DE102011088522B4 - Control of sheet formation in a papermaking process - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Steuerung der Blattbildung in einem Papierherstellungsprozess, wobei ein elektrisches Feld erzeugt wird, in einer wässrigen Suspension (9) vorliegende Papierfasern (3) dem elektrischen Feld ausgesetzt werden, und ein Absetzen der Papierfasern (3) in eine Faserlage und/oder eine Ausrichtung der Papierfasern innerhalb der Faserlage mittels des elektrischen Felds gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Papierfasern (3) dem elektrischen Feld ausgesetzt werden, während sie sich im Bereich eines Stoffauflaufes (20) der Suspension (9) auf ein Sieb (6) und im Bereich einer Siebpartie (10) einer Papiermaschine (7) befinden.Method for controlling sheet formation in a paper manufacturing process, wherein an electric field is generated, paper fibers (3) present in an aqueous suspension (9) are exposed to the electric field, and the paper fibers (3) are deposited in a fiber layer and / or an orientation of the paper fibers within the fiber layer is controlled by means of the electric field, characterized in that the paper fibers (3) are exposed to the electric field, while in the area of a headbox (20) the suspension (9) on a sieve (6) and in the Area of a wire section (10) of a paper machine (7).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Blattbildung in einem Papierherstellungsprozess, eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens, sowie eine Papiermaschine mit einer derartigen Vorrichtung.The present invention relates to a method for controlling the sheet formation in a papermaking process, an apparatus for carrying out the method, and a papermaking machine having such a device.

Die Blattbildung ein wichtiger Prozess während der Papierherstellung. Dazu wird eine Suspension aus Papierfasern, Hilfsstoffen und Wasser, möglichst gleichmäßig über die Papierbahnbreite verteilt, einer Blattbildungsvorrichtung, z. B. einer Siebpartie einer industriellen Papiermaschine, zugeführt. Beispielsweise läuft bei Langsiebpapiermaschinen die Fasersuspension auf ein endlos umlaufendes Sieb.Foliation is an important process during papermaking. For this purpose, a suspension of paper fibers, excipients and water, as evenly distributed over the paper web width, a sheet forming device, for. B. a wire section of an industrial paper machine fed. For example, in long-sifting paper machines, the fiber suspension runs on an endlessly circulating sieve.

Die Qualität von Papier wird unter anderem durch die sogenannte Formation bestimmt, d. h. die Verteilung der Fasern im Papier. In der Regel sind aufgrund der Siebanordnung und der hohen Siebgeschwindigkeit in einer industriellen Papiermaschine die Papierfasern im Papier überwiegend entlang der Sieblaufrichtung ausgerichtet, so dass die Eigenschaften des Papiers, z. B. Reißfestigkeit oder Längenausdehnung, in den beiden Hauptrichtungen längs und quer zur Papierbahn erheblich differieren. Um ähnlichere Eigenschaften einer Papierbahn in den beiden Hauptrichtungen längs und quer zur Papierbahn zu erzielen, z. B. eine höhere Reißfestigkeit des Papiers in der Richtung quer zur Papierbahn zu erhalten, ist es notwendig, einen größeren Teil der Fasern als bisher quer zur Sieblaufrichtung bzw. die Fasern ganz allgemein isotroper auszurichten.The quality of paper is determined inter alia by the so-called formation, d. H. the distribution of the fibers in the paper. As a rule, due to the sieve arrangement and the high wire speed in an industrial paper machine, the paper fibers in the paper are oriented predominantly along the wire direction, so that the properties of the paper, eg. As tensile strength or elongation, in the two main directions along and across the web differ significantly. In order to achieve similar properties of a paper web in the two main directions along and across the paper web, z. For example, in order to obtain a higher tear strength of the paper in the direction transverse to the paper web, it is necessary to align a larger portion of the fibers more generally than is transverse to the screen direction or fibers in general isotropic.

Bisher wird versucht, durch eine Anpassung unterschiedlicher Verfahrensparameter, z. B. der Volumengeschwindigkeit bei der Aufbringung der Suspension auf das Sieb, des Auftrittswinkels der Suspension auf das Sieb und der Siebgeschwindigkeit, sowohl die Ausrichtung der Fasern im Papier als auch die Entwässerung auf dem Sieb bzw. in der sog. Nasspartie zu beeinflussen. Allerdings wird die Formation durch verschiedene Parameter bestimmt, die nur bedingt durch das herkömmliche Verfahren der Papierherstellung beeinflussbar sind.So far, attempts are made by adapting different process parameters, eg. As the volume velocity in the application of the suspension to the screen, the angle of incidence of the suspension on the screen and the screen speed to influence both the orientation of the fibers in the paper and the drainage on the screen or in the so-called. Wet section. However, the formation is determined by various parameters that can be influenced only conditionally by the conventional method of papermaking.

DE 103 17 720 A1 (Voith Paper Patent GmbH) 17.02.2005 beschreibt einen Stoffauflauf in einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn aus einer Faserstoffsuspension mit einem Zulauf, einem Turbulenzerzeuger und einem Auslauf. An dem Stoffauflauf ist ein Sensor zur Messung des Flockungszustands der Faserstoffsuspension angeordnet. DE 103 17 720 A1 (Voith Paper Patent GmbH) 17.02.2005 describes a headbox in a machine for producing a fibrous web from a pulp suspension with an inlet, a turbulence generator and an outlet. At the headbox a sensor for measuring the flocculation state of the pulp suspension is arranged.

DE 37 81 550 T2 (Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho) 04.01.1989 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Faseraggregaten und insbesondere auf ein Verfahren zur Herstellung von Faseraggregaten, in denen die meisten Fasern annähernd eindimensional ausgerichtet sind. „Eindimensionale Ausrichtung” bedeutet, daß viele Fasern in annähernd der gleichen Richtung ausgerichtet sind. DE 37 81 550 T2 (Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho) 04.01.1989 describes a process for the production of fiber aggregates and in particular a process for the production of fiber aggregates, in which most of the fibers are oriented approximately one-dimensionally. "One-dimensional orientation" means that many fibers are oriented in approximately the same direction.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Verbesserung der Formation einer Papierbahn.Object of the present invention is an improvement of the formation of a paper web.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Steuerung der Blattbildung in einem Papierherstellungsprozess, wobei ein elektrisches Feld erzeugt wird, in einer wässrigen Suspension vorliegende Papierfasern dem elektrischen Feld ausgesetzt werden, und ein Absetzen der Papierfasern in eine Faserlage und/oder eine Ausrichtung der Papierfasern innerhalb der Faserlage mittels des elektrischen Felds gesteuert wird. Dabei werden die Papierfasern dem elektrischen Feld ausgesetzt, während sie sich im Bereich eines Stoffauflaufes der Suspension auf ein Sieb und im Bereich einer Siebpartie einer Papiermaschine befinden. Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Vorrichtung zur Steuerung der Blattbildung in einem Papierherstellungsprozess, umfassend mindestens eine elektrische Einheit zur Erzeugung eines elektrischen Felds, welches so ausgebildet ist, dass während der Papierherstellung in einer wässrigen Suspension vorliegende Papierfasern dem elektrischen Feld ausgesetzt sind und ein Absetzen der Papierfasern in eine Faserlage und/oder eine Ausrichtung der Papierfasern innerhalb der Faserlage mittels des elektrischen Felds steuerbar ist. Dabei werden die Papierfasern dem elektrischen Feld ausgesetzt, während sie sich im Bereich eines Stoffauflaufes der Suspension auf ein Sieb und im Bereich einer Siebpartie einer Papiermaschine befinden. Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch eine Papiermaschine mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12.The object is achieved by a method for controlling the sheet formation in a papermaking process, wherein an electric field is generated, paper fibers present in an aqueous suspension are exposed to the electric field, and settling of the paper fibers into a fiber layer and / or an orientation of the paper fibers within the fiber layer is controlled by means of the electric field. The paper fibers are exposed to the electric field while they are in the area of a headbox of the suspension on a sieve and in the region of a wire section of a paper machine. The object is further achieved by a device for controlling sheet formation in a papermaking process, comprising at least one electric unit for generating an electric field, which is so exposed that paper fibers present in an aqueous suspension during papermaking are exposed to the electric field and settling the paper fibers in a fiber layer and / or an orientation of the paper fibers within the fiber layer by means of the electric field is controllable. The paper fibers are exposed to the electric field while they are in the area of a headbox of the suspension on a sieve and in the region of a wire section of a paper machine. The object is also achieved by a paper machine with a device according to one of claims 6 to 12.

Die Blattbildung findet bei der industriellen Papierproduktion auf der Papiermaschine statt. Die Fasersuspension, welche zum größten Teil aus Wasser besteht, wird im Stoffauflauf zu einem dünnen, möglichst gleichförmigen Strahl geformt. Dieser trifft bei Langsiebpapiermaschinen auf ein endlos umlaufendes Sieb. Mit dem Auftreffen des Strahls aus dem Stoffauflauf auf das Sieb beginnt die Blattbildung des Papiers und die Eigenschaften des Papierblatts bilden sich aus und können beeinflusst werden.The sheet formation takes place in the industrial paper production on the paper machine. The fiber suspension, which consists for the most part of water, is formed in the headbox to a thin, uniform as possible beam. This applies in Langsiebpapiermaschinen on an endless rotating sieve. As the jet from the head box hits the screen, the sheet formation of the paper begins and the properties of the paper sheet are formed and can be affected.

Die Theorie der Blattbildung beschreibt folgenden Ablauf: Sobald die Fasersuspension mit dem Sieb in Berührung kommt, werden die Papierfasern durch ihren Strömungswiderstand auf das Sieb zu bewegt. Hierdurch beginnt sich auf dem Sieb eine Faserlage zu bilden, die nach oben zu wächst. Abhängig von der Bewegungsfreiheit der Fasern in der Suspension treten zwei verschiedene Formen der Blattbildung auf: Filtration und Eindickung. Aus dem Aufbau der meisten Papiere geht hervor, dass die Filtration vorherrscht: Bei der Entwässerung stellt sich ein scharfer Übergang zwischen der bereits gebildeten Faserlage auf dem Sieb, der sogenannten Fasermatte, und der darüberliegenden Suspension ein. Die Stoffkonzentration in der flüssigen Phase ist annähernd konstant und die Fasern können sich im Verhältnis zueinander frei bewegen.The theory of sheet formation describes the following sequence: As soon as the fiber suspension comes into contact with the screen, the paper fibers are moved towards the screen by their flow resistance. As a result, a fiber layer begins to form on the screen, which grows upwards. Depending on the freedom of movement of the fibers in the suspension, two different forms of sheet formation occur: filtration and thickening. The structure of most papers shows that the Filtration prevails: During dewatering, there is a sharp transition between the already formed fiber layer on the wire, the so-called fiber mat, and the suspension above it. The concentration of the substance in the liquid phase is approximately constant and the fibers are free to move relative to each other.

In der Siebpartie läuft innerhalb kurzer Zeit, typischerweise innerhalb weniger Sekunden, ein sehr großer Teil des Wassers ab und die Papierstruktur entsteht. Hierbei können unter dem Sieb angebrachte Sauger sowie Pulsationen erzeugende Foils zur Entwässerung des Faserstoffs beitragen. Am Ende des Siebes wird die Papierbahn auf einen Filz übergeben und gelangt in die Pressenpartie.In the wire section, a very large part of the water runs off within a short time, typically within a few seconds, and the paper structure is created. In this case, suckers attached under the sieve and pulsating foils can contribute to the dewatering of the pulp. At the end of the screen, the paper web is transferred to a felt and enters the press section.

Das elektrische Feld kann sowohl als ein elektrostatisches Feld wie auch als ein elektrodynamisches bzw. elektromagnetisches Feld, welches elektrisches und magnetisches Feld umfasst, ausgebildet sein. Der Begriff „elektrisch” kann sich daher sowohl auf elektrische als auch magnetische Felder beziehen.The electric field may be formed both as an electrostatic field and as an electrodynamic field comprising electric and magnetic fields. The term "electrical" can therefore refer to both electrical and magnetic fields.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Papierfasern durch ein elektrisches Feld beeinflussbar sind. Papierfasern bestehen im Wesentlichen aus Zellulose, einem dielektrischen Material. Da in einem Dielektrikum die Ladungsträger nicht frei beweglich sind, kann das Dielektrikum durch ein äußeres elektrisches Feld polarisiert werden. Dabei können durch Verschiebungspolarisation elektrische Dipole induziert werden. Wechselwirkungen solcher in den Fasern induzierten Dipole mit einem äußeren elektrischen Feld können dazu genutzt werden, die Blattbildung während der Papierherstellung zu verbessern bzw. deren zeitlichen Verlauf zu verkürzen.The invention is based on the finding that paper fibers can be influenced by an electric field. Paper fibers consist essentially of cellulose, a dielectric material. Since the charge carriers are not freely movable in a dielectric, the dielectric can be polarized by an external electric field. In this case, electrical dipoles can be induced by displacement polarization. Interactions of such fiber-induced dipoles with an external electric field can be used to improve sheet formation during papermaking or to shorten its time course.

Da die durch eine elektrische Wechselwirkung zwischen Faser und Feld erzeugbaren Kräfte auf eine Faser relativ klein sind, wird die elektrische Wechselwirkung vorzugsweise ausgenutzt, solange sich die Fasern in Suspension befinden und relativ leicht umorientierbar bzw. verschiebbar sind, d. h. während der Blattbildung, bevor die Fasern in der Faserlage fixiert sind. Eine Umorientierung der Fasern, nachdem die Fasern in der Faserlage bereits fixiert sind, ist mittels dieser elektrischen Wechselwirkung unter wirtschaftlichen Bedingungen nicht realistisch.Since the forces that can be generated on a fiber by a fiber-field electrical interaction are relatively small, the electrical interaction is preferably exploited as long as the fibers are in suspension and are relatively easy to reorient, ie. H. during sheet formation, before the fibers are fixed in the fiber layer. A reorientation of the fibers, after the fibers are already fixed in the fiber layer, is not realistic by means of this electrical interaction under economic conditions.

Durch den Einsatz eines elektrischen Feldes kann die Tendenz der Fasern zur Ausflockung oder Klumpenbildung verringert werden. Dadurch kann ganz allgemein die Formation des Papiers verbessert werden. Ein weiterer Vorteil der gezielten Beeinflussung des Faserverhaltens durch den Einsatz eines elektrischen Feldes ist darin zu sehen, dass der Wasseranteil der Fasersuspension verringert werden kann, ohne dass dies zu einer unerwünschten Ausflockung oder Klumpenbildung führt. Eine Papierbahn kann also mit einem geringeren Wasseranteil in der Suspension als herkömmlich hergestellt werden. Somit ist nachfolgend in der Papierherstellung weniger Wasser der Suspension zu entziehen, und damit der Energieaufwand für die Trocknung der nassen Papierbahn geringer.The use of an electric field can reduce the tendency of the fibers to flocculate or form lumps. This can generally improve the formation of the paper. Another advantage of the targeted influencing of the fiber behavior by the use of an electric field is the fact that the water content of the fiber suspension can be reduced without this leading to an undesirable flocculation or lumping. A paper web can thus be produced with a smaller proportion of water in the suspension than conventional. Thus, less water is subsequently removed from the suspension in papermaking, and thus the energy required for drying the wet paper web is lower.

Andererseits kann durch eine Beschleunigung der Absetzung der Fasern in eine Fasernlage die Blattbildung zeitlich verkürzt werden, was höhere Maschinengeschwindigkeiten in der Papiermaschine ermöglicht. Außerdem können durch eine Veränderung des magnetischen Felds über die Zeit weitere Eigenschaften der aus den Papierfasern gebildeten Papierbahn gezielt eingestellt werden.On the other hand, by accelerating the deposition of the fibers into a fiber layer, the sheet formation can be shortened in time, which enables higher machine speeds in the paper machine. In addition, further properties of the paper web formed from the paper fibers can be adjusted in a targeted manner by changing the magnetic field over time.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Dabei kann das erfindungsgemäße Verfahren auch entsprechend den abhängigen Vorrichtungsansprüchen weitergebildet sein, und umgekehrt.Advantageous embodiments and modifications of the invention will become apparent from the dependent claims. In this case, the inventive method can also be developed according to the dependent device claims, and vice versa.

Gemäß der Erfindung werden die Papierfasern dem elektrischen Feld ausgesetzt, während sie sich im Bereich eines Stoffauflaufes der Suspension auf ein Sieb und im Bereich einer Siebpartie einer Papiermaschine befinden. In diesen Bereichen der Papiermaschine befinden sich die Papierfasern noch in wässriger Suspension. Die Fasern können sich in diesen Bereichen der Papiermaschine im Verhältnis zueinander frei bewegen, und die durch eine elektrische Wechselwirkung zwischen einer Faser und einem äußeren elektrischen Feld erzeugbaren Kräfte auf die Faser sind, auch wenn sie relativ klein sind, doch ausreichend, um die Orientierung einer Faser zu verändern oder die Faser in eine gewünschte Richtung zu beschleunigen, z. B. in Richtung zu einer sich bildenden Faserlage.According to the invention, the paper fibers are exposed to the electric field while they are in the area of a headbox of the suspension on a screen and in the region of a wire section of a paper machine. In these areas of the paper machine, the paper fibers are still in aqueous suspension. The fibers are free to move relative to each other in these areas of the paper machine, and the forces on the fiber that can be generated by an electrical interaction between a fiber and an external electric field, although relatively small, are sufficient to control the orientation of a fiber To change fiber or to accelerate the fiber in a desired direction, for. B. towards a forming fiber layer.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das elektrische Feld wiederholt generiert. Dabei ist es besonders bevorzugt, dass das elektrische Feld gepulst ist. Die Dauer eines Pulses, d. h. eines Zeitraums, währenddessen das elektrische Feld ununterbrochen ausgebildet ist, ist vorzugsweise so zu wählen, dass das elektrische Feld in einer Faser durch Verschiebungspolarisation einen elektrischen Dipol induzieren kann, aber das elektrische Feld wieder abgebaut ist, bevor es zu einer Entladung über das Wasser der Fasersuspension kommen kann. Vorzugsweise hat ein Puls des gepulsten elektrischen Feldes eine Dauer von weniger als 10 μs. Da während der kurzen Dauer eines einzigen Pulses der Großteil der Fasern gegen den Widerstand des umgebenden Wassers nur um einen relativ geringen Winkel in eine gewünschte Richtung, z. B. quer zur Sieblaufrichtung, umgelenkt werden kann, werden die Fasern mit eine Reihe von aufeinander folgenden Pulsen des elektrischen Feldes beaufschlagt, d. h. das elektrische Feld ist gepulst. Die Anzahl der Pulse wird vorzugsweise so gewählt, dass eine Faser, die ursprünglich in Sieblaufrichtung ausgerichtet ist, am Ende der Pulsfolge quer zur Sieblaufrichtung ausgerichtet ist.According to a preferred embodiment of the invention, the electric field is generated repeatedly. It is particularly preferred that the electric field is pulsed. The duration of a pulse, ie a period during which the electric field is continuously formed, is preferably to be chosen such that the electric field in a fiber can induce an electric dipole by displacement polarization, but the electric field is degraded again before it becomes one Discharge over the water of the fiber suspension can come. Preferably, a pulse of the pulsed electric field has a duration of less than 10 μs. Since during the short duration of a single pulse, the majority of the fibers against the resistance of the surrounding water only by a relatively small angle in a desired direction, for. B. transverse to the wire direction, can be deflected, the fibers with a number of applied to successive pulses of the electric field, ie the electric field is pulsed. The number of pulses is preferably chosen so that a fiber, which is originally aligned in the wire direction, at the end of the pulse sequence is aligned transversely to the wire direction.

Alternativ oder zusätzlich können in der Transportrichtung der Fasern mehrere Positionen vorgesehen sein, an denen ein elektrisches Feld generiert wird, z. B. mehrere hintereinander angeordnete Vorrichtungen zur Ausbildung eines elektrischen Feldes.Alternatively or additionally, several positions may be provided in the transport direction of the fibers, at which an electric field is generated, for. B. a plurality of devices arranged one behind the other to form an electric field.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung liegt die Feldstärke des elektrischen Feldes in einem Bereich von 1 bis 10 kV/cm. Eine solche Feldstärke ist mit Leiterbahnen, die im Bereich der Fasersuspension angeordnet sind, noch wirtschaftlich zu erreichen.According to a preferred embodiment of the invention, the field strength of the electric field is in a range of 1 to 10 kV / cm. Such a field strength can still be achieved economically with conductor tracks which are arranged in the region of the fiber suspension.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das elektrische Feld ein elektrostatisches Feld. In der Elektrostatik werden ausschließlich ruhende Ladungen betrachtet. Ohne Ströme existiert kein Magnetfeld, das elektrostatische Feld ist deshalb nicht nur stationär, also zeitlich unveränderlich, sondern auch rotationsfrei, hat also ein Potential.According to a preferred embodiment of the invention, the electric field is an electrostatic field. In electrostatics only static charges are considered. Without currents, there is no magnetic field, the electrostatic field is therefore not only stationary, so fixed in time, but also rotation-free, so has a potential.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst die elektrische Einheit mindestens eine elektrische Leiterbahn, die mit einer elektrischen Spannungsquelle verbindbar ist. Es ist möglich, dass nach dem Verbinden der Leiterbahn mit der Spannungsquelle zwischen zwei Punkten der Leiterbahn eine elektrische Spannung herrscht, und somit ein elektrisches Feld existiert, das eine Kraft auf Ladungsträger in der Leiterbahn bewirkt. Sind die Ladungsträger frei beweglich, so bewirkt die Spannung, dass die Ladungsträger in Bewegung gesetzt werden und in der Leiterbahn ein elektrischer Strom gemäß dem Ohmschen Gesetz zu fließen beginnt. In diesem Fall bildet sich um die stromdurchflossene Leiterbahn ein elektrisches Feld aus.According to a preferred embodiment of the invention, the electrical unit comprises at least one electrical conductor, which is connectable to an electrical voltage source. It is possible that after connecting the conductor track to the voltage source between two points of the conductor track there is an electrical voltage, and thus an electric field exists, which causes a force on charge carriers in the conductor track. If the charge carriers are freely movable, the voltage causes the charge carriers to be set in motion and an electrical current begins to flow in the printed conductor in accordance with Ohm's law. In this case, forms an electric field around the current-carrying conductor.

Es ist auch möglich, dass die Leiterbahn aus zwei gegeneinander isolierten Teilstücken besteht, so dass nach dem Verbinden der Leiterbahn mit der Spannungsquelle kein Strom durch die Leiterbahn fließen kann. Wenn an diese Leiterbahn eine Gleichspannung angelegt wird, wird ein elektrostatisches Feld ausgebildet. Ist der Isolationswiderstand zwischen den beiden Spannung führenden Teilstücken hoch, ist das elektrische Ersatzschaltbild der Leiterbahn ein idealer offener Kondensator mit einem parallel geschalteten hohen Widerstand.It is also possible that the conductor track consists of two mutually insulated portions, so that after connecting the conductor to the voltage source no current can flow through the conductor. When a DC voltage is applied to this trace, an electrostatic field is formed. If the insulation resistance between the two voltage-carrying sections is high, the electrical equivalent circuit of the track is an ideal open capacitor with a parallel high resistance.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann die mindestens eine elektrische Leiterbahn oberhalb und/oder unterhalb eines Siebs einer Papiermaschine angeordnet werden. Die Fasersuspension befindet sich nach dem Stoffauflauf auf einem Sieb einer Papiermaschine. Daher erlaubt es eine Anordnung der mindestens einen elektrischen Leiterbahn oberhalb und/oder unterhalb des Siebs, das elektrische Feld in unmittelbarer Nähe der Fasern auszubilden. Auf diese Weise kann eine hohe Feldstärke in der Umgebung der Fasern und somit eine effektive Umorientierung bzw. Verschiebung der Fasern erreicht werden.According to a preferred embodiment of the invention, the at least one electrical conductor can be arranged above and / or below a screen of a paper machine. The fiber suspension is located after the headbox on a sieve of a paper machine. Therefore, an arrangement of the at least one electrical trace above and / or below the screen allows the electric field to be formed in the immediate vicinity of the fibers. In this way, a high field strength in the vicinity of the fibers and thus an effective reorientation or displacement of the fibers can be achieved.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die mindestens eine elektrische Leiterbahn in Form eines Mäanders oder eines Kamms ausgebildet. Es ist bevorzugt, wenn die Leiterbahn eine Anzahl von Leitern umfasst, wobei die Leiter der einen Gruppe jeweils zwischen den Leitern der anderen Gruppe liegen, und die Leiter der beiden Gruppen an gegenüberliegenden Enden jeweils an einem gemeinsamen Leiter angeschlossen sind. Somit hat jede Gruppe die Form eines Kamms, wobei die Zähne beider Kämme ineinander greifen. Eine ähnliche Form kann mit einer mäanderförmigen Leiterbahn erreicht werden. Falls zwischen den Leitergruppen eine Potentialdifferenz, die durch eine Spannungsquelle erzeugt wird, so bildet sich ein starkes elektrostatische Feld aus, das eine Faser festhalten bzw. anziehen kann.According to a preferred embodiment of the invention, the at least one electrical conductor track is designed in the form of a meander or a comb. It is preferred if the conductor track comprises a number of conductors, wherein the conductors of one group each lie between the conductors of the other group, and the conductors of the two groups are each connected at opposite ends to a common conductor. Thus, each group has the shape of a comb, with the teeth of both combs intertwined. A similar shape can be achieved with a meandering track. If there is a potential difference between the groups of conductors which is generated by a voltage source, then a strong electrostatic field forms, which can hold or attract a fiber.

Es ist weiter möglich, dass die mindestens eine elektrische Leiterbahn in Form eines Gitters ausgebildet ist. Damit lässt sich bei Anlegen einer Spannung ebenfalls das oben beschriebene elektrostatische Feld ausbilden. Dabei ist es bevorzugt, wenn das Gitter ein zweipoliger Mäander ist. Vorzugsweise umfasst die mindestens eine elektrische Leiterbahn isolierte Leiterbahnabschnitte. Durch die Isolierung können diese Leiterbahnabschnitte, zwischen denen eine elektrische Spannung anliegt, übereinander geführt werden, d. h. sich kreuzen, ohne dass zwischen ihnen elektrischer Strom fließt.It is also possible that the at least one electrical conductor track is designed in the form of a grid. Thus, when applying a voltage can also train the above-described electrostatic field. It is preferred if the grid is a two-pole meander. Preferably, the at least one electrical conductor track comprises insulated conductor track sections. Due to the insulation, these conductor track sections, between which an electrical voltage is applied, be guided one above the other, d. H. intersect without electric current flowing between them.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Gitter zur Befestigung an einem Sieb einer Papiermaschine ausgebildet. Dies erlaubt es, das elektrische Feld in unmittelbarer Nähe der Fasern auszubilden. Auf diese Weise kann eine hohe Feldstärke in der Umgebung der Fasern und somit eine effektive Umorientierung bzw. Verschiebung der Fasern erreicht werden. Durch die Befestigung direkt am Sieb kann das Gitter auf einfache Weise mit derselben Länge und Breite wie das Sieb ausgebildet werden. Somit können Fasern an jeder Position des Siebs mit einem elektrischen Feld beaufschlagt werden.According to a preferred embodiment of the invention, the grid is designed for attachment to a wire of a paper machine. This makes it possible to form the electric field in the immediate vicinity of the fibers. In this way, a high field strength in the vicinity of the fibers and thus an effective reorientation or displacement of the fibers can be achieved. By attaching directly to the screen, the grid can be easily formed with the same length and width as the screen. Thus, fibers can be applied to any position of the screen with an electric field.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt jeweils schematisch und nicht maßstabsgetreuThe above-described characteristics, features, and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, become clearer and more clearly understandable with the following description of the embodiments, which are explained in more detail in connection with the drawings. It shows in each case schematically and not to scale

1 kammförmige Leiterbahnen in Draufsicht; 1 comb-shaped conductor tracks in plan view;

2 eine mäanderförmige Leiterbahn in Draufsicht; 2 a meandering conductor in plan view;

3 einen Teil einer Papiermaschine im Schnitt; three a part of a paper machine in section;

4 eine Papiermaschine in Ansicht; und 4 a paper machine in view; and

5 einen Stoffauflauf und eine Siebpartie einer Papiermaschine in Ansicht. 5 a headbox and a wire section of a paper machine in view.

1 zeigt in Draufsicht eine Vorrichtung 1 zur Steuerung der Blattbildung in einem Papierherstellungsprozess, umfassend zwei kammförmige Leiterbahnen 4a, 4b. Jeweils ein erstes Ende der Leiterbahnen 4a, 4b ist mit einem unterschiedlichen Pol einer elektrischen Spannungsquelle 5 verbunden sind, während das jeweils andere Ende der Leiterbahnen 4a, 4b frei liegt. Die Leiterbahnen 4a, 4b sind unterhalb eines Siebs 6 (gestrichelt gezeichnet) einer Papiermaschine angeordnet. Die Leiterbahnen 4a, 4b können auch oberhalb des Siebs 6 angeordnet sein. Die Spannungsquelle 5 liefert eine Spannung, die in den Leiterbahnen 4a, 4b zur Erzeugung eines elektrischen Felds führt. Dabei ist das elektrische Feld so ausgebildet, dass Papierfasern in einer wässrigen Suspension, welche sich auf dem Sieb 6 befindet, dem elektrischen Feld ausgesetzt sind. Durch das elektrische Feld ist ein Absetzen der Papierfasern in eine Faserlage und/oder eine Ausrichtung der Papierfasern innerhalb der Faserlage steuerbar. 1 shows a device in plan view 1 for controlling sheet formation in a papermaking process, comprising two comb-shaped traces 4a . 4b , In each case a first end of the conductor tracks 4a . 4b is with a different pole of an electrical voltage source 5 are connected while the other end of the interconnects 4a . 4b is free. The tracks 4a . 4b are below a sieve 6 (dashed lines) arranged a paper machine. The tracks 4a . 4b can also be above the sieve 6 be arranged. The voltage source 5 delivers a voltage in the tracks 4a . 4b leads to the generation of an electric field. In this case, the electric field is formed so that paper fibers in an aqueous suspension, which is on the sieve 6 is exposed to the electric field. By the electric field settling of the paper fibers in a fiber layer and / or alignment of the paper fibers within the fiber layer is controllable.

2 zeigt in Draufsicht eine Vorrichtung 1 zur Steuerung der Blattbildung in einem Papierherstellungsprozess, umfassend eine mäanderförmige Leiterbahn 4, deren Enden mit den Polen einer elektrischen Spannungsquelle 5 verbunden sind. Die Leiterbahn 4 hat die Form eines Gitters 8. Die Leiterbahn 4 ist unterhalb eines Siebs 6 (gestrichelt gezeichnet) einer Papiermaschine angeordnet. Die Spannungsquelle 5 liefert eine Spannung, die in der Leiterbahn 4 zur Erzeugung eines elektrischen Felds führt. Dabei ist das elektrische Feld so ausgebildet, dass Papierfasern in einer wässrigen Suspension, welche sich auf dem Sieb 6 befindet, dem elektrischen Feld ausgesetzt sind. Durch das elektrische Feld ist ein Absetzen der Papierfasern in eine Faserlage und/oder eine Ausrichtung der Papierfasern innerhalb der Faserlage steuerbar. 2 shows a device in plan view 1 for controlling sheet formation in a papermaking process, comprising a meandering trace 4 whose ends are connected to the poles of an electrical voltage source 5 are connected. The conductor track 4 has the form of a grid 8th , The conductor track 4 is below a sieve 6 (dashed lines) arranged a paper machine. The voltage source 5 delivers a voltage in the trace 4 leads to the generation of an electric field. In this case, the electric field is formed so that paper fibers in an aqueous suspension, which is on the sieve 6 is exposed to the electric field. By the electric field settling of the paper fibers in a fiber layer and / or alignment of the paper fibers within the fiber layer is controllable.

Es ist möglich, dass das Gitter 8 mit den mäanderförmigen Leiterbahnen ein elektrostatisch aufladbares Gitter ist, welches ein elektrostatisches Feld ausbildet, das die Bildung der Faserlage in der Suspension in der Siebpartie beschleunigt.It is possible that the grid 8th with the meandering conductor tracks is an electrostatically chargeable grid, which forms an electrostatic field, which accelerates the formation of the fiber layer in the suspension in the wire section.

3 zeigt im Schnitt einen Stoffauflauf 20 und eine Siebpartie 10 einer Papiermaschine. Im Stoffauflauf 20 gelangt die Fasersuspension über einem Siebtisch 11 auf ein endlos umlaufendes Sieb 6. Danach passiert die Suspension in Sieblaufrichtung 21 folgende Bauteile der Siebpartie 10: Registerwalze 12, Nasssaugkasten 13, Einzel-Foils 14, Nasssaugkasten 13, Egoutteur 19, Saugkästen 15. Im Bereich einer Siebsaugwalze 17 wird die sich mittlerweile aus der Fasersuspension gebildete Papierbahn von dem Sieb 6 abgehoben und läuft in eine Pressenpartie der Papiermaschine. Über eine Siebantriebswalze 18 und eine Brustwalze 16 wird das leere Sieb zum Siebtisch 11 zurück befördert. three shows on average a headbox 20 and a wire section 10 a paper machine. In the headbox 20 the fiber suspension passes over a sieve table 11 on an endlessly circulating sieve 6 , The suspension then passes in the direction of the sieve 21 following components of the wire section 10 : Register roller 12 , Wet suction box 13 , Single foils 14 , Wet suction box 13 , Egoutteur 19 , Suction boxes 15 , In the area of a suction sieve 17 is the paper web now formed from the fiber suspension of the sieve 6 lifted and runs into a press section of the paper machine. Via a sieve drive roller 18 and a breast roll 16 the empty sieve becomes a sieving table 11 transported back.

Die Papierfasern in der Suspension werden einem elektrischen Feld ausgesetzt, während sie sich im Bereich des Stoffauflaufes 20 und im Bereich der Siebpartie 10 befinden. Es ist möglich, dass die Vorrichtung 1 zur Steuerung der Blattbildung in einem Papierherstellungsprozess zwei Leiterbahnen 4 umfasst, die ober- und unterhalb des Siebs 6 angeordnet sind, z. B. im Bereich der Einzel-Foils 14, wie in 3 angegeben.The paper fibers in the suspension are exposed to an electric field while they are in the area of the headbox 20 and in the area of the wire section 10 are located. It is possible that the device 1 to control sheet formation in a papermaking process two tracks 4 includes, above and below the sieve 6 are arranged, for. B. in the field of single foils 14 , as in three specified.

4 zeigt in Ansicht eine Papiermaschine 7, in deren linken Teil sich ein Stoffauflauf 20 und eine Siebpartie 10 befinden. Durch Anordnen einer Vorrichtung zur Steuerung der Blattbildung in einem Papierherstellungsprozess im gekennzeichneten Bereich 10 + 20, d. h. im Bereich des Stoffauflaufes 20 und der Siebpartie 10, kann eine optimierte Ausrichtung der Zellstofffasern durch Ausnutzen von elektrostatischen Aufladungskräften bzw. elektromagnetischen Feldern im Bereich des Stoffauflaufes 20/der Siebpartie 10 realisiert werden. 4 shows in view a paper machine 7 , in the left part of a headbox 20 and a wire section 10 are located. By arranging a sheet forming control apparatus in a designated area in a papermaking process 10 + 20 ie in the area of the headbox 20 and the wire section 10 , can optimize the alignment of the pulp fibers by utilizing electrostatic charging forces or electromagnetic fields in the area of the headbox 20 / the wire section 10 will be realized.

5 zeigt in Ansicht einen Stoffauflauf 20 und eine Siebpartie 10 einer Papiermaschine. Im Bereich des Stoffauflaufs 20 ist eine erste elektrische Einheit 2 zur Erzeugung eines elektrischen Felds, im Bereich der Registerwalzen 12 der Siebpartie 10 sind in Sieblaufrichtung aufeinander folgend eine zweite und eine dritte elektrische Einheit 2 zur Erzeugung eines elektrischen Felds angeordnet. Die elektrischen Einheiten 2 sind balkenförmig quer zur Sieblaufrichtung ausgebildet und dienen der Generierung eines elektro-statischen oder elektro-magnetischen Feldes. In Sieblaufrichtung 21, d. h. in der Transportrichtung der Fasern, sind somit insgesamt drei Positionen vorgesehen, an denen ein elektrisches Feld generiert wird. Durch die wiederholte Beaufschlagung eines Teils der Fasern der Fasersuspension mit elektrischen Feldern kann eine Umorientierung der Fasern in jede gewünschte Richtung erzielt werden. 5 shows in view a headbox 20 and a wire section 10 a paper machine. In the area of the headbox 20 is a first electrical unit 2 for generating an electric field in the area of the register rollers 12 the wire section 10 are consecutively a second and a third electrical unit in Sieblaufrichtung 2 arranged to generate an electric field. The electrical units 2 are formed bar-shaped transversely to the wire direction and serve to generate an electro-static or electro-magnetic field. In Sieblaufrichtung 21 , ie in the transport direction of the fibers, thus a total of three positions are provided at which an electric field is generated. By repeatedly applying a portion of the fibers of the fiber suspension to electric fields, reorientation of the fibers in any desired direction can be achieved.

In der Siebpartie 10 ist über die Länge eines Ausschnitts der Fasersuspension 9 bzw. Papierbahn die vorherrschende Ausrichtung der Papierfasern 3 in der sich bildenden Faserlage schematisch angegeben. Dabei ist zu erkennen, dass die Orientierung der Fasern 3, in Sieblaufrichtung 21 gesehen, zwischen einer Ausrichtung längs und einer Ausrichtung quer zur Sieblaufrichtung 21 wechselt. Die Ausrichtung der Fasern 3 längs der Sieblaufrichtung 21 ist die ursprüngliche Ausrichtung der Fasern 3, wie sie sich durch die Bedingungen des Faserstoffauflaufs auf das sich in Sieblaufrichtung 21 bewegende Sieb ergibt. Die Ausrichtung der Fasern 3 quer zu der Sieblaufrichtung 21 ist die Ausrichtung der Fasern 3, wie sie sich durch die Vorrichtung zur Steuerung der Blattbildung, welche die drei elektrischen Einheiten 2 umfasst, ergibt.In the wire section 10 is about the length of a section of the fiber suspension 9 or paper web, the predominant orientation of the paper fibers three indicated schematically in the forming fiber layer. It can be seen that the orientation of the fibers three , in the direction of the river 21 seen, between an orientation longitudinally and an orientation transverse to the Sieblaufrichtung 21 replaced. The orientation of the fibers three along the screen direction 21 is the original orientation of the fibers three as reflected by the conditions of the pulp casserole on the strainer 21 moving sieve results. The orientation of the fibers three transverse to the screen direction 21 is the orientation of the fibers three as it passes through the sheet formation control device which houses the three electrical units 2 includes results.

Eine mehrfache und/oder kombinierte Installation von Vorrichtungen zur Steuerung der Blattbildung in einem Papierherstellungsprozess kann eine integrierte Verfahrensoptimierung durch elektro-statische/-magnetische Beeinflussung der Ausrichtung von Zellstofffasern erzielen.Multiple and / or combined installation of sheet formation control devices in a papermaking process can achieve integrated process optimization through electrostatic / magnetic interference of the orientation of pulp fibers.

Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.While the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiments, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims (13)

Verfahren zur Steuerung der Blattbildung in einem Papierherstellungsprozess, wobei ein elektrisches Feld erzeugt wird, in einer wässrigen Suspension (9) vorliegende Papierfasern (3) dem elektrischen Feld ausgesetzt werden, und ein Absetzen der Papierfasern (3) in eine Faserlage und/oder eine Ausrichtung der Papierfasern innerhalb der Faserlage mittels des elektrischen Felds gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Papierfasern (3) dem elektrischen Feld ausgesetzt werden, während sie sich im Bereich eines Stoffauflaufes (20) der Suspension (9) auf ein Sieb (6) und im Bereich einer Siebpartie (10) einer Papiermaschine (7) befinden.A method of controlling sheet formation in a papermaking process wherein an electric field is generated in an aqueous suspension ( 9 ) paper fibers ( three ) are exposed to the electric field, and settling of the paper fibers ( three ) is controlled into a fiber layer and / or an orientation of the paper fibers within the fiber layer by means of the electric field, characterized in that the paper fibers ( three ) are exposed to the electric field while they are in the area of a headbox ( 20 ) of the suspension ( 9 ) on a sieve ( 6 ) and in the area of a wire section ( 10 ) of a paper machine ( 7 ) are located. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Feld wiederholt generiert wird, insbesondere gepulst ist.A method according to claim 1, characterized in that the electric field is generated repeatedly, in particular pulsed. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Puls des elektrischen Feldes eine Dauer von weniger als 10 μs hat.A method according to claim 1, characterized in that a pulse of the electric field has a duration of less than 10 microseconds. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldstärke des elektrischen Feldes in einem Bereich von 1 bis 10 kV/cm liegt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the field strength of the electric field is in a range of 1 to 10 kV / cm. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Feld ein elektrostatisches Feld ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the electric field is an electrostatic field. Vorrichtung (1) zur Steuerung der Blattbildung in einem Papierherstellungsprozess, umfassend mindestens eine elektrische Einheit (2) zur Erzeugung eines elektrischen Felds, welches so ausgebildet ist, dass während der Papierherstellung in einer wässrigen Suspension (9) vorliegende Papierfasern (3) dem elektrischen Feld ausgesetzt sind und ein Absetzen der Papierfasern (3) in eine Faserlage und/oder eine Ausrichtung der Papierfasern (3) innerhalb der Faserlage mittels des elektrischen Felds steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Papierfasern (3) dem elektrischen Feld ausgesetzt werden, während sie sich im Bereich eines Stoffauflaufes (20) der Suspension (9) auf ein Sieb (6) und im Bereich einer Siebpartie (10) einer Papiermaschine (7) befinden.Contraption ( 1 ) for controlling sheet formation in a papermaking process comprising at least one electrical unit ( 2 ) for generating an electric field, which is designed so that during papermaking in an aqueous suspension ( 9 ) paper fibers ( three ) are exposed to the electric field and settling of the paper fibers ( three ) in a fiber layer and / or orientation of the paper fibers ( three ) is controllable within the fiber layer by means of the electric field, characterized in that the paper fibers ( three ) are exposed to the electric field while they are in the area of a headbox ( 20 ) of the suspension ( 9 ) on a sieve ( 6 ) and in the area of a wire section ( 10 ) of a paper machine ( 7 ) are located. Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Einheit (2) mindestens eine elektrische Leiterbahn (4) umfasst, die mit einer elektrischen Spannungsquelle (5) verbindbar ist.Contraption ( 1 ) according to claim 6, characterized in that the electrical unit ( 2 ) at least one electrical conductor track ( 4 ) which is connected to an electrical voltage source ( 5 ) is connectable. Vorrichtung (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine elektrische Leiterbahn (4) oberhalb und/oder unterhalb eines Siebs (6) einer Papiermaschine (7) angeordnet werden kann.Contraption ( 1 ) according to claim 6 or 7, characterized in that the at least one electrical conductor track ( 4 ) above and / or below a sieve ( 6 ) of a paper machine ( 7 ) can be arranged. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine elektrische Leiterbahn (4) in Form eines Mäanders oder eines Kamms ausgebildet ist.Contraption ( 1 ) according to one of claims 6 to 8, characterized in that the at least one electrical conductor track ( 4 ) is formed in the form of a meander or a comb. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine elektrische Leiterbahn (4) in Form eines Gitters (8) ausgebildet ist.Contraption ( 1 ) according to one of claims 6 to 9, characterized in that the at least one electrical conductor track ( 4 ) in the form of a grid ( 8th ) is trained. Vorrichtung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitter (8) ein zweipoliger Mäander ist.Contraption ( 1 ) according to claim 10, characterized in that the grid ( 8th ) is a bipolar meander. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitter (8) zur Befestigung an einem Sieb (6) einer Papiermaschine (7) ausgebildet ist.Contraption ( 1 ) according to one of claims 10 or 11, characterized in that the grid ( 8th ) for attachment to a sieve ( 6 ) of a paper machine ( 7 ) is trained. Papiermaschine (7) mit einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 12.Paper machine ( 7 ) with a device ( 1 ) according to any one of claims 6 to 12.

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