[0001] Die Erfindung betrifft Verfahren und dazugehörige Vorrichtungen zur Trocknung und
Glättung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papierbahn in einer Maschine zur
Herstellung und/oder Veredlung derselben, bestehend aus zumindest einer Trockenpartie,
in der die Faserstoffbahn über mehrere beheizte Zylinder geführt wird und einem Kalander
mit mehreren Glättspalten.
[0002] Um dabei ein möglichst gleichmäßiges Feuchtequerprofil zu erreichen, werden die Faserstoffbahnen
bisher sehr stark ausgetrocknet und am Ende des Trocknungsvorganges wieder befeuchtet.
Dies erfordert sehr viel Energie und lange Trockenpartien.
[0003] Herkömmliche SC-Papiere erreichen beispielsweise 97% - 98% Trockengehalt am Ende
der Trockenpartie bei einem guten Feuchtequerprofil von 2 Sigma von ca. 0,15% bis
0,3%. Durch die Befeuchtung am Ende der Trockenpartie wird dabei der Trockengehalt
auf 91% bis 93% gesenkt. Nach einer "Reifezeit" der Papierrolle, in der sich auch
ein Ausgleich des Feuchtegehaltes über die Dicke des Papiers hin vollzieht, wird das
Papier einem Kalander zugeführt.
[0004] Zur Effektivierung des Herstellungsprozesses besteht jedoch ein steigendes Interesse,
das Kalandrieren unmittelbar an den Trocknungsvorgang anzuschließen. Durch den Wegfall
der o. g. "Reifezeit" verschlechtert sich jedoch inbesondere bei hohen Geschwindigkeiten
das Feuchtequerprofil der Faserstoffbahn erheblich.
[0005] Das am Ende der Trockenpartie erfaßte Feuchtequerprofil wird hierbei zur Steuerung
der Beeinflussungseinrichtung am Ende der Trockenpartie und eventuell auch vorhandener
Dampfblaskästen in einer der Trockenpartie vorgelagerten Pressenpartie verwendet.
Dies ist nicht nur ungenau, sondern auch mit langen Reaktionszeiten verbunden, was
die Ausschußquote erhöht.
[0006] Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, Verfahren und Vorrichtungen zur Trocknung
und Glättung von Faserstoffbahnen derart weiterzuentwickeln, daß das Kalandrieren
dem Trocknungsvorgang insbesondere auch bei hohen Geschwindigkeiten sowie bei Gewährleistung
eines möglichst guten Feuchtequerprofils unmittelbar angeschlossen werden kann.
[0007] Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, daß hinsichtlich der Verfahren
die Faserstoffbahn in der Trockenpartie höchstens bis auf einen Trockengehalt von
93% getrocknet und innerhalb der Trockenpartie mehrfach auf das Feuchtequerprofil
der Faserstoffbahn Einfluß genommen wird und/oder die Feuchteverteilung über die Dicke
der Faserstoffbahn während des Trocknungsvorganges an mehreren Orten über die Befeuchtung
oder Trocknung zumindest einer Seite der Faserstoffbahn möglichst gleichmäßig ausgebildet
wird.
[0008] Durch die Begrenzung des Trockengehaltes der Faserstoffbahn in der Trockenpartie,
der vorzugsweise auch höchstens 91% betragen kann, ergeben sich erhebliche Energieeinsparungen.
[0009] Die Gewährleistung eines guten, gleichmäßigen Feuchtequerprofils, quer zur Faserstoffbahn
betrachtet, wird über die Beeinflussung desselben an mehreren Orten innerhalb der
Trockenpartie erreicht.
[0010] Desweiteren hat eine relativ gleichmäßige Feuchteverteilung über die Dicke der Faserstoffbahn
während des Trocknungsvorganges den Vorteil, daß man am Ende der Trockenpartie mit
einer geringen Befeuchtung oder Trocknung auskommt. Infolgedessen muß auch nicht zum
Erreichen eines guten Feuchtequerprofils zu stark getrocknet werden.
[0011] Dabei sollte zumindest eine Beeinflussung der Feuchteverteilung über die Dicke und/oder
des Feuchtequerprofils in den ersten beiden Dritteln der Trockenpartie und eine weitere
Beeinflussung im letzten Drittel der Trockenpartie und/oder zwischen der Trockenpartie
und dem Kalander erfolgen. In Übereinstimmung mit dieser Anordnungsempfehlung der
Beeinflussungsorte aber auch unabhängig davon, kann es von Vorteil sein, wenn zumindest
eine Beeinflussung bei einem Feuchtegehalt zwischen 50 % und 15 %, vorzugsweise zwischen
25 % und 15 % und eine weitere Beeinflussung bei einem Feuchtegehalt zwischen 20 %
und 8 %, vorzugsweise zwischen 15 % und 8 % realisiert wird.
[0012] Wegen der guten Feuchteverteilung bzw. dem guten Feuchtequerprofils am Ende der Trockenpartie
ist es möglich, daß die Faserstoffbahn die Trockenpartie sowie den Kalander mit einer
Geschwindigkeit von mehr als 1200 m/min, vorzugsweise von mehr als 1500 m/min duchläuft.
Dabei ist es insbesondere von Vorteil, wenn die Faserstoffbahn im Kalander beheizt
und über die Breite der Faserstoffbahn zonenweise steuerbar gepreßt und bedampft wird.
[0013] Die Intensität der Befeuchtung oder Trocknung sollte zumindest an einigen Orten zur
Beeinflussung des Feuchtequerprofils zonenweise über die Breite der Faserstoffbahn
einstellbar sein. Die Einstellung der Zonen sollte jeweils auf der Basis der nachgeordneten
Messung des Feuchtequerprofils erfolgen. Die Zonenbreite sollte möglichst klein sein
und unter 50 mm, vorzugsweise unter 25 mm liegen.
[0014] Die dazugehörige Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß einerseits der Faserstoffbahn
zumindest in einem der ersten beiden Drittel sowie im letzten Drittel der Trockenpartie
und/oder in dem Bereich zwischen der Trockenpartie und dem Kalander wenigstens eine
Beeinflussungseinrichtung zugeordnet ist und/oder andererseits der Faserstoffbahn
zumindest in einem Bereich, in dem sie einen Feuchtegehalt zwischen 50 % und 15 %,
vorzugsweise zwischen 25 % und 15 % sowie zumindest in einem Bereich, in dem sie einen
Feuchtegehalt zwischen 20 % und 8 %, vorzugsweise zwischen 15 % und 8 % besitzt, wenigstens
eine Beeinflussungseinrichtung zugeordnet ist. Im Ergebnis kommen zumindest zwei Beeinflussungseinrichtungen
zum Einsatz.
[0015] Zur Gewährleistung einer möglichst feinen Wasserverteilung sollten die Beeinflussungseinrichtungen
zur Befeuchtung insbesondere im letzten Drittel der Trockenpartie das Wasser mit möglichst
geringer Tropfengröße im Bereich von weniger als 100 um vorzugsweise weniger als 80
um zur Faserstoffbahn sprühen.
[0016] Außerdem sollte die Division der Faserstoffbahnlänge zwischen der letzten Beeinflussung
der Feuchteverteilung über die Dicke und/oder des Feuchtequerprofils insbesondere
über eine Befeuchtung und dem ersten Glättspalt des folgenden Kalanders dividiert
durch die Geschwindigkeit der Faserstoffbahn mindestens eine Sekunde betragen. Diese
minimale Penetrationszeit erlaubt das Eindringen des aufgesprühten Wassers in die
Faserstoffbahn bis zum Beginn des Glättvorganges.
[0017] Den Beeinflussungseinrichtungen sind dabei Feuchtequerprofil-Meßeinheiten zugeordnet,
welche auf die Steuerung der Beeinflussungseinrichtungen einwirken.
[0018] Zur Gewährleistung einer kurzen Reaktionszeit bzw. einer optimalen Ausregelung sollte
möglichst jeder Beeinflussungseinrichtung jeweils eine Feuchtequerprofil-Meßeinheit
zugeordnet, vorzugsweise nachgeordnet sein.
[0019] Es ist auch möglich, daß mehrere Feuchtequerprofil-Meßeinheiten vorhanden sind und
jeder Feuchtequerprofil-Meßeinheit ein oder zwei Beeinflussungseinrichtungen zugeordnet
sind.
[0020] Die Feuchteverteilung über die Dicke und Breite der Faserstoffbahn kann mit Vorteil
noch dadurch beeinflußt werden, daß sich in einer der Trockenpartie vorgelagerten
Pressenpartie zur Entwässerung derselben zumindest ein quer zur Faserstoffbahn zonenweise
steuerbarer Dampfblaskasten zur Erwärmung der Faserstoffbahn befindet.
[0021] Für das Erreichen guter Werte an Glanz und Glätte der Faserstoffbahn ist es wesentlich,
daß der Kalander aus zumindest drei Glättwalzen besteht, welche paarweise jeweils
einen Glättspalt bilden, wobei zumindest eine Glättwalze beheizt und zumindest eine
Glättwalze durchbiegungsgesteuert ausgeführt ist. Auch eine Befeuchtung im Kalander
kann das Ergebnis verbessern, wobei Beheizung und/oder Befeuchtung (meist mit Dampf)
vorzugsweise zonenweise steuerbar sein sollten.
[0022] In Trockenpartien, in denen vorwiegend nur eine Seite der Faserstoffbahn mit beheizten
Zylindern in Kontakt kommt, ist es im allgemeinen ausreichend, wenn zumindest überwiegend
nur dieser Seite der Faserstoffbahn Beeinflussungseinrichtungen vorzugsweise zur Befeuchtung
zugeordnet sind. Lediglich im letzten Drittel der Trockenpartie kann es wegen der
Trocknung der äußeren Bereiche der Faserstoffbahn notwendig sein, beiden Seiten der
Faserstoffbahn zumindest jeweils eine Beeinflussungseinrichtung zuzuordnen.
[0023] Falls beide Seiten der Faserstoffbahn in erheblichem Umfang mit beheizten Zylindern
in Kontakt kommen, sollten auch beiden Seiten Beeinflussungseinrichtungen zur Befeuchtung
zugeordnet sein.
[0024] Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
In der beigefügten Zeichnung zeigt die Figur eine schematische Darstellung einer Pressen-
und Trockenpartie sowie eines Kalanders.
[0025] In der Pressenpartie 8 durchläuft die Faserstoffbahn 1 gemeinsam mit wenigstens einem
Preßfilz 13 zumindest einen von zwei Preßwalzen 14 gebildeten Preßspalt. Hierbei nimmt
der Preßfilz 13 das ausgepreßte Wasser auf und führt es von der Faserstoffbahn 1 weg.
Danach gelangt die Fasertoffbahn 1 zur Trockenpartie 2 die aus mehreren Trockengruppen
besteht, in denen die Faserstoffbahn 1 gemeinsam mit einem Trockensieb 12 abwechselnd
über beheizte Zylinder 3 und vorzugsweise besaugte Leitwalzen 11 läuft. Dabei berührt
die Unterseite der Faserstoffbahn 1 die beheizten Zylinder 3 und das Trockensieb die
Leitwalzen 11.
[0026] Nach erfolgter Trocknung wird die Faserstoffbahn 1 zu einem Kalander 4 zur Erzeugung
von Glanz und Glätte geführt.
[0027] Dieser Kalander 4 besteht hier beispielhaft aus sechs übereinander angeordneten Glättwalzen
10, die paarweise fünf Glättspalte 5 bilden, wobei von zwei benachbarten Glättwalzen
5 eine beheizt und die andere durchbiegungsgesteuert ausgeführt ist.
[0028] In der Pressenpartie 8 befindet sich ein Dampfblaskasten 9, der quer zur Faserstoffbahn
1 zonenweise steuerbar ist und das Feuchtequerprofil beeinflußt. Am Anfang der Trockenpartie
2 ist hierzu eine Feuchtequerprofil-Meßeinheit 7 angeordnet, welche auf den Dampfblaskasten
9 einwirkt. Des weiteren befinden sich am Anfang der Trockenpartie 2 eine der beheizten
Unterseite der Faserstoffbahn 1 zugeordnete Beeinflussungseinrichtung 6 sowie am Ende
der Trockenpartie 2 zwei, auf verschiedenen Seiten der Faserstoffbahn 1 angeordnete,
weitere Beeinflussungseinrichtungen 6 zur Befeuchtung. Alle Beeinflussungseinrichtungen
6 sind zonenweise steuerbar, wobei die Zonenbreite 25 - 30 mm beträgt und die versprühten
Wassertropfen kleiner als 100 um sind, und von nachgeordneten Feuchtequerprofil-Meßeinheiten
7 beeinflußt. Während jedoch die Feuchtequerprofil-Meßeinheit 7 der ersten Beeinflussungseinrichtung
6 vor den letzten beiden Beeinflussungseinrichtungen 6 angeordnet ist, besitzen die
letzten beiden Beeinflussungseinrichtungen 6 der Trockenpartie 2 eine gemeinsame,
zwischen Trockenpartie 2 und Kalander 4 vorhandene Feuchtigkeitsquerprofil-Meßeinheit
7.
[0029] Ergänzend wird auch die Möglichkeit dargestellt, daß das Feuchtequerprofil und damit
Glanz und Glätte im Kalander 4 mittels einer weiteren Beeinflussungseinrichtung 6
sowie einer nachfolgenden Feuchtigkeitsquerprofil-Meßeinheit 7 beeinflußt wird. Nach
dem Kalander wird die Faserstoffbahn aufgewickelt und weiterverarbeitet.
[0030] Es sind hierbei jedoch auch andere Gestaltungen der Trockenpartie 2 möglich, wobei
beispielsweise beide Seiten der Faserstoffbahn 1 zumindest im Endbereich der Trockenpartie
2 mit beheizten Zylindern 3 in Kontakt kommen. In diesen Fällen können zunehmend auch
auf beiden Seiten der Faserstoffbahn 1 Beeinflussungseinrichtungen 6 zur Befeuchtung
angeordnet sein.
[0031] Das dargestellte Beispiel ermöglicht Geschwindigkeiten von mehr als 1500 m/min, wobei
die Beeinflussungseinrichtungen 6 innerhalb der Trockenpartie 2 in einen Bereich zwischen
40 % und 20 % Feuchtegehalt am Anfang der Trockenpartie 2 sowie in einem Bereich zwischen
15 % und 10 % am Ende der Trockenpartie 2 angeordnet sind. Prinzipiell sind natürlich
auch noch mehr Beeinflussungseinrichtungen 6 innerhalb der Trockenpartie 2 einsetzbar.
Dabei beträgt die Faserstoffbahnlänge zwischen der letzten Beeinflussungseinrichtung
6 zur Befeuchtung und dem ersten Glättspalt 5 beispielsweise 30 m, was das ausreichende
Eindringen des Wassers in die Faserstoffbahn 1 bis zum Glätten erlaubt.
[0032] Durch die beständige Einflußnahme auf das Feuchtequerprofil sowie die Feuchteverteilung
über die Dicke der Faserstoffbahn 1 muß nicht mehr so stark in der Trockenpartie 2
getrocknet werden.
[0033] In der Folge sind Trockengehalte von maximal 93 % beziehungsweise 91 % ausreichend,
was zu großen Energieeinsparungen führt beziehungsweise die Trockenpartie 2 verkürzt.
[0034] Die Messung des Feuchtequerprofils kann zum Beispiel auf bekannte Weise mit Infrarot-Technik
erfolgen.
1. Verfahren zur Trocknung und Glättung einer Faserstoffbahn (1), insbesondere einer
Papierbahn in einer Maschine zur Herstellung und/oder Veredlung derselben, bestehend
aus zumindest einer Trockenpartie (2), in der die Faserstoffbahn (1) über mehrere
beheizte Zylinder (3) geführt wird und einem Kalander mit mehreren Glättspalten (5),
dadurch gekennzeichnet, daß
die Faserstoffbahn (1) in der Trockenpartie (2) höchstens bis auf einen Trockengehalt
von 93% getrocknet und innerhalb der Trockenpartie (2) mehrfach auf das Feuchtequerprofil
der Faserstoffbahn (1) Einfluß genommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Faserstoffbahn (1) in der Trockenpartie (2) höchstens bis auf einen Trockengehalt
von 91 % getrocknet wird.
3. Verfahren insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuchteverteilung über die Dicke der Faserstoffbahn (1) während des Trocknungsvorganges
an mehreren Orten vorzugsweise über die Befeuchtung zumindest einer Seite der Faserstoffbahn
(1) möglichst gleichmäßig ausgebildet wird.
4. Verfahren insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
zumindest eine Beeinflussung der Feuchteverteilung über die Dicke und/oder des Feuchtequerprofils
in den ersten beiden Dritteln der Trockenpartie (2) und zumindest eine weitere Beeinflussung
im letzten Drittel der Trockenpartie (2) und/oder zwischen der Trockenpartie (2) und
dem Kalander (4) erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
zumindest eine Beeinflussung der Feuchteverteilung über die Dicke und/oder des Feuchtequerprofil
bei einem Feuchtegehalt zwischen 50 % und 15 %, vorzugsweise zwischen 25 % und 15
% erfolgt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
zumindest eine Beeinflussung der Feuchteverteilung über die Dicke und/oder des Feuchtequerprofils
bei einem Feuchtegehalt zwischen 20 % und 8 %, vorzugsweise zwischen 15 % und 8 %
erfolgt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Faserstoffbahn (1) die Trockenpartie (1) sowie den Kalander (4) mit einer Geschwindigkeit
von mehr als 1200 m/min, vorzugsweise von mehr als 1500 m/min duchläuft.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Division der Faserstoffbahnlänge zwischen der letzten Beeinflussung der Feuchteverteilung
über die Dicke und/oder des Feuchtequerprofils (insbesondere über eine Befeuchtung)
und dem ersten Glättspalt (5) des folgenden Kalanders (4) dividiert durch die Geschwindigkeit
der Faserstoffbahn (1) mindestens eine Sekunde beträgt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Faserstoffbahn (1) im Kalander(4) beheizt und über die Breite der Faserstoffbahn
(1) zonenweise steuerbar gepreßt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Intensität der Beeinflussung über eine Befeuchtung und/oder Trocknung zonenweise
über die Breite der Faserstoffbahn (1) einstellbar ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
die Intensität der Befeuchtung und/oder Trocknung vorzugsweise zonenweise von zumindest
einer dieser Beeinflussungseinrichtung (6) nachgeordneten Messung des Feuchtequerprofils
der Faserstoffbahn (1) beeinflußt wird.
12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Faserstoffbahn (1) zumindest in einem der ersten beiden Drittel sowie im letzten
Drittel der Trockenpartie (2) und/oder im Bereich zwischen der Trockenpartie (2) und
dem Kalander (4) wenigstens eine Beeinflussungseinrichtung (6) zur Trocknung oder
Befeuchtung zugeordnet ist.
13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß
der Faserstoffbahn (1) wenigstens zwei Beeinflussungseinrichtungen (6) zur Trocknung
oder Befeuchtung zugeordnet sind, von denen zumindest eine in einem Bereich, in dem
die Faserstoffbahn (1) einen Feuchtegehalt zwischen 50 % und 15 %, vorzugsweise zwischen
25 % und 15 % sowie zumindest eine weitere in einem Bereich, in dem sie einen Feuchtegehalt
zwischen 20 % und 8 %, vorzugsweise zwischen 15 % und 8 % besitzt, angeordnet ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Beeinflussungseinrichtungen (6) zur Befeuchtung insbesondere im letzten Drittel
der Trockenpartie (2) das Wasser mit möglichst geringer Tropfengröße im Bereich von
weniger als 100 µm, vorzugsweise weniger als 80 µm zur Faserstoffbahn (1) sprühen.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß
die Beeinflussungseinrichtungen (6) hinsichtlich der Intensität quer zur Faserstoffbahn
(1) zonenweise steuerbar sind.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zonenbreite zumindest einer Beeinflussungseinrichtung (6) kleiner als 50 mm, vorzugsweise
kleiner als 25 mm ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß
den Beeinflussungseinrichtungen (6) Feuchtequerprofil-Meßeinheiten (7) zugeordnet
sind, welche auf die Steuerung der Beeinflussungseinrichtungen (6) einwirken.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß
jeder Beeinflussungseinrichtung (6) jeweils eine Feuchtequerprofil-Meßeinheit (7)
folgt.
19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß
mehrere Feuchtequerprofil-Meßeinheiten (7) vorhanden sind und jeder Feuchtequerprofil-Meßeinheit
(7) ein oder zwei Beeinflussungseinrichtungen (6) zugeordnet sind.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß
sich in einer der Trockenpartie (2) vorgelagerten Pressenpartie (8) zur Entwässerung
zumindest ein quer zur Faserstoffbahn (1) zonenweise steuerbarer Dampfblaskasten (9)
zur Erwärmung der Faserstoffbahn (1) befindet.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß
der Kalander (4) aus zumindest drei Glättwalzen (10) besteht, welche paarweise jeweils
einen Glättspalt (5) bilden, wobei zumindest eine Glättwalze (10) beheizt und zumindest
eine Glättwalze (10) durchbiegungsgesteuert ausgeführt ist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß
zumindest vorwiegend nur eine Seite der Faserstoffbahn (1) mit beheizten Zylindern
(3) in Kontakt kommt und zumindest überwiegend nur dieser Seite der Faserstoffbahn
(1) Beeinflussungseinrichtungen (6) zugeordnet sind.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß
im letzten Drittel der Trockenpartie (2) beiden Seiten der Faserstoffbahn (1) zumindest
jeweils eine Beeinflussungseinrichtung (6) zugeordnet ist.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß
beiden Seiten Beeinflussungseinrichtungen (6) zugeordnet sind und vorzugsweise beide
Seiten der Faserstoffbahn (1) mit beheizten Zylindern (3) in Kontakt kommen.