DE4321268C2 - Stoffauflauf und Verfahren zur Erzeugung einer mehrschichtigen und mehrlagigen Papierbahn - Google Patents
Stoffauflauf und Verfahren zur Erzeugung einer mehrschichtigen und mehrlagigen PapierbahnInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Mehrschicht-Stoffauflauf einer Papiermaschine zur
Herstellung einer Papierbahn mit mehreren Schichten mit unterschiedlichen
Eigenschaften sowie ein Verfahren zur Herstellung einer mehrlagigen,
mehrschichtigen Papierbahn.
Ein mehrschichtiger Stoffauflauf ist beispielsweise aus der DE 25 43 495, DE-
OS 40 29 545 A1 oder der EP 0 434 305 A2 bekannt. Gemäß der DE
25 43 495 wird eine mehrlagige Faserbahn dadurch hergestellt, daß aus
einem Stoffauflaufkasten ein einziger geschichteter Papierstrom auf ein
Siebband aufgebracht wird.
Der Stoffauflauf gemäß der DE-OS 40 29 545 dient der unabhängigen
Beschickung der einzelnen Düsenräume mit Stoffsuspensionen zur
Herstellung einer mehrschichtigen Papierbahn. Zwischen den einzelnen
Düsenräumen des Mehrschichtenstoffauflaufes sind schwenkbare quer über
die Maschinenbreite verlaufende Lamellen angebracht, die ein frühzeitiges
Vermischen der unterschiedlichen Stoffsuspensionsströme verhindern.
Bei dem Mehrschichtstoffauflauf gemäß der EP 0 434 305 wird eine mittlere
Schicht mit höherer Konzentration als die außenliegende Schicht beschickt.
Ebenso sind Papiermaschinen zur Herstellung mehrlagiger Papierschichten
mit Hilfe mehrerer voneinander unabhängig wirkender Stoffaufläufe bekannt,
wie es z. B. in der Offenlegungsschrift DE 40 31 038 A1 beschrieben ist. In
dieser Schrift wird eine Papiermaschine dargestellt, in der auf mehreren
miteinander laufenden Sieben unabhängig voneinander Papierlagen erstellt
werden, die in der nachfolgenden Verarbeitung, d. h. noch vor der
Pressenpartie der Papiermaschine aufeinandergelegt werden und so ein
mehrlagiges Papier entstehen lassen.
Ein nicht gelöstes Problem bei diesen mehrschichtigen und mehrlagigen
Papieren ist die Einstellung des Faserorientierungs- und Flächengewichts-
Querprofils. Insbesondere ist es z. B. bei einem Dreischichtenstoffauflauf sehr
schwierig, eine Flächengewichtsbeeinflussung der mittleren Schicht
durchzuführen, gleichzeitig ergeben sich Probleme durch an der Düse
angebrachte Blenden bezüglich der Faserorientierung der äußeren Schichten.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen mehrschichtigen Stoffauflauf darzustellen,
bzw. ein Verfahren zur Erzeugung einer mehrlagigen oder mehrschichtigen
Stoffbahn darzustellen, mit dem es möglich ist, eine Beeinflussung von
Faserorientierungs- und Flächengewichts-Querprofilen in den einzelnen Lagen
unabhängig voneinander durchzuführen und damit eine Papierbahn mit
verbesserter Planlage, verbessertem Flächengewichts-Querprofil bei
gleichzeitig wirtschaftlicher Herstellung darzustellen.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Der Erfinder hat folgendes erkannt: Bei mehrschichtigen und mehrlagigen
Papieren müssen das Faserorientierungs- und Flächengewichts-Querprofil
eingestellt werden. Die Faserorientierungs-Querprofileinstellung kann in einem
modernen Stoffauflauf für eine einzelne Schicht über die sektionale
Beeinflussung von Volumenströmen erfolgen, während die Flächengewichts-
Querprofileinstellung über die sektionale Beeinflussung der Stoffdichte
erfolgen kann, wie beispielsweise aus der DE 92 05 111.1 bekannt. Bei
mehrschichtigen bzw. mehrlagigen Papieren unterscheiden sich die
Eigenschaften der Einzelschichten bzw. Einzellagen z. B. in Bezug auf
Festigkeit, Rohstoffkosten, Reißverhalten und ihre Wirkung auf z. B. die
Planlage des Blattes, bzw. die Druckfähigkeit des Papieres grundlegend.
Durch eine gezielte Beeinflussung der Faserorientierung einer äußeren
Schicht oder Lage kann sehr wirkungsvoll die Planlage des mehrlagigen
Blattes beeinflußt werden, während ein gleichmäßiges Flächengewicht des
Blattes am besten über die mittlere Schicht beeinflußt wird.
Nachfolgend seien einige Beispiele anhand unterschiedlicher Ausführungen
beschrieben:
Besteht ein Papier aus drei Schichten, so werden die
beiden äußeren Lagen mit langfaseriger Stoffsuspen
sion betrieben, die für die Wirkung der dort vorgenom
menen Faserorientierungsbeeinflussung besonders effi
zient sind, während die mittlere Schicht, mit Kurzfasern
betrieben wird, wobei in dieser mittleren Schicht das
gleichmäßige Flächengewichts-Querprofil eingestellt
wird. Der Grund für die Beeinflussung der Planlage des
Blattes über die äußere Schicht liegt darin, daß mit zu
nehmendem Abstand einer Schicht von der Mittel
schicht des Blattes kleine Spannungen in dieser Schicht
auch eine zunehmende Wirkung auf die Verformung des
Blattes erreichen. Diese Verformungen werden dadurch
sektional gesteuert, daß die Faserorientierung in der
Außenschicht beeinflußt wird. Die Effizienz dieser Vor
gehensweise wird dadurch gesteigert, daß in der Außen
schicht vorzugsweise lange Fasern eingesetzt werden,
die den notwendigen Spannungsaufbau begünstigen.
Betrachtet man einen Zweischichtenstoffauflauf in
Verbindung mit einem Langsieb, so wird der Einfluß von
Querströmungen in der Düse auf die Faserorientierung
durch die Differenz von Strahlgeschwindigkeit zu Sieb
geschwindigkeit verstärkt. Aus diesem Grund ist es
sinnvoll, die siebnahe Schicht zur Faserorientierungsbe
einflussung einzusetzen. Hierbei würde somit die Faser
orientierungsbeeinflussung in der dem Sieb zugewand
ten Schicht und die Flächengewichtsbeeinflussung in
der dem Sieb abgewandten Schicht durchgeführt.
Ein besonderer Vorteil bei diesen beschriebenen Aus
führungen bzw. Verfahren der Herstellung einer Papier
bahn liegt darin, daß die beeinflussenden Maßnahmen
jeweils an der Stelle ihrer maximalen Wirkung vorge
nommen werden, und gleichzeitig daß die notwendigen
konstruktiven Voraussetzungen auf das absolut erfor
derliche Minimum beschränkt werden. So ist es z. B. so
wie in der Fig. 1 zu sehen möglich, einen dreischichtigen
Stoffauflauf so zu gestalten, daß die sektional zugeführ
ten Stoffströme der peripheren Schichten lediglich
durch Drosselvorrichtungen G2 und G3 geregelt wer
den, da hiermit die Faserorientierung beeinflußt wird,
während die zentrale Schicht über die aufwendigere
Stoffsuspensionszuführung mit zwei unterschiedlichen
Stoffdichten, die über ein Mischsystem sektional der
zentralen Schicht zugeführt werden, verjüngt. In dem in
Fig. 1 dargestellten Beispiel wird z. B. die Eigenschaft
eines Mischventiles, das im Gebrauchsmuster G
92 05 111 offengelegt ist, genutzt, daß bei einer Einlei
tung eines Nebenstromes in einen Hauptstrom das Ge
samtvolumen des aus dem Mischer herauskommenden
Stromes unabhängig von der Menge des Nebenstromes
konstant bleibt. Auf diese Weise ist es möglich, mit ei
nem einzigen Ventil G1 je Sektion eine sektionale Stoff
dichteänderung der zentralen Schicht durchzuführen,
ohne gleichzeitig eine unerwünschte Querströmung in
dieser Lage zu erzeugen, wodurch die Faserorientie
rung immer konstant bleibt.
Erfindungsgemäß ist es natürlich auch möglich, an
stelle mit einem einzigen mehrschichtigen Stoffauflauf
eine mehrschichtige Papierbahn mit Hilfe mehrerer hin
tereinander geschalteter einlagiger Stoffaufläufe eine
entsprechende mehrlagige Papierbahn zu bilden. Wobei
die Beeinflussung der Eigenschaften der einzelnen La
gen äquivalent zu dem Mehrschichtenstoffauflauf vor
genommen wird.
Es versteht sich, daß bei solch relativ komplexen Ein
stellmöglichkeiten an einem Stoffauflauf die moderne
automatische Meß- und Regeltechnik Einsatz findet, mit
der im On-line-Betrieb die entsprechenden Faserorien
tierungs- und Flächengewichts-Querprofilmessungen
durchgeführt werden und über entsprechende Regel
strecken die einzelnen sektionsweise und wirkungswei
se zugeordneten Ventile gesteuert werden können.
Claims (12)
1. Mehrschichtenstoffauflauf einer Papiermaschine zur Herstellung einer
Papierbahn mit mehreren Schichten mit unterschiedlichen
Eigenschaften, dadurch gekennzeichnet, daß
- 1.1 in mindestens einer Schicht Mittel zur Einstellung des Flächengewichts- Querprofils sektionale Volumenströme mit individuell einstellbarer Stoffdichte vorgesehen sind;
- 1.2 in mindestens einer anderen Schicht Mittel zur Einstellung des Faserorientierungs-Querprofils sektionale Volumenströme mit einstellbarem Durchfluß vorgesehen sind.
2. Mehrschichtenstoffauflauf gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß in jeder einzelnen Schicht ausschließlich entweder Mittel zur
sektionalen Beeinflussung der Faserorientierung oder ausschließlich
Mittel zur sektionalen Beeinflussung des Flächengewichts vorgesehen
sind.
3. Mehrschichtenstoffauflauf gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß genau zwei Schichten vorgesehen sind,
wobei:
- 3.1 in der ersten Schicht zur Einstellung des Flächengewichts-Querprofils Mittel zur sektionalen Beeinflussung der Volumenströme durch individuell einstellbarer Stoffdichte vorgesehen sind; und
- 3.2 in der zweiten Schicht zur Einstellung des Faserorientierungs- Querprofils Mittel zur sektionalen Beeinflussung der Volumenströme bezüglich des einstellbaren Durchflusses vorgesehen sind.
4. Mehrschichtenstoffauflauf gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß genau drei Schichten vorgesehen sind
wobei:
- 4.1 in der zentralen Schicht zur Einstellung des Flächengewichts- Querprofils Mittel zur sektionalen Beeinflussung der Volumenströme bezüglich individuell einstellbarer Stoffdichte vorgesehen sind;
- 4.2 in mindestens einer peripheren Schicht zur Einstellung des Faserorientierungs-Querprofils Mittel zur sektionalen Beeinflussung der Volumenströme bezüglich des einstellbaren Durchflusses vorgesehen sind.
5. Naßpartie einer Papiermaschine zur Bildung einer mehrlagigen
Papierbahn, wobei:
- 5.1 nacheinander mindestens zwei Stoffaufläufe vorgesehen sind dadurch gekennzeichnet, daß
- 5.2 die nacheinander geschalteten Stoffaufläufe über die Maschinenbreite
mit sektionierter Stoffzufuhr vorgesehen sind; wobei
- 5.2.1 an mindestens einem Stoffauflauf Mittel zur Beeinflussung des Faserorientierungs-Querprofils durch sektioniert einstellbaren Durchfluß vorgesehen sind; und
- 5.2.2 an mindestens einem Stoffauflauf Mittel zur Beeinflussung des Flächengewichts-Querprofils durch - bezüglich der Stoffdichte - individuell einstellbare Sektionsstromzufuhr vorgesehen sind.
6. Verfahren zur Herstellung einer mehrlagigen/mehrschichtigen
Papierbahn, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
- 6.1 der/den Siebpartie/n werden mittels mindestens eines Stoffauflaufes mehrere Schichten/Lagen von Stoffsuspension zugeführt; wobei
- 6.2 in mindestens einer Schicht/Lage das Faserorientierungs- Querprofil beeinflußt wird;
- 6.3 in mindestens einer anderen Schicht/Lage das Flächengewichts-Querprofil beeinflußt wird.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die
Beeinflussung der Faserorientierung und des Flächengewichts
unbeeinflußt voneinander vorgenommen wird.
8. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die
Beeinflussung der Faserorientierung und des Flächengewichts
unbeeinflußt und unabhängig voneinander in unterschiedlichen
Schichten/Lagen vorgenommen wird.
9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Beeinflussung der Faserorientierung mit Hilfe
von einstellbaren, sektionalen Volumenstromdurchflüssen
vorgenommen wird.
10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß das Flächengewichts-Querprofil mit Hilfe von
einstellbaren sektionalen Stoffsuspensionsdichten vorgenommen wird.
11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verstellung der sektionalen
Volumenstromdurchflüsse zumindest auch mit Hilfe einer Blende am
Austrittsspalt erfolgt.
12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verstellung der sektionalen
Volumenstromdurchflüsse zumindest auch mit Hilfe eines
veränderbaren Strömungswiderstandes vor dem Austrittsspalt erfolgt.
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