EP2255035B1 - Stoffauflauf für eine papier- oder kartonmaschine - Google Patents
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- EP2255035B1 EP2255035B1 EP09722945.4A EP09722945A EP2255035B1 EP 2255035 B1 EP2255035 B1 EP 2255035B1 EP 09722945 A EP09722945 A EP 09722945A EP 2255035 B1 EP2255035 B1 EP 2255035B1
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- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
- D21F1/00—Wet end of machines for making continuous webs of paper
- D21F1/02—Head boxes of Fourdrinier machines
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- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
- D21F11/00—Processes for making continuous lengths of paper, or of cardboard, or of wet web for fibre board production, on paper-making machines
- D21F11/02—Processes for making continuous lengths of paper, or of cardboard, or of wet web for fibre board production, on paper-making machines of the Fourdrinier type
- D21F11/04—Processes for making continuous lengths of paper, or of cardboard, or of wet web for fibre board production, on paper-making machines of the Fourdrinier type paper or board consisting on two or more layers
Definitions
- the invention relates to a headbox for a paper or board machine according to the preamble of claim 1.
- the invention relates to a paper or board machine with such a headbox.
- Paper or cardboard is a flat material consisting of fibers predominantly of vegetable origin and of excipients. The production of this material takes place industrially mostly by means of a paper machine, such as a Fourdriniermaschine. In the wet end of the paper machine, the dewatering of water-dispersed fibers, mostly wood fibers.
- a paper machine such as a Fourdriniermaschine.
- the fabric is by means of a headbox on a sieve, which also as a double screen, for example, with a lower sieve and an upper sieve like in the WO 01/83882 A2 described, may be formed, applied.
- the fabric applied to the screen belt is also referred to as a paper web or in short as a web.
- the main component of the introduced into the headbox pulp suspension and thus the finished paper or cardboard are vegetable fiber raw materials, also called pulp, serve as their main source of wood, but increasingly also recyclable waste paper or man-made fibers.
- the non-fibrous starting materials of papermaking or paperboard production are referred to as paper auxiliaries or simply as auxiliaries.
- the excipients include in particular substances such as fillers or any kind of chemicals, it is also called paper chemicals.
- retention agents are of importance, which contribute in particular to the retention of the fillers and fines in the paper web, that is to the binding of fillers and fines to the fibers.
- the main task of a headbox on a paper machine is to locally, ie in width, short CD for "cross direction", the fiber and auxiliaries Vietnamese suspension, and temporally, ie in the direction of the paper machine, short MD for "Machine Direction", evenly distributed on the rotating screen belt. It is known to form multilayer webs by means of headboxes in which the dispensing head is divided into sections. During the dewatering process, a fibrous felt is formed from the pulp suspension during sheet formation, which is then compacted and dried in the dryer section of the paper machine.
- Headboxes are known in different forms.
- the headbox according to the DE 696 13 689 T2 an inlet header or manifold, which typically has a tapered configuration.
- the inlet header and a stowage device the latter is also referred to as a nozzle of the headbox, can a large number of distribution pipes, which are regularly arranged in a kind of tubular battery, are located.
- a shaper and a headbox for such a shaper are for example from the WO 02/063097 A2 known.
- the headbox comprises at least one stock suspension feed, a multi-channel turbulence block, and / or a multichannel tubular generator, and a headbox nozzle whose suspension jet impinges on a free or exposed surface of a dewatering belt, with at least a portion of the channels and / or headbox nozzle associated with eddy forming means are to produce in the guided through the channels in question suspended partial streams or in the headbox vortex flows, and wherein the suspension jet is at least partially covered by a wall on its side facing away from the drainage tape side.
- the DE 697 19 756 T2 describes a headbox having means for combining a dilution flow with the stock flow derived from the inlet head of the paper machine, wherein the dilution liquid, which is preferably dilution water, enters into connection with the stock flow preferably from the inlet head in conjunction with the head Tube manifold occurs, which is located after the inlet head.
- the basis weight of the web across the wire width can be regulated by passage regulating valves which allow the desired dilution flow to be passed to various locations across the width of the headbox.
- the EP-A-0 745 721 describes a pulp feed system for a multi-layer casserole and method in operation of a multi-layer casserole in which a pulp composition is fed into each inlet manifold of the multi-layer casserole made from the same virgin stock by adding the necessary chemicals and fillers to separate sections of the virgin stock.
- a pulp composition is fed into each inlet manifold of the multi-layer casserole made from the same virgin stock by adding the necessary chemicals and fillers to separate sections of the virgin stock.
- the substance delivery system of Multilayer headbox is passed at least one dilution water line.
- a multi-layer casserole may be taken for a paper or board machine, where the multi-layer casserole has distribution valves for dilution water across the width.
- the sub-streams enter a multi-layer headbox, conventionally inlet heads, a tube header connected to each inlet head, an intermediate chamber connected to the tube header, a turbulence generator and turbulence tubes, a bleed nozzle cone downstream of the turbulence generator, and wings forming the Separate layers in the outlet nozzle cone has.
- the substance is conventionally admixed, in front of the headbox, with retention aids and flocculants, which, as is known, serve to control the drainage and to control the consistency of the pulp.
- retention aids and flocculants which, as is known, serve to control the drainage and to control the consistency of the pulp.
- flocculants serve to control the drainage and to control the consistency of the pulp.
- they fulfill the task of effecting the linking of fibers and fillers by transshipment or bridging and to influence the retention and the drainage behavior favorably in terms of product quality.
- used as retention agents are high molecular weight compounds such as polyamines, polyamidoamines, polyacrylamides, polyethyleneimines, cationic starch and guar derivatives.
- the drainage accelerators used are polyamines and polyethylenimines.
- the retention agent is usually added before and / or after the classifier, but before the headbox, in any case before or at the latest in the distributor.
- Classifiers or sorters also called screens in paper language, can be designed, for example, as vertical classifiers or as machine screens. They are known to be used to clean the pulp suspensions before they are passed on to the headbox.
- the DE 696 13 689 T2 recommends, therefore, for a system for injecting additives into the headbox, to inject components for modifying the stock in the direction of the thickness of the paper web in a controlled manner, in particular to introduce plasticizers at a selected level in the direction of thickness into the formed paper web and over a large number of Discharge feed lines into the intake manifold of a headbox.
- Plasticizers are known to have the task, the To improve the suppleness, creasability, stretchability, absorbency and satinability of paper as well as to prevent dusting. Substances such as paraffins, quaternary ammonium compounds, polyethylene glycols or polyalcohols are used.
- Dissolve the flake structure can be loud DE 102 55 842 A1 by creating sufficient turbulence in the flow.
- An advantageous method for fluidizing the fiber suspension consists in the generation of turbulence in a step-shaped extension part of the flow channel of the fiber suspension.
- the intensity of the shear field generated in the rotationally symmetric extension of the flow channel is sufficient to provide optimum conditions for mixing the chemicals, but the shear stresses remain considerably less than, for example, in the shear field generated by pump or sorter blades.
- the optimal method of mixing chemicals under the entire volume of the fiber suspension is to introduce the various components into the tube extension so that they are directed to the interface of the returning vortex forming behind the extension and thus into a sufficiently intense, but the Polymer Molecules Chains advised unbreaked shear field.
- the dosage of chemicals can be either at one single or at several consecutive tube expansion stages.
- a method and method of making a multilayer fibrous web is described. It is a supply of at least two different pulp suspensions comprises by a headbox.
- the headbox separates by means of partitions the fiber streams from each other and leads them to a sheet forming device. Furthermore, the headbox forms a water layer with a transversally uniform flow at an outlet at the end of a lamella.
- the water layer is shaped such that it forms a continuation or extension of the lamella, whereby a mixing of the flow layers of the pulp suspensions is prevented.
- the sipe is freely movable in a substantially vertical direction to allow pressure equalization between the layers of pulp suspensions which are separated by the sipe, thereby reducing wake vortex flow effects downstream of the end edge of the sipes.
- a headbox in particular multi-layer casserole, a paper machine out.
- This comprises a nozzle whose interior is at least partially subdivided by at least one partition wall or lamella.
- the at least one excipient is designed as a multicomponent system, wherein the metered addition of a Inlet (92) into a respective second supply means (16) distributed to an outlet (52) of the nozzle chamber (28) and thus takes place the metering in a location at the downstream no major pressure drop and / or no major turbulence in terms of Effect preservation of the excipient in the second layer (8) occurs or occur, and that the excipient is a paper chemical, in particular a retention agent.
- the z direction refers to the vertical direction in accordance with the language usage of the field.
- the machine direction, MD for "machine direction” is the direction in which the paper web is transported, that is, the direction in which the screen belt moves on its side facing the paper web.
- the MD is also the direction in which the headbox causes the fabric, together with the added auxiliaries, to run onto the sieve belt.
- the transverse direction, CD for "Cross Direction” is the direction that is normal for both the MD and the z-direction.
- the CD is the direction in which the width of the screen belt extends while the MD is the direction in which the length of the screen belt extends.
- the headbox is a multi-layer headbox with at least one metering device for at least one adjuvant, in particular retention agent.
- a headbox allows in a paper or board machine, the addition of at least one excipient in at least one flowing through the headbox Siebwasserstrom für.
- multi-layer drums several layers are present. It is at least a first layer, which carries a pulp suspension and a second layer, which leads essentially white water present.
- a plurality of white water layers and / or several fibrous material layers may also be composed of other flowing media.
- a layer could also lead at least predominantly to fresh water.
- the different material transporting flow layers are arranged alternately in the z-direction of the headbox.
- the headbox further generically comprises a second supply means for supplying substantially white water comprising the excipient. Furthermore, the headbox at least a first feeding the pulp suspension supplying means. First and second supply means are in turn connected to distribution pipes.
- the headbox has a nozzle chamber tapering in the machine direction with a sieve-side outlet. Furthermore, a guide device is provided, to which the nozzle chamber connects. In the guide device Separierffen, such as a partition exist.
- the separating means serves to separate or separate individual flowing layers in the headbox, in particular in the guide device.
- the separating means extends, at least in regions, towards the outlet of the nozzle chamber.
- the headbox may also comprise movable louvers extending from the guide means into the nozzle chamber.
- at least one turbulence generator is provided between the guide device and the nozzle chamber. The turbulence generator is provided only in the region of the flowing first layer, that is to say the layer guiding the pulp suspension.
- the individual layers can still be separated by lamellae.
- the headbox has at least one metering device.
- the metering device feeds at least one flowing layer with the at least one adjuvant.
- the feed of the layer with the excipient through the metering device takes place at at least one metering location.
- the Zudosierort can also be in the guide device and even in the nozzle chamber.
- an arrangement of the metering location in the machine direction is possible in the entire range from an inlet for a feed means to the outlet of the nozzle chamber. When this is referred to as a low pressure, this is to be seen against the background that seen in the machine direction in the headbox in the presence of a turbulence generator, a strong pressure drop occurs.
- a low pressure is thus present, for example, if no turbulence generator is introduced in the flow path of the second layer. It depends on the application where metering points are the cheapest to choose.
- a location should be chosen where no major pressure drop and / or greater turbulence in the second layer occur downstream, thereby causing fragmentation of the molecular chains of the excipient, in particular a retention agent, no longer or no longer can occur in an effect-reducing manner.
- a most preferred location is as described above, the nozzle chamber, for example in the vicinity of the screen-side outlet.
- the metering device allows the metering of an excipient at the most effective metering location, which amounts to the correct amount in terms of correct wet chemistry.
- the effect of the excipient can be preserved, that is, it is avoided that the effect of the excipient, in particular a retention agent, is undesirably reduced by fragmentation of its molecules.
- the metering device which allows the metered addition of the excipient, is already arranged in the distributor tube or in the second delivery means.
- the second supply means is operated with white water, that is, with the aid of the second supply means, white water is passed into the nozzle chamber.
- the white water can be known to act as a delamination agent.
- it is loaded with the excipient as a transport layer.
- the addition of the excipient takes place over the entire machine width of the paper or board machine.
- tubes or pipe rows are currently being used as the second supply means. The individual tubes open into a distributor tube which feeds the individual feed means.
- the first supply means according to the invention are used to supply pulp suspension in the head box. They are usually connected to a separate distribution pipe.
- pipes or lines intended for the metered addition of auxiliaries, in particular the metering device can also advantageously be used.
- the dimensioning, that is properties such as cross-section, diameter, wall thickness, material selection, outer and inner surface finish, etc., of a pipe can be adapted to the substances to be transported or designed for this.
- the feed with excipient or with excipients can be made in the second feed means itself.
- the metered addition can also take place in the distributor tube for the second feed means.
- the distributor tube preferably extends in the transverse direction of the paper machine.
- the metered addition of the at least one auxiliary substance can take place exclusively or in any combination, before, in or after the distributor tube.
- a metered addition takes place shortly before entry into or in the nozzle chamber.
- the amount of auxiliary consumed and the product quality can be positively influenced.
- the dosing can be done discretely distributed. Conceivable and possible, however, is also a continuous metering along the described path. It is particularly advantageous if at least a first component of the excipient in the distributor tube, at least a second component of the excipient in the headbox, preferably in the nozzle chamber, can be added. Due to the different chemical modes of action of the different auxiliaries used in the production of paper or paperboard, in particular due to different reaction times, until a desired effect has been used in sufficient intensity, it is provided to form auxiliaries as multicomponent systems, wherein the addition of different Components for the aforementioned reasons can advantageously be done at different Zudosierorten.
- the at least one metering location in particular for adaptation to a specific application, can be varied.
- the change in the position of a Zudosierorts for example, by targeted training or, preferably dynamic, adjustment, preferably the length of the separating agent in the machine direction, take place.
- the position of the metering location in the nozzle chamber in particular from outside the nozzle chamber, and without disturbing the flow in the nozzle chamber, can be varied.
- a first amount of the at least one adjuvant can be metered into at least one first flowing layer and one from the first different second amount into at least one second flowing layer.
- the flowing layers can preferably be guided separately from one another by the at least one separating means.
- the required amount of excipient on the nature, such as dilution, thickness in the z-direction, pulp, etc., a flowing position dependent, this nature must be formed differently due to the desired asymmetry in different layers.
- the ability to drive different amounts of excipients in different layers thus supports the variety of manufacturable paper and board products.
- the separating agent can improve the effect of the auxiliaries added in different amounts.
- the distribution of the metering locations along the machine width may, for example, be equidistant from that of the pulp suspension feeding first feed means and / or the white water supplying second feed means. However, the distribution may also be made smaller, that is, the number of metering locations along the machine width for an adjuvant per unit of machine width may be higher than the number of inlets for the pulp suspension.
- the distribution density affects the paper quality, in particular the uniformity of the paper quality, such as the basis weight or the tear behavior or more generally the paper structure in the transverse direction. With a dense distribution of metering sites, a reduction in the variance of paper or board properties, such as basis weight, across machine width can be achieved.
- the pressure loss and thus the magnitude of the shear forces in the nozzle chamber can be adapted to occur in the first supply means supplying the adjuvant. Due to the adaptability of the pressure loss and thus the shear forces can, depending on the application, an optimal compromise between desired turbulence and thus mixing, for example, the dilution water with the excipient or the Hilfsstoffbefr bodyen white water with a pulp suspension layer on the one hand and preservation or even enhancement of the effect of the excipient on the other hand achieved become.
- the metering device is divided into at least a first and a second section.
- a delivery means may have a sectional division. Due to the fractionally different amounts of an excipient, it is possible to produce different product qualities side by side on a paper or board machine.
- the sectional subdivision can also be used for the most exact adaptation of the individual Sectors are used to desired profiles, for example in the case of a scheme for adapting an actual profile of a section to a predetermined nominal profile of the section.
- sectional nominal profiles may also be identical to one another, which in the control case results in that disturbing variables occurring in the headbox sectionally, that are sectionally, that is in the affected sections, can be corrected, without other, without departing, sections of be affected by a control intervention.
- the at least two sections of the metering device can be integrated into a control, in particular into a formation control, whereby the profiling of the auxiliary material charge can be regulated over the machine width by a different dosage of the auxiliary material, in particular of the retention agent.
- the ability to be integrated into a control system offers the possibility of adapting or adjusting sectional or sectoral actual profiles to sectional or sectoral nominal profiles.
- the headbox according to the invention is advantageously used in a paper or board machine or is incorporated in such. With such a paper machine or board machine, papers and paperboard can be produced of particularly high and customer-specific tailor-made quality.
- a paper machine 4 has, as is known to those skilled in the art, a wet end 7 with a dewatering device 105. It could also be a board machine.
- a substance 5 is applied to a wire 2 by means of a head box 1 according to the invention, which is designed here as a three-layer dilution hydrogen headbox.
- the headbox 1 has a screen-side outlet 52 along the transverse direction 88 of a panel 13. After leaving the nozzle chamber 28 of the headbox 1, the sheet formation begins on the wire 2, that is seen in the machine direction 76 after the outlet 52 are Blatt Struktursorte 56.
- the wet end 7 may instead of the illustrated and a wire 2 having Langsiebformers also a Doppelsiebformer, such as a hybrid or gap former.
- the paper machine 4 also comprises further parts, such as a Press section and a dryer section, as well as a winding machine, which are not shown for clarity sake.
- each dewatering element 106 and in front of the first dewatering element 106 in the machine direction 76 water weight sensors 107 for measuring the dewatering of the substance 5 are conventionally arranged.
- the machine direction 76 is indicated by an arrow.
- the wire 2 is deflected material upstream side by means of a breast roll 6 and driven.
- the fabric web 13 rests on the upper side of the wire 2 and is continuously moved away from it in the machine direction 76 and thus from the headbox 1, wherein the fabric 5 is continuously dewatered via the dewatering elements 106.
- the white water is collected, for example in a white water tank, and pumped back to the headbox 1 as dilution water, where it is available for the formation or dilution of a flowing layer 12, 64, 68 (white water pan and return pump system are not in the drawing for clarity shown).
- a first embodiment of a headbox 1 according to the invention is shown.
- the headbox 1 is designed as a multi-layer casserole.
- the multi-layer headbox comprises a first layer 12 which carries a pulp suspension and a second layer 8 which carries water, in the present case white water.
- the in Fig. 1 illustrated headbox 1 is formed as a multi-layer casserole with two outer layers 12, which carry a pulp suspension, and a second layer, a so-called.
- Middle layer 64 which leads substantially white water 80 is formed.
- Each layer of the multilayer headbox is fed with the pulp suspension or the white water with its own feed means.
- the first layer 12 is fed to the pulp suspension via first feed means 20, in the present case first feed lines.
- the first supply means 20 or supply lines, which lead the pulp suspension into the guide device 11 of the headbox 1, are fed by a common first distributor tube 84.
- the second layer 8 which is essentially Water, preferably white water, leads, the white water is supplied via second supply means 16.
- the second supply means are fed via a separate distribution pipe 24.
- the additive or excipient, in particular the retention agent is already added in the distributor tube 24 via the metering device 40.
- a turbulence generator 49 which is shown here only schematically.
- the turbulence generator 49 is formed only over the width of the first layer 12 which guides the fibrous material, whereas no turbulence generator is provided in the region of the second layer 8, which essentially carries white water and the auxiliary substance, in particular the retention agent.
- the turbulence is generated in that the outlet opening is smaller than the width of the guide channel 13 itself.
- elongate turbulence generators with correspondingly shaped walls, for example projections on the walls. Since the turbulence on entry into the nozzle 28 is generated only in the first layer, but not in the second layer, breaking and thus destruction of the polymer chains of the excipient, in particular the retention agent is prevented. The aid comes after the turbulence generator 49 in the nozzle 28 in contact with the fibers of the pulp suspension and can act there
- the second layer 8 loaded with the excipient is shown hatched for better distinctness from the first layer 12 comprising the pulp suspension.
- the middle layer 64 of the three flowing layers is the second layer 8 comprising the excipient.
- the nozzle chamber 28 of the headbox 1 has a screen-side outlet 52 and tapers in the machine direction 76.
- separating means 36 which here separate the two pulp suspension layers 12 from the middle layer 64, are present within the guide device.
- the separating means 36 are formed here as partitions. Thus is each individual layer within the guide device 11 associated with a separate channel, which is formed by partitions.
- the second in Fig. 3 illustrated embodiment of the headbox 1 has three first layers, so-called pulp suspension layers 12, each extending between two second layers.
- the second layers essentially lead to white water wherein in the region of the distributor tube 24 or the auxiliaries are metered. Since the second embodiment is similar to the first embodiment, are for the same components in Fig. 2 the same reference numbers as in Fig. 1 used.
- the third in Fig. 4 illustrated embodiment of the headbox 1 has two second layers 8, which is arranged in each case between two relative to one of the second layers 8 outer fibrous suspension layers 12.
- the guide device 11 is again formed with separating means 36.
- the separating means 36 are again partitions, so that in the guide device 11 individual, the respective layers associated channels are formed.
- a mixing of the layers in the guide device does not take place, but only where the separating ends, ie in the nozzle device.
- the layers can not only be separated in the z-direction, that is to say in the vertical direction, but also a separation along the machine width, that is to say in the CD direction, but this is not shown here.
- the partitions are extended into the area of the nozzle chamber 28 with movable blades 32 which extend to close to the outlet 52. The excipient is thus mixed with the pulp suspension only at the nozzle outlet.
- the fins 32 are movable, for example, suspended at a fulcrum 33.
- the channel formed by the lamella tapers in the direction of the nozzle opening.
- Different slats can have both an equal length and different lengths. In this regard, for example, on Fig. 4 directed. If the slats vary in length formed, so in the machine direction, that is, in the MD direction for different z-locations a different location of the admixture of excipient, which is performed in the white water, are set. This makes it possible to specifically influence the sheet formation properties in the z direction.
- Each of the layers that essentially guide the water, in particular the white water, may be charged with one or more of the abovementioned auxiliaries. It is also possible to transport different auxiliaries in different first layers.
- a turbulence generator 49 is provided. As in the embodiment according to Fig. 1 the turbulence insert in the areas in which the pulp suspension is guided, openings which define the channel, whereas by the turbulence generator, a channel boundary in the region of the second layer leading to the white water does not occur.
- the excipient is metered into the first layer by at least one metering device 40.
- the metered addition via the metering device is always in the distribution pipe 24, that is, in front of the guide means 11 of the headbox.
- the metering device 40 for the fourth embodiment which is a Dreilichtenstoffauflauf 1 with two first layers 12, which carry pulp suspension 72, and a second layer, which leads substantially white water in Fig. 4 shown, the metering in the region of the guide device 11th
- the metered addition or charging takes place at at least one metering location 44 in the guide device.
- the feeding of the white water 80 leading middle layer 64 with the excipient through the metering device 40 by means of metering valves 41, which are installed in Zudosier effet 42 takes place.
- the feed takes place in the illustrated embodiment at four different Zudosierorten 44 along the machine direction 76.
- the metering 44 are arranged in the region of the guide means 11 of the headbox 1 in the machine direction 76.
- the metering location 44 is located at a location of low pressure 48 in the headbox 1. Such prevails in the entire by separating walls as separating means of the fiber suspension layers 12 in the guide device separately guided second layer 8, in which the excipient is metered.
- the pressure here is so low, one could say, just just so high that a breakage of molecular chains of the excipient, which is preferably a retention agent, is avoided.
- Fig. 4 are again provided in the nozzle chamber 28 fins 32.
- the movable suspended slats 32 are formed differently long in the machine direction. In this way, the white water with the adjuvant is added to the different first layers 12 at different locations in the z direction in the nozzle chamber.
- a further embodiment of the invention is shown. Again, the same components as in the embodiments according to FIGS. 1 to 4 marked with the same reference numerals.
- the addition of the auxiliaries, in particular of the retention agent in the white water in the supply line 16 from the distribution pipe 24 to the guide means 11 of the headbox 1 is carried out, in turn, a blade 32 is provided in the nozzle means.
- a fifth embodiment of the head box 1 according to the invention is shown.
- the first, with white water operated, second feed means 16 which is connected to the distribution pipe 24, the metering device 40, which the metering of the excipient, preferably over the entire machine width 60 of the paper or board machine 4, in various over distributed the machine width, the white water distributed with auxiliary leading channels of the guide device.
- the fifth embodiment has features such as partition walls 36, metering valves 41, metering lines 42, etc., which have already been described in the first four embodiments. It is therefore here in this regard only referred to these above statements.
- the feeding of a supply means 16, 20 takes place, as in the FIGS. 2 to 5 is indicated, via at least one transversely extending manifold.
- the metered addition of the at least one adjuvant can be carried out before, in or after the distributor tube 24, exclusively or in any desired combination.
- the at least one adjuvant in particular a retention agent, is designed as a multicomponent system.
- the addition of the excipient can take place at one or more locations from the distributor tube to the nozzle chamber 28.
- At least one first component or a first adjuvant in the distributor tube 24 and a second component or a second adjuvant may be metered into the second supply line 16.
- a headbox 1 is shown in an oblique view with distribution and feeding means and a cross section of the headbox 1.
- the same components as in the preceding figures bear the same reference numerals.
- a plurality of metering locations 44 for auxiliaries may be arranged along the machine width 60. Their distribution is here along the machine width 60 equidistant from that of the pulp suspension 72 supplying first feed means 20. However, it could also be smaller than this.
- a sectional division of the second supply means 16, in particular feed lines for white water with an auxiliary over the machine width allows the different addition of auxiliaries across the machine width and thus the adjustability of the paper quality across the machine width.
- each supply line 16 with its own Zudosier seen as in Fig. 6 equipped equipped.
- the pressure loss and thus the magnitude of the shear forces in the nozzle chamber 28 can be adjusted, which in the adjuvant supplying second Feed means 16 occur.
- This adaptation can be done for example by means of appropriate pump pressure settings.
- the metering device 40 may be subdivided into at least a first and a second section 96, 100 to allow for profiling of the adjuvant feed over the machine width 60.
- the allocation of two metering valves 41 and two metering lines 42 to a section 96, 100 is in Fig. 7 indicated by two curved brackets.
- the seventh embodiment of the headbox 1, which in Fig. 8 Finally, demonstrates the application of the invention in a three-layer casserole with two outer pulp suspension layers 12 and an arranged between these adjuvant leading middle layer 64, in which the pulp suspension layers 12 have different layer thickness in the z-direction.
- a headbox is specified for the first time, which allows a metered addition of auxiliaries, in particular retention agents, without these being destroyed and thus reduced in their effect.
- auxiliaries in particular retention agents
Landscapes
- Paper (AREA)
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf einen Stoffauflauf für eine Papier- oder Kartonmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
- Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Papier- oder Kartonmaschine mit einem derartigen Stoffauflauf.
- Papier oder Karton ist ein flächiger, aus Fasern vorwiegend pflanzlicher Herkunft sowie aus Hilfsstoffen bestehender Werkstoff. Die Herstellung dieses Werkstoffs erfolgt industriell meist mittels einer Papiermaschine, wie einer Fourdriniermaschine. In der Nasspartie der Papiermaschine erfolgt die Entwässerung von in Wasser dispergierten Fasern, meist Holzfasern. Man spricht in diesem Zusammenhang von einer Feststoffaufschwemmung oder einer Faserstoffsuspension, oft kurz Gutstoff, Papierstoff oder einfach nur Stoff, solange noch unverdünnt auch von Ganzstoff. Der Stoff wird mittels eines Stoffauflaufs auf ein Siebband, welches auch als Doppelsieb, beispielsweise mit einem Untersieb und einem Obersieb wie in der
WO 01/83882 A2 - Der Hauptbestandteil der in den Stoffauflauf eingeleiteten Faserstoffsuspension und somit des fertigen Papiers oder der Karton sind pflanzliche Faserrohstoffe, auch Halbstoffe genannt, als deren Hauptquelle Hölzer, zunehmend aber auch recyclebares Altpapier oder Chemiefasern, dienen. Die nicht faserigen Einsatzstoffe der Papier- oder Kartonherstellung bezeichnet man dagegen als Papierhilfsmittel oder einfach als Hilfsstoffe.
- Zu den Hilfsstoffen zählen insbesondere Stoffe wie Füllstoffe oder jegliche Art von Chemikalien, man spricht auch von Papierchemikalien. Im Zusammenhang mit letzteren sind so genannte Retentionsmittel von Bedeutung, welche insbesondere zur Retention der Füllstoffe und Feinstoffe in der Papierbahn, das heißt zur Bindung von Füll- und Feinstoffen an die Fasern, beitragen.
- Die Hauptaufgabe eines Stoffauflaufs an einer Papiermaschine ist es, die faser-und hilfsstoffhaltige Suspension örtlich, das heißt in der Breite, kurz CD für "Cross Direction", und zeitlich, das heißt in Laufrichtung der Papiermaschine, kurz MD für "Machine Direction", gleichmäßig auf dem umlaufenden Siebband zu verteilen. Es ist bekannt, mittels von Stoffaufläufen, in welchen der Verteilerkopf in Abschnitte unterteilt ist, mehrschichtige Bahnen zu bilden. Bei der Entwässerung entsteht aus der Faserstoffsuspension im Zuge der Blattbildung ein Faserfilz, der anschließend verdichtet und in der Trockenpartie der Papiermaschine getrocknet wird.
- Stoffaufläufe sind in unterschiedlichen Ausformungen bekannt. Um ein gleichmäßiges Fließen des Papierstoffs auf das Bildungssieb oder auf die Bildungssiebe zu bewerkstelligen, kann der Stoffauflauf gemäß der
DE 696 13 689 T2 einen Einlassverteilerkopf oder Verteiler aufweisen, welcher in der Regel eine sich verjüngende Konfiguration aufweist. Zwischen dem Einlassverteilerkopf und einer Stauvorrichtung, letztere wird auch als Düse des Stoffauflaufs bezeichnet, kann sich eine große Anzahl von Verteilerrohren, die in einer Art Rohrbatterie regelmäßig angeordnet sind, befinden. - Ein Former sowie ein Stoffauflauf für einen solchen Former sind beispielsweise aus der
WO 02/063097 A2 - Die
DE 697 19 756 T2 beschreibt einen Stoffauflauf mit einer Einrichtung zum Kombinieren einer Verdünnungsströmung mit der Ganzstoffströmung, die von dem Einlasskopf der Papiermaschine beziehungsweise Pappmaschine abgeleitet wird, wobei die Verdünnungsflüssigkeit, die vorzugsweise Verdünnungswasser ist, in Verbindung mit der Ganzstoffströmung tritt, die von dem Einlasskopf vorzugsweise in Verbindung mit der Röhrensammelleitung tritt, die nach dem Einlasskopf angeordnet ist. Bei diesem Stoffauflaufaufbau kann das Grundgewicht der Bahn über die Siebbreite durch Durchgangsregulierventile reguliert werden, die die erwünschte Verdünnungsströmung zu verschiedenen Orten über die Breite des Stoffauflaufs treten lassen. - Die
EP-A-0 745 721 beschreibt ein Stoffzufuhrsystem für einen Mehrschichtenstoffauflauf und ein Verfahren im Betrieb eines Mehrschichtenstoffauflauf, in welchem eine Stoffzusammensetzung in jeden Einlassverteiler des Mehrschichtenstoffauflauf gespeist wird, der aus demselben Frischstoff erzeugt worden ist, indem die notwendigen Chemikalien und Füllstoffe zu separaten Abschnitten des Frischstoffs hinzugegeben worden sind. In dem Stoffzufuhrsystem des Mehrschichtenstoffauflaufs wird zumindest eine Verdünnungswasserleitung geleitet. - Der
DE 697 15 900 T2 kann ein Mehrschichtenstoffauflauf für eine Papier- oder Pappmaschine entnommen werden, wobei der Mehrlagenstoffauflauf über die Breite Verteilungsventile für Verdünnungswasser hat. - Aus der
DE 699 20 426 T2 geht ein Verfahren zum Auftragen einer Lage aus einer Beimengung bei der Bahnformereinheit einer Kartonmaschine hervor, bei dem aus einem gleichen Zwischenganzstoff zwei Teilströmungen erzeugt werden. Zu der einen Teilströmung, aus der die Seite ausgebildet wird, die an der Seite der zu kombinierenden Lage angeordnet wird, werden an einem Punkt vor der Pumpe, an einem Punkt nach der Pumpe und/oder an dem Punkt nach dem Maschinensieb die Beimengungen hinzugefügt, um den Feinstoffgehalt in der Lage und die Verbindungsfestigkeit zwischen den Seiten zu erhöhen. Danach treten die Teilströmungen in einen Mehrlagenstoffauflauf, der in der herkömmlichen Weise Einlassköpfe, eine Röhrensammelleitung, die mit jedem Einlasskopf verbunden ist, eine Zwischenkammer, die mit der Röhrensammelleitung verbunden ist, einen Turbulenzgenerator und Turbulenzröhren, einen Auslaufdüsenkonus nach dem Turbulenzgenerator und Flügel, die die Lagen in dem Auslaufdüsenkonus trennen, aufweist. - Wie einleitend angedeutet werden dem Stoff herkömmlich vor dem Stoffauflauf insbesondere Retentions- und Flockungsmittel beigemengt, die bekanntlich zur Steuerung der Entwässerung und zur Steuerung der Konsistenz des Faserbreis dienen. Sie erfüllen bei der Papier- oder Kartonherstellung die Aufgabe, durch Umladung oder Brückenbildung die Verknüpfung von Fasern und Füllstoffen zu bewirken und die Retention und das Entwässerungsverhalten günstig im Sinne der Produktqualität zu beeinflussen.
- Eingesetzt werden als Retentionsmittel hochmolekulare Verbindungen wie Polyamine, Polyamidoamine, Polyacrylamide, Polyethylenimine, kationische Stärke und Guarderivate. Als Entwässerungsbeschleuniger verwendet man Polyamine und Polyethylenimine.
- Bisher werden beim Papierherstellungsprozess, wie dies auch aus den oben zitierten Ständen der Technik hervorgeht, insbesondere die Retentionsmittel in der Regel vor und/oder nach dem Sichter, jedoch vor dem Stoffauflauf, jedenfalls vor beziehungsweise spätestens im Verteiler, zugegeben. Sichter oder Sortierer, in der Papierfachsprache auch Screen genannt, können beispielsweise als Vertikalsichter oder als Maschinensieb ausgebildet sein. Sie dienen bekanntlich der Reinigung der Faserstoffsuspensionen, bevor diese in den Stoffauflauf weitergeleitet werden.
- Versuche der Anmelderin zur Entflockung von Faserstoffsuspensionen über Erhöhung des Druckverlusts im Stoffauflauf haben gezeigt, dass diese Maßnahme die Wirkung des vor beziehungsweise kurz nach dem Sichter zudosierten Retentionsmittels stark vermindert.
- Der
DE 696 13 689 T2 kann ein ähnlicher Befund entnommen werden. Dort ist ausgeführt, dass Polymere als Hilfsstoffe ihre Wirksamkeit verlieren, wenn sie dem zunehmenden Schub ausgesetzt werden, welcher oft in dem Papierstoff vorhanden ist, während sich derselbe auf den Auslass des Stoffauflaufs hin bewegt. Dies deshalb, weil die Polymere ein hohes Molekulargewicht aufweisen und ihre langen Ketten unter der Einwirkung des Schubs der Faserstoffsuspension auseinander brechen. Andere Zusatzstoffe, wie etwa Füllstoffe, würden im Idealfall nicht gleichmäßig über die Dicke oder in der z- Richtung der Papierbahn verteilt sein, sondern sich vielmehr an den Oberflächen konzentrieren. DieDE 696 13 689 T2 empfiehlt daher für ein System zum Einspritzen von Zusatzstoffen in den Stoffauflauf, Komponenten zum Modifizieren des Papierstoffs in der Richtung der Dicke der Papierbahn kontrolliert einzuspritzen, insbesondere Weichmacher auf einer ausgewählten Ebene in der Richtung der Dicke in die gebildete Papierbahn einzuführen und über eine große Anzahl von Speiseleitungen in den Einlassverteiler eines Stoffauflaufs zu entladen. Weichmacher haben bekanntlich die Aufgabe, die Geschmeidigkeit, Falzfähigkeit, Dehnbarkeit, Saugfähigkeit und Satinierbarkeit von Papier zu verbessern sowie das Stauben zu verhindern. Zum Einsatz kommen Stoffe wie Paraffine, quaternäre Ammoniumverbindungen, Polyethylenglykole oder Polyalkohole. - Ganz in diesem Sinne argumentiert auch die
DE 102 55 842 A1 , der ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einbringen von Chemikalien in eine Fasersuspension zu entnehmen ist. Man war, laut dieser Schrift, bestrebt, in Papier- und Kartonherstellungsprozessen in der Strömung Turbulenz bewirkende Vorrichtungen für diesen Zweck auszunutzen, indem man Chemikalienkomponenten vor diesen Sortierern und Pumpen zusetzte. Beim schnellen Rotieren der Sortiererbeziehungsweise Pumpen-Rotorschaufeln entstehen außerordentlich starke Scherfelder, die Turbulenz bewirken. In der Praxis können sich die so entstandenen Scherfelder sogar als zu stark erweisen und dann zu einer Zerstückelung von Polymerketten führen, was die Wirkung der Polymere als Retentionsmittel herabsetzt. Fasersuspensionen neigen typischerweise zu Flockenbildung, was im Hinblick auf optimales Untermischen von Chemikalien ein Problem darstellt. Auflösen lässt sich die Flockenstruktur lautDE 102 55 842 A1 durch Erzeugen ausreichender Turbulenz in der Strömung. Eine vorteilhafte Methode zur Fluidisierung der Fasersuspension bestehe in der Erzeugung von Turbulenz in einem stufenförmigen Erweiterungsteil des Strömungskanals der Fasersuspension. Die Intensität des in der rotationssymmetrischen Erweiterung des Strömungskanals erzeugten Scherfelds reicht aus, für das Untermischen der Chemikalien optimale Bedingungen zu schaffen, jedoch bleiben die Schubspannungen beträchtlich geringer als zum Beispiel in dem von Pumpen- oder Sortiererschaufeln erzeugten Scherfeld. Die optimale Methode, Chemikalien unter das gesamte Volumen der Fasersuspension zu mischen, bestehe darin, die verschiedenen Komponenten so in die Rohrerweiterung einzubringen, dass sie an die Grenzfläche des sich hinter der Erweiterung bildenden rücklaufenden Wirbels geleitet werden und so in ein ausreichend intensives, aber die Polymer-Molekülketten unzerstückelt lassendes Scherfeld geraten. Die Dosierung der Chemikalien kann dabei entweder an einer einzigen oder an mehreren aufeinander folgenden Rohrerweiterungsstufen erfolgen. - Alle oben genannten Stände der Technik weisen gemäß dem zuvor beschriebenen Befund den Nachteil auf, dass die Papierchemikalien, insbesondere das Retentionsmittel, derart im Stoffauflauf zugegeben werden, dass sie durch einen starken Druckabfall beziehungsweise ein Turbulenzfeld mit starken Scherfeldern zerstört werden. Hierdurch wird die Wirkung insbesondere der hochmolekularen beziehungsweise polymeren Papierchemikalien, beispielsweise der Retentionsmittel, wie Stärke, vermindert wird beziehungsweise vermindert werden kann.
- In der
WO 03/048452 - Aus der
DE 101 59 412 A1 geht ein Stoffauflauf, insbesondere Mehrschichtenstoffauflauf, einer Papiermaschine hervor. Dieser umfasst eine Düse, deren Innenraum zumindest bereichsweise durch wenigstens eine Trennwand beziehungsweise Lamelle unterteilt ist. - Aus der
WO 82/03413 DE 31 12 972 A1 , ist auch bereits eine Schichtentrennung mittels einer Mehrfachdüse bekannt. - Die letzten drei genannten Stände der Technik haben den Nachteil, dass die Füllbeziehungsweise Feinstoffe und gegebenenfalls die Papierchemikalien, insbesondere die Retentionsmittel, an Zudosierstellen zugegeben werden, denen in Strömungsrichtung gesehen ein starker Druckabfall beziehungsweise ein Turbulenzfeld mit starken Scherfeldern folgt, wodurch die Wirkung insbesondere der hochmolekularen beziehungsweise polymeren Papierchemikalien, beispielsweise der Retentionsmittel, wie Stärke, vermindert wird beziehungsweise vermindert werden kann.
- Es besteht in der Papier- und Kartonerzeugung ein Bedarf Papiereigenschaften und -qualität, insbesondere das Reißverhalten und die Papierstruktur des fertigen Produkts, durch das Strömungsverhalten des Faserbreis positiv zu beeinflussen.
- Es besteht weiters ein Bedarf in der Papier- und Kartonerzeugung an Stoffaufläufen, die das Trilemma lösen, dass einerseits in bestimmten Bereichen des Stoffauflaufs, wie beispielsweise der Düsenkammer, zum Zwecke der intensiven Vermischung der Komponenten des mit Papierchemikalien dotierten Faserbreis turbulente Strömungen zumindest in gewissem Maße erwünscht sind, das jedoch andererseits in bestimmten anderen Bereichen, wie beispielsweise in Trennschichten - seien diese feste oder hydrodynamische Lamellen - zwischen den Stoffschichten bei einem Mehrlagenstoffauflauf und insbesondere an den Grenzflächen zwischen einer hydrodynamischen Lamellenströmung und einer Faserschicht keine Vermischung und somit keine Verwirbelung beziehungsweise Turbulenz erwünscht ist und dass dritterseits die Wirkung bestimmter hochmolekularer beziehungsweise langkettiger Inhaltsstoffe des Faserbreis, insbesondere durch Turbulenz und dadurch hervorgerufene Scherfelder, nicht herabgesetzt werden sollen.
- Die Befriedigung dieser Bedürfnisse gelingt mit einem Stoffauflauf gemäß Anspruch 1 beziehungsweise mit einer Papier- oder Kartonmaschine gemäß Anspruch 10. Vorteilhafte Ausbildungen des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs sind in den Ansprüchen 2 bis 9 definiert.
- Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass nur im Bereich der strömenden ersten Schicht (12) ein Turbulenzerzeuger (49) vorgesehen ist und im Strömungsweg der zweiten Schicht (8) kein Turbulenzerzeuger eingebracht ist und der mindestens eine Hilfsstoff als Mehrkomponentensystem ausgeführt ist, wobei die Zudosierung von einem Einlass (92) in ein jeweiliges zweites Zuführmittel (16) bis zu einem Auslass (52) der Düsenkammer (28) verteilt erfolgt und somit die Zudosierung an einem Ort erfolgt, an dem stromabwärts kein größerer Druckabfall und/oder keine größeren Turbulenzen im Sinne der Wirkungsbewahrung des Hilfsstoffes in der zweiten Schicht (8) auftritt bzw. auftreten, und dass der Hilfsstoff eine Papierchemikalie, insbesondere ein Retentionsmittel ist.
- Unter z-Richtung wird im Folgenden übereinstimmend mit dem Sprachgebrauch des Fachgebiets die vertikale Richtung verstanden. Die Maschinenrichtung, kurz MD für "Machine Direction", ist jene Richtung, in die die Papierbahn transportiert wird, das heißt es ist jene Richtung, in die sich das Siebband auf seiner der Papierbahn zugewandten Seite bewegt. Die MD ist auch jene Richtung, in der der Stoffauflauf den Stoff samt den zugegebenen Hilfsstoffen auf das Siebband auflaufen lässt. Die Querrichtung, kurz CD für "Cross Direction", ist jene Richtung, die sowohl zur MD als zur z-Richtung normal steht. Die CD ist die Richtung, in die sich die Breite des Siebbands erstreckt, während die MD jene Richtung ist, in die sich die Länge des Siebbands erstreckt.
- Gattungsgemäß ist der Stoffauflauf ein Mehrschichtenstoffauflauf mit wenigstens einer Zudosiereinrichtung für wenigstens einen Hilfsstoff, insbesondere Retentionsmittels. Ein derartiger Stoffauflauf ermöglicht bei einer Papier- oder Kartonmaschine die Zudosierung mindestens eines Hilfsstoffs in mindestens eine durch den Stoffauflauf strömende Siebwasserstromschicht. Bei Mehrschichtenstoffaufläufen sind mehrere Schichten vorhanden. Es ist mindestens eine erste Schicht, die eine Faserstoffsuspension führt und eine zweite Schicht, die im Wesentlichen Siebwasser führt, vorhanden. Es können aber auch mehrere Siebwasserschichten und/oder mehrere Faserstoffschichten vorhanden sein. Die Schichten können auch aus anderen strömenden Medien zusammengesetzt sein. Eine Schicht könnte beispielsweise auch zumindest vorwiegend Frischwasser führen. Günstigerweise sind die unterschiedliche Stoffe transportierenden Strömungsschichten in der z-Richtung des Stoffauflaufs abwechselnd angeordnet.
- Der Stoffauflauf weist gattungsgemäß weiterhin ein zweites Zuführmittel zum Zuführen von im Wesentlichen Siebwasser, das den Hilfsstoff umfasst, auf. Weiterhin weist der Stoffauflauf mindestens ein erstes die Faserstoffsuspension zuführendes Zuführmittel auf. Erste und zweite Zuführmittel sind ihrerseits wieder an Verteilerohre angeschlossen.
- Weiterhin weist der Stoffauflauf eine sich in Maschinenrichtung verjüngende Düsenkammer mit einem siebseitigen Auslass auf. Desweiteren ist eine Führungseinrichtung vorgesehen, an die die Düsenkammer anschließt. In der Führungsvorrichtung sind Separiermittel, wie eine Trennwand vorhanden. Das Separiermittel dient der Separation beziehungsweise Trennung einzelner strömender Schichten in dem Stoffauflauf, insbesondere in der Führungseinrichtung. Das Separiermittel erstreckt sich, zumindest bereichsweise, in Richtung zum Auslass der Düsenkammer hin. Neben dem Separiermittel kann der Stoffauflauf auch bewegliche Lamellen, die sich von der Führungseinrichtung bis in die Düsenkammer erstrecken umfassen. Daneben ist zwischen der Führungseinrichtung und der Düsenkammer zumindest ein Turbulenzerzeuger vorgesehen. Der Turbulenzerzeuger ist nur im Bereich der strömenden ersten Schicht, das heißt der die Faserstoffsuspension führenden Schicht vorgesehen. Dann kann bereits eine Zudosierung des Hilfsstoffs mit Hilfe der Zudosiereinrichtung zum Siebwasser der zweiten strömenden Schicht bereits im Bereich des Verteilrohrs oder der Zuführleitung erfolgen, ohne dass die Wirkweise des Hilfsstoffs, insbesondere des Retentionsmittels vermindert wird. Im Bereich der zweiten Schicht, die überwiegend Siebwasser und den Hilfsstoff führt ist dann kein Turbulenzerzeuger vorgesehen. Damit entsteht nur wenig Druckabfall, das heißt nur ein niedriger Druck und nur geringe Turbulenzen in dieser Schicht. Ein Zerstören der Polymerketten des Hilfsstoffs kann dadurch verhindert werden.
- In der Düsenkammer können die einzelnen Schichten noch durch Lamellen getrennt sein.
- Wie zuvor beschrieben weist der Stoffauflauf mindestens eine Zudosiervorrichtung auf. Die Zudosiervorrichtung beschickt mindestens eine strömende Schicht mit dem mindestens einen Hilfsstoff. Die Beschickung der Schicht mit dem Hilfsstoff durch die Zudosiervorrichtung erfolgt an mindestens einem Zudosierort. Der Zudosierort kann auch in der Führungseinrichtung und sogar in der Düsenkammer liegen. Grundsätzlich ist eine Anordnung des Zudosierorts in Maschinenrichtung gesehen im gesamten Bereich von einem Einlass für ein Zuführmittel bis zum Auslass der Düsenkammer möglich. Wenn hier von einem niedrigen Druck die Rede ist, so ist dies vor dem Hintergrund zu sehen, dass in Maschinenrichtung gesehen im Stoffauflauf bei Vorhandensein eines Turbulenzerzeugers ein starker Druckabfall auftritt. ein niedriger Druck liegt also beispielsweise dann vor wenn im Strömungsweg der zweiten Schicht kein Turbulenzerzeuger eingebracht ist. Es hängt vom Einsatzfall ab, wo Zudosierorte am günstigsten zu wählen sind. Jedenfalls wird im Sinne der Wirkungsbewahrung des Hilfsstoffs, insbesondere wenn der Hilfsstoff große zerbrechliche Moleküle aufweist, vorteilhafterweise ein Ort zu wählen sein, an dem stromabwärts kein größerer Druckabfall und/oder keine größere Turbulenzen in der zweiten Schicht auftreten, so dass dadurch verursachte Zerstückelung der Molekülketten des Hilfsstoffs, insbesondere eines Retentionsmittels, nicht mehr beziehungsweise nicht mehr in wirkungsvermindernder Weise auftreten kann. Ein ganz bevorzugter Ort ist wie oben beschrieben die Düsenkammer, beispielsweise in der Nähe des siebseitigen Auslasses. Die Zudosiervorrichtung erlaubt die im Sinne einer korrekten Nasschemie mengenmäßig exakte Zudosierung eines Hilfsstoffs am wirkungsvollsten Zudosierort. Durch die Befrachtung der Strömungsschichten mit einem Hilfsstoff an Zudosierorten mit niedrigem Druck, kann die Wirkung des Hilfsstoffs bewahrt werden, das heißt es wird vermieden, dass die Wirkung des Hilfsstoffs, insbesondere eines Retentionsmittels, durch Zerstückelung seiner Moleküle unerwünscht vermindert wird.
- In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Zudosiervorrichtung, welche die Zudosierung des Hilfsstoffs ermöglicht bereits im Verteilrohr oder im zweiten Zuführmittel angeordnet. Vorzugsweise wird das zweite Zuführmittel mit Siebwasser betrieben, das heißt mit Hilfe des zweiten Zuführmittels wird Siebwasser in die Düsenkammer geleitet. Das Siebwasser kann bekanntlich als Schichtentrennungsmittel fungieren. Vor allem jedoch wird es als Transportschicht mit dem Hilfsstoff befrachtet. Vorzugsweise erfolgt die Zudosierung des Hilfsstoffs über die gesamte Maschinenbreite der Papier- oder Kartonmaschine. Als zweite Zuführmittel werden derzeit beispielsweise Rohre oder auch Rohrreihen genutzt. Die einzelnen Rohre münden in ein Verteilrohr, das die einzelnen Zuführmittel speist.
- Die ersten Zuführmittel gemäß der Erfindung dienen der Zufuhr von Faserstoffsuspension in den Stoffauflauf. Sie sind in der Regel an ein eigenes Verteilrohr angeschlossen.
- Speziell, und insbesondere ausschließlich, für die Zudosierung von Hilfsstoffen vorgesehene Rohre beziehungsweise Leitungen, insbesondere der Zudosiervorrichtung, können ebenfalls vorteilhaft zum Einsatz gelangen. Die Dimensionierung, das heißt Eigenschaften wie Querschnitt, Durchmesser, Wandstärke, Materialauswahl, äußere und innere Oberflächenbeschaffenheit etc., eines Rohrs kann auf die zu transportierenden Stoffe abgestimmt beziehungsweise für diese ausgelegt sein. Durch Nutzung herkömmlicher Rohre als zweite Zuführmittel lassen sich vorteilhafterweise auch bestehende Systeme einfach und kostengünstig mit dem erfindungsgemäßen Stoffauflauf nachrüsten.
- Die Beschickung mit Hilfsstoff beziehungsweise mit Hilfsstoffen kann in die zweiten Zuführmittel selbst vorgenommen werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Zudosierung auch in das Verteilrohr für die zweiten Zuführmittel erfolgen. Das Verteilrohr erstreckt sich vorzugsweise in Querrichtung der Papiermaschine. Generell kann die Zudosierung des mindestens einen Hilfsstoffs ausschließlich oder in beliebiger Kombination, vor dem, in dem oder nach dem Verteilrohr erfolgen. Vorzugsweise erfolgt eine Zudosierung kurz vor dem Eintritt in die oder in der Düsenkammer. Durch die Auswahl- beziehungsweise Kombinationsmöglichkeit kann der Zudosierort beziehungsweise die mehreren Zudosierorte, an dem beziehungsweise an denen wie aufgeführt ein bestimmter, nämlich ein im niedrigen Druckbereich wählbarer, Druck herrscht, dem jeweiligen Hilfsstoff, insbesondere seiner Molekülzerbrechlichkeit, Funktion im Sinne der Papierchemie etc., angepasst werden. Durch die günstige Wahl von Zudosierorten und damit Drücken und Turbulenzzonen im Hinblick auf die erwünschte Wirkung eines Hilfsstoffs beziehungsweise einer Hilfsstoffkombination beziehungsweise eines Mehrkomponentensystems eines oder mehrerer Hilfsstoffe kann der Mengenverbrauch an Hilfsstoff und die Produktqualität positiv beeinflusst werden.
- Die Zudosierung kann diskret verteilt vorgenommen werden. Denkbar und möglich ist jedoch auch eine kontinuierliche Zudosierung entlang des beschriebenen Pfads. Es ist insbesondere vorteilhaft, wenn zumindest eine erste Komponente des Hilfsstoffs im Verteilrohr, zumindest eine zweite Komponente des Hilfsstoffs in dem Stoffauflauf, vorzugsweise in der Düsenkammer, zudosierbar ist. Aufgrund der unterschiedlichen chemischen Wirkungsweisen der unterschiedlichen bei der Papier- beziehungsweise Kartonerzeugung eingesetzten Hilfsstoffe, insbesondere aufgrund unterschiedlicher Reaktionszeiten, bis eine gewünschte Wirkung in ausreichender Intensität eingesetzt hat, ist es vorgesehen, Hilfsstoffe als Mehrkomponentensysteme auszubilden, wobei die Zudosierung unterschiedlicher Komponenten aus den vorgenannten Gründen vorteilhafterweise an unterschiedlichen Zudosierorten erfolgen kann.
- Besonders bevorzugt ist es, wenn der mindestens eine Zudosierort, insbesondere zur Anpassung an einen bestimmten Einsatzfall, variierbar ist. Die Veränderung der Position eines Zudosierorts kann beispielsweise mittels gezielter Ausbildung oder, vorzugsweise dynamischer, Einstellung, vorzugsweise der Länge des Separiermittels in Maschinenrichtung, erfolgen. Besonders günstig ist es, wenn die Position des Zudosierorts in der Düsenkammer, insbesondere von außerhalb der Düsenkammer, und zwar ohne die Strömung in der Düsenkammer zu stören, variierbar ist. Durch eine, insbesondere fein variierbare, Justierbarkeit des Zudosierorts, insbesondere von außerhalb, beispielsweise durch geeignete Aktorvorrichtungen, wie teleskopierende oder drehbare oder verschiebbare Systeme, kann die Produktqualität in besonders engen Grenzen feingeregelt werden. Die Justierbeziehungsweise Einstellbarkeit von außerhalb erlaubt die Einbindung der Feinregelung der Zudosierung des Hilfsstoffs in ein Qualitätssicherungssystem mit besonders engen Eingriffsgrenzen.
- Insbesondere zur Bildung eines asymmetrischen Blattaufbaus ist es vorteilhaft, wenn eine erste Menge des mindestens einen Hilfsstoffs in mindestens eine erste strömende Schicht und eine von der ersten unterschiedliche zweite Menge in mindestens eine zweite strömende Schicht zudosierbar ist. Zur besseren Wirkung können die strömenden Schichten vorzugsweise durch das mindestens eine Separiermittel voneinander getrennt führbar sein. Bei asymmetrischem Blattaufbau ist die benötigte Menge an Hilfsstoff von der Beschaffenheit, wie Verdünnung, Dicke in z-Richtung, Faserstoffart etc., einer strömenden Lage abhängig, wobei diese Beschaffenheit aufgrund der gewünschten Asymmetrie bei unterschiedlichen Schichten unterschiedlich ausgebildet sein muss. Die Möglichkeit, unterschiedliche Mengen von Hilfsstoffen in den verschiedenen Lagen fahren zu können, unterstützt somit die Vielfalt an herstellbaren Papier- und Kartonprodukten. Das Separiermittel kann je nach Einsatzfall die Wirkung der in unterschiedlichen Mengen zudosierten Hilfsstoffe verbessern helfen.
- Besonders vorteilhaft ist es, wenn mehrere Zudosierorte entlang der Maschinenbreite angeordnet sind. Die Verteilung der Zudosierorte entlang der Maschinenbreite kann beispielsweise abstandsgleich mit jener des Faserstoffsuspension zuführenden ersten Zuführmittels und/oder das Siebwasser zuführenden zweiten Zuführmittels sein. Die Verteilung kann jedoch auch kleiner ausgebildet sein, das heißt die Anzahl von Zudosierorten entlang der Maschinenbreite für einen Hilfsstoff kann je Einheit der Maschinenbreite höher sein als die Anzahl der Einlässe für die Faserstoffsuspension. Die Verteilungsdichte wirkt sich auf die Papierqualität, insbesondere auf die Gleichmäßigkeit der Papierqualität, wie beispielsweise des Basisgewichts oder des Reißverhaltens beziehungsweise ganz allgemein der Papierstruktur, in Querrichtung aus. Mit einer dichten Verteilung von Zudosierorten kann eine Verringerung der Varianz von Papier- oder Kartoneigenschaften, wie des Basisgewichts, über die Maschinenbreite erreicht werden.
- Besonders bevorzugt ist es, wenn zur Verstärkung der Wirkung des mindestens einen Hilfsstoffs, insbesondere eines Retentionsmittels, der Druckverlust und damit die Größe der Scherkräfte in der Düsenkammer anpassbar ist, die in dem den Hilfsstoff zuführenden ersten Zuführmittel auftreten. Durch die Anpassbarkeit des Druckverlusts und damit der Scherkräfte kann, je nach Einsatzfall, ein optimaler Kompromiss zwischen erwünschter Verwirbelung und damit Vermischung, beispielsweise des Verdünnungswassers mit dem Hilfsstoff oder des Hilfsstoffbefrachteten Siebwassers mit einer Faserstoffsuspensionsschicht einerseits und Bewahrung oder sogar Verstärkung der Wirkung des Hilfsstoffs andererseits erreicht werden.
- Vorteilhafterweise ist die Zudosiervorrichtung in mindestens eine erste und eine zweite Sektion unterteilt. Dadurch wird eine Profilierung der Hilfsstoffbeschickung über die Maschinenbreite ermöglicht. Es kann auch ein Zuführmittel eine sektionale Unterteilung aufweisen. Durch die sektional unterschiedliche Mengendotierung eines Hilfsstoffs gelingt es, unterschiedliche Produktqualitäten nebeneinander auf einer Papier- oder Kartonmaschine zu erzeugen. Die sektionale Unterteilung kann aber auch zur möglichst exakten Anpassung der einzelnen Sektoren an Sollprofile, beispielsweise im Falle einer Regelung zur Anpassung eines Istprofils einer Sektion an ein vorgegebenes Sollprofil der Sektion, genutzt werden. Insbesondere können sektionale Sollprofiile untereinander auch identisch sein, was im Regelungsfalle dazu führt, dass bei sektional in dem Stoffauflauf auftretenden Störgrößen, diese sektional, das heißt in der beziehungsweise den betroffenen Sektionen, ausgeregelt werden können, ohne dass andere, ohne Abweichung laufende, Sektionen von einem Regeleingriff beeinträchtigt werden.
- Wie angedeutet, ist es besonders vorteilhaft, wenn die mindestens zwei Sektionen der Zudosiervorrichtung in eine Regelung, insbesondere in eine Formationsregelung, einbindbar sind, wodurch die Profilierung der Hilfsstoffbeschickung über sektional über die Maschinenbreite unterschiedliche Dosierung des Hilfsstoffs, insbesondere des Retentionsmittels, regelbar ist. Die Einbindbarkeit in ein Regelungssystem bietet die Möglichkeit der Anpassung beziehungsweise Einregelung von sektionalen beziehungsweise sektoralen Istprofilen an sektionale beziehungsweise sektorale Sollprofile.
- Der erfindungsgemäße Stoffauflauf wird vorteilhafterweise in einer Papier- oder Kartonmaschine verwendet beziehungsweise ist in eine solche eingebaut. Mit einer solchen Papiermaschine beziehungsweise Kartonmaschine lassen sich Papiere und Karton von besonders hoher und kundenspezifisch maßgeschneiderter Qualität herstellen.
- Weitere vorteilhafte Eigenschaften und Ausbildungen der Erfindung werden anhand der im Folgenden erläuterten Zeichnungen, durch beziehungsweise auf die der Schutzbereich in keiner Weise eingeschränkt ist, beschrieben. In diesen Zeichnungen zeigt
- Fig. 1
- eine schematische Seitenansicht der Nasspartie einer erfindungsgemäßen Papier- oder Kartonmaschine mit einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs;
- Fig. 2
- einen Querschnitt in einer durch die z-Richtung und die Maschinenrichtung aufgespannten Ebene durch eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs;
- Fig. 3
- einen Querschnitt in einer durch die z-Richtung und die Maschinenrichtung aufgespannten Ebene durch eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs;
- Fig. 4
- einen Querschnitt in einer durch die z-Richtung und die Maschinenrichtung aufgespannten Ebene durch eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs;
- Fig. 5
- einen Querschnitt in einer durch die z-Richtung und die Maschinenrichtung aufgespannten Ebene durch eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs;
- Fig. 6
- einen Querschnitt in einer durch die z-Richtung und die Maschinenrichtung aufgespannten Ebene durch eine fünfte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs;
- Fig. 7
- eine kombinierte Schrägsicht von oben der Verteil- und Zuführmittel und einen Querschnitt in einer durch die z-Richtung und die Maschinenrichtung aufgespannten Ebene durch eine sechste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs; und
- Fig. 8
- einen Querschnitt durch eine siebente Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs.
- Nachfolgend wird eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Papier- oder Kartonmaschine und sieben Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs 1 anhand der Figuren näher beschrieben.
- Eine Papiermaschine 4 weist, wie es Fachkreisen bekannt ist, eine Nasspartie 7 mit einer Entwässerungsvorrichtung 105 auf. Es könnte sich auch um eine Kartonmaschine handeln. Ein Stoff 5 wird mittels eines erfindungsgemäßen Stoffauflaufs 1, die hier als dreischichtiger Verdünnungswasserstoffauflauf ausgebildet ist, auf ein Langsieb 2 aufgebracht. Der Stoffauflauf 1 weist entlang der Querrichtung 88 einer Stoffbahn 13 einen siebseitigen Auslass 52 auf. Nach Verlassen der Düsenkammer 28 des Stoffauflaufs 1 beginnt auf dem Langsieb 2 die Blattbildung, das heißt in Maschinenrichtung 76 gesehen nach dem Auslass 52 befinden sich Blattbildungsorte 56. Die Nasspartie 7 kann anstelle des dargestellten und ein Langsieb 2 aufweisenden Langsiebformers auch einen Doppelsiebformer, wie beispielsweise einen Hybrid- oder Spaltformer, aufweisen.
- Mit Hilfe von Entwässerungselementen 106, wie Saugkästen, erfolgt, wie dies bekannt ist, die Entwässerung des in der Stoffbahn 13 geführten Stoffs 5 auf dem Langsieb 2. Die Papiermaschine 4 umfasst noch weitere Partien, wie eine Pressenpartie und eine Trockenpartie, sowie eine Wickelmaschine, die jedoch der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind.
- In Maschinenrichtung 76 hinter jedem Entwässerungselement 106 sowie vor dem in Maschinenrichtung 76 ersten Entwässerungselement 106 sind herkömmlich Wassergewichtsensoren 107 zur Messung der Entwässerung des Stoffs 5 angeordnet. Die Maschinenrichtung 76 ist in durch einen Pfeil angedeutet.
- Das Langsieb 2 wird stoffauflaufseitig mittels einer Brustwalze 6 umgelenkt und angetrieben. Die Stoffbahn 13 liegt auf der Oberseite des Langsiebs 2 auf und wird von diesem laufend in Maschinenrichtung 76 und somit von dem Stoffauflauf 1 wegbewegt, wobei der Stoff 5 laufend über die Entwässerungselemente 106 entwässert wird. Das Siebwasser wird, beispielsweise in einer Siebwasserwanne, gesammelt und als Verdünnungswasser wieder zu dem Stoffauflauf 1 zurückgepumpt, wo es zur Bildung beziehungsweise zur Verdünnung einer strömenden Schicht 12, 64, 68 zur Verfügung steht (Siebwasserwanne und Rückpumpsystem sind in der Zeichnung der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt).
- In
Fig. 2 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stoffauflauf 1 gezeigt. Erfindungsgemäß ist der Stoffauflauf 1 als Mehrschichtenstoffauflauf ausgelegt. Der Mehrschichtenstoffauflauf umfasst eine erste Schicht 12, die eine Faserstoffsuspension führt sowie eine zweite Schicht 8, die Wasser, vorliegend Siebwasser, führt. Der inFig. 1 dargestellte Stoffauflauf 1 ist als Mehrschichtenstoffauflauf mit zwei äußeren Schichten 12, die eine Faserstoffsuspension führen, sowie einer zweiten Schicht, einer sog. Mittelschicht 64, die im Wesentlichen Siebwasser 80 führt, ausgebildet. Jeder Schicht des Mehrschichtenstoffauflaufs wird die Faserstoffsuspension beziehungsweise das Siebwasser mit eigenen Zuführmitteln zugeführt. Der ersten Schicht 12 wird die Faserstoffsuspension über erste Zuführmittel 20, vorliegend erste Zuführleitungen zugeführt. Die ersten Zuführmittel 20 beziehungsweise Zuführleitungen, die die Faserstoffsuspension in die Führungseinrichtung 11 des Stoffauflaufs 1 führen, werden von einem gemeinsamen ersten Verteilrohr 84 gespeist. Der zweiten Schicht 8, die im Wesentlichen Wasser, bevorzugt Siebwasser, führt, wird das Siebwasser über zweite Zuführmittel 16 zugeführt. Die zweiten Zuführmittel werden über ein eigenes Verteilrohr 24 gespeist. In der dargestellten Ausführungsform wird der Zuschlagstoff oder Hilfsstoff, insbesondere das Retentionsmittel bereits im Verteilrohr 24 über die Zudosiervorrichtung 40 zugegeben. Vorteilhafterweise folgt noch der Führungseinrichtung 11 des Stoffauflaufs 1 und vor der Düse 28 ein Turbulenzerzeuger 49, der vorliegend nur schematisch dargestellt ist. Der Turbulenzerzeuger 49 ist erfindungsgemäß nur über die Breite der ersten Schicht 12, die den Faserstoff führt, ausgebildet, wohingegen im Bereich der zweiten Schicht 8, die im Wesentlichen Siebwasser und den Hilfsstoff, insbesondere das Retentionsmittel führt, kein Turbulenzerzeuger vorgesehen ist. Vorliegend wird die Turbulenz dadurch erzeugt, dass die Austrittsöffnung kleiner ist als die Breite des Führungskanals 13 selbst. Möglich wären auch längliche Turbulenzerzeuger mit entsprechend geformten Wänden, beispielsweise Vorsprünge an den Wänden. Da die Turbulenz beim Eintritt in die Düse 28 nur in der ersten Schicht, nicht aber in der zweiten Schicht erzeugt wird, wird ein Aufbrechen und damit eine Zerstörung der Polymerketten des Hilfsstoffs, insbesondere des Retentionsmittels verhindert. Das Hilfsmittel kommt erst nach dem Turbulenzerzeuger 49 in der Düse 28 in Kontakt mit den Fasern der Faserstoffsuspension und kann dort wirken - Die mit dem Hilfsstoff befrachtete zweite Schicht 8 ist der besseren Unterscheidbarkeit von der ersten Schicht 12, die die Faserstoffsuspension umfasst, schraffiert dargestellt. Im ersten Ausführungsbeispiel ist die mittleren Schicht 64 der drei strömenden Schichten die zweite Schicht 8 umfassend den Hilfsstoff.
- Die Düsenkammer 28 des Stoffauflaufs 1 weist einen siebseitigen Auslass 52 auf und verjüngt sich in Maschinenrichtung 76.
- Weiterhin sind innerhalb der Führungseinrichtung Separiermittel 36, welche hier die beiden Faserstoffsuspensionsschichten 12 von der Mittelschicht 64 separiert vorhanden. Die Separiermittel 36 sind hier als Trennwände ausgebildet. Somit ist jeder einzelnen Schicht innerhalb der Führungseinrichtung 11 ein eigener Kanal zugeordnet, der durch Trennwände ausgebildet wird.
- Die zweite in
Fig. 3 dargestellte Ausführungsform des Stoffauflaufs 1 weist drei erste Schichten, sogenannte Faserstoffsuspensionsschichten 12 auf, die jeweils zwischen zwei zweiten Schichten verlaufen. Die zweiten Schichten führen im Wesentlichen Siebwasser wobei im Bereich des Verteilrohrs 24 der oder die Hilfsstoffe zudosiert werden. Da die zweite Ausführungsform ähnlich zu der ersten Ausführungsform ausgebildet ist, werden für gleiche Bauteile inFig. 2 auch gleiche Bezugsziffern wie inFig. 1 verwendet. - Die dritte in
Fig. 4 dargestellte Ausführungsform des Stoffauflaufs 1 weist zwei zweite Schichten 8 auf, die jeweils zwischen zwei relativ zu einer der zweiten Schichten 8 außenliegenden Faserstoffsuspensionsschichten 12 angeordnet ist. Die Führungsvorrichtung 11 ist wieder mit Separiermittel 36 ausgebildet. Die Separiermittel 36 sind wieder Trennwände, so dass in der Führungsvorrichtung 11 einzelne, den jeweiligen Schichten zugeordnete Kanäle ausgebildet werden. Eine Vermischung der Schichten in der Führungsvorrichtung findet nicht statt, sondern erst dort, wo die Separiermittel enden, also in der Düsenvorrichtung. Die Schichten können nicht nur in z-Richtung, das heißt in vertikaler Richtung getrennt werden, auch eine Trennung entlang der Maschinenbreite, das heißt in CD-Richtung wäre möglich, ist aber hier nicht dargestellt. Bei der Ausführungsform gemäßFig. 3 sind die Trennwände in den Bereich der Düsenkammer 28 hinein mit beweglichen Lamellen 32 verlängert, die bis nahe an den Auslass 52 heranreichen. Der Hilfsstoff wird somit mit der Faserstoffsuspension erst am Düsenauslass vermischt. - Die Lamellen 32 sind beweglich, beispielsweise an einem Drehpunkt 33 aufgehängt. Bevorzugt verjüngt sich der durch die Lamellen ausgebildete Kanal in Richtung der Düsenöffnung. Unterschiedliche Lamellen können sowohl eine gleiche Länge als auch verschiedene Längen aufweisen. Diesbezüglich wird beispielsweise auf
Fig. 4 verwiesen. Werden die Lamellen unterschiedlich lange ausgebildet, so kann in Maschinenrichtung, das heißt in MD-Richtung für unterschiedliche z-Orte ein unterschiedlicher Ort der Zumischung von Hilfsstoff, der im Siebwasser geführt wird, festgelegt werden. Hierdurch ist es möglich die Blattbildungseigenschaften in z-Richtung gezielt zu beeinflussen. - Unter Hilfsstoffen werden vorliegend Füllstoffe, jede Art von Chemikalien, insbesondere aber Retentionsmittel verstanden. Funktionelle Chemikalien, die auch als Hilfsstoffe bezeichnet werden und in der Papierindustrie Verwendung finden sind:
- Leimungsmittel (sizing agents), die die Bedruckbarkeit der Papieroberfläche erhöhen;
- Trockenverfestigungsmittel (dry strength agents), die die mechanische Festigkeit erhöhen;
- Nassfestigkeitsmittel (wet strength agents), die eine Zerstörung der Faserbündel, wenn das Papier benetzt wird, verhindern;
- Farben (dyes), die dem Papier Farbe geben;
- optische Aufhellersubstanzen (optical brightener agents), die den Weißgrad erhöhen;
- Fixiersubstanzen (fixitatives), die anionische Substanzen an die Faser binden;
- Retentionshilfsstoffe (retention aid), die die Retention der Teilchen auf dem Sieb erhöhen;
- Deaeratoren (deaerators), die gelöste und freie Gase aus der Suspension lösen;
- Entschäumer (defoamer), die Schaum entfernen; und
- biozide Substanzen (Biocides), die gegen Mikroorganismen und ihre Ablagerungen wirken.
- Jede der im Wesentlichen das Wasser, insbesondere das Siebwasser führenden Schichten kann mit einem oder mehreren der oben genannten Hilfsstoffe beschickt sein. Auch ist es möglich unterschiedliche Hilfsstoffe in unterschiedlichen ersten Schichten zu transportieren.
- Auch bei der in
Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist ein Turbulenzerzeuger 49 vorgesehen. Wie bei der Ausführungsform gemäßFig. 1 weist der Turbulenzeinsatz in den Bereichen, in denen die Faserstoffsuspension geführt wird, Öffnungen auf, die den Kanal begrenzen, wohingegen durch den Turbulenzerzeuger eine Kanalbegrenzung im Bereich der das Siebwasser führenden zweiten Schicht nicht erfolgt. - Erfindungsgemäß wird der Hilfsstoff durch mindestens eine Zudosiervorrichtung 40 in die erste Schicht zudosiert. In den Ausführungsformen gemäß der
Figuren 1 bis 3 erfolgt die Zudosierung über die Zudosiervorrichtung immer in das Verteilrohr 24, das heißt vor der Führungseinrichtung 11 des Stoffauflaufs. - Im Gegensatz hierzu ist die Zudosiervorrichtung 40 für die vierte Ausführungsform, welche eine Dreischichtenstoffauflauf 1 mit zwei ersten Schichten 12, welche Faserstoffsuspension 72 führen, und einer zweiten Schicht, die im Wesentlichen Siebwasser führt, in
Fig. 4 dargestellt, die Zudosierung im Bereich der Führungseinrichtung 11. - Die Zudosierung beziehungsweise Beschickung erfolgt an mindestens einem Zudosierort 44 in der Führungseinrichtung. Hier erfolgt die Beschickung der Siebwasser 80 führenden Mittelschicht 64 mit dem Hilfsstoff durch die Zudosiervorrichtung 40 mit Hilfe von Zudosierventilen 41, die in Zudosierleitungen 42 eingebaut sind. Die Beschickung erfolgt in der dargestellten Ausführungsform an vier unterschiedlichen Zudosierorten 44 entlang der Maschinenrichtung 76. Die Zudosierorte 44 sind im Bereich der Führungseinrichtung 11 des Stoffauflaufs 1 in Maschinenrichtung 76 angeordnet. Bevorzugt befindet sich der Zudosierort 44 an einem Ort niedrigen Drucks 48 im Stoffauflauf 1. Ein solcher herrscht in dem gesamten durch Trennwände als Separiermittel von den Fasersuspensionsschichten 12 in der Führungseinrichtung separat geführten zweiten Schicht 8, in welche der Hilfsstoff eindosiert wird. Der Druck ist hier so niedrig, man könnte auch sagen, gerade nur so hoch, dass ein Zerbrechen von Molekülketten des Hilfsstoffs, der bevorzugt ein Retentionsmittel ist, vermieden wird.
- Bei der Ausführungsform gemäß
Fig. 4 sind wieder in der Düsenkammer 28 Lamellen 32 vorgesehen. Im Gegensatz zur Ausführungsform gemäßFig. 3 sind die bewegliche aufgehängten Lamellen 32 in Maschinenrichtung unterschiedlich lange ausgebildet. Auf diese Art und Weise wird das Siebwasser mit dem Hilfsstoff den unterschiedlichen ersten Schichten 12 an unterschiedlichen Orten in z-Richtung in der Düsenkammer zugegeben. - In
Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Wieder sind gleiche Bauteile wie in den Ausführungsformen gemäßFiguren 1 bis 4 mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet. Im Gegensatz zur Ausführungsform gemäßFig. 4 erfolgt die Zudosierung der Hilfsstoffe, insbesondere des Retentionsmittels in das Siebwasser in der Zuleitung 16 vom Verteilrohr 24 zur Führungseinrichtung 11 des Stoffauflaufs 1. Wiederum ist in der Düseneinrichtung eine Lamelle 32 vorgesehen. - In
Fig. 6 ist eine fünfte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs 1 dargestellt. Bei dieser fünften Ausführungsform weist das erste, mit Siebwasser betriebene, zweite Zuführmittel 16 das an das Verteilrohr 24 angeschlossen ist, die Zudosiervorrichtung 40 auf, welche die Zudosierung des Hilfsstoffs, vorzugsweise über die gesamte Maschinenbreite 60 der Papier- oder Kartonmaschine 4, in verschiedene über die Maschinenbreite verteilten, das Siebwasser mit Hilfsstoff führende Kanäle der Führungseinrichtung verteilt. Bei der Ausführungsform gemäßFig. 6 ist für jede der ersten Schichten, die die Faserstoffsuspension führen ein eigenes Verteilrohr vorgesehen. Im Übrigen weist die fünfte Ausführungsform Merkmale wie Trennwände 36, Zudosierventile 41, Zudosierleitungen 42 etc. auf, die bereits bei den ersten vier Ausführungsformen beschrieben wurden. Es wird daher hier diesbezüglich lediglich auf diese obigen Ausführungen verwiesen. - Die Beschickung eines Zuführmittels 16, 20 erfolgt, wie dies in den
Figuren 2 bis 5 angedeutet ist, über mindestens ein in Querrichtung sich erstreckendes Verteilrohr. - Die Zudosierung des mindestens einen Hilfsstoffs kann, ausschließlich oder in beliebiger Kombination, vor dem, in dem oder nach dem Verteilrohr 24 erfolgen.
- Der mindestens eine Hilfsstoff, insbesondere ein Retentionsmittel, ist als Mehrkomponentensystem ausgeführt. Die Zudosierung des Hilfsstoffs kann an einem oder mehreren Orten vom Verteilrohr bis zur Düsenkammer 28 erfolgen.
- Beispielsweise kann zumindest eine erste Komponente oder ein erster Hilfsstoff im Verteilrohr 24 und eine zweite Komponente oder ein zweiter Hilfsstoffe in die zweite Zufuhrleitung 16 zudosierbar sein.
- Bei der Ausführungsform in
Fig. 6 sind zwei Siebwasser führende zweite Schichten 8 mit einem Hilfsstoff gezeigt. Eine derartige Ausführungsform erlaubt dann in z-Richtung einen unsymmetrischen Blattaufbau. - In
Fig. 7 ist ein Stoffauflauf 1 in einer Schrägsicht mit Verteil- und Zuführmittel und einem Querschnitt des Stoffauflaufs 1 gezeigt. Gleiche Bauteile wie in den vorangegangenen Figuren tragen dieselben Bezugsziffern. Wie inFig. 6 gezeigt können mehrere Zudosierorte 44 für Hilfsstoff entlang der Maschinenbreite 60 angeordnet sein. Deren Verteilung ist hier entlang der Maschinenbreite 60 abstandsgleich mit jener des Faserstoffsuspension 72 zuführenden ersten Zuführmittels 20. Sie könnte jedoch auch kleiner als diese ausgebildet sein. Eine sektionale Einteilung der zweiten Zuführmittel 16, insbesondere Zuführleitungen für Siebwasser mit einem Hilfsstoff über die Maschinenbreite erlaubt die unterschiedliche Zugabe von Hilfsstoffen über die Maschinenbreite und damit die Einstellbarkeit der Papierqualität über die Maschinenbreite. Hierfür ist jede Zuführleitung 16 mit einer eigenen Zudosiereinrichtung wie inFig. 6 dargestellt ausgestattet. - Zur Verstärkung der Wirkung des mindestens einen Hilfsstoffs, insbesondere eines Retentionsmittels, ist der Druckverlust und damit die Größe der Scherkräfte in der Düsenkammer 28 anpassbar, die in dem den Hilfsstoff zuführenden zweiten Zuführmittel 16 auftreten. Diese Anpassung kann beispielsweise mittels entsprechender Pumpdruckeinstellungen erfolgen.
- Die Zudosiervorrichtung 40 kann in mindestens eine erste und eine zweite Sektion 96, 100 unterteilt sein, um eine Profilierung der Hilfsstoffbeschickung über die Maschinenbreite 60 zu ermöglichen. Die Zuordnung von jeweils zwei Zudosierventilen 41 und zwei Zudosierleitungen 42 zu einer Sektion 96, 100 ist in
Fig. 7 durch zwei geschwungenen Klammern angedeutet. - Die mindestens zwei Sektionen 96, 100 der Zudosiervorrichtung 40 sind bei einer erfindungsgemäßen Papier- oder Kartonmaschine 4 in eine Regelung, insbesondere in eine Formationsregelung, einbindbar, wodurch die Profilierung der Hilfsstoffbeschickung über sektional über die Maschinenbreite 60 unterschiedliche Dosierung des Hilfsstoffs, insbesondere des Retentionsmittels, regelbar ist.
- Die siebente Ausführungsform des Stoffauflaufs 1, welche in
Fig. 8 gezeigt ist, demonstriert schließlich die Anwendung der Erfindung bei einem Dreischichtenstoffauflauf mit zwei äußeren Faserstoffsuspensionsschichten 12 und einer zwischen diesen angeordneten Hilfsstoff führenden Mittelschicht 64, bei dem die Faserstoffsuspensionsschichten 12 unterschiedliche Schichtdicke in z-Richtung aufweisen. - Mit der Erfindung wird erstmals ein Stoffauflauf angegeben, der eine Zudosierung von Hilfsstoffen, insbesondere Retentionsmitteln, erlaubt, ohne dass diese zerstört und so in Ihrer Wirkung herabgesetzt werden. Dies wird dadurch erreicht, dass der Hilfsstoff nicht direkt in die Faserstoffsuspension zugeführt wird, sondern in eine Siebwasserschicht, die Siebwasserschicht getrennt durch die Führungseinrichtung des Stoffauflaufs geführt wird und eine Vermischung erst im Bereich der Düsenvorrichtung des Stoffauflaufs stattfindet.
-
- 1
- Stoffauflauf
- 2
- Langsieb
- 4
- Papier- oder Kartonmaschine
- 5
- Stoff; Faserstoffsuspension
- 6
- Brustwalze
- 7
- Nasspartie
- 8
- Zweite Schicht
- 11
- Führungseinrichtung
- 12
- Erste Schicht
- 13
- Stoffbahn
- 16
- Zweites Zuführmittel
- 20
- Erstes Zuführmittel
- 24
- Verteilrohr
- 28
- Düsenkammer
- 32
- Lamelle
- 33
- Drehpunkt
- 36
- Separiermittel, insbesondere Trennwand
- 40
- Zudosiervorrichtung
- 41
- Zudosierventil
- 42
- Zudosierleitung
- 44
- Zudosierort
- 49
- Verwirbelungsmittel, insbesondere Turbulenzerzeuger
- 52
- Siebseitiger Auslass
- 60
- Maschinenbreite
- 64
- Erste strömende Schicht
- 67.1
- Öffnung
- 67.2
- Öffnung
- 76
- Maschinenrichtung
- 84
- Verteilmittel, insbesondere Verteilrohr
- 88
- Querrichtung
- 92
- Einlass
- 96
- Erste Sektion
- 100
- Zweite Sektion
- 105
- Entwässerungsvorrichtung
- 106
- Entwässerungselement
- 107
- Wassergewichtsensor
Claims (10)
- Stoffauflauf (1) für eine Papier- oder Kartonmaschine (4) mit wenigstens einem ersten Zuführmittel (20) für Faserstoffsuspension (5) in eine Führungseinrichtung (11), die mit einer Düsenkammer (28) verbunden ist, aus der die Faserstoffsuspension (5) über einen Spalt austritt, und mit einer Zudosiervorrichtung (40) zum Zudosieren mindestens eines Hilfsstoffs, wobei der Stoffauflauf ein Mehrschichtenstoffauflauf (1) mit wenigstens einer ersten (12) und einer zweiten Schicht (8) ist, wobei wenigstens die erste Schicht (12) des Stoffauflaufs (1) eine Faserstoffsuspension (5) und die zweite Schicht (8) des Stoffauflaufs (1) im Wesentlichen Siebwasser umfasst, wobei das Siebwasser über ein zweites Zuführmittel (16) der Führungseinrichtung (11) zugeführt ist, wobei die erste und die zweite Schicht (8, 12) wenigstens in der Führungseinrichtung (11) getrennt geführt sind, wobei die Zudosiervorrichtung (40) derart angeordnet und ausgestaltet ist, dass der Hilfsstoff im Wesentlichen der zweiten Schicht (8) zugeführt ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass nur im Bereich der strömenden ersten Schicht (12) ein Turbulenzerzeuger (49) vorgesehen ist und im Strömungsweg der zweiten Schicht (8) kein Turbulenzerzeuger eingebracht ist und der mindestens eine Hilfsstoff als Mehrkomponentensystem ausgeführt ist, wobei die Zudosierung mittels der Zudosiervorrichtung (40) von einem Einlass (92) in ein jeweiliges zweites Zuführmittel (16) bis zu einem Auslass (52) der Düsenkammer (28) verteilt erfolgt und somit die Zudosierung an einem Ort erfolgt, an dem stromabwärts kein größerer Druckabfall und/oder keine größeren Turbulenzen im Sinne der Wirkungsbewahrung des Hilfsstoffes in der zweiten Schicht (β) auftritt bzw. auftreten, und dass der Hilfsstoff eine Papierchemikalie, insbesondere ein Retentionsmittel, ist - Stoffauflauf (1) nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
dass die zweiten Zuführmittel (16) eine Zudosiervorrichtung (40) aufweisen, welche die Zudosierung des Hilfsstoffs, vorzugsweise über die gesamte Maschinenbreite (60) der Papier- oder Kartonmaschine (4), ermöglicht. - Stoffauflauf (1) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der mindestens eine Hilfsstoff als Mehrkomponentensystem wenigstens eine erste Komponente des Hilfsstoffs und eine zweite Komponente des Hilfsstoffs umfasst und die erste Komponente im Verteilrohr (24) und die zweite Komponente in dem zweiten Zuführmittel (16) oder in die Führungseinrichtung (11) oder vorzugsweise in die Düsenkammer (28), zudosierbar ist. - Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Führungseinrichtung (11) Separiermittel (36) in Maschinenrichtung (76) umfasst, die Kanäle zur Führung der ersten und der zweiten Schicht (8) ausbilden. - Stoffauflauf (1) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass, insbesondere zur Bildung eines asymmetrischen Blattaufbaus, eine erste Menge des mindestens einen Hilfsstoffs in mindestens eine erste strömende Schicht (64) und eine von der ersten unterschiedliche zweite Menge in mindestens eine zweite strömende Schicht zudosierbar ist, wobei die strömenden Schichten (64) in der Führungseinrichtung (11) durch das mindestens eine Separiermittel (36) voneinander getrennt führbar sind. - Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass mehrere Zudosierorte (44) entlang der Maschinenbreite (60) angeordnet sind, wobei deren Verteilung entlang der Maschinenbreite (60) abstandsgleich mit jener des Faserstoffsuspension (5) zuführenden ersten Zuführmittels (20) oder kleiner als diese ausgebildet sein kann. - Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Verstärkung der Wirkung des mindestens einen Hilfsstoffs, insbesondere eines Retentionsmittels, der Druckverlust und damit die Größe der Scherkräfte in der Düsenkammer (28) anpassbar ist, die in dem den Hilfsstoff zuführenden zweiten Zuführmittel (16) auftreten. - Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Zudosiervorrichtung (40) in mindestens eine erste und eine zweite Sektion (96, 100) unterteilt ist, um eine Profilierung der Hilfsstoffbeschickung über die Maschinenbreite (60) zu ermöglichen. - Stoffauflauf (1) nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die mindestens zwei Sektionen (96, 100) der Zudosiervorrichtung (40) in eine Regelung, insbesondere in eine Formationsregelung, einbindbar sind, wodurch die Profilierung der Hilfsstoffbeschickung über sektional über die Maschinenbreite (60) unterschiedliche Dosierung des Hilfsstoffs (8), insbesondere des Retentionsmittels, regelbar ist. - Papier- oder Kartonmaschine (4) mit einem Stoffauflauf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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