Verfahren und Stoffauflaufsystem zur Verbesserung des Konsistenzquerprofils einer Faserbahn

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Stoffauflaufsystem zur Verbesserung des Konsistenzquerprofils einer Faserbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, im Naßprozeß, wobei zwei Suspensionen sektional vermischt werden und das Flächengewichtsquerprofil durch Beeinflussung der sektionalen Mischungsverhältnisse geregelt wird.
Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine dritte Suspension Q₃ mit niedrigerem oder höherem Feststoffgehalt sektioniert über die Maschinenbreite zugemischt wird, wobei sich die prozentuale Zusammensetzung der Feststoffanteile der dritten Suspension von der Zusammensetzung der ersten und zweiten Suspension unterscheidet.
Das erfindungsgemäße Stoffauflaufsystem ist dadurch gekennzeichnet, daß stromaufwärts des Turbulenzerzeugers und/oder je Sektion in z-Richtung der Faserbahn gleichwirkend mindestens ein dritter Satz von Einzelzuführungen mit durchflußbeeinflussenden Mitteln für eine dritte Suspension vorgesehen ist, deren Feststoffzusammensetzung sich von der ersten und zweiten Suspension unterscheidet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Stoffauflaufsystem zur Verbesserung des Konsistenzquerprofils einer Faserbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, im Naßprozeß gemäß dem Oberbegriff des ersten Verfahrensanspruches, beziehungsweise gemäß dem Oberbegriff des Vorrichtungsanspruches.

[0002] Aus der Patentschrift US 5,560,807 ist es grundsätzlich bekannt, in einem blendengeregelten Stoffauflauf im Bereich des Querverteilers, sektional und geregelt eine Suspension mit Additiven, chemischen Zusätzen oder Füllmaterialien so zuzuführen, daß bezogen auf die z-Richtung des entstehenden Papiers die Konzentration der Zusätze eingestellt werden kann und die Zufuhr der Zusätze möglichst nahe am Auslaß des Stoffauflaufes stattfindet, um eine Veränderung der Zusätze durch einen zu lange Verweilzeit in der Stoffsuspension zu vermeiden.

[0003] Aus der Deutschen Offenlegungsschrift der Anmelderin DE 40 19 593 A1 ist ein sektional stoffdichtegeregelter Stoffauflauf mit zwei maschinenbreit verteilten Sätzen von Einzelzuführungen für zwei Stoffsuspensionen mit unterschiedlichem Feststoffgehalt bekannt. Verwendet werden hier vorzugsweise Ganzstoff und Siebwasser. Beim Abweichen des Flächengewichtsprofils der Papierbahn an einer bestimmten Stelle der Bahnbreite wird die Konzentration C_M des betreffenden Sektionsstromes durch eine Veränderung des Mengenverhältnisses der einem Mischer zugeführten Regelströme mit unterschiedlichem Feststoffgehalt Q_H/Q_L korrigiert. Diese Art der Flächengewichtsquerprofilregelung ist bezüglich eines gleichzeitig guten Faserorientierungsquerprofils sehr vorteilhaft und bringt sehr gute Ergebnisse bezüglich des Flächengewichtsquerprofils. Jedoch zeigt sich bei immer steigenden Anforderungen an die Papierqualität, daß die so hergestellten Papiere trotz gleichmäßiger Faserorientierung und gleichmäßigem Flächengewicht streifige Ungleichmäßigkeiten bezüglich ihrer Bedruckbarkeit aufweisen können. Genauere Untersuchungen ergaben, daß diese ungleiche Bedruckbarkeit auf eine ungleichmäßige Zusammensetzung des Papiers zurückzuführen ist.

[0004] Aus der Europäischen Patentschrift EP 0 600 251 B1 (∼ US 5,401,363) ist bekannt, zur Behebung eines ungleichmäßigen Konsistenzquerprofils einer Papierbahn - entstanden durch unterschiedlich starke Siebabnutzung -, dem Stoffauflauf über die Maschinenbreite sektioniert unterschiedliche Mengen Retentionsmittel zuzuführen. Ein derartiges Verfahren führt jedoch zu keinem Erfolg, wenn die ursprüngliche Konsistenz der Stoffsuspension schon über die Maschinenbreite ungleich ist.

[0005] Es besteht also die Aufgabe ein Verfahren und ein Stoffauflaufsystem zu beschreiben, welches das Konsistenzquerprofils einer Faserbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, verbessert.

[0006] Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale sowohl des ersten Verfahrensanspruches und des ersten Vorrichtungsanspruches gelöst.

[0007] Demgemäß schlagen die Erfinder vor, das bekannte Verfahren zur Herstellung einer Faserbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, im Naßprozeß, bei dem die Fasersuspension mit Hilfe eines Stoffauflaufes über die Breite der Maschine auf ein Sieb bzw. zwischen zwei Siebe verteilt wird und das Flächengewichtsquerprofil zumindest teilweise durch über die Maschinenbreite sektional variable Mischung einer ersten Suspension Q₁ mit einem gegebenen Feststoffgehalt und einer gegebenen prozentualen Zusammensetzung unterschiedlicher Feststoffanteile und einer zweiten Suspension Q₂ mit niedrigerem oder höherem Feststoffgehalt beeinflußt wird, wobei sich die prozentuale Zusammensetzung der Feststoffanteile der zweiten Suspension von der Zusammensetzung der ersten Suspension unterscheidet, dahingehend zu verbessern, daß mindestens eine dritte Suspension Q₃ mit niedrigerem oder höherem Feststoffgehalt sektioniert über die Maschinenbreite zugemischt wird, wobei sich die prozentuale Zusammensetzung der Feststoffanteile der dritten Suspension von der Zusammensetzung der ersten und/oder zweiten Suspension unterscheidet.

[0008] Dieses verbesserte Verfahren ermöglicht es nun durch entsprechende Variation der Mischung der mindestens drei Suspensionen unterschiedlicher Zusammensetzung den entstehenden sektionalen Gesamtvolumenstrom so zu beeinflussen, daß trotz Reduktion oder Erhöhung des gesamten Feststoffanteils in der Sektion die prozentuale Zusammensetzung der einzelnen Feststoffkomponenten konstant bleibt. Allerdings kann nun auch der Einfluß einer sich verändernden spezifischen Retention - bezogen auf die einzelnen Feststoffanteile aufgrund des unterschiedlichen Gesamtfeststoffanteils in der Suspension - durch gezielte Beeinflussung der Anfangszusammensetzung der aufgegebenen Stoffsuspension kompensiert werden.

[0009] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung liegen darin, daß als erste Suspension Q₁ normale Stoffsuspension (Ganzstoff) und/oder als zweite Suspension Q₂ Siebwasser und/oder als dritte Suspension Q₃ Klarfiltrat und/oder Klarwasser und/oder verdünntes Retentionsmittel und/oder Siebwassr aus anderen Abschnitten der Siebpartie und/oder Q₁ verwendet wird.

[0010] Ferner können sich die Suspensionen durch ihren Anteil an Füllstoft und/oder durch ihren Anteil an Fasern unterscheiden. Auch besteht die Möglichkeit, daß die Suspensionen sich durch ihren Anteil an Fasern unterschiedlicher Länge und/oder durch ihren Anteil an Fasern mit unterschiedlichem Schrumpfungseinfluß auf die Faserbahn im weiteren Herstellungsprozeß unterscheiden. In diesem Zusammenhang wird auf die Ausführungen der Deutschen Patentanmeldung der Anmelderin mit internem Aktenzeichen EM00910/98152 hingewiesen und deren Inhalt vollständig mit in den Offenbarungsgehalt dieser Anmeldung einbezogen.

[0011] Eine besondere und vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens besteht auch darin, daß die zweite Suspension Q₂ so ausgelegt wird, daß sie überwiegend oder ausschließlich Faseranteile enthält, und daß die dritte Suspension Q₃ so ausgelegt wird, daß sie überwiegend oder ausschließlich Füllstoffanteile enthält. Hierdurch kann erreicht werden, daß bei einem bestimmten Mischungsverhältnis Q₂/Q₃ der zweiten und dritten Suspension eine Feststoffzusammensetzung erreicht wird, die der Feststoffzusammensetzung der ersten Suspension entspricht, jedoch unterschiedliche Konzentration an Feststoffen aufweist. Somit kann durch einfache Beibehaltung dieses Mischungsverhältnisses die Feststoffzusammensetzung konstant bleiben, auch wenn unterschiedliche Mengenverhältnisse zur ersten Suspension eingestellt werden. Eine gezielte Verschiebung des Mischungsverhältnises Q₂/Q₃ der zweiten und dritten Suspension bewirkt dann eine Verschiebung der Feststoffzusammensetzung in Richtung Füllstoffe oder Fasern.

[0012] Wird zusätzlich der Massenanteil der Feststoffe der ersten und zweiten Suspension gleich gewählt, so bewirkt eine Verschiebung des Mischungsverhältnises Q₂/Q₃ der zweiten und dritten Suspension bei konstantem Summenvolumenstrom von Q₂+Q₃ keine Veränderung des gesamten Feststoffanteils des Gesamtvolumenstromes von erster, zweiter und dritter Suspension und damit - gleichbleibendes Retentions- und Schrumpfungsverhalten vorausgesetzt - keine Änderung des Flächengewichtes der entsprechenden Sektion der fertigen Faserbahn. Eine derartige Ausgestaltung wirkt sich besonders auf die Komplexität des Regel/Steuerverhaltens aus und läßt einfache, beziehungsweise einfach programmierbare Regelungen zu, da sich die gegenseitigen Wechselwirkungen durch Veränderungen einzelner Volumenstromverhältnisse in Grenzen halten.

[0013] Eine andere besondere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die zweite Suspension Q₂ überwiegend Faseranteile mit hoher Schrumpfungstendenz, die dritte Suspension Q₃ überwiegend Faseranteile mit niedriger Schrumpfungstendenz, und eine vierte Suspension Q₄ überwiegend Füllstoffanteile und gegebenfalls eine fünfte Suspension Q₅ Retentionsmittel enthält. Hierfür gelten die vorbeschriebenen Ausführungen entsprechend.

[0014] Zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens schlagen die Erfinder vor, ein Stoffauflaufsystem einer Papier- oder Kartonmaschine mit sektionierter Stoffdichteregelung über die Maschinenbreite durch variable Mischung einer ersten und einer zweiten Suspension mit unterschiedlichen Feststoffkonzentrationen, welche vorzugsweise eine erste maschinenbreite Zuführung oder einen ersten Satz von Einzelzuführungen für die erste Suspension, einen zweiten Satz von Einzelzuführungen mit durchflußbeeinflussenden Mitteln für die zweite Suspension, einen turbulenzerzeugenden Abschnitt und einen Düsenabschnitt enthält dahingehend weiterzuentwickeln, daß stromaufwärts des turbulenzerzeugenden Abschnittes und/oder je Sektion in z-Richtung der Faserbahn gleichwirkend mindestens ein dritter Satz von Einzelzuführungen mit durchflußbeeinflussenden Mitteln für eine dritte Suspension vorgesehen ist, deren Feststoffzusammensetzung sich entsprechend den oben gemachten Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens unterscheidet.

[0015] Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

[0016] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.

[0017] Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Es stellen dar:

Fig. 1a-1c:

Schematische Darstellungen erfindungsgemäßer Suspensionszuführung zum Stoffauflauf mit drei Sätzen von Einspeisungen vor dem Stoffauflauf;

Fig. 2a-2c:

Schematische Darstellungen erfindungsgemäßer Suspensionszuführung zum Stoffauflauf mit zwei Sätzen von Einspeisungen vor dem Stoffauflauf und einem Satz Einspeisung in eine dem Turbulenzerzeuger vorgelagerten Kammer.

[0018] Die Figuren 1a-1c zeigen schematische Darstellungen erfindungsgemäßer Suspensionszuführung zu einem Stoffauflauf mit drei Sätzen von Einspeisungen und deren sektionalen Zusammenführung vor dem Stoffauflauf. In diesem Beispiel werden drei Stoffsuspensionen Q_H, Q_L und Q_C mit unterschiedlichen Füllstoffanteilen und Zusammensetzungen gemischt. Konkret wird hier im sektionierten Hauptstrom Q_H Ganzstoff mit einem hohen Anteil an Füllstoffen geführt und in die Sektionsleitungen wiederum zwei sektionierte Suspensionsströme mit Siebwasser Q_L und Klarwasser Q_C eingeleitet.

[0019] Die Siebwasser- und Klarwasserströme werden jeweils mit Dosierventilen je Sektion bezüglich ihres Volumenstromes gesteuert, beziehungsweise geregelt. Zusätzlich kann auch eine, hier nicht dargestellte, sektionale Volumenstromsteuerung oder Volumenstromregelung der sektionalen Gesamtvolumenströme

durch zusätzliche Ventile vor oder hinter den sektionalen Zuführungen der Summenströme aus Siebwasser Q_L und Klarwasser Q_C erfolgen.

[0020] Bezüglich der einzelnen Zudosierungen von Teilströmen in einen Hauptstrom unter Beibehaltung eines Gesamtvolumenstroms wird auf die Deutschen Patentschriften der Anmelderin DE 42 11 291 C2 und DE 42 11 290 C2 verwiesen und deren Offenbarungsgehalt hiermit vollinhaltlich übernommen.

[0021] Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung ist in den Figuren 2a -2c schematisch dargestellt. Diese zeigen die Zuführung von drei unterschiedlichen Suspensionen zum Stoffauflauf mit zwei Sätzen von Einspeisungen vor dem Stoffauflauf und einem Satz Einspeisung in eine dem Turbulenzerzeuger vorgelagerten Kammer des Stoffauflaufes.

[0022] Dargestellt ist zunächst ein bekannter stoffdichtegeregelter Stoffauflauf mit zwei Sätzen von sektionalen Zuführungen von Ganzstoff und Siebwasser vor dem eigentlichen Stoffauflauf. Zusätzlich wird ein dritter Satz von sektionalen Suspensionsströmen mit Klarwasser Q_C in eine dem Turbulenzerzeuger vorgeschaltete Kammer zugemischt. Damit die Zumischung in diesem Bereich des Stoffauflaufes keine unerwünschten Veränderungen der sektionalen Gesamtvolumenströme Q_G ergibt, muß entweder eine Zudosierung unter einem bestimmten Winkel erfolgen, durch den der Gesamtvolumenstrom nicht beeinflußt wird, oder es muß durch zusätzliche Ventile der zugeführte, sektionale Summenvolumenstrom Q_S aus Q_H + Q_L variiert werden.

[0023] Da die Zusammensetzung der Feststoffanteile bezüglich Fasern und Füllstoffe im Siebwasser und Klarwasser unterschiedlich ausfällt, kann durch die oben dargestellten Stoffauflaufsysteme eine Verdünnungsregelung des Flächengewichtsquerprofils verwirklicht werden, die eine gewünschte und bestimmte, sektionsweise Veränderung der Zusammensetzung des, auf einen Stoffauflauf aufgegebenen, Gesamtvolumenstrom Q_G zuläßt.

[0024] Es ist darauf hinzuweisen, daß die in den Figuren dargestellten Sektionierungen des Suspensionszuführungen in jeweils drei Sektionen lediglich das Prinzip darstellen soll, in der praktischen Ausführung jedoch meist eine wesentlich kleinere Unterteilung in wesentlich mehr Sektionen stattfindet. Ebenso kann die Breite der einzelnen Sektionen über die Maschinenbreite hinweg unterschiedlich ausfallen. So kann beispielsweise im Randbereich eine kleinere Unterteilung gewählt werden als im mittleren Bereich, da meist der größte Fehlergradient in den Randbereichen auftritt, während im mittleren Bereich mit geringeren Fehlergrößen je Breite zu rechnen ist.

Bezugszeichenliste

[0025] 

1

erster Satz Suspensionseinspeisungen

2

zweiter Satz Suspensionseinspeisungen

3

dritter Satz Suspensionseinspeisungen

4

Vorkammer im Stoffauflauf

5

Turbulenzerzeuger im Stoffauflauf

6

Stoffauflaufdüse

7

Dosierventile

8

Dosierventile

9

Sieb

10

Entwässerungsvorrichtungen

11

Brustwalze

12

Klarwasserbehälter

Q_H

Suspensionsstrom mit hoher Konzentration/Ganzstoff

Q_L

Suspensionsstrom mit geringer Konzentration/Siebwasser

Q_C

Suspensionsstrom mit unterschiedlicher Stoffzusammensetzung/Klarwasser

Q_G

Gesamtvolumenstrom

Q_S

Summenvolumenstrom

Q₁

erster Suspensionsstrom

Q₂

zweiter Suspensionsstrom

Q₃

dritter Suspensionsstrom

Ansprüche

1. Verfahren zur Verbesserung des Konsistenzquerprofils einer Faserbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, im Naßprozeß, wobei:

1.1 die Fasersuspension mit Hilfe eines Stoffauflaufes über die Breite der Maschine auf ein Sieb bzw. zwischen zwei Siebe verteilt wird und

1.2 das Flächengewichtsquerprofil zumindest teilweise durch über die Maschinenbreite sektional variable Mischung einer ersten Suspension Q₁ mit einem gegebenen Feststoffgehalt und einer gegebenen prozentualen Zusammensetzung unterschiedlicher Feststoffanteile und einer zweiten Suspension Q₂ mit niedrigerem oder höherem Feststoffgehalt beeinflußt wird, wobei sich die prozentuale Zusammensetzung der Feststoffanteile der zweiten Suspension von der Zusammensetzung der ersten Suspension unterscheidet,
dadurch gekennzeichnet, daß

1.3 mindestens eine dritte Suspension Q₃ mit niedrigerem oder höherem Feststoffgehalt sektioniert über die Maschinenbreite zugemischt wird, wobei sich die prozentuale Zusammensetzung der Feststoffanteile der dritten Suspension von der Zusammensetzung der ersten und zweiten Suspension unterscheidet.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als erste Suspension Q₁ normale Stoffsuspension (Ganzstoff) verwendet wird.

3. Verfahren gemäß einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als zweite Suspension Q₂ Siebwasser verwendet wird.

4. Verfahren gemäß einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als dritte Suspension Q₃ Klarfiltrat verwendet wird.

5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß als dritte Suspension Q₃ Klarwasser verwendet wird.

6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß als dritte Suspension Q₃ verdünntes Retentionsmittel verwendet wird.

7. Verfahren gemäß einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspensionen sich durch ihren Anteil an Füllstoff unterscheiden.

8. Verfahren gemäß einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspensionen sich durch ihren Anteil an Fasern unterscheiden.

9. Verfahren gemäß einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspensionen sich durch ihren Anteil an Fasern unterschiedlicher Länge unterscheiden.

10. Verfahren gemäß einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspensionen sich durch ihren Anteil an Fasern mit unterschiedlichem Schrumpfungseinfluß auf die Faserbahn im weiteren Herstellungsprozeß unterscheiden.

11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Suspension Q₂ überwiegend Faseranteile enthält und die dritte Suspension Q₃ überwiegend Füllstoffanteile enthält.

12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Suspension Q₂ überwiegend Faseranteile mit hoher Schrumpfungstendenz, die dritte Suspension Q₃ überwiegend Faseranteile mit niedriger Schrumpfungstendenz, und eine vierte Suspension Q₄ überwiegend Füllstoffanteile enthält.

13. Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine fünfte Suspension Q₅ Retentionsmittel enthält.

14. Verfahren gemäß einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, der sektionale Volumenstrom der einzelnen Suspensionen geregelt/gesteuert wird.

15. Stoffauflaufsystem einer Papier- oder Kartonmaschine mit sektionierter Stoffdichteregelung über die Maschinenbreite durch variable Mischung einer ersten und einer zweiten Suspension (Q₁, Q₂) mit unterschiedlichen Feststoffkonzentrationen, - vorzugsweise enthaltend eine erste maschinenbreite Zuführung oder einen ersten Satz von Einzelzuführungen für die erste Suspension (1), einen zweiten Satz von Einzelzuführungen (2) mit durchflußbeeinflussenden Mitteln (8) für die zweite Suspension, einem Turbulenzerzeuger (5) und einer Stoffauflaufdüse (6) - dadurch gekennzeichnet, daß stromaufwärts der Turbulenzerzeuger (5) und/oder je Sektion in z-Richtung der Faserbahn gleichwirkend mindestens ein dritter Satz von Einzelzuführungen (3) mit durchflußbeeinflussenden Mitteln (7) für eine dritte Suspension vorgesehen ist, deren Feststoffzusammensetzung sich von der ersten und zweiten Suspension unterscheidet.

Zeichnung