. dem Leser von Werbedrucken, von Bedeutung und letztendlich für den Markterfolg des Papiers wesentlich. Überdies sollte der Qualitätsparameter der Weiße (gemessen nach ISO) zweckmäßigerweise in einem Bereich von etwa 64 bis etwa 68 % liegen und insbesondere größer als 66 % sein. Grundsätzlich ist auch ein Stoffeintrag bestimmter Füllstoffe denkbar.
Betrachtet man den Vorgang des Tiefdruckverfahrens, so ist diesbezüglich wichtig, dass die Bahn möglichst gleichmäßig auf der Tiefdruckform aufliegt und mit den Farb-Näpfchen möglichst auch für kleine Flächenteile mit gleichmäßigen Druck in Kontakt kommt, damit die Druckfarbe gleichmäßig auf das Papier übertragen wird. Hier werden besondere An- forderungen an die Kompressibilität bzw. Elastizität und Verformbarkeit zumindest der oberflächennahen Schichten der Bahn gestellt. Eine insgesamt zu hohe Kompressibilität ist jedoch für den Kalandrierprozess wiederum schädlich, da das Risiko der Schwarzsatinage (Kollabrieren der Fasern, Weiße nimmt ab) zunimmt. Die Kompressibilität sollte also erhal- ten bleiben. Um eine möglichst hohe Steifigkeit der Bahn auch nach dem Kalandrieren zu erhalten, muss die Bahn elastische Eigenschaften haben, um eine Kompaktierung und somit einen Volumenverlust zu vermeiden.
Für die Kompressibilität bzw. Elastizität ist noch kein Standard- Messverfahren etabliert.
Der Blattaufbau sollte in Dickenrichtung (z-Richtung) nahezu symmetrisch sein. Bemerkenswert ist, dass die Verbesserungen durch die erfindungsgemä- ßen Maßnahmen nicht nur auf das mittlere Niveau der Qualitätswerte der Bahn bezogen sind, sondern dass auch die Quer- und Längsprofile der Qualitätsparameter verbessert werden. Dadurch wird der Anteil aus Pa- pier mit minderwertiger Qualität oder sogar Ausschuss reduziert. Besondere Problemzonen sind die Ränder der Papierbahn, insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten.
Die Figuren 2a und 2b zeigen verschiedene Ascheprofile der Papierbahn.
Figur 3 zeigt in schematischer Darstellung eine beispielhafte Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung von SC-A- und SC-B-Papier, wobei es sich im vorliegenden Fall um ein SC-Online-Konzept handelt.
Wie anhand der Figur 3 zu erkennen ist, umfasst die Vorrichtung bzw. Papiermaschine einen Stoffauflauf 10, eine Formiereinheit 12, eine Pressenpartie 14, eine Trockenpartie 16, einen Online-Kalander 18 und einen Aufroller 20.
Das Herstellungsverfahren setzt sich aus den folgenden Verfahrensschritten zusammen:
Die Faserstoffsuspension wird über den Stoffauflauf 10 der Formiereinheit 12 zugeführt, wobei der Stoffauflauf 10 selbst, über die Breite betrachtet, sektionale konsistenzgeregelte Zulaufströme aufweist. Dadurch kann das Flächengewichtsquerprofil sehr genau eingestellt werden. Dies ist insbesondere hinsichtlich des Kalandrier- und/ oder Satinageprozesses wichtig, bei dem das Dickenquerproül in engen Grenzen liegen muss. Optional kann zumindest eine der Sektionen des Stoffauflaufs 10 über die Höhe, d.h. in z-Richtung, so gestaltet sein, dass zusätzlich Zuschlagstoffe sek- tional und in z-Richtung zugeführt werden können.
Von Vorteil sind insbesondere auch solche Ausführungen, bei denen diese Stoffe in die Randbereiche, in Querrichtung (x-Richtung) betrachtet, und/ oder in z-Richtung in die Ober- und Unterschicht der Faserstoffsuspension im Stoffaύflauf 10 zuführbar sind.
Dadurch kann z.B. das Ascheprofil in x- und in z-Richtung im Hinblick auf die Bedruckbar keit korrigiert bzw. eingestellt werden (vgl. Figur 2b).
Die auf den Stoffauflauf 10 folgende Formiereinheit 12 ist vorzugsweise als Gapformer oder Doppelsiebformer ausgeführt. Dies ermöglicht grundsätzlich die Entwässerung der Faserstoffsuspension nach beiden Seiten und bildet somit eine Voraussetzung für einen symmetrischen Blattaufbau in z-Richtung.
Als zusätzliche Maßnahme ist überdies beispielsweise auch denkbar, die Entwässerung so zu steuern, dass die entwässerten Wassermengen nach oben und unten, d.h. durch das Obersieb und das Untersieb zumindest annähernd gleich groß sind. Hierzu werden die entwässerten Volumenströme direkt in den abführenden Kanälen und Leitungen gemessen oder indirekt zum Beispiel über Schichthöhen- und/ oder Dickenmessungen der zu entwässernden Suspension bzw. sich bildenden Faserstoffbahn im Bereich der Doppelsiebzone.
Die nach oben entwässert Wassermenge Qos kann zu der nach unten entwässerten Wassermenge z.B. in folgender Beziehung stehen: Qos = Qus + 10 % • Qus, insbesondere Qos = Qus + 5 % und vorzugsweise Qos = Qus ± 2 %. In den Figuren 4 und 5 sind in schematischer Darstellung beispielhafte Ausführungsformen eines Doppelsiebformers für die SC-Papierhersteüung gezeigt.
Wichtig für einen symmetrischen Blattaufbau ist die vorzugsweise alternierende Anordnung der Saug- bzw. Entwässerungselemente. Es können insbesondere sektionale Entwässerungselemente eingesetzt werden. Bei der Ausfuhrungsform gemäß Figur 4 handelt es sich um einen Roll- blade-Gapformer mit einstellbaren Formierleisten und einer sogenannten D-Einheit. In der Figur 4 sind überdies zwei Hochvakuumsauger 24 zu erkennen. Dabei kann insbesondere eine sogenannte Trockengehaltsregelung vorgesehen sein, bei der es sich insbesondere um eine Feuchtequerprofilregelung durch ein sektionales Entwässerungselement handeln kann. Dabei wird z.B. über einen Infrarot-Sensor der Feuchtegehalt der Bahn lokal gemessen und über eine Regeleinheit das Vakuum eines Saugers so verändert, dass der Feuchte-Sollwert erreicht wird.
Bei der Ausführung gemäß Figur 5 befindet sich eine Formierwalze 26 im Obersieb 28, nachfolgend ein insbesondere durch einen Formationssauger gebildetes Saugelement 30 im Unter- oder Tragsieb 32. Im Obersieb 28 befinden sich wieder Formierleisten 24 mit einem Nasssauger 36. Im
Untersieb 32 sind auch wieder Hochvakuumsauger 24 zu erkennen.
Zudem ist im Untersieb 32 auch wieder eine Siebsaugwalze 38 zu erken- nen. Denkbar ist auch, die Saugwirkung der Siebsaugwalze 38 durch einen nachfolgenden Saugkasten aufzubringen. In diesem Fall wäre die
Saugwalze als Vollmantel-Leitwalze ausgeführt.
Der Erfinder hat erkannt, dass schon in der Formiereinheit 12 Maßnah- men getroffen werden müssen, um z.B. ein gutes Glätte-Querprofil erzie- len zu können. Es wurde erkannt, dass der Trockengehalt der Bahn nach dem Former > 18 % und vorzugsweise > 20 % sein sollte, um schon nach der Formiereinheit 12 ein gutes Feuchtequerprofil ohne Feuchtespitzen erreichen zu können. Dies wird dadurch erreicht, dass im Einsiebbereich, d.h. in der Schlaufe des Unter- oder Tragsiebes die Entwässerung durch Einbau eines zusätzlichen Saugelements mit z.B. 8 bis 13 Schlitzen bzw. die Vergrößerung des einen Saugelements auf insbesondere mehr als 13 und vorzugsweise 14 bis 18 Saugschütze intensiviert werden muss. Obwohl hier der Siebverschleiß und die notwendige Antriebsleistung erhöht wird, lohnt sich diese Maßnahme aufgrund der dadurch verbesserten Papierqualität. Diese Saugelemente werden mit einem Vakuum von z.B. 6 bis 7 kPa beaufschlagt. Um eine möglichst geringe Porosität der Papierbahn zu erzeugen, muss die Entwässerung sanft durchgeführt werden, was durch Einhaltung einer Obergrenze für den maximalen Entwässe- rungsdruck erreicht werden kann. Diese Obergrenze kann beispielsweise bei 7 kPa liegen.
Beispielsweise im Zusammenhang mit der Figur 4 wurde bereits eine mögliche Feuchtequerprofilregelung angesprochen. Eine Änderung dieses Feuchtequerprofils ist beispielsweise durch eine Einstell- bzw. Regelmöglichkeit des Feuchtequerprofils im Bereich der Hochvakuumsauger 24 möglich. Mit einem "NIR"-Messgerät (Infrarot-Messgerät) wird sowohl das Feuchtequerprofil als auch das Feuchteniveau gemessen und durch Einstellen des Vakuumniveaus des ersten und/ oder des zweiten Hochvaku- umsaugers 24 und/oder durch sektionales Einstellen des Vakuums im ersten und/oder zweiten Hochvakuumsauger 24 kann dann das Feuchtequerprofil in der gewünschten Weise eingestellt werden.
Denkbar ist beispielsweise auch eine Kombination aus zwei Saugelemen- ten nach der Siebsaugwalze, z.B. als eine Saugeinheit mit zwei Zonen in Maschinenlaufrichtung, wobei die erste Zone im mittleren Vakuumbereich von etwa 40 bis etwa 60 kPa und die zweite Zone als Vakuumzone im Bereich von etwa 55 bis etwa 70 kPa betrieben sein kann.
Beide Zonen sollten wahlweise (erste Zone oder zweite Zone) in Maschi- nenquerrichtung ein sektionales Einstellen und Regeln der Vakuumhöhe ermöglichen, um einen Feuchtegrundbogen oder lokale Feuchtespitzen ausregeln zu können.
Der geeigneten Gestaltung des nächsten Verfahrensabschnitts, nämlich der Pressenpartie, kommt große Bedeutung zu. Zunächst ist wichtig, dass die Bahn voll gestützt, d.h. zumindest im Wesentlichen ohne freien Zug von der Formiereinheit 12 durch die Pressenpartie 14 zur Trockenpartie 16 geführt wird. Damit werden Bahnrandüberdehnungen vermieden.
Gleichzeitig muss eine gute Voraussetzung für das weitere Herstellungsverfahren bezüglich des Feuchtequerprofils und bezüglich des Glanz- und Glätteniveaus geschaffen werden, da diese Parameter wieder die Leistung des Kalanders bezüglich der Papierqualitäten beeinflussen.
Gute Voraussetzungen für diese Anforderungen bietet das Pressenkonzept "TandemNipcoFlex-Presse", das aus zwei hintereinander geschalteten Schuhpressen besteht (vgl. z.B. Figur 3).
Der Erfinder hat erkannt, dass die Presse die Bahn bis zu einem Trockengehalt > 50 %, vorzugsweise > 52 % entwässern muss. Erst dann erreicht das Feuchtequerprofil die Güte und die Qualität für ein gleichmäßiges Glättequerprofil nach dem Kalander (vgl. Figur 6). Zur Korrektur des Feuchtequerprofils vor der Trockenpartie 16 kann auch in zumindest einer Presse ein Pressschuh mit einem sektionalen Anpresssystem (bei Grundbogen-Einstellung + lokale Korrektur-Einstellung) verwendet werden. Dies ermöglicht z.B. ein örtlich (in Querrichtung gese- hen) stärkeres Pressen an Stellen mit Feuchtestreifen in der Bahn.
Des weiteren kann in der Pressenpartie 14 eine zonenregulierbare Dampftrocknungseinrichtung zur Feuchtequerprofilkorrektur eingesetzt werden. Diese kann z.B. zumindest einen Dampfblaskasten und/oder einen Düsenfeuchter umfassen. Diese sind sektional einstellbar. Die lokale Befeuchtungs- und/oder Entwässerungsintensität kann über einen Regel- und/ oder Steuerkreis unter Einschaltung einer Querprofilfeuchtemessung eingestellt werden. Der Dampfblaskasten hat gegenüber dem Düsenfeuchter den Vorteil, dass die Feuchte nicht erhöht wird, sondern durch die Erwärmung der Bahn vor dem Nip die Entwässerung effizienter wird und somit ein höheres Trockengehaltsniveau erreicht werden kann. Bevorzugt werden die Korrektureinrichtungen nur zur Feinkorrektur verwendet, da die Bahn befeuchtet wird und somit der Forderung eines Trockengehaltes > 52 % entgegenwirkt. Dies ist u.a. auch wichtig für eine hohe sogenannte "initiale Nassfestigkeit" nach der Presse. Je höher diese Festigkeit ist, desto belastbarer ist die Bahn bzw. desto geringer ist das Risiko von Randeinrissen und desto besser ist die Runability.
Während die bisher beanspruchten Maßnahmen auf ein gutes Querprofil abzielten, lässt sich erfindungsgemäß auch das Niveau der Qualitätsparameter Glätte und Glanz sowie die Zweiseitigkeit durch die Gestaltung der Pressenpartie 14 beeinflussen.
Der Erfinder hat erkannt, dass insbesondere bei dem Einsatz eines Dop- pelfilzes in dem ersten Pressnip und eines Filzes auf der Seite der Schuhwalze und eines Transferbandes auf der Seite der Gegenwalze im zweiten Nip der Entwässerungsverlauf über der Pressenpartie 14 geändert werden muss, um zum einen einen Trockengehalt > 52 % und zum anderen gute Werte für Glätte und Glanz und somit eine gute Bedruckbarkeit zu erhalten.
Die Entwässerungsleistung des ersten Nips muss größer sein als die des zweiten Nips.
Die Intensität der Entwässerung nach oben und unten muss in den Nips aufeinander abgestimmt und so gewählt werden, dass die Ascheverteilung in z-Richtung möglichst symmetrisch wird. Nur dadurch lässt sich eine geringe Zweiseitigkeit in der Bedruckbarkeit erreichen. Dies geht auch einher mit der Forderung, dass sowohl die Oberflächenstruktur (Topogra- phie) bzw. Rauhigkeit als auch die Porosität der Bahnober- und -Unterseite idealerweise identisch ist. Im Gegensatz zu der bisherigen Auffassung, wonach sich die Rauhigkeit nur nach der Rauhigkeit der bahnberührenden Elemente in der Presse (Filz rau, Transferband glatt) richtet, hat der Erfinder erkannt, dass auch mit der Steuerung der Entwässe- rungsrichtung und der Entwässerungsleistung im ersten und zweiten Nip in der Pressenpartie 14 und somit mit der Verschiebung und/oder Beeinflussung des Asche-z-Profils z.B. die Glätte bzw. die Oberflächenstruktur der Bahnseiten stärker beeinflussen lässt. Dies gilt insbesondere bei hochgefüllten Papieren (Füllstoffgehalt > 20 %). Die Entwässerungslei- stung (Arbeitsfenster) im ersten und zweiten Nip muss größer und auch flexibler sein als bei wenig gefüllten Papiersorten. Dies betrifft insbesondere das Verhältnis der Entwässerungsleistungen zwischen dem ersten und dem zweiten Nip sowie das Verhältnis der Entwässerungsleistungen nach oben und nach unten. Das Speichervolumen der Pressmäntel der Schuhwalze (hier als Oberwalze dargestellt) und/ oder der Unterwalze mit Rillen und/oder Blindbohrungen muss größer als bei weniger gefüllten Papieren sein. Das Speichervolumen des Pressmantels für die Schuhwalze sollte > 250 ml/m2, insbesondere > 340 ml/m2 und vorzugsweise > 420 ml/m2 sein, wobei die offene Fläche zweckmäßigerweise zwischen 29 und 40 % liegen sollte.
Bei der 2-Nip-Pressenkonfiguration gibt es eine prozessbedingte Aufgabenverteilung zwischen dem ersten und dem zweiten Nip. Die erste Presse ist für die Hauptentwässerung der Papierbahn zuständig und die zweite Presse für die Restentwässerung, die Feuchtequerprofilkorrektur und die symmetrische Blatteigenschaft.
Die Gesamtentwässerung der ersten Presse kann z.B. in einem Bereich von etwa 200 bis etwa 300 1/min pro Meter Arbeitsbreite liegen.
Die zweite Presse entwässert insbesondere in einem Bereich von etwa 50 bis etwa 125 1/min-m mit Transferband und in einem Bereich von etwa 75 bis etwa 175 1/min-m mit einem zweiten Unterfilz.
Diese beispielhaften Werte gelten im Bereich von > 1500 m/min, wobei sie sich etwa proportional mit der Geschwindigkeit erhöhen.
Daraus abgeleitet sollte erfindungsgemäß das Speichervolumen des Pressmantels in der ersten Presse insbesondere > 340 ml/m2 und vorzugsweise > 420 ml/m2 sein.
Das Speichervolumen des Pressmantels in der Presse kann insbesondere > 340 ml/m2 und vorzugsweise > 380 ml/m2 sein. Der ausgeprägten Rauhigkeitszweiseitigkeit, die nach bisheriger Auffassung insbesondere durch die unterschiedliche Rauhigkeit von Filz und Transferband im zweiten Nip bestimmt wird, kann erfindungsgemäß dadurch entgegengewirkt werden, dass die Entwässerungsleistung im ersten Nip in Richtung der Transferbandseite erhöht wird, um die Strukturverdichtung auf dieser Seite zu erhöhen. Da die Entwässerung im zweiten Nip nur zur anderen Seite (Filzseite) gerichtet ist, wird diese Überhöhung wieder soweit abgebaut, dass eine gleichmäßige Strukturverdichtung am Ende der Presse vorhanden ist.
Von Bedeutung ist daher, dass die Entwässerung im ersten und zweiten Nip asymmetrisch durchgeführt wird, um symmetrische Blatteigenschaften zu erhalten.
Das Transferband ist vorzugsweise wasserundurchlässig. Durch die Verwendung eines teildurchlässigen Transferbandes im zweiten Nip lässt sich die Asymmetrie der Entwässerung im ersten Nip reduzieren oder gar vermeiden.
Im folgenden seien einige Beispiele für das Verhältnis zwischen der nach oben gerichteten Entwässerungsmenge und der nach unten gerichteten Entwässerungsmenge genannt:
Erster Nip: α oben 140-175 // min- m = 1,2 - 2,3 Qmten 70 -125 l/mm- m
Zweiter Nip mit Transferband: (z.B. bei v = 1500 m/min) Qoben ^ 50 - 125 //min- m Qunte* O llram m
Zweiter Nip mit teildurchlässigem Transferband:
Qot » ^ 45 - 90 //min- w = 1,33 -r8 Qmtm 10 - 30 //min- m
Zweiter Nip mit einem Unterfilz anstatt eines Transferbandes:
Qoben 45 - 80 // min- m = 0,56 - 1,77 Unten 45 - 80 //min- «
Dem Phänomen der asymmetrischen, vorzugsweise nach oben gerichteten Entwässerung liegt folgende erfinderische Kenntnis zugrunde:
Aufgrund der Tatsache, dass die Papierbahn vom Oberfüz des Formers mit einer Saugwalze abgenommen wird, findet auf einer Seite durch die Kapillarwirkung ein initialer Wassertransport nach oben statt, und andererseits führt der Unterfilz eine Luftgrenzschicht mit sich, die dann vor dem Nip einen Staudruck bildet und somit physikalisch bedingt eine vorzugsweise nach oben gerichtete Nipentwässerung bewirkt, obwohl das Spei- chervolumen vom Pressmantel (z.B. 340 bis 420 ml/m2) kleiner ist als das von der Presswalze mit z.B. 660 ml/m2. Diese Verhältnisse führen zu einer unerwünschten verstärkten Entwässerung nach oben (siehe Zahlenwerte oben).
Eine deutliche Erhöhung der Entwässerung nach unten kann nur durch eine neuartig gestaltete Oberfläche der Unterwalze mit einer entsprechenden Rillenform kombiniert mit einem Blindbohrmuster erreicht werden. Damit wird das Speichervolumen auf > 1100 ml/m2 und die offene Fläche von 22 auf > 40 % erhöht (vgl. die deutsche Patentanmeldung PC11665DE der Anmelderin; amtliches Aktenzeichen: DE 103 30 966.7 vom 08.07.2003).
Die asymmetrische Entwässerung nach unten kann zusätzlich durch die Anordnung einer Saugeinrichtung (Saugkasten) vor dem ersten Nip im Unterfilz und/ oder durch den Einsatz einer Saugpresswalze als Gegenelement zur Schuhwalze im ersten Nip beeinflusst werden.
Eine weitere Möglichkeit, die Auswirkung einer Restasymmetrie im Blattaufbau (z.B. Achse) zu reduzieren bzw. zu eliminieren, besteht darin, das Blatt am Ende asymmetrisch zu kalandrieren. Die Bahn wird so durch den Kalander geführt, dass z.B. die Transferbandseite der Bahn öfters mit den Heizwalzen des Kalanders in Kontakt kommt und so stärker geglättet wird. Diese Maßnahme ist vorteilhaft, wenn die Asymmetrie der Entwässerung im ersten Nip zu gering ist, um die Ascheanreicherung im zweiten Nip auf der Filzseite zu kompensieren.
Ein asymmetrisches Kalandrieren ist insbesondere dann von Vorteil, wenn nach der Presse das z-Profil eines Qualitätsmerkmals des Papiers, insbesondere das Ascheprofil, asymmetrisch ist. Es wird die ascheärmere Seite stärker kalandriert, z.B. durch häufigeren Kontakt mit einer Heizwalze des Kalanders.
Weiterhin können im ersten Nip Filze mit unterschiedlichem Entwässerungsverhalten auf der Ober- und Unterseite eingesetzt werden.
Vorteilhaft im Sinne der Erfindung ist die Gestaltung des Beginns der Trockenpartie 16 derart, dass die Bahn vor einem Abziehen von der Heiz- fläche auf zumindest 60 %, vorzugsweise > 62 % getrocknet wird. Dies kann beispielsweise mit einer Vorrichtung geschehen, die aus großen Zylindern mit Impingementhauben zur Steigerung der Trocknungsraten besteht (vgl. die Installation einer hocheffizienten Trocknungseinrichtung gemäß Figur 8). Durch die stärkere Trocknung wird die Festigkeit der Bahn soweit erhöht, dass Abrisse auch bei höheren Geschwindigkeiten vermieden werden.
Eine weitere erflndungsgemäße Lösung bezieht sich auf die Problematik, dass unmittelbar vor dem Kalander ein möglichst hoher Trockengehalt angestrebt wird, um ein gutes Feuchtequerprofil vor dem Kalander und somit gute Glanz/ Glätte-Querprofile bzw. bessere Glätte- und Glanzwerte nach dem Kalander zu erhalten. Der Trockengehalt soll insbesondere zwischen 90 % und 96% liegen. Ein hoher Trockengehalt begünstigt auch die Reduzierung des Volumen- und Steiflgkeitsverlustes durch das Kalandrieren und eine Reduzierung der Schwarzsatinage.
Diesem Ziel steht jedoch die Forderung entgegen, dass am Wickelapparat oder Aufroller 20 der Trockengehalt der Bahn < 95 % sein muss, um gute Wickelergebnisse zu erhalten, ohne die Qualität der Bahn zu beeinträchtigen.
Zur technologischen Zielsetzung ist insbesondere folgendes anzuführen:
Verbesserung der Feuchtequerprofile dadurch bessere Glätte- und Glanzquerprofile bessere Glanz- und Glättewerte Reduzierung der Schwarzsatinage um 4 Punkte Reduzierung des Bahnschrumpfes nach einem Kalander, insbesondere Satinage-Kalander, ergibt eine höhere Breitenausnutzung und dadurch eine höhere Produktion
Zur technischen Lösung ist u.a. folgendes anzuführen:
Abkühlung der Bahn nach einem Kalander, insbesondere Satinage- Kalander, am idealen Punkt der höchsten Bahntemperatur, wodurch der Trockengehalt von 89 auf etwa 90 bis 1 % vor dem Kalander bzw. Satinage-Kalander gesteigert werden kann.
Durch die Erhitzung der Bahn während des Kalandrierprozesses verdampft und/ oder verdunstet Wasser der Bahn im Kalanderbereich und auf dem Weg vom Kalander zum Wickelapparat, wodurch der Trockenge- halt ansteigt.
Eine erfindungsgemäße Lösung sieht nun vor, das Verdampfen zwischen Kalander und Wickelapparat dadurch zu verhindern, dass unmittelbar nach dem Kalander die Bahn gekühlt wird, z.B. durch zumindest eine Kühlwalze, und somit der Dampfdruck bzw. der Trockengehalt reduziert wird. Bevorzugt wird die Bahn um 15°C auf etwa 45°C gekühlt.
Um die erreichte Qualität der Bahn zu erhalten, besitzt der Wickelapparat bzw. Aufroller 22 eine Linienkraftsteuerung und Zentrumsantriebe für die Tamboure. Bevorzugt wird die Tragtrommel zur Linienkraftsteuerung geregelt an den Tambour (Wickelrolle) angepresst. Vorzugsweise besitzt die Tragtrommel eine weiche gummierte Oberfläche, um ein volumenschonendes Mitteln zu ermöglichen. Das hohe Volumen der Bahn bleibt erhalten und somit auch die gewünschte hohe Steifigkeit der Bahn. Figur 6 zeigt verschiedene Eigenschaftsprofile der Faserstoffbahn. Figur 7 zeigt in schematischer Darstellung ein SC-Online-Konzept. Dabei umfasst die betreffende Vorrichtung insbesondere wieder einen Stoffauflauf 10, eine Formiereinheit 12, eine Pressenpartie 14, eine Trockenpartie 16, einen Online-Kalander 18 sowie einen Aufroller 20.
Wie anhand der Figur 7 zu erkennen ist, umfasst die Pressenpartie 14 zwei obenliegende Schuhwalzen 40, zwei Oberfilze 42, einen Unterfilz 44 sowie ein unteres Transferband 46. Im Bereich zwischen dem Kalander 18 und dem Aufroller 20 ist überdies eine Kühlwälze 48 zu erkennen.
Die Installation einer hocheffizienten Trocknungseinrichtung gemäß Figur 8 ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 198 41 768 AI bekannt. Sie umfasst u.a. zwei große Saugwalzen 50 und drei bewegli- ehe Impingementhauben.
Bezugszeichenliste
Stoffauflauf
Formiereinheit
Pressenpartie
Trockenpartie
Online-Kalander
Aufroller
Vorrichtung, Papiermaschine
Hochvakuumsauger
Formierwalze
Obersieb
Saugelement, Formationssauger
Unter- oder Tragsieb
Formierkasten
Nasssauger
Siebsaugwalze
Schuhwalze
OberfiLz
Unterfilz
Transferband
Kühlwalze

Claims

P at e nt a nsp rüc he
1. Verfahren zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere SC-A- oder SC-B-Papierbahn, aus einer von einem Stoffauflauf (10) gelieferten Faserstoffsuspension, wobei die Faserstoffbahn im Anschluss an eine Fomiereinheit (12) insbesondere einer Pressenpartie (14), einer Trockenpartie (16), einem Kalander (18), insbesondere Online- Kalander, und einer Aufrollung (20) zugeführt wird, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Rohstoff eingesetzt wird, der zumindest teilweise aus DIP (deinked paper, Altpapier) und/ oder dergleichen besteht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Rohstoff eingesetzt wird, der sich aus 40 bis 100 % DIP, 0 bis 25 % hochwertigem Zellstoff, 0 bis 50 % Holzschliff und/ oder TMP (thermo mechanical pulp) sowie 25 bis 35 % anorganischem Füllstoff wie z.B. Kaolin, TiO_>, CaCθ3, PCCetc. zusammensetzt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das fertige Produkt eine Glätte von < 1,4 μm, vorzugsweise < 1,2 μm PPS (Parker Print Surf Test) besitzt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das fertige Produkt Triefdruck geeignet ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Glanz des fertigen Produktes > 47 % (gemessen nach Lehmann 75°) beträgt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Qualitätsparameter der Weiße (gemessen nach ISO) des fertigen Produktes in einem Bereich von etwa 64 bis etwa 68 % liegt und insbesondere größer als 66 % ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass über den Stoffauflauf (10) das Flächengewichtsquerprofil einstellbar ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass über den Stoffauflauf (10) zusätzlich Zugschlagstoffe sektional und in z-Richtung zuführbar sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Entwässerung in der Formiereinheit (12) so gesteuert und/ oder geregelt wird, dass die entwässerten Wassermengen nach oben und nach unten , d.h. durch das Obersieb und das Untersieb, zumindest annähernd gleich groß sind.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die nach oben entwässerte Wassermenge Qos zu der nach unten entwässerten Wassermenge Qus in folgender Beziehung steht: Qos = Qus + 10 % Qus, insbesondere Qos = Qus ± 5 % Qus und vorzugsweise Qos = Qus ± 2 % Qus-
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Trockengehalt der Faserstoffbahn nach der Formiereinheit > 18 % und vorzugsweise > 20 % ist.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Bahnlaufgeschwindigkeit (v) > 1500 m/min, insbesondere > 1650 m/min und vorzugsweise > 1700 m/min gewählt wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Blatt asymmetrisch kalandriert wird, wenn nach der Pressenpartie das z-Profil eines Qualitätsmerkmals des Papiers, insbe- sondere das Ascheprofil, asymmetrisch ist.
14. Vorrichtung (22) zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere SC-A- oder SC-B-Papierbahn, mit wenigstens einem eine Faserstoffsuspenion liefernden Stoffauflauf (10), einer Fomiereinheit (12), ei- ner Pressenpartie (14), einer Trockenpartie (16), einem Kalander (18), insbesondere Online-Kalander, und einer Aufrollung (20), insbesondere zur Durchführng des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Stoffauflauf (10) quer zur Bahnlaufrichtung betrachtet sektioniert ist, wobei er insbesondere sektionale, konsistenzgeregelte Zulaufströme aufweist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass zumindest eine der Sektionen des Stoffauflaufs (10) so ausge- führt ist, dass über die Höhe, d.h. in z-Richtung, zusätzlich Zuschlagstoffe sektional und in z-Richtung zuführbar sind.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die zusätzlichen Zuschlagstoffe in die Randbereiche, in Querrichtung (x-Richtung) gesehen, und /oder in z-Richtung in die Ober- und Unterschicht der Faserstoffsuspension im Stoffauflauf (10) zuführbar sind.
18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die auf den Stoffauflauf (10) folgende Formiereinheit (12) als Gapformer ausgeführt ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die auf den Stoffauflauf (10) folgende Formiereinheit (12) als Doppelsiebformer ausgeführt ist.
20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Bahnlaufgeschwindigkeit (v) > 1500 m/min, insbesondere > 1650 m/min und vorzugsweise > 1700 m/min ist.
21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Pressenpartie einen Nip aufweist, der durch eine Schuhpresseinheit und eine Presswalze gebildet ist, wobei das Speicher- volumen des Pressmantels der Schuhpresseinheit kleiner ist als das der Presswalze.
22. Pressenpartie einer Papiermaschine, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Intensität der Entwässerung nach oben und nach unten in den Nips aufeinander abgestimmt und so gewählt ist, dass die Ascheverteilung in z-Richtung möglichst symmetrisch wird.
23. Pressenpartie einer Papiermaschine, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass nach dem ersten Nip der Aschegehalt z.B. auf der Transferbandseite der Bahn höher ist, und zwar insbesondere für solche Anordnungen im zweiten Nip, bei denen die oberen und unteren Bespannungen ein unterschiedliches Entwässerungsverhalten aufwei- sen.
24. Pressenpartie nach Anspruch 23, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass durch den zweiten Nip ein Filz und ein dichtes Transferband geführt sind.
25. Pressenpartie nach Anspruch 23, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass durch den zweiten Nip ein Filz und ein teildurchlässiges Transferband geführt sind.
26. Vorrichtung (22) zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere SC-A- oder SC-B-Papierbahn, mit wenigstens einem eine Faserstoffsuspension liefernden Stoffauflauf (12), einer Formiereinheit (12), einer Pressenpartie (14), einer Trockenpartie (16), einem Kalander (18), insbesondere Online-Kalander, und einer Aufrollung (20), wobei zur Verhinderung des Verdampfens zwischen Kalander (18) und Aufrollung (20) unmittelbar nach dem Kalander (18) die Bahn gekühlt wird und somit der Dampfdruck bzw. der Trockengehalt redu- ziert wird.
27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Bahn durch zumindest eine Kühlwälze gekühlt wird.
28. Vorrichtung nach Anspruch 26 und 27, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Bahn um 15°C auf etwa 45°C gekühlt wird.
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