DE29815847U1 - Device for online paper production - Google Patents
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Classifications
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Description
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung 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.The invention relates to a device for producing paper with high smoothness, whereby the paper web coming from the paper machine is fed online to a super calender (multinip soft calender) in which it passes through a plurality of nips to achieve the desired smoothness properties.
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.Gloss and smoothness are parameters of a paper web that influence not only its appearance but also its further processability. For certain applications, gloss and/or smoothness values are desired that should be as evenly reproducible as possible.
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 0 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, daThe gloss and smoothness of the paper web are usually increased by passing the paper web through a smoothing unit consisting of one or more roller gaps after the drying section of the paper machine, whereby the gloss and/or smoothness of the paper web is increased by the pressure in the roller gap and the temperature of the rollers forming the roller gap. However, this only has a limited effect on the gloss and smoothness of the paper web, since if the pressure in the roller gap is increased too much, the paper web as a whole is strongly compressed and suffers a loss of volume. There is also a risk that the paper web will lose stiffness. There are also limits to increasing the roller temperature, since
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dieses Vorgehen sehr energieaufwendig ist. So müssen zum Erzielen von Walzentemperaturen von 2000C 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.This process is very energy-intensive. In order to achieve roller temperatures of 200 0 C, considerable amounts of energy must be continuously supplied, as the rollers are constantly cooled by the passing paper web. Attempts have therefore already been made, for example with silicone papers, to influence the gloss and smoothness by the moisture in the paper web. However, this has the disadvantage that the moisture added has to be at least partially removed again after treatment, which entails further process steps that increase the time and equipment required for paper web treatment.
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 anderesThere are basically two types of calenders. So-called supercalenders have a large number of rollers arranged one above the other and roller gaps between them through which the paper web passes. The large number of roller gaps results in a high degree of overlap and a good distribution of the calendering work between pressure and temperature. Supercalenders are usually designed offline, i.e. the paper web coming from the paper machine is first wound onto a drum and transferred to the supercalender with this, which it then passes through at a considerably lower speed than the paper machine speed. The offline installation has the advantage that the paper web can still equalize before entering the supercalender, so that the supercalender does not have to work with the conditions from the paper machine, which are influenced by many factors. The installation requirements are, however, considerably higher. A supercalender typically has heated steel rollers on the one hand and paper rollers or cotton-covered rollers on the other. More recently, so-called multinip soft calenders have been used, in which rollers with polymer covers are used instead of paper rollers. These have a different
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elastisches Verhalten auf als die Papierwalzen, so daß mit kleinerem Nipdruck gearbeitet werden kann.elastic behavior than the paper rollers, so that smaller nip pressure can be used.
Zum zweiten gibt es sog. Maschinen- oder Softkalander, die 5 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-Ä-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, 0 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.Secondly, there are so-called machine or soft calenders, which can be connected online to a paper machine and therefore run at paper machine speed. However, machine calenders have only a few roller gaps, so that higher pressure and temperature are used and the paper web is subjected to greater stress. The main disadvantage of soft calenders is that not all types of paper can be finished to high quality. In particular, it is not possible to produce highly compressed SC-Ä paper online with a soft calender. Although it has recently been possible to achieve the printability properties of a natural gravure paper supercalendered with 11 roller gaps with just 4 roller gaps of a soft calender, this requires relatively high roller temperatures and compressive stresses in the roller gaps. These qualities can also only be achieved at a speed range that corresponds to the usual calendering speed in the super calender for this paper. (See Rothfuss, Ulrich: Inline and offline satinizing of wood-containing, gravure-printable natural printing papers in: Wochenblatt für Papierfabrikation 1993, No. 11/12, pages 457-466). Such qualities can therefore only be achieved with offline installation of the soft calender.
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 dieFrom DE 43 01 023 C2 it is also known for machine calenders to steam the paper web immediately before the roller gap and to guide the paper web through the nip before the temperature and humidity in the paper web have equalized. This not only moistens the paper web, but also increases the temperature. The heat contained in the steam is transferred to the paper web during condensation, so that this measure produces a paper web that has the
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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.necessary temperature and the necessary humidity. If this paper web is now guided through the roller gap, the roller gap primarily influences the surface area of the paper web, while the middle (and lower) area is significantly less affected. In the middle (and lower) area, therefore, no significant change in the thickness direction occurs. The volume of the paper web is retained to a greater extent, although the surface quality is significantly improved. However, the online production of SC-A papers is not possible with such machine calenders.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Online-Herstellung von Papier mit hoher Glätte zu ermöglichen.The object of the invention is therefore to enable the online production of paper with high smoothness.
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.The object is achieved in a device for the online production of paper in that, in a paper machine with a drying section and a supercalender (multinip soft calender) arranged online behind the drying section with a plurality of roller gaps through which the paper web passes, a moistening device with at least one nozzle moistener for applying a spray mist to the paper web is provided after the drying section of the paper machine, the moistening device being spaced from the supercalender in such a way that the paper web passes through the first roller gap approximately 0.6 to 1.2 s, preferably 0.8 to 1 s after moistening.
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 gleichmäßigThe moistening of paper webs using jet moisteners is generally known. A suitable spray head is known from DE 38 19 762 C2, for example. However, since individual drops are applied to the paper web during spraying, the paper web is inevitably moistened unevenly. This type of moistening has therefore so far only been used for the offline treatment of paper webs, so that the moisture has sufficient time to spread evenly.
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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.to distribute it over the paper web. Up to now, online humidification has been carried out using steam blow boxes, whereby the formation of drops that occurs by definition with spray mist is to be prevented. With the invention, however, it has now been recognized that by choosing an appropriate distance between the spray mist humidification and the first roller gap of the supercalender, a uniformly humidified paper web can be achieved even with online installation and with the paper web conveyed at paper machine speed. It has been determined that a time period of 0.6 to 1.2 s, preferably 0.8 to 1 s, is sufficient to obtain a uniformly humidified paper web. The location of the humidification device therefore depends largely on the paper machine speed. At a typical paper machine speed of up to 1,400 m/min, with a target exposure time of 0.7 s, the spatial distance between the moistening device and the first roller gap is approximately 16 m. This can be easily achieved in paper machines with appropriate deflections of the paper web.
Um eine ausreichend schnelle Vergleichmäßigung der tropfenweise auf der Papierbahn auftreffenden Feuchtigkeit zu gewährleisten, ist vorgesehen, daß der Sprühnebel als feiner gleichmäßiger Nebel mit einer durchschnittlichen Tropfengröße < 50 &mgr;&pgr;&igr;, vorzugsweise <= 20 &mgr;&pgr;&igr; 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.In order to ensure that the moisture falling drop by drop onto the paper web is evened out sufficiently quickly, the spray mist is applied as a fine, uniform mist with an average drop size of < 50 μπα, preferably <= 20 μπα. The formation of drops that are too large would prevent the moisture distribution from becoming even in the paper web, which would lead to a deterioration in the quality of the treatment in the roller nips.
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. Es ist daherSince the paper web is treated gently in the calender, especially when steaming is carried out immediately before the first roller gap, as proposed in DE 43 01 023 C2, it is possible to feed the paper web to the calender with a relatively high initial moisture content. It is therefore
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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. It is intended that the moisture content of the paper web is increased by approx. 5 to 7% through spray mist humidification. Starting from an average moisture content of 2 to 4% after leaving the paper machine, the paper web has a moisture content of approx. 7 to 11% after humidification. The increased moisture content enables better deformability of the paper web at the first nip of the supercalender.
Ein besseres Eindringen der Feuchtigkeit in die Papierbahn wird dadurch erreicht, daß der Sprühnebel mit Wasser mit verringerter Oberflächenspannung erzeugt wird. So wird der Sprühnebel bspw. mit warmen Wasser erzeugt oder dem Sprühnebelwasser werden Tenside oder dergleichen zugesetzt, um die Oberflächenspannung zu verringern.Better penetration of moisture into the paper web is achieved by creating the spray mist with water with reduced surface tension. For example, the spray mist is created with warm water or surfactants or the like are added to the spray mist water in order to reduce the surface tension.
Die Tröpfchengröße kann dadurch verringert werden, daß der Sprühnebel mit Luft versprüht wird.The droplet size can be reduced by spraying the spray mist with air.
Von Vorteil ist es weiterhin, wenn 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.It is also advantageous if the moisture content of the paper web is determined before and/or after the humidifier and that the humidification is controlled depending on the determined actual moisture values and specified target values.
Auch können der Glanz und/oder die Glätte der Papierbahn gemessen und eventuelle Glanz- und/oder Glätteunterschiede über die Breite der Papierbahn ermittelt werden. 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.The gloss and/or smoothness of the paper web can also be measured and any differences in gloss and/or smoothness across the width of the paper web can be determined. The individual spray heads of the nozzle humidifier can be controlled individually so that the mist application in the transverse direction of the paper web can be adjusted to the differences in gloss and/or smoothness determined.
Zweckmäßigerweise wird die Ober- und Unterseite der Papierbahn befeuchtet, so daß die auf die einzelne Seite aufzubringende Feuchtigkeitsmenge entsprechend reduziert werden kann.It is advisable to moisten the top and bottom of the paper web so that the amount of moisture to be applied to each individual side can be reduced accordingly.
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Außerdem können bei einer lediglich einseitig befeuchteten Papierbahn Flachlageprobleme auftreten, d.h. es könnte eine leichte Aufbiegung der Randbereiche erfolgen.In addition, if the paper web is only moistened on one side, flatness problems may occur, i.e. the edge areas could bend slightly.
Schließlich ist es von Vorteil, wenn 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 2 5% 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.Finally, it is advantageous if the paper web is moistened with steam immediately before the first nip of the supercalender and is guided through the nip before the increased moisture of the surface caused by the steam has fallen below a predetermined value in the range of 12% to 25%. As already described above, this essentially limits the influence of the nip on the paper web to the surface areas of the paper web and enables the paper web to be treated more gently in the supercalender. The steaming can also compensate for flatness problems so that the paper web enters the supercalender properly flat.
Erfindungsgemäß weist die Befeuchtungseinrichtung je wenig-0 stens einen der Ober- und der Unterseite der Papierbahn zugeordneten Düsenfeuchter auf.According to the invention, the moistening device has at least one nozzle moistener assigned to the top and bottom of the paper web.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist an dem Düsenfeuchter eine Absaugung vorgesehen, mit der der Nebel im 5 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.According to a preferred embodiment of the invention, a suction device is provided on the nozzle moistener, with which the mist can be kept in the unit and a uniform distance between the paper web and the nozzles can be ensured. The suction device creates a negative pressure that compensates for the fact that the paper web is pushed away from the nozzle moistener by the spray moistening.
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.In a further development of the invention, the nozzles for moistening the upper side of the paper web are arranged horizontally, since spraying directed downwards could lead to dripping problems.
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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.Preferably, a plurality of spray heads are arranged next to one another in the nozzle moistener, which according to the invention can be controlled individually or in groups. This makes it possible to compensate for differences in gloss and/or smoothness that are detected in the transverse direction of the paper web by appropriately controlling the spray strength of individual spray nozzles.
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.According to the invention, a steam release device is provided immediately before the first roller gap of the supercalender, so that the increase in temperature and humidity of the paper web caused by the steam application is not yet compensated when the paper web passes through the roller gap.
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.
20In a further development of this inventive concept, a steam release device is arranged on both sides of the paper web in front of the first nip of the supercalender, so that the improvement of the gloss and smoothness properties takes place simultaneously on both the top and bottom sides of the paper web.
20
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.In a further development of the invention, it is further provided that a measuring frame is provided in front of and/or behind the moistening device, with which the moisture of the paper web is recorded, the measured values determined being used to control the moistening device and/or the steam release device.
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.Further developments, advantages and possible applications of the invention also emerge from the following description of exemplary embodiments and the drawing. All described and/or illustrated features form the subject matter of the invention on their own or in any combination, regardless of their summary in the claims or their reference back to them.
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Es zeigen:Show it:
Fig. 1 schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Online-Herstellung von Papier und 5Fig. 1 shows schematically the structure of a device according to the invention for the online production of paper and 5
Fig. 2 einen Schnitt durch einen Düsenfeuchter.Fig. 2 shows a cross-section through a jet humidifier.
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.A device 1 for the online production of paper with high smoothness, in particular SC-A paper, has a paper machine, of which only the last section of the drying section 2 is indicated in the drawing. The detailed design of the paper machine is not important for the invention.
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.In the section of the drying section 2 of the paper machine shown here, a paper web 3 runs around two suction rollers 4, 4' and two drying rollers 5, 5', whereby the moisture content of the paper web 3 is reduced to about 2 to 4% and the paper web is given the necessary stability. The moisture content is measured using a moisture measuring frame 6.
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.Following the drying section 2, the paper web 3 passes through a moistening device 7, which has a nozzle moistener 7, 8 for the top and bottom sides 3a, 3b of the paper web 3. The structure of the nozzle moisteners 8, 9 will be described later. It should only be pointed out here that the nozzle moistener 9 assigned to the top side 3a of the paper web 3 is arranged in such a way that the moisture is sprayed onto the paper web 3 essentially horizontally.
Im Anschluß an die Befeuchtungseinrichtung 7 wird der Feuchtegehalt der Papierbahn 3 wieder über einen Meßrahmen 10 erfaßt.Following the moistening device 7, the moisture content of the paper web 3 is again measured via a measuring frame 10.
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Anschließend wird die Papierbahn 3 online einem Superkalander 11 zugeführt, der aus einer Vielzahl von Walzenspalten (Nips) 12X - 129 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 1250C, vorzugsweise bis auf 1500C aufgeheizt wird. Um die Papierbahn 3 durch die entsprechenden Walzenspalte 12 zu führen, sind Umlenkrollen 15 vorgesehen.The paper web 3 is then fed online to a supercalender 11, which consists of a plurality of nips 12 X - 12 9 through which the paper web 3 passes one after the other. The term supercalender refers here to a multinip soft calender. Each nip 12 is formed by a polymer roller 13 and a steel roller 14, which is heated to at least 125 0 C, preferably up to 150 0 C. In order to guide the paper web 3 through the corresponding nips 12, deflection rollers 15 are provided.
Unmittelbar vor dem ersten Walzenspalt 12X des Superkalander s 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 Dampf abgabeeinrichtung 16, 16' ist eine Absaugung 17 zugeordnet, über die übersättigte Luft abgesaugt wird.Immediately before the first roller gap 12 X of the supercalender 11, a steam release device 16 is provided, which can in particular consist of a steam blower box as described in DE 43 01 023 C2. In the embodiment shown, steam release devices 16, 16' are provided on the top and bottom sides 3a, b of the paper web 3. The steam release device 16, 16' is assigned a suction device 17, via which supersaturated air is sucked out.
In dem Superkalander 11 sind vor weiteren Nips 122, 127 weitere Dampfabgabeeinrichtungen 18 vorgesehen, über die die Papierbahn 3 nachgefeuchtet wird, um den Feuchteverlust in den Walzenspalten 12 teilweise wieder auszugleichen.In the supercalender 11, further steam release devices 18 are provided in front of further nips 12 2 , 12 7 , via which the paper web 3 is remoistened in order to partially compensate for the moisture loss in the roll nips 12.
Im Anschluß an den Superkalander 11 ist ein Meßrahmen 19 vorgesehen, der den Glanz und/oder die Glätte der Papierbahn 3 ermittelt.Following the supercalender 11, a measuring frame 19 is provided which determines the gloss and/or smoothness of the paper web 3.
In Fig. 2 ist ein Düsenfeuchter 8, 9, mit dem die Befeuchtung der Papierbahn 3 in der Befeuchtungseinrichtung 7 erfolgt, näher dargestellt.In Fig. 2, a nozzle moistener 8, 9, with which the moistening of the paper web 3 takes place in the moistening device 7, is shown in more detail.
Der Düsenfeuchter 8, 9 weist ein Gehäuse 20 auf, an dessen der Papierbahn zugewandten Seite eine Mehrzahl nebeneinanderThe nozzle moistener 8, 9 has a housing 20, on the side of which facing the paper web a plurality of
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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 2 0 ist außerdem eine Tropf wanne 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 2 6 aufweisen können. Über Lochbleche 27 wird ein Druckausgleich im Sprühbereich erreicht und die Rückführung von eventuell kondensierender Feuchtigkeit in die Tropfwanne 22 ermöglicht.arranged spray heads 21, as known for example from DE 38 19 762 C2. The spray heads 21 can be controlled individually or in groups in such a way that the spray strength can be varied. A drip tray 22 is also provided on the housing 20, in which condensing liquid can collect. The drip tray 22 can be pivoted about a joint 23 for assembly and maintenance purposes, so that the interior of the housing 20 and the spray heads 21 are accessible. An extraction system 24 is also provided on the housing 20 in the area of the drip tray 22, via which the mist can be kept in the unit and the paper web can be brought to a uniform distance from the spray heads 21. In order to protect the area in which water is sprayed onto the paper web and to avoid disruption of the moistening, edge covers 25 are provided on the drive and guide sides, which can have adjustable sealing strips 2 6. Perforated plates 27 are used to equalize the pressure in the spray area and enable any moisture that may condense to be returned to the drip tray 22.
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.Instead of the supercalender 11 shown in Fig. 1, a so-called double-stack supercalender can also be used, in which two groups of roller gaps are arranged one behind the other, through which the paper web passes one after the other.
5 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.5 This reduces the overall height of the calender. Otherwise, the device 1 remains unchanged. The method according to the invention can be carried out in the same way with a double-stack supercalender as with the calender shown in Fig. 1.
Nachfolgend wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 beschrieben:The functioning of the device 1 according to the invention is described below:
Die in üblicher Weise aus der Trockenpartie 2 der Papiermaschine austretende Papierbahn 3 weist eine Feuchtigkeit vonThe paper web 3 exiting the drying section 2 of the paper machine in the usual way has a moisture content of
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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 &mgr;&pgr;&igr;, vorzugsweise <= 20 &mgr;&pgr;&igr; 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 12X des Superkalanders 11 angeordnet. Gegebenenfalls reicht es auch aus, wenn die Befeuchtungseinrichtung 7 nur 0,4 bis 0,6 s vor dem ersten Walzenspalt 12L 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 0 somit ein Abstand von etwa 16,3 m. Bei einer Veränderung der Papiermaschinengeschwindigkeit muß die Befeuchtungseinrichtung 7 entsprechend verschoben werden.about 2 to 4% (percent by weight), which is checked via the measuring frame 6. In the moistening device 7, spray mist is sprayed onto the top and bottom 3a, b of the paper web 3 via the nozzle moisteners 8, 9. Since the time the paper web 3 takes for the moisture to be absorbed depends essentially on the droplet size, the average droplet size should be < 50 μπα, preferably <= 20 μπα. In particular, care must be taken to produce a fine, uniform moist mist that can be dosed by appropriate control of the spray heads 21. In order to facilitate the penetration of the moisture into the paper web 3, the surface tension of the water used for the spray mist is reduced by heating and/or the addition of surfactants or the like. Following moistening in the moistening device 7, the moisture of the web is checked again in the measuring frame 10, whereby the paper web 3 here has a moisture content of approximately 7 to 11%. The moistening device thus achieves a moisture increase of 5 to 7%. In order to ensure that the moisture applied to the paper web 3 in drop form can be evenly distributed in the paper web, the moistening device 7 is arranged approximately 0.6 to 1.2, preferably 0.8 to 1 s upstream of the first roller gap 12 X of the supercalender 11. If necessary, it is also sufficient if the moistening device 7 is arranged only 0.4 to 0.6 s upstream of the first roller gap 12 L. The local location of the moistening device 7 therefore depends on the paper machine speed. At a paper machine speed of about 1,400 m/min and a desired time interval of 0.7 s between moistening and the first roll gap, this results in a distance of about 16.3 m. If the paper machine speed changes, the moistening device 7 must be moved accordingly.
Mit der Dampfabgabeeinrichtung 16, 16' wird nun unmittelbar vor dem ersten Nip H1 des Superkalanders 11 heißer, tropf-With the steam delivery device 16, 16', hot, drip-free steam is now applied immediately before the first nip H 1 of the supercalender 11.
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chenfreier Dampf auf die Papierbahnoberfläche aufgebracht, wobei die Dampftemperatur in der Dampfblaskammer der Dampfabgabeeinrichtung 16, 16' etwa im Bereich von 1020C bis HO0C liegt, um ein Kondensieren des Dampfes auszuschließen. Die Dampfabgabeeinrichtung 16, 16' wird möglichst dicht an den Walzenspalt 12X 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 3 00C kalten Papierbahn 3 wird die Oberfläche nach der Kondensation des Dampfes etwa 900C 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 0 Stoffgewichts von ca. 5 0 g/m2 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) derure-free steam is applied to the paper web surface, the steam temperature in the steam blowing chamber of the steam release device 16, 16' being approximately in the range from 102 0 C to 100 0 C in order to prevent condensation of the steam. The steam release device 16, 16' is brought as close as possible to the roller gap 12 X , the distance in turn being able to be adjusted depending on the speed at which the paper web 3 passes through the roller gap 12. The steam emerging from the steam release device 16, 16' spreads out with a relatively uniform pressure and a uniformly high speed of, for example, 25 m/s or more. As soon as the steam comes into contact with the relatively cold paper web 3, it condenses, drastically increasing the temperature on the surface of the paper web 3. If the paper web 3 is approximately 30 0 C cold, the surface will be approximately 90 0 C after the steam has condensed. At the same time, the condensed steam forms a moisture film, the thickness of which is, for example, in the range of a thousandth of a millimeter. Condensation results in an almost sudden increase in temperature of the surface of the paper web 3, which, however, is equalized within a very short time across the thickness of the paper web 3, so that the paper web 3 has an even temperature distribution within a fraction of a second. The equalization of the moisture distribution takes somewhat longer, since the moisture penetrates the paper web 3 more slowly than the temperature. (However, with steaming, the equalization takes place considerably faster than with spray mist humidification.) Therefore, the top layer (with an SC-A paper with a 0 material weight of approx. 5 0 g/m 2 , about a third of the paper web) has a significantly higher relative humidity than the middle area of the paper web 3. The further the moisture penetrates into the interior of the paper web 3, the more the relative humidity decreases. Before the moisture of the surface (upper or, with steaming from below, lower third) of the
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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 12X 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.However, when the paper web 3 has fallen below a predetermined value in the range of 12% to 25%, in particular from 16 to 25%, the paper web 3 passes through the first nip 12 X of the supercalender 11. The temperature of the paper web 3 is also not yet equalized at this point in time; rather, the temperature increase in the middle third of the paper web caused by the steam application should not yet have reached 1/e times the temperature increase of the surface of the paper web.
In dem ersten Nip 12-, 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 12X nicht nennenswert verändert. Anschließend durchläuft die Papierbahn 3 die weiteren Walzenspalte 122 bis 129 des Superkalanders 11, wobei die Papierbahn 3 vor einzelnen Nips noch durch die Dampfabgabeeinrichtungen 18 0 nachgefeuchtet wird, um die Glanz- und Glätteerhöhung zu verbessern.In the first nip 12- of the supercalender 11, the paper web 3 is treated by smoothing or giving it an increased gloss on the surface of the paper web 3, which still has the increased temperature and humidity. The areas of the paper web 3 further inside are not significantly changed by the roller gap 12 X. The paper web 3 then passes through the other roller gaps 12 2 to 12 9 of the supercalender 11, with the paper web 3 being remoistened by the steam release devices 18 0 before individual nips in order to improve the increase in gloss and smoothness.
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 Dampf abgabeeinrichtungen 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.Based on the measured values determined by the measuring frames 6 and 10 and the specified target values, the humidification is controlled by the humidification device 7 and the steam release by the steam release devices 16, 16'. In a similar way, the gloss and/or smoothness values determined by the measuring frame 19, together with corresponding specified target values, are used to control the steam application in the steam release device 16, 16' and, if necessary, the heating of the calender rollers 14.
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-With the invention, a paper web 3 with high initial moisture is fed to the supercalender 11, which in conjunction with the gentle treatment of the paper web with high moisture and temperature in the surface areas, enables the online
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Herstellung von Papier mit hervorragenden Glättewerten ermöglicht.Production of paper with excellent smoothness values possible.
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