Verfahren zum Erzeugen einer Faserstoffbahn und Vorrichtung zur Durch- führung des Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einbringen und/oder Aufbringen einer gegenüber einer Faserstoffsuspension mit Fein-und/oder Füllstoffen ange- reicherten Suspension in bzw. auf die Faserstoffsuspension oder auf eine aus der Faserstoffsuspension hergestellte Faserstoffbahn in einer Maschine zur Erzeu- gung einer Faserstoffbahn.

Aus der WO 99/22067 A1 sind bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auftragen eines Mediums auf eine laufende Materialbahn bekannt. Es wird ein flüssiges oder pastöses Auftragmedium, beispielsweise Streichfarbe mit einem Bindemittel, auf eine laufende Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Kar- ton, aufgetragen. Das Aufbringen des Auftragmediums in der Doppelsiebzone des Nassteils einer Papier-oder einer Kartonmaschine führt zu einer guten Ver- ankerung mit der Materialbahn. Dies liegt daran, dass die Fasern im Nassteil noch relativ locker im Verhältnis zu ihrem Endzustand liegen.

Durch den Entwässerungsdruck, der durch die Entwässerungsleisten oder durch den Siebzug auf einer gekrümmten Siebbahn erzeugt wird, wird verstärkt Wasser aus der Fasersuspension ausgetrieben. Wenn in dieser Phase das Auftragmedium durch eine Auftrageinrichtung unter Druck durch das Sieb hindurch in den Faser- verband gepresst wird, verhakt sich das Medium mit Fasern der Materialbahn- oberfläche. Da sich im Innem der Materialbahn noch Wasser befindet, dringt das Medium nicht bis in die Materialbahnmitte ein, sondern bleibt hauptsächlich in den äußeren Schichten. Die Folge ist eine steile Verteilung des Mediums in z- Richtung, wodurch die Bedruckbarkeit wesentlich verbessert wird.

Zusätzlich wird gemäß der WO 99/22067 A1 auch in der Pressenpartie nach dem ersten Pressenelement mittels einer weiteren Auftrageinrichtung flüssiges oder pastöses Auftragmedium auf die Materialbahn aufgetragen.

In der DE 40 19 593 C2 wird ein Stoffauflauf beschrieben, der einen quer liegen- den Verteiler zum Verteilen der zugeführten Stoffsuspension, einen Turbulenzein- satz mit einer Vielzahl von Löchern und Kanälen, einen maschinenbreiten Aus- laufkanal mit einem Auslaufspalt zum Abgeben der Faserstoffsuspension an das Papiermaschinensieb und Mittel zum Einstellen der Stoffdichte der Faserstoffsus- pension über die Arbeitsbreite hinweg vorgesehen. Die Mittel umfassen Leitungen für geregelte Suspensionsströme (Sektionsströme) mit individuell einstellbaren Eigenschaften. Der Stoffauflauf ist über seine Breite hinweg durch Trennwände in Sektionen unterteilt. Je Sektion ist wenigstens ein Anschluss zum Zuführen eines Sektionsstromes vorgesehen. An den sektionierten Abschnitt schließt sich ein Turbulenzeinsatz an. Die Trennwände erstrecken sich strömungsmäßig über einen wesentlichen Teil des Strömungsweges zwischen der Zuführung der Sek- tionsströme und dem Turbulenzeinsatz. Der Auslaufkanal schließt sich an den Turbulenzeinsatz an.

Der bekannte Stoffauflauf ermöglicht es, die beiden Parameter Stoffdichte und Faserorientierung unabhängig voneinander dadurch zu beeinflussen, dass den einzelnen Sektionen individuelle Sektionsströme zugeführt werden, deren Be- triebsparameter wie der Durchsatz, die Stoffdichte und die Faserqualität für sich allein einstellbar sind.

Aus der EP 0 774 540 A2 ist ein Verfahren zur Beeinflussung des Reißlängen- Querprofils einer laufenden Faserstoffbahn bekannt. Die Reißlänge stellt ein Maß für die Reißfestigkeit eines Papiers dar und ist ein Maß dafür, wie lang ein Papier- streifen sein kann, bis er unter der Last seines eigenen Gewichts abreißt. Die Reißlänge lässt sich sowohl in Längs-wie auch in Querrichtung einer Papierbahn ermitteln. Der Quotient dieser beiden Größen stellt das Reißlängenverhältnis dar.

Es zeigt sich, dass das Reißlängenverhältnis-über die Breite der Papierbahn gemessen-unterschiedlich groß ist. In einem mittleren Bereich der Bahnbreite ist

es ziemlich konstant, während es nach den Rändern hin zunimmt. Um ein gleich- mäßiges Reißlängenverhältnis über die gesamte Breite der Bahn einzustellen, wird die Faserlage über die Bahnbreite im Randbereich anders eingestellt als im mittleren Bereich. Zur Beeinflussung der Faserlage dienen sektional verschiedene Turbulenzzustände, Blendenöffnungen, Volumenströme, Stoffdichten, Differenz- geschwindigkeiten zwischen der Siebgeschwindigkeit und dem Stoffstrahl und Wandrauhigkeiten.

Die DE 198 43 729 A1 bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung des Schrumpfungs-Querprofils einer laufenden Materialbahn. Das Schrumpfungs-Querprofil wird während des Entstehungsprozesses der Material- bahn durch die Beeinflussung der örtlichen Zusammensetzung der Stoffsuspen- sion durch das Verändern der Anteile der Komponenten mit unterschiedlichem Schrumpfungsverhalten vergleichmäßigt. Dies geschieht beispielsweise durch vermehrtes Zuführen von Fasern und/oder sonstigen Stoffen in einem sektionalen Bereich.

Bei bekannten Maschinen zur Herstellung von Faserstoffbahnen besteht das Problem, dass in der Trockenpartie einer Maschine zur Bearbeitung einer Faser- stoffsuspension insbesondere am Bahnrand verstärkt eine Schrumpfung der Bahn auftritt. Es entstehen Mikroschrumpffalten, die bei ungestrichenen holzfreien Pa- pieren bereits mit bloßem Auge sichtbar sind. An den Bahnrändern lassen sich Rauhigkeiten von über 500 ml/min (nach Bendtsen gemessen) feststellen, wäh- rend es in der Mitte lediglich 200 ml/min sind.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, durch das sich Rau- higkeitsunterschiede zwischen Bahnmitte und Bahnrand verringern lassen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs ge- nannten Art dadurch gelöst, dass eine mit Fein-und/oder Füllstoffen angereicherte Suspension stärker oder ausschließlich an den seitlichen Randbereichen als in der Mitte der Faserstoffbahn zugeführt wird.

Die Erfindung macht sich zunutze, dass die unterschiedlichen Stoffkomponenten in unterschiedlichem Maße zur Rauhigkeit einer Papieroberfläche beitragen. Bei- spielsweise lassen sich durch erhöhte Fein-und Füllstoffkonzentrationen an der Papieroberfläche glattere Papiere erzeugen. Dieser Effekt wird ausgenutzt, indem an den Rändern der Faserstoffbahn die Fein-und Füllstoffkonzentration erhöht wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteran- sprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

Von Vorteil ist es insbesondere, wenn die angereicherte Suspension derart auf oder in die Faserstoffsuspension eingebracht wird, dass der Fein-und/oder Füll- stoffgehalt im Querschnitt der Faserstoffbahn quer zur Maschinenlaufrichtung einen von der Mitte der Faserstoffbahn nach außen stetig ansteigenden Verlauf aufweist.

Beispielsweise lässt sich das Profil so einstellen, dass bei der Aufbringung der angereicherten Suspension der Verlauf des Fein-und/oder des Füllstoffgehalts dem einer nach oben offenen Parabel in einem Diagramm entspricht, in dem der Fein-und/oder der Füllstoffgehalt eine Funktion der Breite der Faserstoffbahn ist.

Der Profilverlauf, beispielsweise der Profilverlauf des Aschegehalts, wird bevor- zugt mittels eines traversierenden Scanners ermittelt, wobei zweckmäßigerweise der Profilverlauf als Maß für die Dosierung herangezogen wird. Die Dosierung kann jedoch auch nach einem vorgegebenen Verlauf erfolgen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens besteht darin, dass eine an Fein- und/oder Füllstoffen angereicherte Stofffraktion aus einem Filter, insbesondere einem Scheibenfilter oder einem Sortierer in einer Anlage zur Aufbereitung der Faserstoffsuspension, in der Maschine zur Herstellung der Faserstoffsuspension dieser zugesetzt wird. Beispielsweise wird das Accept eines Scheibenfilters zur Reinigung von Siebwasser verwendet, d. h. eine Stofffraktion, in der Fein-und Füllstoffe in stark angereicherter Form vorliegen. Altemativ kann auch eine Frak- tionierung verwendet werden.

Die angereicherte Suspension lässt sich an verschiedenen Stellen in der Ma- schine zusetzen, etwa im Stoffauflauf, in der Siebpartie oder in der Trockenpartie.

Bei Verdünnungswasser-Stoffaufläufen bietet es sich an, die mit Fein-oder Füll- stoff angereicherte Fraktion über ModuleJet-Ventile an den Rändern zuzuführen.

Auf diese Weise ist es möglich, die erhöhte Schrumpfung der Bahnränder mit den damit verbundenen Nachteilen hinsichtlich der Oberflächenqualität durch Vorteile im Bereich der Stoffzusammensetzung zu kompensieren.

Mit der Erfindung wird die Porosität von Streichrohpapier verringert, so dass eine bessere Strichabdeckung erzielt wird. Dies ist insbesondere bei leichtgewichtigen Papieren von Bedeutung, die mit geringerem Aschegehalt und erhöhtem Lang- faseranteil produziert werden und dadurch eine höhere Porosität besitzen. Auch bei Kopier-und Offsetpapieren wird die Porosität verringert, ohne dass sich die Oberflächenfestigkeit vermindert oder die Staubneigung vergrößert.

Vom Gesamtstrom des Verdünnungswassers oder des Siebwassers oder einer in der Stoffaufbereitung verwendeten Suspension lassen sich die Fein-und Füllstoffe durch Fraktionierung oder aus dem Accept des Scheibenfilters abtrennen.

Durch die Erfindung ist ein gezieltes Aufbringen der Fein-und/oder Füllstofffrak- tion auf der Papieroberfläche im Bereich des Formers oder des Pressenbereichs gemäß der bereits genannten WO 99/22067 A1 oder durch Mehrschichttechnik möglich.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung eines der oben beschriebenen Verfahren.

In einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung ist vorgesehen, dass im Stoff- auflauf Ventile vorhanden sind, über die sich die angereicherte Suspension der Faserstoffsuspension zuführen lässt.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass in der Siebpartie und/oder in der Pressenpartie und/oder in der Trockenpartie Vor-

richtungen zum Aufbringen der angereicherten Suspension auf die Oberfläche der Faserstoffbahn angeordnet sind.

Die Erfindung beruht darauf, dass die unterschiedlichen Stoffkomponenten in unterschiedlichem Maße zur Rauhigkeit der Papieroberfläche beitragen. Bei- spielsweise lassen sich durch erhöhte Fein-oder Füllstoffkonzentrationen an der Papieroberfläche glattere Papiere erzeugen. Dieser Effekt wird ausgenutzt, um an den Rändern der Materialbahn den Fein-und/oder Füllstoffgehalt zu erhöhen.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass über die gesamte Bahnbreite gleichmäßigere Qualitäten, insbesondere Oberflächenqualitäten, erzielt werden.

Beim Aufwickeln einer Papierbahn entstehen auch im Randbereich keine Rollen mit einer anderen Zusammensetzung als die, die aus dem mittleren Bereich der Bahn erzeugt werden. Überdies lässt sich die Bahnbreite einer Papierbahn besser ausnutzen. Mit der Erfindung lässt sich Streichrohpapier mit geschlossenerer Oberfläche herstellen als nach dem Stand der Technik ; ebenso lassen sich auch holzfreie ungestrichene Papiere herstellen. Bei gleichem spezifischen Volumen wird eine geringere Rauhigkeit erzielt. Durch die gegenüber herkömmlichen Fa- serstoffbahnen geschlossenere Oberfläche wird beim Bedrucken auch das Farb- wegschlagen vermindert, ohne dass sich die Oberflächenfestigkeit reduziert.

Nachstehend wird die Erfindung in Ausführungsbeispielen anhand der Zeich- nungen näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1a, b Schemen zur Regelung der Konzentration in einem Suspensionsstrom in einem Stoffauflauf, Fig. 2a, b einen Stoffauflauf in der Seitenansicht und in der Draufsicht und Fig. 3 eine schematische Ansicht einer Maschine zur Herstellung einer Fa- serstoffbahn.

In einer Durchflussverhältnisregelung (Fig. 1a) lässt sich das Verhältnis zwischen der Faserstoffsuspension und einer an Füll-und/oder Feinstoffen angereicherten Suspension dadurch einstellen, dass gemäß DIN 19227 Blatt 1, Seite 9 die beiden

Suspensionsströme in einem Mischer 1 zusammengeführt werden, aus dem ein Sektionsstrom QM mit der Gesamtkonzentration CM herausgeführt wird. Der erste, in den Mischer 1 führende Teilstrom QH hat die Konzentration CH und wird noch vor dem Durchflussverhältnisregelkreis durch einen Durchflussmengenregelkreis bezüglich der Durchflussmenge geregelt. Der zweite, in den Mischer 1 führende Teilstrom QL mit der Konzentration CL wird bezüglich seines Volumenstroms über das Stellventil des Durchflussverhältnisregelkreises geregelt.

Eine Variante zu dem Regelschema besteht darin, dass die beiden zugeführten Teilströme QH mit der Konzentration CH und QL mit der Konzentration CL jeweils separat über einen Durchflussmengenregelkreis einstellen, wobei die Führungs- größen für die einzelne Mengenregelung aus einer zentralen Rechnersteuerung zugeführt wird, aus dem dann ein Sektionsstrom QM mit einer Endkonzentration CM an einen nachgeschalteten Stoffauflauf 2 (Fig. 2a, b) abgegeben wird.

In dem Stoffauflauf 2 wird die Stoffsuspension in einzelnen Strömen mit den Sek- tionsströmen Qmi (i = 1,2,... n) und der Konzentration Cm einem sektionierten Ab- schnitt 3 des Stoffauflaufs 2 zugeführt., von wo aus die Stoffsuspension in den Turbulenzeinsatz 4 eingeführt wird. Anschließend gelangt sie in eine Düse 5 ; von dort wird sie durch einen Austrittsspalt der Maschine zur Herstellung der Faser- stoffbahn zugeführt. Der sektionierte Abschnitt 3 ist durch eine Vielzahl von Trennwänden 6 unterteilt.

Die angereicherte Suspension kann jedoch nicht nur in dem Stoffauflauf 2 in die Faserstoffbahn eingebracht werden, sondern auch in der Siebpartie, in der Pres- senpartie und in der Trockenpartie auf diese aufgebracht werden.

In einer sich oberhalb eines Maschinenfundaments 7 (Fig. 3) erstreckenden Ma- schine zur Herstellung einer Faserstoffbahn wird aus einem Stoffauflauf 8 eine Faserstoffsuspension zwischen Siebe 9 und 10 aufgebracht. Auf dem Radius einer Formierwalze 11 laufen die Siebe 9,10 keilförmig aufeinander zu und schließen die Faserstoffsuspension zwischen sich ein. Dabei erfolgt eine erste Entwässerung der Faserstoffsuspension, und es bildet sich eine Fasermatte 12,

aus der die Materialbahn entsteht.

Ab der Formierwalze 11 beginnt die Doppelsiebzone, die ihren Endpunkt bei einer Walze 13, beispielsweise einer Siebsaugwalze, hat. In der Doppelsiebzone kön- nen sich noch weitere Entwässerungselemente wie ein Entwässerungskasten 14, nachgiebige, anpressbare Entwässerungsleisten 15 und ein Siebsaugkasten 16 befinden.

Durch auf die Siebe 9,10 aufgesetzte Applikatoren 17,18 kann in die schon teil- weise entwässerte Materialbahn 12 die Suspension mit den Fein-und/oder den Füllstoffen in den Faserverband der Materialbahn 12 hinein eingebracht werden.

Die Applikatoren 17,18 sind dabei ebenso wie der Stoffauflauf (Fig. 2a, b) sek- tionsweise aufgebaut, um an den Randzonen der Materialbahn 12 erhöhte Kon- zentrationen gegenüber dem mittleren Bereich aufzubringen. Die verschiedenen Teilströme der Suspension strömen aus schlitzförmigen Öffnungen auf die Materi- albahn 12.

An die Nasspartie mit den Sieben 9,10 schließt sich eine Pressenpartie 19 an, zu der ein endloses Band 20 die Materialbahn 12 überführt. In der Pressenpartie 19 sind Auftrageinrichtungen 21,22, 23 angeordnet. Auch an einem Pressspalt zweier Presswalzen 24,25 kann eine Auftrageinrichtung angeordnet sein. Durch die Rotation der Presswalzen 24,25 wird dann das Medium auf die Materialbahn- oberfläche übertragen.

Nach der Pressenpartie 19 wird die Materialbahn 12 mittels einer (hier nicht dar- gestellten) Überführeinrichtung um eine Leitwalze 26 herum zu einer Trocken- partie 27 weitergeleitet. In dieser bilden Trockenzylinder 28,29, 30, ein Trocken- sieb 31 und eine Trockensiebsaugwalze 32 eine einseitig oben befilzte Trocken- gruppe. In dem Bereich, in dem die Materialbahn 12 offen auf dem Trocken- zylinder 28 aufliegt, ist eine Auftrageinrichtung 33 angeordnet. Bei der Um- schlingung der Trockensiebsaugwalze 32 ist eine weitere Auftrageinrichtung 34 angebracht, um eine mit Fein-und/oder Füllstoffen angereicherte Suspension auf die Materialbahn 12 aufzubringen.

Die Trockenzylinder 35,36, 37,38 bilden eine zweireihige Trockengruppe inner- halb der Trockenpartie 27. Innerhalb dieser Trockengruppe lassen sich Auftragein- richtungen 39,40, 41 derart zwischen einem oberen und einem unteren Trocken- zylinder anordnen, dass beide Materialbahnoberflächen abwechselnd mit der auf- zutragenden Suspension behandelt werden.

Bezugszeichenliste 1 Mischer 2 Stoffauflauf 3 sektionierter Abschnitt 4 Turbulenzeinsatz 5 Düse 6 Trennwände 7 Maschinenfundament 8 Stoffauflauf 9 Sieb 10 Sieb 11 Formierwalze 12 Materialbahn = Fasermatte 13 Walze 14 Entwässerungskasten 15 Entwässerungsleisten<BR> 16 Siebsaugleisten 17 Applikator 18 Applikator 19 Pressenpartie 20 endloses Band 21 Auftrageinrichtung 22 Auftrageinrichtung 23 Auftrageinrichtung 24 Presswalze 25 Presswalze 26 Presswalze 27 Trockenpartie 28 Trockenzylinder 29 Trockenzylinder 30 Trockenzylinder

31 Trockensieb 32 Trockensiebsaugwalze 33 Auftrageinrichtung 34 Auftrageinrichtung 35 Trockenzylinder 36 Trockenzylinder 37 Trockenzylinder 38 Trockenzylinder 39 Auftrageinrichtung 40 Auftrageinrichtung 41 Auftrageinrichtung