[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Papier mit hoher Glätte,
wobei die aus der Papiermaschine kommende Papierbahn online einem Superkalander (Multinip-Softkalander)
zugeführt wird, in dem sie zur Erzielung der gewünschten Glätteeigenschaften eine
Vielzahl von Walzenspalten durchläuft, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses
Verfahrens.
[0002] Glanz und Glätte sind Kenngrößen einer Papierbahn, die nicht nur ihr Aussehen, sondern
auch ihre weitere Verarbeitbarkeit beeinflussen. Für bestimmte Anwendungen sind Glanz-
und/oder Glättewerte erwünscht, die möglichst gleichmäßig reproduzierbar sein sollten.
[0003] Der Glanz und die Glätte der Papierbahn werden üblicherweise dadurch erhöht, daß
die Papierbahn im Anschluß an die Trockenpartie der Papiermaschine ein Glättwerk bestehend
aus einem oder mehreren Walzenspalten durchläuft, wobei der Glanz und/oder die Glätte
der Papierbahn durch den Druck im Walzenspalt und die Temperatur der den Walzenspalt
bildenden Walzen erhöht wird. Hierdurch läßt sich der Glanz und die Glätte der Papierbahn
jedoch nur in begrenztem Maße beeinflussen, da bei einer zu starken Erhöhung des Druckes
im Walzenspalt die Papierbahn insgesamt stark komprimiert wird und einen Volumenverlust
erleidet. Hierbei besteht außerdem die Gefahr, daß die Papierbahn an Steifigkeit verliert.
Auch einer Erhöhung der Walzentemperatur sind Grenzen gesetzt, da dieses Vorgehen
sehr energieaufwendig ist. So müssen zum Erzielen von Walzentemperaturen von 200°C
laufend erhebliche Energiemengen zugeführt werden, da die Walzen durch die vorbeilaufende
Papierbahn ständig gekühlt werden. Es wurde, beispielsweise bei Silikonpapieren, daher
auch bereits versucht, den Glanz und die Glätte durch die Feuchtigkeit der Papierbahn
zu beeinflussen. Dies hat jedoch den Nachteil, daß die zugeführte Feuchtigkeit nach
der Behandlung zumindest teilweise wieder entfernt werden muß, was weitere Verfahrensschritte
nach sich zieht, die den zeitlichen und apparativen Aufwand bei der Papierbahnbehandlung
erhöhen.
[0004] Grundsätzlich gibt es im wesentlichen zwei Arten von Glättwerken. Sog. Superkalander
weisen eine Vielzahl übereinander angeordneter Walzen und dazwischen vorgesehener
Walzenspalte auf, die von der Papierbahn durchlaufen werden. Durch die vielen Walzenspalte
ergibt sich ein hoher Überdeckungsgrad und eine gute Verteilung der Satinagearbeit
zwischen Druck und Temperatur. Superkalander sind üblicherweise offline vorgesehen,
d.h., daß die aus der Papiermaschine kommende Papierbahn zunächst auf einen Tambour
aufgewickelt und mit diesem zum Superkalander überführt wird, den sie dann mit einer
erheblich geringeren Geschwindigkeit als der Papiermaschinengeschwindigkeit durchläuft.
Die Offline-Installation hat den Vorteil, daß sich die Papierbahn vor Eintritt in
den Superkalander noch ausgleichen kann, so daß im Superkalander nicht mit den durch
viele Faktoren beeinflußten Bedingungen aus der Papiermaschine gearbeitet werden muß.
Der Installationsbedarf ist jedoch erheblich höher. Klassischerweise weist ein Superkalander
einerseits beheizte Stahlwalzen und andererseits Papierwalzen oder mit Baumwolle bezogene
Walzen auf. In neuerer Zeit werden auch sog. Multinip-Softkalander eingesetzt, bei
denen statt der Papierwalzen Walzen mit Polymerbezügen verwendet werden. Diese weisen
ein anderes elastisches Verhalten auf als die Papierwalzen, so daß mit kleinerem Nipdruck
gearbeitet werden kann.
[0005] Zum zweiten gibt es sog. Maschinen- oder Softkalander, die online an eine Papiermaschine
angeschlossen sein können und daher mit Papiermaschinengeschwindigkeit durchlaufen
werden. Maschinenkalander weisen aber nur wenige Walzenspalte auf, so daß mit höherem
Druck und Temperatur gearbeitet und die Papierbahn entsprechend stärker beansprucht
wird. Wesentlicher Nachteil der Softkalander ist, daß nicht alle Papierarten in hohen
Qualitäten veredelt werden können. Insbesondere ist es nicht möglich, mit einem Softkalander
online hoch verdichtetes SC-A-Papier herzustellen. Zwar ist es in jüngerer Zeit gelungen,
die Bedruckbarkeitseigenschaften eines mit 11 Walzenspalten superkalandrierten Naturtiefdruckpapieres
auch mit nur 4 Walzenspalten eines Softkalanders zu erreichen, doch sind hierfür relativ
hohe Walzentemperaturen und Druckspannungen in den Walzenspalten erforderlich. Auch
sind diese Qualitäten nur bei einem Geschwindigkeitsbereich erreichbar, der der für
dieses Papier üblichen Satinagegeschwindigkeit im Superkalander entspricht. (Vgl.
Rothfuss, Ulrich: Inline- und Offline-Satinage von holzhaltigen, tiefdruckfähigen
Naturdruckpapieren in: Wochenblatt für Papierfabrikation 1993, Nr. 11/12, Seite 457-466).
Mithin können derartige Qualitäten nur bei Offline-Installation des Softkalanders
erreicht werden.
[0006] Aus der DE 43 01 023 C2 ist es außerdem für Maschinenkalander bekannt, die Papierbahn
unmittelbar vor dem Walzenspalt zu bedampfen und die Papierbahn durch den Nip zu führen,
bevor sich die Temperatur und Feuchte in der Papierbahn ausgeglichen haben. Damit
erreicht man nicht nur eine Befeuchtung der Papierbahn, sondern erzielt gleichzeitig
eine Temperaturerhöhung. Die im Dampf enthaltene Wärme überträgt sich beim Kondensieren
auf die Papierbahn, so daß man durch diese Maßnahme eine Papierbahn erhält, die an
der Oberfläche die notwendige Temperatur und die notwendige Feuchte aufweist. Wird
nun diese Papierbahn durch den Walzenspalt geführt, beeinflußt der Walzenspalt vor
allem den Oberflächenbereich der Papierbahn, während der mittlere (und untere) Bereich
wesentlich weniger beeinflußt wird. Im mittleren (und unteren) Bereich erfolgt daher
keine nennenswerte Veränderung in Dickenrichtung. Das Volumen der Papierbahn bleibt
in höherem Maße erhalten, obwohl die Oberflächenqualität deutlich verbessert wird.
Die Online-Herstellung von SC-A-Papieren ist jedoch mit derartigen Maschinenkalandern
nicht möglich.
[0007] Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Online-Herstellung von Papier mit hoher Glätte
zu ermöglichen.
[0008] Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im wesentlichen dadurch gelöst, daß die aus
der Papiermaschine kommende, online einem Superkalander (Multinip-Softkalander) zugeführte
Papierbahn vor dem Durchlaufen des ersten Walzenspaltes mit Sprühnebel befeuchtet
wird und daß der Sprühnebel etwa 0,6 bis 1,2 s, vorzugsweise 0,8 bis 1 s, bevor die
Papierbahn den ersten Walzenspalt durchläuft auf die Papierbahn aufgebracht wird.
[0009] Das Befeuchten von Papierbahnen mit Hilfe von Düsenfeuchtern ist grundsätzlich bekannt.
Ein hierfür geeigneter Sprühkopf ist beispielsweise aus der DE 38 19 762 C2 bekannt.
Da beim Besprühen aber einzelne Tropfen auf die Papierbahn aufgebracht werden, erfolgt
zwangsläufig eine ungleichmäßige Befeuchtung der Papierbahn. Eine derartige Befeuchtung
wird daher bislang nur bei der Offline-Behandlung von Papierbahnen eingesetzt, so
daß die Feuchtigkeit ausreichend Zeit hat, sich gleichmäßig über die Papierbahn zu
verteilen. Die Online-Befeuchtung wird bislang mittels Dampfblaskästen durchgeführt,
wobei die beim Sprühnebel qua definitionem auftretende Tropfenbildung gerade verhindert
werden soll. Mit der Erfindung wurde aber nun erkannt, daß die Wahl eines entsprechenden
Abstandes zwischen der Sprühnebelbefeuchtung und dem ersten Walzenspalt des Superkalanders
auch bei der Online-Installation und mit Papiermaschinengeschwindigkeit geförderter
Papierbahn eine gleichmäßig befeuchtete Papierbahn erreichbar ist. Es wurde festgestellt,
daß eine Zeitdauer von 0,6 bis 1,2 s, vorzugsweise 0,8 bis 1 s ausreicht, um eine
gleichmäßig befeuchtete Papierbahn zu erhalten. Die örtliche Anordnung der Befeuchtungseinrichtung
hängt somit wesentlich von der Papiermaschinengeschwindigkeit ab. Bei einer üblichen
Papiermaschinengeschwindigkeit von bis zu 1.400 m/min ergibt sich bei einer angestrebten
Einwirkzeit von 0,7 s ein räumlicher Abstand der Befeuchtungseinrichtung von dem ersten
Walzenspalt von ca. 16 m. Dies ist in Papiermaschinen mit entsprechenden Umlenkungen
der Papierbahn ohne weiteres realisierbar.
[0010] Um eine ausreichend schnelle Vergleichmäßigung der tropfenweise auf der Papierbahn
auftreffenden Feuchtigkeit zu gewährleisten, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung vorgesehen, daß der Sprühnebel als feiner gleichmäßiger Nebel mit einer
durchschnittlichen Tropfengröße < 50 µm, vorzugsweise <= 20 µm aufgebracht wird. Die
Bildung zu großer Tropfen würde eine Vergleichmäßigung der Feuchteverteilung in der
Papierbahn verhindern, was zu einer Qualitätsverschlechterung bei der Behandlung in
den Walzenspalten führen würde.
[0011] Da die Papierbahn, insbesondere bei einer Bedampfung unmittelbar vor dem ersten Walzenspalt,
wie es in der DE 43 01 023 C2 vorgeschlagen wird, im Kalander schonend behandelt wird,
ist es möglich, dem Kalander die Papierbahn mit einer relativ hohen Ausgangsfeuchte
zuzuführen. Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, daß der Feuchtigkeitsgehalt der
Papierbahn durch die Sprühnebelbefeuchtung um ca. 5 bis 7% erhöht wird. Ausgehend
von einer durchschnittlichen Feuchte von 2 bis 4% nach Verlassen der Papiermaschine
weist die Papierbahn nach der Befeuchtung somit eine Feuchte von etwa 7 bis 11% auf.
Durch den erhöhten Feuchtegehalt wird eine bessere Verformbarkeit der Papierbahn am
ersten Nip des Superkalanders ermöglicht.
[0012] Ein besseres Eindringen der Feuchtigkeit in die Papierbahn wird in Weiterbildung
der Erfindung dadurch erreicht, daß der Sprühnebel mit Wasser mit verringerter Oberflächenspannung
erzeugt wird. So wird der Sprühnebel erfindungsgemäß mit warmen Wasser erzeugt oder
dem Sprühnebelwasser werden Tenside oder dergleichen zugesetzt, um die Oberflächenspannung
zu verringern.
[0013] Die Tröpfchengröße wird erfindungsgemäß dadurch verringert, daß der Sprühnebel mit
Luft versprüht wird.
[0014] Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, daß die Feuchte der Papierbahn vor und/oder
hinter dem Befeuchter ermittelt und daß die Befeuchtung in Abhängigkeit von den ermittelten
Feuchte-Istwerten und vorgegebenen Sollwerten geregelt wird.
[0015] In Weiterbildung der Erfindung werden der Glanz und/oder die Glätte der Papierbahn
gemessen und eventuelle Glanz- und/oder Glätteunterschiede über die Breite der Papierbahn
ermittelt. Die einzelnen Sprühköpfe des Düsenbefeuchters können einzeln angesteuert
werden, so daß die Nebelaufbringung in Querrichtung der Papierbahn auf die ermittelten
Glanz- und/oder Glätteunterschiede abgestimmt werden kann.
[0016] Erfindungsgemäß wird die Ober- und Unterseite der Papierbahn befeuchtet, so daß die
auf die einzelne Seite aufzubringende Feuchtigkeitsmenge entsprechend reduziert werden
kann. Außerdem können bei einer lediglich einseitig befeuchteten Papierbahn Flachlageprobleme
auftreten, d.h. es könnte eine leichte Aufbiegung der Randbereiche erfolgen.
[0017] Schließlich ist es Bestandteil der erfindungsgemäßen Lösung, daß die Papierbahn unmittelbar
vor dem ersten Walzenspalt des Superkalanders mit Dampf befeuchtet und durch den Walzenspalt
geführt wird, bevor die durch die Dampfbeaufschlagung entstandene erhöhte Feuchte
der Oberfläche unter einen vorbestimmten Wert im Bereich von 12% bis 25% abgesunken
ist. Hierdurch wird, wie bereits oben beschrieben, die Beeinflussung der Papierbahn
durch den Walzenspalt im wesentlichen auf die Oberflächenbereiche der Papierbahn beschränkt
und eine schonendere Behandlung der Papierbahn im Superkalander ermöglicht. Durch
die Bedampfung können außerdem Flachlageprobleme kompensiert werden, so daß die Papierbahn
ordnungsgemäß flach in den Superkalander eintritt.
[0018] Die Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur Online-Herstellung von Papier dadurch
gelöst, daß bei einer Papiermaschine mit einer Trockenpartie und einem hinter der
Trockenpartie online angeordneten Superkalander (Multinip-Softkalander) mit einer
Vielzahl von Walzenspalten, die von der Papierbahn durchlaufen werden, im Anschluß
an die Trockenpartie der Papiermaschine eine Befeuchtungseinrichtung mit wenigstens
einem Düsenfeuchter zur Aufbringung eines Sprühnebels auf die Papierbahn vorgesehen
ist, wobei die Befeuchtungseinrichtung derart von dem Superkalander beabstandet ist,
daß die Papierbahn den ersten Walzenspalt etwa 0,6 bis 1,2 s, vorzugsweise 0,8 bis
1 s nach der Befeuchtung durchläuft.
[0019] Erfindungsgemäß weist die Befeuchtungseinrichtung je wenigstens einen der Ober- und
der Unterseite der Papierbahn zugeordneten Düsenfeuchter auf.
[0020] Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist an dem Düsenfeuchter eine
Absaugung vorgesehen, mit der der Nebel im Aggregat gehalten werden kann und ein gleichmäßiger
Abstand der Papierbahn zu den Düsen gewährleistet werden kann. Die Absaugung erzeugt
einen Unterdruck, der die Tatsache kompensiert, daß die Papierbahn durch die Sprühbefeuchtung
von dem Düsenfeuchter weggedrückt wird.
[0021] In Weiterbildung der Erfindung sind insbesondere die Düsen zur Befeuchtung der Oberseite
der Papierbahn horizontal angeordnet, da eine nach unten gerichtete Besprühung zu
Tropfenproblemen führen könnte.
[0022] Vorzugsweise sind in dem Düsenfeuchter eine Vielzahl von Sprühköpfen nebeneinander
angeordnet, die erfindungsgemäß einzeln oder in Gruppen ansteuerbar sind. Dadurch
wird es ermöglicht, festgestellte Glanz- und/oder Glätteunterschiede in Querrichtung
der Papierbahn durch entsprechende Steuerung der Sprühstärke einzelner Sprühdüsen
zu kompensieren.
[0023] Unmittelbar vor dem ersten Walzenspalt des Superkalanders ist erfindungsgemäß eine
Dampfabgabeeinrichtung vorgesehen, so daß die durch die Dampfbeaufschlagung bewirkte
Temperatur- und Feuchteerhöhung der Papierbahn noch nicht ausgeglichen ist, wenn die
Papierbahn den Walzenspalt durchläuft.
[0024] In Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens ist je eine Dampfabgabeeinrichtung auf
beiden Seiten der Papierbahn vor dem ersten Walzenspalt des Superkalanders angeordnet,
so daß die Verbesserung der Glanz- und Glätteeigenschaften sowohl auf der Ober- als
auch auf der Unterseite der Papierbahn gleichzeitig erfolgt.
[0025] In Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß vor und/oder hinter der
Befeuchtungseinrichtung ein Meßrahmen vorgesehen ist, mit dem die Feuchtigkeit der
Papierbahn erfaßt wird, wobei die ermittelten Meßwerte zur Steuerung der Befeuchtungseinrichtung
und/oder der Dampfabgabeeinrichtung herangezogen werden.
[0026] Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich
auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung.
Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich
oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer
Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
[0027] Es zeigen:
- Fig. 1
- schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Online-Herstellung
von Papier und
- Fig. 2
- einen Schnitt durch einen Düsenfeuchter.
[0028] Eine Vorrichtung 1 zur Online-Herstellung von Papier mit hoher Glätte, insbesondere
SC-A-Papier, weist zum einen eine Papiermaschine auf, von der in der Zeichnung lediglich
der letzte Abschnitt der Trockenpartie 2 angedeutet ist. Die nähere Ausgestaltung
der Papiermaschine spielt für die Erfindung keine Rolle.
[0029] In dem hier dargestellten Abschnitt der Trockenpartie 2 der Papiermaschine umläuft
eine Papierbahn 3 zwei Saugwalzen 4, 4' und zwei Trocknungswalzen 5, 5', wobei die
Feuchtigkeit der Papierbahn 3 auf etwa 2 bis 4% abgesenkt wird und die Papierbahn
die notwendige Stabilität erhält. Die Feuchtigkeit wird über einen Feuchtigkeitsmeßrahmen
6 erfaßt.
[0030] Anschließend an die Trockenpartie 2 durchläuft die Papierbahn 3 eine Befeuchtungseinrichtung
7, die je einen Düsenfeuchter 7, 8 für die Ober- und Unterseite 3a, 3b der Papierbahn
3 aufweist. Der Aufbau der Düsenfeuchter 8, 9 wird später beschrieben. Hier sei nur
darauf hingewiesen, daß der der Oberseite 3a der Papierbahn 3 zugeordnete Düsenfeuchter
9 derart angeordnet ist, daß das Aufsprühen der Feuchtigkeit auf die Papierbahn 3
im wesentlichen waagerecht erfolgt.
[0031] Im Anschluß an die Befeuchtungseinrichtung 7 wird der Feuchtegehalt der Papierbahn
3 wieder über einen Meßrahmen 10 erfaßt.
[0032] Anschließend wird die Papierbahn 3 online einem Superkalander 11 zugeführt, der aus
einer Vielzahl von Walzenspalten (Nips) 12
1 - 12
9 besteht, die nacheinander von der Papierbahn 3 durchlaufen werden. Mit Superkalander
wird hier ein Multinip-Softkalander bezeichnet. Jeder Walzenspalt 12 wird durch eine
Polymerwalze 13 und eine Stahlwalze 14 gebildet, die auf wenigstens 125°C, vorzugsweise
bis auf 150°C aufgeheizt wird. Um die Papierbahn 3 durch die entsprechenden Walzenspalte
12 zu führen, sind Umlenkrollen 15 vorgesehen.
[0033] Unmittelbar vor dem ersten Walzenspalt 12
1 des Superkalanders 11 ist eine Dampfabgabeeinrichtung 16 vorgesehen, die insbesondere
aus einem Dampfblaskasten bestehen kann, wie er in der DE 43 01 023 C2 beschrieben
ist. Bei der dargestellten Ausführungsform sind Dampfabgabeeinrichtungen 16, 16' auf
der Ober- bzw. Unterseite 3a, b der Papierbahn 3 vorgesehen. Der Dampfabgabeeinrichtung
16, 16' ist eine Absaugung 17 zugeordnet, über die übersättigte Luft abgesaugt wird.
[0034] In dem Superkalander 11 sind vor weiteren Nips 12
2, 12
7 weitere Dampfabgabeeinrichtungen 18 vorgesehen, über die die Papierbahn 3 nachgefeuchtet
wird, um den Feuchteverlust in den Walzenspalten 12 teilweise wieder auszugleichen.
[0035] Im Anschluß an den Superkalander 11 ist ein Meßrahmen 19 vorgesehen, der den Glanz
und/oder die Glätte der Papierbahn 3 ermittelt.
[0036] In Fig. 2 ist ein Düsenfeuchter 8, 9, mit dem die Befeuchtung der Papierbahn 3 in
der Befeuchtungseinrichtung 7 erfolgt, näher dargestellt.
[0037] Der Düsenfeuchter 8, 9 weist ein Gehäuse 20 auf, an dessen der Papierbahn zugewandten
Seite eine Mehrzahl nebeneinander angeordneter Sprühköpfe 21, wie sie beispielsweise
aus der DE 38 19 762 C2 bekannt sind, angeordnet ist. Die Sprühköpfe 21 sind einzeln
oder in Gruppen derart ansteuerbar, daß die Sprühstärke variiert werden kann. An dem
Gehäuse 20 ist außerdem eine Tropfwanne 22 vorgesehen, in der sich kondensierende
Flüssigkeit sammeln kann. Die Tropfwanne 22 ist zu Montage- und Wartungszwecken um
ein Gelenk 23 verschwenkbar, so daß das Innere des Gehäuses 20 und die Sprühköpfe
21 zugänglich sind. An dem Gehäuse 20 ist im Bereich der Tropfwanne 22 außerdem eine
Absaugung 24 vorgesehen, über die der Nebel in dem Aggregat gehalten und die Papierbahn
auf einen gleichmäßigen Abstand zu den Sprühköpfen 21 gebracht werden kann. Um den
Bereich, in dem Wasser auf die Papierbahn aufgesprüht wird, zu schützen und eine Störung
der Befeuchtung zu vermeiden, sind an der Trieb- und Führerseite Randabdeckungen 25
vorgesehen, die einstellbare Dichtleisten 26 aufweisen können. Über Lochbleche 27
wird ein Druckausgleich im Sprühbereich erreicht und die Rückführung von eventuell
kondensierender Feuchtigkeit in die Tropfwanne 22 ermöglicht.
[0038] An Stelle des in Fig. 1 gezeigten Superkalanders 11 kann auch ein sog. Double-Stack-Superkalander
verwendet werden, bei dem zwei Gruppen von Walzenspalten hintereinander angeordnet
sind, die nacheinander von der Papierbahn durchlaufen werden. Hierdurch wird die Bauhöhe
des Kalanders vermindert. Im übrigen bleibt die Vorrichtung 1 unverändert. Das erfindungsgemäße
Verfahren läßt sich bei einem Double-Stack-Superkalander in gleicher Weise durchführen
wie bei dem in Fig. 1 dargestellten Kalander.
[0039] Nachfolgend wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 beschrieben:
[0040] Die in üblicher Weise aus der Trockenpartie 2 der Papiermaschine austretende Papierbahn
3 weist eine Feuchtigkeit von etwa 2 bis 4% (Gewichtsprozent) auf, die über den Meßrahmen
6 überprüft wird. In der Befeuchtungseinrichtung 7 wird über die Düsenfeuchter 8,
9 Sprühnebel auf die Ober- und Unterseite 3a, b der Papierbahn 3 aufgesprüht. Da die
Aufnahmedauer der Feuchtigkeit in die Papierbahn 3 wesentlich von der Tropfengröße
abhängt, sollte die durchschnittliche Tröpfchengröße < 50 µm, vorzugsweise <= 20 µm
sein. Insbesondere ist darauf zu achten, einen feinen gleichmäßigen Feuchtnebel zu
erzeugen, der durch entsprechende Steuerung der Sprühköpfe 21 dosierbar ist. Um das
Eindringen der Feuchtigkeit in die Papierbahn 3 zu erleichtertn, ist die Oberflächenspannung
des für den Sprühnebel verwendeten Wassers durch Erwärmen und/oder den Zusatz von
Tensiden oder dergleichen verringert. Im Anschluß an die Befeuchtung in der Befeuchtungseinrichtung
7 wird die Feuchtigkeit der Bahn im Meßrahmen 10 erneut überprüft, wobei die Papierbahn
3 hier eine Feuchte von etwa 7 bis 11% aufweist. Mit der Befeuchtungseinrichtung wird
somit eine Feuchteerhöhung um 5 bis 7% erreicht. Um zu gewährleisten, daß sich die
tropfenförmig auf die Papierbahn 3 aufgebrachte Feuchtigkeit gleichmäßig in der Papierbahn
verteilen kann, ist die Befeuchtungseinrichtung 7 etwa 0,6 bis 1,2, vorzugsweise 0,8
bis 1 s vor dem ersten Walzenspalt 12
1 des Superkalanders 11 angeordnet. Gegebenenfalls reicht es auch aus, wenn die Befeuchtungseinrichtung
7 nur 0,4 bis 0,6 s vor dem ersten Walzenspalt 12
1 angeordnet ist. Die örtliche Lokalisierung der Befeuchtungseinrichtung 7 hängt somit
von der Papiermaschinengeschwindigkeit ab. Bei einer Papiermaschinengeschwindigkeit
von etwa 1.400 m/min und einem gewünschten Zeitintervall von 0,7 s zwischen Befeuchtung
und erstem Walzenspalt ergibt sich somit ein Abstand von etwa 16,3 m. Bei einer Veränderung
der Papiermaschinengeschwindigkeit muß die Befeuchtungseinrichtung 7 entsprechend
verschoben werden.
[0041] Mit der Dampfabgabeeinrichtung 16, 16' wird nun unmittelbar vor dem ersten Nip 12
1 des Superkalanders 11 heißer, tröpfchenfreier Dampf auf die Papierbahnoberfläche
aufgebracht, wobei die Dampftemperatur in der Dampfblaskammer der Dampfabgabeeinrichtung
16, 16' etwa im Bereich von 102°C bis 110°C liegt, um ein Kondensieren des Dampfes
auszuschließen. Die Dampfabgabeeinrichtung 16, 16' wird möglichst dicht an den Walzenspalt
12
1 herangebracht, wobei die Entfernung wiederum in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit,
mit der die Papierbahn 3 den Walzenspalt 12 durchläuft, eingestellt werden kann. Der
aus der Dampfabgabeeinrichtung 16, 16' austretende Dampf breitet sich mit einem relativ
gleichmäßigen Druck und einer gleichmäßigen hohen Geschwindigkeit von beispielsweise
25 m/s oder mehr aus. Sobald der Dampf mit der relativ kalten Papierbahn 3 in Berührung
kommt, kondensiert er, wobei er die Temperatur an der Oberfläche der Papierbahn 3
drastisch erhöht. Bei einer etwa 30°C kalten Papierbahn 3 wird die Oberfläche nach
der Kondensation des Dampfes etwa 90°C heiß sein. Gleichzeitig bildet sich durch den
kondensierten Dampf ein Feuchtigkeitsfilm, dessen Stärke beispielsweise im Bereich
eines Tausendstelmillimeters liegt. Bei der Kondensation ergibt sich eine fast schlagartige
Temperaturerhöhung der Oberfläche der Papierbahn 3, die sich aber innerhalb sehr kurzer
Zeit über die Dicke der Papierbahn 3 ausgleicht, so daß die Papierbahn 3 innerhalb
von Sekundenbruchteilen eine gleichmäßige Temperaturverteilung hat. Die Vergleichmäßigung
der Feuchteverteilung dauert etwas länger, da die Feuchtigkeit langsamer als die Temperatur
in die Papierbahn 3 eindringt. (Bei der Bedampfung erfolgt die Vergleichmäßigung jedoch
erheblich schneller als bei der Sprühnebelbefeuchtung.) Deswegen hat die oberste Schicht
(bei einem SC-A-Papier eines Stoffgewichts von ca. 50 g/m
2 etwa ein Drittel der Papierbahn) eine wesentlich höhere relative Feuchtigkeit als
der mittlere Bereich der Papierbahn 3. Je weiter die Feuchtigkeit in das Innere der
Papierbahn 3 vordringt, desto stärker nimmt die relative Feuchtigkeit ab. Bevor die
Feuchte der Oberfläche (oberes bzw. bei Bedampfung von unten unteres Drittel) der
Papierbahn 3 aber unter einen vorbestimmten Wert im Bereich von 12% bis 25%, insbesondere
von 16 bis 25% abgesunken ist, durchläuft die Papierbahn 3 den ersten Nip 12
1 des Superkalanders 11. Auch die Temperatur der Papierbahn 3 ist zu diesem Zeitpunkt
noch nicht ausgeglichen, vielmehr sollte die durch die Dampfbeaufschlagung bedingte
Temperaturerhöhung im mittleren Drittel der Papierbahn das 1/e-fache der Temperaturerhöhung
der Oberfläche der Papierbahn noch nicht erreicht haben.
[0042] In dem ersten Nip 12
1 des Superkalanders 11 wird die Papierbahn 3 behandelt, indem die Oberfläche der Papierbahn
3, die noch die erhöhte Temperatur und Feuchtigkeit aufweist, geglättet bzw. mit erhöhtem
Glanz versehen wird. Die weiter innen liegenden Bereiche der Papierbahn 3 werden durch
den Walzenspalt 12
1 nicht nennenswert verändert. Anschließend durchläuft die Papierbahn 3 die weiteren
Walzenspalte 12
2 bis 12
9 des Superkalanders 11, wobei die Papierbahn 3 vor einzelnen Nips noch durch die Dampfabgabeeinrichtungen
18 nachgefeuchtet wird, um die Glanz- und Glätteerhöhung zu verbessern.
[0043] Auf der Basis der ermittelten Meßwerte der Meßrahmen 6 und 10 und vorgegebener Sollwerte
wird die Befeuchtung durch die Befeuchtungseinrichtung 7 und die Dampfabgabe durch
die Dampfabgabeeinrichtungen 16, 16' gesteuert. In ähnlicher Weise dienen die von
dem Meßrahmen 19 ermittelten Glanz- und/oder Glättewerte zusammen mit entsprechend
vorgegebenen Sollwerten zur Steuerung der Dampfbeaufschlagung in der Dampfabgabeeinrichtung
16, 16' sowie ggf. der Heizung der Kalanderwalzen 14.
[0044] Mit der Erfindung wird dem Superkalander 11 eine Papierbahn 3 mit hoher Anfangsfeuchte
zugeführt, was in Verbindung mit der schonenden Behandlung der Papierbahn mit hoher
Feuchtigkeit und Temperatur in den Oberflächenbereichen die Online-Herstellung von
Papier mit hervorragenden Glättewerten ermöglicht.
Bezugszeichenliste:
[0045]
- 1
- Vorrichtung
- 2
- Trockenpartie
- 3
- Papierbahn
- 3a
- Oberseite
- 3b
- Unterseite
- 4, 4'
- Saugwalze
- 5, 5'
- Trocknungswalze
- 6
- Meßrahmen (Feuchte)
- 7
- Befeuchtungseinrichtung
- 8
- Düsenfeuchter
- 9
- Düsenfeuchter
- 10
- Meßrahmen (Feuchte)
- 11
- Superkalander
- 121-129
- Walzenspalt (Nip)
- 13
- Polymerwalze
- 14
- Stahlwalze
- 15
- Umlenkrolle
- 16, 16'
- Dampfabgabeeinrichtung
- 17
- Absaugeinrichtung
- 18
- Dampfabgabeeinrichtung
- 19
- Meßrahmen (Glanz)
- 20
- Gehäuse
- 21
- Sprühkopf
- 22
- Tropfwanne
- 23
- Gelenk
- 24
- Absaugung
- 25
- Randabdeckung
- 26
- Dichtleiste
- 27
- Lochblech
1. Verfahren zur Online-Herstellung von Papier mit hoher Glätte, wobei die aus der Papiermaschine
kommende Papierbahn (3) online einem Superkalander (Multinip-Softkalander) (11) zugeführt
wird, in dem sie zur Erzielung der gewünschten Glätteeigenschaften eine Vielzahl von
Walzenspalten (121 - 129) durchläuft, wobei die Papierbahn (3) vor dem Durchlaufen des ersten Walzenspaltes
(121) mit Sprühnebel befeuchtet wird und wobei der Sprühnebel etwa 0,6 bis 1,2 s, vorzugsweise
0,8 bis 1 s bevor die Papierbahn (3) den ersten Walzenspalt (121) durchläuft auf die Papierbahn (3) aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprühnebel als feiner gleichmäßiger Nebel mit einer durchschnittlichen Tropfengröße
< 50 µm, vorzugsweise <= 20 µm, aufgebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtigkeitsgehalt der Papierbahn (3) durch die Sprühnebelbefeuchtung um
ca. 5 bis 7 Gewichtsprozent erhöht wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtegehalt der Papierbahn (3) nach der Sprühnebelbefeuchtung etwa 7 bis
11 Gewichtsprozent beträgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprühnebel mit Wasser mit verringerter Oberflächenspannung erzeugt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprühnebel mit warmem Wasser erzeugt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Sprühnebelwasser Tenside oder dergleichen zugesetzt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprühnebel mit Luft versprüht wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuchte der Papierbahn (3) vor und/oder hinter der Sprühnebelbefeuchtung
ermittelt wird und daß die Sprühnebelbefeuchtung in Abhängigkeit von den ermittelten
Feuchte-Istwerten und vorgegebenen Sollwerten geregelt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eventuelle Glanz- und/oder Glätteunterschiede über die Breite der Papierbahn
(3) ermittelt werden und daß die Nebelaufbringung in Querrichtung der Papierbahn (3)
hierauf abgestimmt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ober- und Unterseite (3a, b) der Papierbahn (3) mit Sprühnebel befeuchtet
wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Papierbahn (3) unmittelbar vor dem ersten Walzenspalt (121) des Superkalanders (11) mit Dampf befeuchtet und durch den Walzenspalt (121) geführt wird, bevor die durch die Dampfbeaufschlagung entstandene erhöhte Feuchte
der Oberfläche unter einen vorbestimmten Wert im Bereich von 12% bis 25% abgesunken
ist.
13. Vorrichtung zur Online-Herstellung von Papier mit einer Papiermaschine mit einer Trockenpartie
(2) und einem hinter der Trockenpartie (2) online angeordneten Superkalander (Multinip-Softkalander)
(11) mit einer Vielzahl von Walzenspalten (121 - 129), die von der Papierbahn (3) durchlaufen werden, wobei im Anschluß an die Trockenpartie
(2) der Papiermaschine eine Befeuchtungseinrichtung (7) mit wenigstens einem Düsenfeuchter
(8, 9) zur Aufbringung eines Sprühnebels auf die Papierbahn (3) vorgesehen ist und
wobei die Befeuchtungseinrichtung (7) derart von dem Superkalander (11) beabstandet
ist, daß die Papierbahn (3) den ersten Walzenspalt (121) etwa 0,6 bis 1,2 s, vorzugsweise 0,8 bis 1 s nach der Befeuchtung durchläuft.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Befeuchtungseinrichtung (7) je wenigstens einen der Ober- und der Unterseite
(3a, b) der Papierbahn (3) zugeordneten Düsenfeuchter (8, 9) aufweist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Düsenfeuchter (8, 9) eine Absaugung (24) vorgesehen ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Düsenfeuchter (8, 9) eine Vielzahl von Sprühköpfen (21) nebeneinander
angeordnet ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühköpfe (21) einzeln oder in Gruppen ansteuerbar sind.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere die Sprühköpfe (21) zur Befeuchtung der Oberseite (3a) der Papierbahn
(3) horizontal angeordnet sind.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar vor dem ersten Walzenspalt (121) des Superkalanders (11) eine Dampfabgabeeinrichtung (16, 16') vorgesehen ist, so
daß die durch die Dampfbeaufschlagung bewirkte Temperatur- und Feuchteerhöhung der
Papierbahn (3) nicht ausgeglichen ist, wenn die Papierbahn (3) den Walzenspalt (121) durchläuft.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß je eine Dampfabgabeeinrichtung (16, 16') auf beiden Seiten der Papierbahn (3)
vor dem ersten Walzenspalt (121) des Superkalanders (11) angeordnet ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß vor und/oder hinter der Befeuchtungseinrichtung (7) ein Meßrahmen (6, 10) vorgesehen
ist, mit dem die Feuchtigkeit der Papierbahn (3) erfaßbar ist, wobei die ermittelten
Meßwerte zur Steuerung der Befeuchtungseinrichtung (7) und/oder der Dampfabgabeeinrichtung
(16, 16') herangezogen werden.