DE19901400A1

DE19901400A1 - Trocknungs- und Glättungseinheit für Faserstoffbahnen

Info

Publication number: DE19901400A1
Application number: DE19901400A
Authority: DE
Inventors: Markus Oechsle
Original assignee: Voith Sulzer Papiertechnik Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 1999-01-15
Filing date: 1999-01-15
Publication date: 2000-07-20
Also published as: DE59911903D1; DE29924829U1; EP1020559B1; EP1020559A3; US6490813B1; EP1020559A2

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren und dazugehörige Vorrichtungen zur Trocknung und Glättung einer Faserstoffbahn (1), insbesondere einer Papierbahn in einer Maschine zur Herstellung und/oder Veredlung derselben, bestehend aus zumindest einer Trockenpartie (2), in der die Faserstoffbahn (1) über mehrere beheizte Zylinder (3) geführt wird und einem Kalander (4) mit mehreren Glättspalten (5). DOLLAR A Zur Gewährleistung eines guten Feuchtequerprofils sowie eines guten Glättergebnisses bei hohen Geschwindigkeiten ist es dabei wesentlich, daß die Faserstoffbahn (1) in der Trockenpartei (2) höchstens bis auf einen Trockengehalt von 93% getrocknet und innerhalb der Trockenpartie (2) mehrfach auf das Feuchtequerprofil der Faserstoffbahn (1) Einfluß genommen wird.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und dazugehörige Vorrichtungen zur Trocknung und Glättung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papierbahn in einer Maschine zur Herstellung und/oder Veredlung derselben, bestehend aus zumindest einer Trockenpartie, in der die Faserstoffbahn über mehrere beheizte Zylinder geführt wird und einem Kalander mit mehreren Glättspalten.

Um dabei ein möglichst gleichmäßiges Feuchtequerprofil zu erreichen, werden die Faserstoffbahnen bisher sehr stark ausgetrocknet und am Ende des Trocknungsvorganges wieder befeuchtet. Dies erfordert sehr viel Energie und lange Trockenpartien.

Herkömmliche SC-Papiere erreichen beispielsweise 97%-98% Trockengehalt am Ende der Trockenpartie bei einem guten Feuchtequerprofil von 2 Sigma von ca. 0,15% bis 0,3%. Durch die Befeuchtung am Ende der Trockenpartie wird dabei der Trockengehalt auf 91% bis 93% gesenkt. Nach einer "Reifezeit" der Papierrolle, in der sich auch ein Ausgleich des Feuchtegehaltes über die Dicke des Papiers hin vollzieht, wird das Papier einem Kalander zugeführt.

Zur Effektivierung des Herstellungsprozesses besteht jedoch ein steigendes Interesse, das Kalandrieren unmittelbar an den Trocknungsvorgang anzuschließen. Durch den Wegfall der o. g. "Reifezeit" verschlechtert sich jedoch inbesondere bei hohen Geschwindigkeiten das Feuchtequerprofil der Faserstoffbahn erheblich.

Das am Ende der Trockenpartie erfaßte Feuchtequerprofil wird hierbei zur Steuerung der Befeuchtungseinrichtung am Ende der Trockenpartie und eventuell auch vorhandener Dampfblaskästen in einer der Trockenpartie vorgelagerten Pressenpartie verwendet. Dies ist nicht nur ungenau, sondern auch mit langen Reaktionszeiten verbunden, was die Ausschußquote erhöht.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, Verfahren und Vorrichtungen zur Trocknung und Glättung von Faserstoffbahnen derart weiterzuentwickeln, daß das Kalandrieren dem Trocknungsvorgang insbesondere auch bei hohen Geschwindigkeiten sowie bei Gewährleistung eines möglichst guten Feuchtequerprofils unmittelbar angeschlossen werden kann.

Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, daß hinsichtlich der Verfahren die Faserstoffbahn in der Trockenpartie höchstens bis auf einen Trockengehalt von 93% getrocknet und innerhalb der Trockenpartie mehrfach auf das Feuchtequerprofil der Faserstoffbahn Einfluß genommen wird und/oder die Feuchteverteilung über die Dicke der Faserstoffbahn während des Trocknungsvorganges an mehreren Orten über die Befeuchtung zumindest einer Seite der Faserstoffbahn möglichst gleichmäßig ausgebildet wird.

Durch die Begrenzung des Trockengehaltes der Faserstoffbahn in der Trockenpartie, der vorzugsweise auch höchstens 91% betragen kann, ergeben sich erhebliche Energieeinsparungen.

Die Gewährleistung eines guten, gleichmäßigen Feuchtequerprofils, quer zur Faserstoffbahn betrachtet, wird über die Beeinflussung desselben an mehreren Orten innerhalb der Trockenpartie erreicht.

Desweiteren hat eine relativ gleichmäßige Feuchteverteilung über die Dicke der Faserstoffbahn während des Trocknungsvorganges den Vorteil, daß man am Ende der Trockenpartie mit einer geringen Befeuchtung auskommt. Infolgedessen muß auch nicht zum Erreichen eines guten Feuchtequerprofils zu stark getrocknet werden.

Dabei sollte zumindest eine Beeinflussung der Feuchteverteilung über die Dicke und/oder des Feuchtequerprofils in den ersten beiden Dritteln der Trockenpartie und eine weitere Beeinflussung im letzten Drittel der Trockenpartie und/oder zwischen der Trockenpartie und dem Kalander erfolgen. In Übereinstimmung mit dieser Anordnungsempfehlung der Beeinflussungsorte aber auch unabhängig davon, kann es von Vorteil sein, wenn zumindest eine Beeinflussung bei einem Feuchtegehalt zwischen 50% und 15%, vorzugsweise zwischen 25% und 15% und eine weitere Beeinflussung bei einem Feuchtegehalt zwischen 20% und 8%, vorzugsweise zwischen 15% und 8% realisiert wird.

Wegen der guten Feuchteverteilung bzw. dem guten Feuchtequerprofils am Ende der Trockenpartie ist es möglich, daß die Faserstoffbahn die Trockenpartie sowie den Kalander mit einer Geschwindigkeit von mehr als 1200 m/min. vorzugsweise von mehr als 1500 m/min durchläuft. Dabei ist es insbesondere von Vorteil, wenn die Faserstoffbahn im Kalander beheizt und über die Breite der Faserstoffbahn zonenweise steuerbar gepreßt und bedampft wird.

Die Intensität der Befeuchtung sollte zumindest an einigen Orten zur Beeinflussung des Feuchtequerprofils zonenweise über die Breite der Faserstoffbahn einstellbar sein. Die Einstellung der Zonen sollte jeweils auf der Basis der nachgeordneten Messung des Feuchtequerprofils erfolgen. Es ist natürlich auch möglich, anstelle der zonenweise steuerbaren Befeuchtung eine zonenweise steuerbare Trocknung vorzusehen. Die Zonenbreite sollte möglichst klein sein und unter 50 mm, vorzugsweise unter 25 mm liegen.

Die dazugehörige Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß einerseits der Faserstoffbahn zumindest in einem der ersten beiden Drittel sowie im letzten Drittel der Trockenpartie und/oder in dem Bereich zwischen der Trockenpartie und dem Kalander wenigstens eine Befeuchtungseinrichtung zugeordnet ist und/oder andererseits der Faserstoffbahn zumindest in einem Bereich, in dem sie einen Feuchtegehalt zwischen 50% und 15%, vorzugsweise zwischen 25% und 15% sowie zumindest in einem Bereich, in dem sie einen Feuchtegehalt zwischen 20% und 8%, vorzugsweise zwischen 15% und 8% besitzt, wenigstens eine Befeuchtungseinrichtung zugeordnet ist. Im Ergebnis kommen zumindest zwei Befeuchtungseinrichtungen zum Einsatz.

Zur Gewährleistung einer möglichst feinen Wasserverteilung sollten die Befeuchtungseinrichtungen insbesondere im letzten Drittel der Trockenpartie das Wasser mit möglichst geringer Tropfengröße im Bereich von weniger als 100 µm vorzugsweise weniger als 80 µm zur Faserstoffbahn sprühen.

Außerdem sollte die Division der Faserstoffbahnlänge zwischen der letzten Beeinflussung der Feuchteverteilung über die Dicke und/oder des Feuchtequerprofils und dem ersten Glättspalt des folgenden Kalanders dividiert durch die Geschwindigkeit der Faserstoffbahn mindestens eine Sekunde betragen. Diese minimale Penetrationszeit erlaubt das Eindringen des aufgesprühten Wassers in die Faserstoffbahn bis zum Beginn des Glättvorganges.

Den Befeuchtungseinrichtungen sind dabei Feuchtequerprofil-Meßeinheiten zugeordnet, welche auf die Steuerung der Befeuchtungseinrichtungen einwirken.

Zur Gewährleistung einer kurzen Reaktionszeit bzw. einer optimalen Ausregelung sollte möglichst jeder Befeuchtungseinrichtung jeweils eine Feuchtequerprofil-Meßeinheit zugeordnet, vorzugsweise nachgeordnet sein.

Die Feuchteverteilung über die Dicke und Breite der Faserstoffbahn kann mit Vorteil noch dadurch beeinflußt werden, daß sich in einer der Trockenpartie vorgelagerten Pressenpartie zur Entwässerung derselben zumindest ein quer zur Faserstoffbahn zonenweise steuerbarer Dampfblaskasten zur Befeuchtung der Faserstoffbahn befindet.

Für das Erreichen guter Werte an Glanz und Glätte der Faserstoffbahn ist es wesentlich, daß der Kalander aus zumindest drei Glättwalzen besteht, welche paarweise jeweils einen Glättspalt bilden, wobei zumindest eine Glättwalze beheizt und zumindest eine Glättwalze durchbiegungsgesteuert ausgeführt ist. Auch eine Befeuchtung im Kalander kann das Ergebnis verbessern, wobei Beheizung und/oder Befeuchtung (meist mit Dampf) vorzugsweise zonenweise steuerbar sein sollten.

In Trockenpartien, in denen vorwiegend nur eine Seite der Faserstoffbahn mit beheizten Zylindern in Kontakt kommt, ist es im allgemeinen ausreichend, wenn zumindest überwiegend nur dieser Seite der Faserstoffbahn Befeuchtungseinrichtungen zugeordnet sind. Lediglich im letzten Drittel der Trockenpartie kann es wegen der Trocknung der äußeren Bereiche der Faserstoffbahn notwendig sein, beiden Seiten der Faserstoffbahn zumindest jeweils eine Befeuchtungseinrichtung zuzuordnen.

Falls beide Seiten der Faserstoffbahn in erheblichem Umfang mit beheizten Zylindern in Kontakt kommen, sollten auch beiden Seiten Befeuchtungseinrichtungen zugeordnet sein.

Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigt die Figur eine schematische Darstellung einer Pressen- und Trockenpartie sowie eines Kalanders.

In der Pressenpartie 8 durchläuft die Faserstoffbahn 1 gemeinsam mit wenigstens einem Preßfilz 13 zumindest einen von zwei Preßwalzen 14 gebildeten Preßspalt. Hierbei nimmt der Preßfilz 13 das ausgepreßte Wasser auf und führt es von der Faserstoffbahn 1 weg. Danach gelangt die Faserstoffbahn 1 zur Trockenpartie 2 die aus mehreren Trockengruppen besteht, in denen die Faserstoffbahn 1 gemeinsam mit einem Trockensieb 12 abwechselnd über beheizte Zylinder 3 und vorzugsweise besaugte Leitwalzen 11 läuft. Dabei berührt die Unterseite der Faserstoffbahn 1 die beheizten Zylinder 3 und das Trockensieb die Leitwalzen 11.

Nach erfolgter Trocknung wird die Faserstoffbahn 1 zu einem Kalander 4 zur Erzeugung von Glanz und Glätte geführt.

Dieser Kalander 4 besteht hier beispielhaft aus sechs übereinander angeordneten Glättwalzen 10, die paarweise Glättspalte 5 bilden, wobei von zwei benachbarten Glättwalzen 5 eine beheizt und die andere durchbiegungsgesteuert ausgeführt ist.

In der Pressenpartie 8 befindet sich ein Dampfblaskasten 9, der quer zur Faserstoffbahn 1 zonenweise steuerbar ist und das Feuchtequerprofil beeinflußt. Am Anfang der Trockenpartie 2 ist hierzu eine Feuchtequerprofil-Meßeinheit 7 angeordnet, welche auf den Dampfblaskasten 9 einwirkt. Des weiteren befinden sich am Anfang der Trockenpartie 2 eine der beheizten Unterseite der Faserstoffbahn 1 zugeordnete Befeuchtungseinrichtung 6 sowie am Ende der Trockenpartie 2 zwei, auf verschiedenen Seiten der Faserstoffbahn 1 angeordnete, weitere Befeuchtungseinrichtungen 6. Alle Befeuchtungseinrichtungen 6 sind zonenweise steuerbar, wobei die Zonenbreite 25- 30 mm beträgt und die versprühten Wassertropfen kleiner als 100 µm sind, und von nachgeordneten Feuchtequerprofil-Meßeinheiten 7 beeinflußt. Während jedoch die Feuchtequerprofil-Meßeinheit 7 der ersten Befeuchtungseinrichtung 6 vor den letzten beiden Befeuchtungseinrichtungen 6 angeordnet ist, besitzen die letzten beiden Befeuchtungseinrichtungen 6 der Trockenpartie 2 eine gemeinsame, zwischen Trockenpartie 2 und Kalander 4 vorhandene Feuchtigkeitsquerprofil-Meßeinheit 7.

Ergänzend wird auch die Möglichkeit dargestellt, daß das Feuchtequerprofil und damit Glanz und Glätte im Kalander 4 mittels einer weiteren Befeuchtungseinrichtung 6 sowie einer nachfolgenden Feuchtigkeitsquerprofil-Meßeinheit 7 beeinflußt wird. Nach dem Kalander wird die Faserstoffbahn aufgewickelt und weiterverarbeitet.

Es sind hierbei jedoch auch andere Gestaltungen der Trockenpartie 2 möglich, wobei beispielsweise beide Seiten der Faserstoffbahn 1 zumindest im Endbereich der Trockenpartie 2 mit beheizten Zylindern 3 in Kontakt kommen. In diesen Fällen können zunehmend auch auf beiden Seiten der Faserstoffbahn 1 Befeuchtungseinrichtungen 6 angeordnet sein.

Das dargestellte Beispiel ermöglicht Geschwindigkeiten von mehr als 1500 m/min, wobei die Befeuchtungseinrichtungen 6 innerhalb der Trockenpartie 2 in einen Bereich zwischen 40% und 20% Feuchtegehalt am Anfang der Trockenpartie 2 sowie in einem Bereich zwischen 15% und 10% am Ende der Trockenpartie 2 angeordnet sind. Prinzipiell sind natürlich auch noch mehr Befeuchtungseinrichtungen 6 innerhalb der Trockenpartie 2 einsetzbar. Dabei beträgt die Faserstoffbahnlänge zwischen der letzten Befeuchtungseinrichtung 6 und dem ersten Glättspalt 5 beispielsweise 30 m, was das ausreichende Eindringen des Wassers in die Faserstoffbahn 1 bis zum Glätten erlaubt.

Durch die beständige Einflußnahme auf das Feuchtequerprofil sowie die Feuchteverteilung über die Dicke der Faserstoffbahn 1 muß nicht mehr so stark in der Trockenpartie 2 getrocknet werden.

In der Folge sind Trockengehalte von maximal 93% beziehungsweise 91% ausreichend, was zu großen Energieeinsparungen führt beziehungsweise die Trockenpartie 2 verkürzt.

Die Messung des Feuchtequerprofils kann zum Beispiel auf bekannte Weise mit Infrarot-Technik erfolgen.

Claims

1. Verfahren zur Trocknung und Glättung einer Faserstoffbahn (1), insbesondere einer Papierbahn in einer Maschine zur Herstellung und/oder Veredlung derselben, bestehend aus zumindest einer Trockenpartie (2), in der die Faserstoffbahn (1) über mehrere beheizte Zylinder (3) geführt wird und einem Kalander mit mehreren Glättspalten (5), dadurch gekennzeichnet, daß die Faserstoffbahn (1) in der Trockenpartie (2) höchstens bis auf einen Trockengehalt von 93% getrocknet und innerhalb der Trockenpartie (2) mehrfach auf das Feuchtequerprofil der Faserstoffbahn (1) Einfluß genommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserstoffbahn (1) in der Trockenpartie (2) höchstens bis auf einen Trockengehalt von 91% getrocknet wird.

3. Verfahren insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuchteverteilung über die Dicke der Faserstoffbahn (1) während des Trocknungsvorganges an mehreren Orten über die Befeuchtung zumindest einer Seite der Faserstoffbahn (1) möglichst gleichmäßig ausgebildet wird.

4. Verfahren insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Beeinflussung der Feuchteverteilung über die Dicke und/oder des Feuchtequerprofils in den ersten beiden Dritteln der Trockenpartie (2) und zumindest eine weitere Beeinflussung im letzten Drittel der Trockenpartie (2) und/oder zwischen der Trockenpartie (2) und dem Kalander (4) erfolgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Beeinflussung der Feuchteverteilung über die Dicke und/oder des Feuchtequerprofil bei einem Feuchtegehalt zwischen 50% und 15%, vorzugsweise zwischen 25% und 15% erfolgt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Beeinflussung der Feuchteverteilung über die Dicke und/oder des Feuchtequerprofils bei einem Feuchtegehalt zwischen 20% und 8%, vorzugsweise zwischen 15% und 8% erfolgt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserstoffbahn (1) die Trockenpartie (1) sowie den Kalander (4) mit einer Geschwindigkeit von mehr als 1200 m/min. vorzugsweise von mehr als 1500 m/min durchläuft.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Division der Faserstoffbahnlänge zwischen der letzten Beeinflussung der Feuchteverteilung über die Dicke und/oder des Feuchtequerprofils und dem ersten Glättspalt (5) des folgenden Kalanders (4) dividiert durch die Geschwindigkeit der Faserstoffbahn (1) mindestens eine Sekunde beträgt.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserstoffbahn (1) im Kalander(4) beheizt und über die Breite der Faserstoffbahn (1) zonenweise steuerbar gepreßt wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität der Befeuchtung zonenweise über die Breite der Faserstoffbahn (1) einstellbar ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität der Befeuchtung vorzugsweise zonenweise von zumindest einer der Befeuchtung nachgeordneten Messung des Feuchtequerprofils der Faserstoffbahn (1) beeinflußt wird.

12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserstoffbahn (1) zumindest in einem der ersten beiden Drittel sowie im letzten Drittel der Trockenpartie (2) und/oder im Bereich zwischen der Trockenpartie (2) und dem Kalander (4) wenigstens eine Befeuchtungseinrichtung (6) zugeordnet ist.

13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserstoffbahn (1) wenigstens zwei Befeuchtungseinrichtungen (6) zugeordnet sind, von denen zumindest eine in einem Bereich, in dem die Faserstoffbahn (1) einen Feuchtegehalt zwischen 50% und 15%, vorzugsweise zwischen 25% und 15% sowie zumindest eine weitere in einem Bereich, in dem sie einen Feuchtegehalt zwischen 20% und 8%, vorzugsweise zwischen 15% und 8% besitzt, angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Befeuchtungseinrichtungen (6) insbesondere im letzten Drittel der Trockenpartie (2) das Wasser mit möglichst geringer Tropfengröße im Bereich von weniger als 100 µm, vorzugsweise weniger als 80 µm zur Faserstoffbahn (1) sprühen.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Befeuchtungseinrichtungen (6) hinsichtlich der Intensität quer zur Faserstoffbahn (1) zonenweise steuerbar sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Zonenbreite kleiner als 50 mm, vorzugsweise kleiner als 25 mm ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß den Befeuchtungseinrichtungen (6) Feuchtequerprofil-Meßeinheiten (7) zugeordnet sind, welche auf die Steuerung der Befeuchtungseinrichtungen (6) einwirken.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Befeuchtungseinrichtung (6) jeweils eine Feuchtequerprofil- Meßeinheit (7) folgt.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß sich in einer der Trockenpartie (2) vorgelagerten Pressenpartie (8) zur Entwässerung zumindest ein quer zur Faserstoffbahn zonenweise steuerbarer Dampfblaskasten (9) zur Befeuchtung der Faserstoffbahn (1) befindet.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Kalander (4) aus zumindest drei Glättwalzen (10) besteht, welche paarweise jeweils einen Glättspalt (5) bilden, wobei zumindest eine Glättwalze (10) beheizt und zumindest eine Glättwalze (10) durchbiegungsgesteuert ausgeführt ist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest vorwiegend nur eine Seite der Faserstoffbahn (1) mit beheizten Zylindern (3) in Kontakt kommt und zumindest überwiegend nur dieser Seite der Faserstoffbahn (1) Befeuchtungseinrichtungen (6) zugeordnet sind.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß im fetzten Drittel der Trockenpartie (2) beiden Seiten der Faserstoffbahn (1) zumindest jeweils eine Befeuchtungseinrichtung (6) zugeordnet ist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß beide Seiten der Faserstoffbahn (1) mit beheizten Zylindern (3) in Kontakt kommen und beiden Seiten Befeuchtungseinrichtungen (6) zugeordnet sind.