AT507115A2

AT507115A2 - METHOD AND SYSTEM FOR OPTIMIZING PROPERTIES OF A FIBERWORK

Info

Publication number: AT507115A2
Application number: AT0123109A
Authority: AT
Original assignee: Metso Paper Inc
Priority date: 2008-08-12
Filing date: 2009-08-05
Publication date: 2010-02-15
Also published as: FI20085769L; FI121888B; DE102009028135A1; FI20085769A0; AT507115A3; AT507115B1

Description

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Verfahren und System zur Optimierung von Eigenschaften einer FaserbahnMethod and system for optimizing properties of a fibrous web

Gegenstand dieser Erfindung sind ein Verfahren und ein System zur Optimierung von Eigenschaften einer Faserbahn bei deren Herstellung, wobei der Stoffauflauf in mehrere parallele Speisezonen unterteilt wird, deren jede mit wenigstens zwei verschiedenen Stoffsuspensionen beschickt wird.This invention relates to a method and system for optimizing properties of a fibrous web in its manufacture, wherein the headbox is subdivided into a plurality of parallel feed zones, each of which is fed with at least two different stock suspensions.

Infolge der Randschrumpfung der unter herkömmlicher Zylindertrocknung hergestellten Faserbahn (Papier, Karton) sind die Querfestigkeiten in den Bahnrandbereichen erheblich geringer als im Mittelbereich der Faserbahn, weshalb die Faserbahnmaschine in der Praxis nach den Bedingungen der Randbereiche gefahren werden muss. Auf diese Weise erreicht man, dass die Randfestigkeiten den Mindestwert der Qualitätsspezifikationen erfüllen, während die Festigkeitswerte in Bahnmitte um bis zu 15-20 % über den geforderten Werten liegen.Due to the edge shrinkage of the fiber web produced under conventional cylinder drying (paper, cardboard), the transverse strengths in the web edge regions are considerably lower than in the middle region of the fiber web, which is why the fiber web machine must be driven in practice to the conditions of the edge regions. In this way it is achieved that the edge strengths meet the minimum value of the quality specifications, while the strength values in the middle of the web are up to 15-20% above the required values.

Aus KostengrUnden ist man im Allgemeinen bestrebt, zum Beispiel Karton aus dem billigst möglichen Rohstoff, mit dem die geforderten Festigkeits- und sonstigen Eigenschaften noch erreicht werden, herzustellen. Wegen der großen flächenbezogenen Masse ist zum Beispiel die Zugfestigkeit bei Kartons nicht so kritisch wie bei vielen dünneren Papiersorten. Von den „planaren“ mechanischen Eigenschaften von Kartonprodukten ist die Druckfestigkeit im Allgemeinen wichtiger als die Zugfestigkeit. Bei Liner zum Beispiel gehören der Berstwiderstand und die Druckfestigkeit in Querrichtung, die zum Beispiel mit dem Short Span Compression Test (SCT, CD) oder dem Ring Crush Test (RCT, CD) gemessen werden kann, zu den wichtigsten Festigkeitseigenschaften. Bei Fluting (Wellenpapier) ist neben der Druckfestigkeit in Querrichtung der Flachstauchwiderstand, der mit dem Concora Medium Test (CMT) bestimmt werden kann, eine wichtige Eigenschaft.For cost reasons, it is generally endeavored, for example, to produce cardboard from the cheapest possible raw material with which the required strength and other properties are still achieved. Because of the large basis weight, for example, the tensile strength in cartons is not as critical as with many thinner grades of paper. Of the "planar" mechanical properties of paperboard products, compressive strength is generally more important than tensile strength. For example, in Liner, burst resistance and transverse compressive strength, which can be measured with, for example, the Short Span Compression Test (SCT, CD) or the Ring Crush Test (RCT, CD), are among the most important strength properties. In fluting (wave paper) in addition to the compressive strength in the transverse direction of the flat crushing resistance, which can be determined with the Concora Medium Test (CMT), an important feature.

Meistens wird die Faserbahn aus einem einzigen homogenen Stoffstrahl gebildet, der in gleichmäßiger Qualität Uber die gesamte Breite der Faserbahnmaschine reicht. Aus der Schrift FI 72550C kennt man ein Verfahren zur Sicherstellung des Papierbahn-AuffUhrens und zur Verringerung der Abrissneigung, bei dem in den Randbereichen der Papierbahn ein Spezial- oder Zusatzstoff aufgetragen wird, dessen rohstoffmäßige Zusammensetzung, Dichte und Menge so geregelt oder gewählt ist, dass die Randbereiche eine wesentlich höhere Festigkeit erhalten als der Mittelbereich, aus dem ja die Bahn hauptsächlich besteht. Aus der Schrift DE 3715551 Al kennt man ein Verfahren zur Verringerung des Flatterns der Bahnränder, bei dem auf die Randbereiche der Bahn eine Stoffsuspension aufgebracht wird, die ein höheres Festigkeitspotential hat als die für die übrige Breite der Bahn eingesetzte Stoffsuspension. Bewiiken lässt sich dieses höhere Festigkeitspotential zum Beispiel durch Zusetzen festigkeitssteigemder Chemikalien und Bindemittel, durch Mahlung des Fasermaterials oder durch Zusatz von Fasern, die eine wesentlich höhere Festigkeit haben. In beiden genannten Schriften wird der die Festigkeit der Bahn verbessernde Zusatzstoff lediglich auf die Randbereiche der Bahn aufgetragen.In most cases, the fibrous web is formed from a single homogeneous material jet, which extends over the entire width of the fibrous web machine in a uniform quality. From document FI 72550C there is known a method for ensuring paper web feeding and for reducing the tendency to break, in which a special or additive is applied in the marginal areas of the paper web whose raw material composition, density and amount are regulated or selected such that the edge areas receive a much higher strength than the central area, of which yes the web mainly consists. From document DE 3715551 A1 there is known a method for reducing the flutter of the web edges, in which a pulp suspension is applied to the edge regions of the web, which has a higher strength potential than the pulp suspension used for the remaining width of the web. It is possible to assess this higher strength potential, for example by adding strength-increasing chemicals and binders, by grinding the fiber material or by adding fibers which have a significantly higher strength. In both cited documents, the strength of the web improving additive is applied only to the edge regions of the web.

Vom Stand der Technik her sind VerdUnnungsstoffaufläufe bekannt, bei denen zur Regelung des Flächenmassen-Profils der Bahn unter den aus dem Stoffverteiler kommenden Stoffsuspensionsstrom Uber die gesamte Stoffauflaufbreite ein aus dem Verdünnungswasserverteiler kommender Verdünnungswasserstrom gemischt wird. Der Anteil des Verdünnungswasserstroms an den einzelnen Stellen wird durch Ventile geregelt, deren in Querrichtung des Stoffauflaufs mehrere nebeneinander angeordnet sind. Als Verdünnungsmedium kann reines Wasser oder aus der Siebpartie zugeleitetes faserhaltiges Siebwasser verwendet werden.From the state of the art, dilution suspensions are known in which, to control the basis weight profile of the web, a dilution water stream coming from the dilution water distributor is mixed under the stock suspension flow coming from the material distributor over the entire headbox width. The proportion of dilution water flow at the individual points is regulated by valves, which are arranged side by side in the transverse direction of the headbox. The dilution medium used may be pure water or fibrous white water fed from the wire section.

Aus der Schrift FI 100345 kennt man ein zur Regelung des Eigenschaftsprofils der Papierbahn in Querrichtung dienendes Verfahren, bei dem in den Stoffauflauf wenigstens zwei Speiseströme geleitet werden, die Rohstoffe des herzustellenden Papiers in wässriger Suspension enthalten. Der Stoffauflauf ist in Querrichtung in sog. Speisezonen unterteilt, wobei in jede Zone ein „Kombistrom“ aus den o.g. Speiseströmen geleitet wird. Das Eigenschaftsprofil der Papierbahn wird gemessen, und das Messsignal wird dem Stoffauflauf-Regelsystem zugeleitet. Eine Eigenschaft eines oder mehrerer Rohstoffe der Speiseströme, wie z.B. die Konzentration, die Dichte, die Helligkeit, die Farbe o. dgl., wird gemessen, und das erhaltene Messsignal wird dem Regelsystem zugeleitet. Auf Grund des Eigenschaftsprofils der Papierbahn, der Eigenschaft des Speisestroms und der Einstellwerte werden Regelsignale gebildet, mit denen das in jeder Speisezone des Stoffauflaufs vorhandene Stellglied, mit dem, um das angestrebte Bahneigenschaftsprofil zu erreichen, Einfluss auf die in die betreffende Speisezone einzuleitenden verschiedenen Stoffanteile genommen wird, geregelt wird.From document FI 100345 there is known a method for controlling the property profile of the paper web in the transverse direction, in which at least two feed streams are conducted into the headbox, which contain raw materials of the paper to be produced in aqueous suspension. The headbox is divided in the transverse direction in so-called feeding zones, in each zone a "Kombistrom" from the o.g. Supply currents is passed. The property profile of the paper web is measured and the measurement signal is sent to the headbox control system. A property of one or more raw materials of the feed streams, e.g. the concentration, the density, the brightness, the color o. The like., Is measured, and the measurement signal obtained is fed to the control system. Based on the property profile of the paper web, the property of the feed stream and the set values, control signals are formed with which the actuator present in each feed zone of the headbox with which to achieve the desired web property profile influences the various substance fractions to be introduced into the relevant feed zone is being regulated.

Aus der Schrift EP 992625 kennt man ein Verfahren zur Verbesserung der Gleichmäßigkeit des Querprofils einer Faserbahn. Das Flüchengewichtsprofil wird durch Uber wenigstens einen Teil der Maschinenbreite sektional variables Mischen einer ersten, zweiten und dritten Suspension, deren jede einen anderen Feststoffgehalt und eine andere prozentuale Zusammensetzung unterschiedlicher Feststoffanteile hat, beeinflusst. Trotz Veränderung des 66755 2* • ·From the document EP 992625 a method is known for improving the uniformity of the transverse profile of a fibrous web. The curse weight profile is influenced by at least a portion of the machine width of a first, second and third suspension, each having a different solids content and a different percentage composition of different solids proportions. Despite changing the 66755 2 * • ·

Gesamtfeststoffgehalts in einer Sektion bleibt die prozentuale Zusammensetzung der einzelnen Feststofikomponenten im sektionalcn Gesamtvolumenstrom konstant.Total solids content in a section, the percentage composition of the individual solids components remains constant in the sectional total volume flow.

Aus der Schrift EP 995834 BI kennt man ein zur Vergleichmäßigung des Eigenschaftsprofils einer Faserbahn bestimmtes Verfahren, bei dem das Querprofil der Schrumpfung der Materialbahn während ihres Entstehungsprozesses durch Ober die Breite erfolgende sektionale Beeinflussung der örtlichen Zusammensetzung der Stoffsuspension durch das Verändern der Anteile der Komponenten mit unterschiedlichem Schrumpfungsverhalten vergleichmäßigt wird. Bei einer Ausführungsform werden als Fasern mit erhöhter Schrumpfungstendenz lange Fasern und als Fasern mit verminderter Schrumpfungstendenz kurze Fasern eingesetzt. Das führt leicht dazu, dass zur Verringerung der Randschrumpfung den Randpartien mehr kurze Fasern und dem mittleren Bereich entsprechend mehr lange Fasern zugeführt werden müssen.The document EP 995834 BI discloses a method for equalizing the property profile of a fibrous web, in which the transverse profile of the shrinkage of the material web during its formation process is effected by sectioning the local composition of the stock suspension by varying the proportions of the components with different width Shrinking behavior is made uniform. In one embodiment, fibers having increased shrinkage tendency are long fibers and fibers having reduced shrinkage tendency are short fibers. This easily leads to the fact that in order to reduce edge shrinkage, more short fibers have to be fed to the edge portions and, correspondingly, more long fibers must be supplied to the middle portion.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Faserbahn-Herstellungskosten zu senken. Aufgabe ist auch, den Einsatz des Faserrohstoffs so zu effizientieren, dass die angestrebten Eigenschaften unter geringeren Kosten als bisher erzielt werden. Weiter liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, aus ein und demselben Faserrohstoff eine Faserbahn von möglichst gleichmäßigem Eigenschaftsquerprofil herzustellen.The object of the present invention is to reduce the fiber web manufacturing costs. The task is also to make the use of the fiber raw material so efficient that the desired properties are achieved at lower costs than before. Furthermore, the invention is based on the object to produce a fiber web of uniform as possible property profile from one and the same fiber raw material.

Die charakteristischen Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens sind im kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1 aufgeführt.The characteristic features of the method according to the invention are listed in the characterizing part of patent claim 1.

Die charakteristischen Merkmale des erfindungsgemäßen Systems sind im kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 8 aufgeführt.The characteristic features of the system according to the invention are listed in the characterizing part of claim 8.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und System wird der Stoffauflauf in mehrere parallele Speisezonen unterteilt, deren jede mit wenigstens zwei verschiedenen Stoffsuspensionen beschickt wird, die durch Fraktionierung der als Faserrohstoff der Faserbahn einzusetzenden Stoffsuspension in eine Kurzfaserfraktion und einen Langfaserfraktion gewonnen werden, von denen die Langfaserfraktion durchschnittlich längere und steifere Fasern als die Kurzfaserfraktion enthält, und das Eigenschaftsquerprofil der Faserbahn wird durch Regeln des Zugabe-, d.h. Speiseverhältnisses Kurzfaserfraktion/Langfaserfraktion in den einzelnen parallelen Speisezonen optimiert.In the method and system according to the invention, the headbox is subdivided into several parallel feed zones, each of which is fed with at least two different stock suspensions obtained by fractionating the pulp suspension to be used as a pulp of the fiber web into a short fiber fraction and a long fiber fraction, of which the long fiber fraction is longer on average and stiffer fibers than the short fiber fraction, and the property profile of the fiber web is determined by controlling the addition, ie Feed ratio of short fiber fraction / long fiber fraction optimized in each parallel feeding zone.

Der Stoffauflauf wird also in Querrichtung in Speisezonen unterteilt, in die über den ersten Stoffverteiler Kurzfaserfraktion und Uber den zweiten StoffVerteiler Langfaserfraktion geleitet wird, und das zonenspezifische Einspeiseverhältnis der beiden Faserfraktionen wird mit einem Stellglied geregelt, das zum Beispiel aus einem Ventil bestehen kann. Die Faserbahn wird somit aus einem einzigen Ausgangstoff hergestellt, dessen Faserfraktionen an den verschiedenen Stellen des Stoffauflaufs variabel so gemischt werden, dass das gewünschte Eigenschaftsquerprofil der Faserbahn erreicht wird. So lassen sich u. a. durch Trockenschrumpfung bedingte niedrigere Randfestigkeitswerte kompensieren indem man den Randbereichen Stoff besseren Festigkeitspotentials als dem mittleren Bahnbereich zuführt, wobei eine Faserbahn ausreichender Festigkeit unter geringeren Kosten als gegenwärtig hergestellt werden kann.The headbox is thus divided transversely into feed zones into which short fiber fraction and over the second pulp fraction long fiber fraction are passed via the first pulp distributor, and the zone-specific feed ratio of the two fiber fractions is controlled by an actuator, which may for example consist of a valve. The fibrous web is thus produced from a single starting material, the fiber fractions of which are variably mixed at the various points of the headbox so that the desired transverse property profile of the fibrous web is achieved. So u. a. compensate for lower edge strength values due to dry shrinkage by feeding fabric of better strength potential than the middle web region to the edge regions, whereby a fiber web of sufficient strength can be produced at a lower cost than presently.

Die Vorrichtung zum Einträgen von Langfäserfraktion in die Kurzfäserfraktion und zum Regeln des Mischungsverhältnisses der Stofffraktionen kann im Prinzip vom gleichen Typ wie bei den gegenwärtigen verdünnungswassergeregelten Stoffaufläufen sein, jedoch müssen bei der Dimensionierung der Vorrichtungen die durch die Langfaserfraktion gesetzten Anforderungen berücksichtigt werden.The apparatus for introducing long fiber fraction into the short fiber fraction and for controlling the mixture ratio of the material fractions may, in principle, be of the same type as in the current dilute water headboxes, however, the dimensioning of the devices must take into account the requirements set by the long fiber fraction.

Das Fraktionieren des Stoffs geschieht bevorzugt in der Stoffaufbereitungsanlage, und die Fraktionen werden getrennt dem Primärkreislauf der Faserbahnmaschine zugeführt. Das Fraktionieren kann mit einem Drucksortierer oder einem anderen passenden Fraktionierapparat erfolgen. Eine ausreichende Sortiergenauigkeit kann bei Fraktionierung in einer einzigen Stufe erreicht werden. Da die Fraktionierung im Allgemeinen die Rejektdichte erhöht, kann es erforderlich sein, die Langfaserfraktion vor dem Einspeisen in die Kurzfaserfraktion zu verdünnen. Das Festigkeitspotential der Langfaserfraktion kann durch Mahlen und Dispergieren erhöht werden.The fractionation of the substance is preferably carried out in the stock preparation plant, and the fractions are fed separately to the primary circuit of the fiber web machine. Fractionation can be done with a pressure sorter or other suitable fractionator. Sufficient sorting accuracy can be achieved in fractionation in a single step. Since fractionation generally increases reject density, it may be necessary to dilute the long fiber fraction prior to feeding into the short fiber fraction. The strength potential of the long fiber fraction can be increased by grinding and dispersing.

Der Faserstoff kann zum Beispiel so fraktioniert werden, dass der Anteil der Kurzfaserfraktion 60-70 % und der Anteil der Langfaserfraktion 30-40 % des Ausgangsfaserstoffs beträgt. Die herzustellende Faserbahn enthält im Wesentlichen entsprechende Kurzfascrfraktions- und Langfaserfraktionsanteile, jedoch sind diese Fraktionen in der Bahn nun so platziert, dass der Anteil der Langfaserfraktion im Bereich der ßahnränder ein anderer ist als im Mittclbereich der Bahn.For example, the pulp may be fractionated such that the proportion of the short fiber fraction is 60-70% and the long fiber fraction is 30-40% of the starting pulp. The fiber web to be produced contains essentially corresponding short fiber fraction and long fiber fraction fractions, but these fractions are now placed in the web such that the proportion of long fiber fraction in the region of the flange edges is different than in the center region of the web.

Von der Mchrlagcnkarton-Herstellung her ist bekannt, den Stoff zu fraktionieren und die so erhaltenen Fraktionen in die verschiedenen Schichten des Mehrlagcnstoffauflaufs einzuspeisen. Eine solche Lösung ist aus dem US-Patent 5746889 bekannt. Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird der Stoff auf an sich bekannte Weise fraktioniert, aber neu daran ist, • · • · • · • · t · · · φ J · ··· dass der Stoff auf die gewünschte Art und Weise in Breitenrichtung des Stoffauflaufs zum Beispiel so verteilt wird, dass in den Randbereichen des Stoffauflaufs der Anteil der festeren Stoffkomponente größer ist als im Mittelbcreich.From the manufacture of paperboard it is known to fractionate the substance and to feed the fractions thus obtained into the various layers of the multi-purpose casserole. Such a solution is known from US Patent 5746889. In the solution according to the invention, the substance is fractionated in a manner known per se, but what is new is that the material is in the desired manner in the width direction of the headbox For example, it is distributed so that in the peripheral areas of the headbox, the proportion of the firmer substance component is greater than in the Mittelbcreich.

Der Stoffauflauf kann auf an sich bekannte Weise mit Verdünnungsprofilierung ausgestattet werden, die zur Regelung des Flächenmassenprofils dient. Dabei umfasst der Stoffauflauf dann noch einen dritten Verteiler und Mittel zum Dosieren des Verdünnungswassers in die Stoffsuspension.The headbox can be equipped in a conventional manner with dilution profiling, which serves to control the surface mass profile. The headbox then includes a third distributor and means for metering the dilution water into the stock suspension.

Mit der Erfindung lassen sich zahlreiche Vorteile erzielen. Bei denn Rohstoffkosten sind Einsparungen möglich, da ja nicht Uber die gesamte Bahnbreite gleichguter Stoff aufgetragen werden muss, um auch an den Bahnrändem ausreichende Festigkeit zu erreichen. Ein gleichmäßiges Festigkeitsquerprofil erreicht man nun indem man in den Bahnrandbereichen durchschnittlich festeren Stoff als im Mittelbereich aufträgt.Numerous advantages can be achieved with the invention. Savings are possible because of raw material costs, since it is not necessary to apply the same amount of material over the entire web width in order to achieve sufficient strength at the web edge. A uniform strength transverse profile is now achieved by applying in the web edge areas on average firmer material than in the central region.

Statt der Festigkeit können auch andere Eigenschaften der Faserbahn optimiert werden. Soll zum Beispiel die Oberflächenrauheit der Bahn optimiert werden, kann in den Randbereichen im durchschnittlich kurzfaserigerer Stoff aufgetragen werden als im Mittelbereich, wodurch sich die Rauheit in den Randbereichen verringert. Dadurch reduziert sich der für eine bestimmte Glätte erforderliche Kalandrierbedarf.Instead of strength, other properties of the fiber web can be optimized. If, for example, the surface roughness of the web is to be optimized, it is possible to apply in the edge regions in the average short-fiber material than in the middle region, as a result of which the roughness in the edge regions is reduced. This reduces the calendering requirement required for a given smoothness.

Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen dargestellten Beispiele, auf die die Erfindung jedoch keinesfalls eng beschränkt werden soll, beschrieben.In the following, the invention will be described with reference to the examples shown in the drawings, to which the invention should by no means be narrowly limited.

Fig. 1 zeigt als grafische Darstellung das Querprofil des MD-Zugsteifigkeitsindex (TSI MD) einer Faserbahn.FIG. 1 shows a graphic representation of the transverse profile of the MD tensile stiffness index (TSI MD) of a fiber web.

Fig. 2 zeigt als grafische Darstellung das Querprofil des CD-Zugsteifigkeitsindex (TSI CD)) der Faserbahn.Fig. 2 shows as a graphic representation of the cross profile of the CD tensile stiffness index (TSI CD)) of the fiber web.

Fig. 3 zeigt den seitlichen Aufriss eines Stoffauflaufs, der sich zur Verwirklichung des erfmdungsgemäßen Verfahrens eignet.Fig. 3 shows the side elevation of a headbox, which is suitable for the realization of the inventive method.

Fig. 4 zeigt den seitlichen Aufriss eines Stoffauflaufs, bei dem die erfindungsgemäße Eigenschaftsprofil-Optimierung und Flächenmassenprofilregelung miteinander kombiniert sind.Fig. 4 shows the side elevation of a headbox, in which the property profile optimization and surface mass profile control according to the invention are combined.

Fig. 5 zeigt den seitlichen Aufriss eines Zweischicht-Stoffauflaufs, bei dem die eine Schicht mit Eigenschaftsprofil-Optimierung und Regelung des Flächenmassenprofils ausgestattet istFig. 5 shows the side elevation of a two-layer headbox, in which the one layer is equipped with property profile optimization and control of the surface mass profile

In Fig. 1 ist der MD-Zugsteifigkeitsindex (Tensile Stiffness Index, TSI MD) der Faserbahn an verschiedenen Stellen in Maschinenquerrichtung gemessen dargestellt. Das Profil des MD-Zugsteifigkeitsindex scheint über die gesamte Bahnbreite relativ gleichmäßig zu sein. Es ist allgemein bekannt, dass das Berstwiderstands-Querprofil und das CMT-Querprofil mit dem MD-Zugsteifigkeitsindex korrelieren.In Fig. 1, the MD tensile stiffness index (Tensile Stiffness Index, TSI MD) of the fibrous web is measured at various locations in the cross-machine direction. The MD tensile stiffness index profile appears to be relatively uniform over the entire web width. It is well known that the burst resistance cross profile and the CMT cross profile correlate with the MD tensile index.

In Fig. 2 ist entsprechend der an verschiedenen Stellen in Bahnquerrichtung gemessene CD-Zugsteifigkeitsindex (TSI CD) der Faserbahn dargestellt. Der CD-Zugsteifigkeitsindex liegt an den Bahnrändem um etwa 18 % niedriger als im Mittelbereich der Bahn. Es ist allgemein bekannt, dass das Querprofil der Druckfestigkeit (SCT CD oder RCT CD) dem CD-Zugsteifigkeitsindex ähnelt.FIG. 2 shows the CD tensile stiffness index (TSI CD) of the fiber web measured at different points in the web transverse direction. The CD tensile stiffness index is about 18% lower at the web edges than at the center of the web. It is well known that the transverse profile of compressive strength (SCT CD or RCT CD) is similar to CD tensile stiffness index.

In Fig. 1 und 2 ist durch die ausgezogene Linie T ein Ziel dargestellt, das zu erreichen mit der erfindungsgemäßen Lösung angestrebt werden kann. Ziel ist es also, den CD-Zugsteifigkeitsindex an den Bahnrändem auf das gleiche Niveau wie im Mittelbereich der Bahn zu bringen (Fig. 2). Die Folge davon ist, dass der MD-Zugsteifigkeitsindex an den Bahnrändem größer wird als im Mittelbereich der Bahn (Fig. 1).In Fig. 1 and 2, a target is shown by the solid line T, which can be achieved with the solution according to the invention to achieve. The aim is thus to bring the CD tensile stiffness index at the web edge to the same level as in the middle region of the web (FIG. 2). The consequence of this is that the MD tensile stiffness index at the web edge becomes larger than in the middle region of the web (FIG. 1).

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und System wird in die Randbereiche Stoff von durchschnittlich besserer spezifischer Festigkeit aufgetragen als im Mittelbereich mit der Folge, dass sich sowohl die MD-Festigkeitswerte als auch die CD-Festigkeitswerte in den Randbereichen erhöhen. Da so das Profil der CD-Druckfestigkeit vergleichmäßigt wird, kann die Druckfestigkeit im Bahnmittelbereich gesenkt werden. Dies wiederum führt zu Einsparungen bei den Faserrohstoffkosten und/oder beim Einsatz die Bahnfestigkeit verbessernder Stärke.In the method and system according to the invention, fabric of average better specific strength is applied to the edge regions than in the middle region, with the result that both the MD strength values and the CD strength values increase in the edge regions. Since the profile of the CD compressive strength is made uniform, the compressive strength in the web center area can be reduced. This in turn leads to savings in fiber raw material costs and / or the use of web strength-enhancing starch.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und System besteht der das höherer Festigkeitspotential aufweisende Stoff aus der durch Fraktionieren des Faserrohstoffs gewonnenen Langfaserfraktion und der das niedrigere Festigkeitspotential aufweisende Stoff entsprechend aus der durch Fraktionieren des Faserrohstoffs gewonnenen Kurzfaserfraktion. So erfolgt also die Herstellung der Faserbahn insgesamt gesehen aus ein und demselben Faserrohstoff, der in Stoffuuflauf-Qucrrichtung im gewünschten (Mischungs)vcrhältnis auf verschiedene Stellen verteilt wird. Als Faserrohstoff kann Recyclingfaser, Holzstoff, Zellstoff oder ein Gemisch derselben eingesetzt werden.In the method and system of the present invention, the higher strength potential substance consists of the long fiber fraction obtained by fractionating the pulp raw material and the lower strength potential substance corresponding to the short fiber fraction obtained by fractionating the pulp raw material. Thus, as a whole, the production of the fibrous web takes place from one and the same fibrous raw material, which is distributed in various directions in the desired (mixing) ratio in a pulp circulation device. Recycled fiber, wood pulp, wood pulp or a mixture of these can be used as the fiber raw material.

In Fig. 3 ist die Verwirklichung des erfindungsgemäßen Verfahrens und Systems gezeigt. Der für die Herstellung der Faserbahn eingesetzte Faserrohstoff M wird in die zur Stoffaufbereitungsanlage gehörende Fraktioniervorrichtung 40 geleitet und da in zwei Fraktionen M( und M2 zerlegt, nämlich in die erste, stark feinstoff- und kurzfaserhaltige Kurzfaserfraktion M, und in die zweite, mehr durchschnittlich längere und gröbere Fasern als die Fraktion M( enthaltende Langfaserffaktion M2. Als Fraktioniervorrichtung 40 kann ein Drucksortierer oder ein anderer an sich bekannter Fraktionierapparat eingesetzt werden. Aus der Stoffaufbereitung werden die Faserifaktionen Mf und M2 dem Primärkreislauf der Papiermaschine zugefUhrt.In Fig. 3, the realization of the method and system according to the invention is shown. The fibrous material M used for the production of the fibrous web is passed into the fractionation device 40 belonging to the stock preparation plant and decomposed into two fractions M (and M2, namely the first short fiber fraction M, rich in short fibers and short fibers) and the second, more average longer and coarser fibers than the fraction M (containing long fiber fraction M2) A pressure sorter or another conventional fractionating apparatus can be used as the fractionating device 40. From the stock preparation, the fiber f flffs Mf and M2 are fed to the primary circuit of the paper machine.

Der Stoffauflauf 10 umfasst einen ersten Stoffverteiler 11, dem über die Rohrleitung 41 Kurzfaserlfaktion Mi, und einen zweiten StoffVerteiler 12, dem über die Rohrleitung 42 Langfaserffaktion M2 zugefUhrt wird. Auf den ersten Stoffverteiler 11 folgt das Verteilungsrohrsystem 13, das aus einer großen Anzahl parallel nebeneinander angeordneter Strömungskanäle besteht. Vom zweiten Stoffverteiler 12 nehmen eine Anzahl Strömungskanäle 14 ihren Ausgang, die in die Strömungskanäle des Verteilungsrohrsystems 13 münden. Jedem Strömungskanal 14 ist ein eigenes Ventil IS zum Regulieren der Zufuhr von Langfaserffaktion M2 zugeordnet. Die Strömungskanäle 14 sind in einer begrenzten Anzahl vorhanden und in bestimmten gegenseitigen Abständen, die in den Randbereichen eine andere Größe als im Mittelbereich des Stoffauflaufs 10 haben können, angeordnet.The headbox 10 comprises a first fuel distributor 11, to which short fiber action Mi, via the pipeline 41, and a second fuel distributor 12, to which long fiber action M2 is fed via the pipeline 42. The first substance distributor 11 is followed by the distribution tube system 13, which consists of a large number of flow channels arranged parallel to one another. From the second substance distributor 12 take a number of flow channels 14 whose output, which open into the flow channels of the distribution pipe system 13. Each flow channel 14 is associated with its own valve IS for regulating the supply of long fiber action M2. The flow channels 14 are present in a limited number and in certain mutual distances, which may have a different size in the edge regions than in the central region of the headbox 10, respectively.

Aus dem Verteilungsrohrsystem 13 strömt die Stoffsuspension in die Ausgleichskammer 16, wo Druckschwankungen der Strömung ausgeglichen werden. Aus der Ausgleichskammer 16 gelangt der Stoffsuspensionsstrom Uber den Turbulenzgenerator 17 in den DUsenraum 18, aus dem die Stoffsuspension über die Lippenöffnung auf das Langsieb 19 strömt.From the distribution pipe system 13, the stock suspension flows into the compensation chamber 16, where pressure fluctuations of the flow are compensated. From the compensation chamber 16, the stock suspension flow passes via the turbulence generator 17 into the nozzle space 18, from which the stock suspension flows via the lip opening onto the wire 19.

Die Zugabe von Langfaserffaktion M2 in die Kurzfaserfraktion Mi wird mit den Ventilen 15 so geregelt, dass das angestrebte Eigenschaftsquerprofil der Faserbahn erreicht wird. Soll zum Beispiel die CD-Steifigkeit der Bahnrandbereiche erhöht werden, so erhöht man die Zugabe von Langfaserfraktion M2 in den Randbereichen, da diese Fraktion M2 durchschnittlich längere und steifere Fasem als die Kurzfaserfraktion Mi enthält. Die Ventile 15 können entweder automatisch oder manuell gesteuert sein.The addition of Langfaserffaktion M2 in the short fiber fraction Mi is controlled with the valves 15 so that the desired property cross profile of the fiber web is achieved. If, for example, the CD stiffness of the web edge regions is to be increased, then the addition of long fiber fraction M2 in the edge regions is increased since this fraction M2 contains on average longer and stiffer fibers than the short fiber fraction Mi. The valves 15 may be controlled either automatically or manually.

Bevorzugt beträgt der Anteil der über den ersten Stoffverteiler 11 zuzuführenden Kurzfaserfraktion am Gesamtdurchsatz des Stoffauflaufs 60-70 %, der Anteil der Uber den zweiten StoffVerteiler 12 zuzufbhrenden Langfaserfraktion M2 entsprechend 30-40 %.The proportion of the short fiber fraction to be supplied via the first substance distributor 11 to the total flow rate of the headbox is preferably 60-70%, the proportion of the long fiber fraction M2 to be fed via the second substance distributor 12 is 30-40%.

Gemäß der Erfindung erfolgt das Optimieren des Querprofils irgendeiner Eigenschaft der Faserbahn durch Fraktionieren des Stoffs in zwei in Bezug auf ihre Fasereigenschaften verschiedene Stoffkomponenten und gegenseitiges Mischen dieser Komponenten in verschiedenen Verhältnissen an verschiedenen Stellen in Querrichtung des Stoffauflaufs. Die zu optimierende Eigenschaft kann bei Karton zum Beispiel die CD-Druckfestigkeit (Liner, Fluting) oder die CD-Biegesteifigkeit (übrige Kartons) sein. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann zum Beispiel auch das Rauheitsprofil der Faserbahn beeinflusst weiden. Durch Zuführen von im Vergleich zum Durchschnitt kurzfasrigerem Stoff in die Randbereiche kann die durch Trockenschrumpfung bedingte Aufrauung der Randbereiche kompensiert und so ein gleichmäßigeres Rauheits- oder Glätteprofil mit geringerem Kalandrieren erreicht werden. Weiter lässt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren das Füllstoffprofil in Querrichtung der Faserbahn oder eine mit einer beliebigen Stoffkomponente in das Papier bzw. den Karton einzubringende Chemikalie oder ein Hilfsstoff, wie zum Beispiel Stärke, regulieren.According to the invention, optimizing the cross-profile of any property of the fibrous web by fractionating the fabric into two different material components with respect to their fiber properties and blending these components in different proportions at different locations in the cross-direction of the headbox. The property to be optimized in the case of paperboard may be, for example, CD compressive strength (Liner, Fluting) or CD bending stiffness (other cartons). For example, the roughness profile of the fibrous web can also be influenced by the method according to the invention. By feeding in the marginal areas compared to the average short-fiber material, the roughening of the marginal areas due to dry shrinkage can be compensated and thus a more uniform roughness or smoothness profile with lower calendering can be achieved. Furthermore, with the method according to the invention, the filler profile in the transverse direction of the fibrous web or a chemical or an adjuvant, such as starch, to be introduced into the paper or paperboard with any desired substance component can be regulated.

Fig. 4 zeigt als Beispiel einen Stoffauflauf20, bei dem die Regelung des Mischungsverhältnisses der Stofffraktionen Mi und M2 und die herkömmliche Verdünnungsregelung des Flächenmassenprofils kombiniert sind. Der Stoffauflauf 20 umfasst einen ersten Stoffverteiler 11, dem in der Stoffaufbereitungsanlage mit der Fraktioniervorrichtung 40 aus dem FaserrohstofTM gewonnene Kurzfaserfraktion M|, einen zweiten Stoffverteiler 12, dem in der Stoffaufbereitung mit der Fraktioniervorrichtung 40 aus dem Faseirohstoff M gewonnene Langfaserffaktion M2, und einen dritten Verteiler 21, dem zum Optimieren des Flächenmassenprofils dienendes Verdünnungswasser D zugeführt wird. Das Verdünnungswasser D wird aus dem dritten Verteiler 21 über Strömungskanäle 23 in jener Phase unter die Stoffsuspension gemischt, in der sich die beiden Stoffkomponenten M| und M2 in der Ausgleichskammer 24 bereits miteinander vermischt haben. Die Strömungskanäle 23 haben Ventile 22 zum Regulieren des Verdünnungswasserstroms in den einzelnen Strömungskanälen 23. Die von dem dritten Verteiler 23 ausgehenden Strömungskanäle 23 haben einen kleineren gegenseitigen Abstand, d.h. eine engere Teilung als die vom zweiten Stoffverteiler 12 ausgehenden Strömungskanäle 14.4 shows, as an example, a headbox 20 in which the control of the mixing ratio of the substance fractions Mi and M2 and the conventional dilution control of the surface mass profile are combined. The headbox 20 comprises a first pulp distributor 11, the short fiber fraction M | obtained from the pulp raw material in the pulper with the fractionator 40, a second pulp distributor 12, the long pulp action M2 obtained in the stock preparation with the fractionator 40 from the pulp raw material M, and a third distributor 21, the dilution water D serving to optimize the surface mass profile is supplied. The dilution water D is mixed from the third distributor 21 via flow channels 23 in that phase under the stock suspension, in which the two substance components M | and M2 in the compensation chamber 24 already mixed together. The flow channels 23 have valves 22 for regulating the dilution water flow in the individual flow channels 23. The flow channels 23 emanating from the third distributor 23 have a smaller mutual distance, i. a narrower pitch than the flow channels 14 emanating from the second substance distributor 12.

Das Mischungsverhältnis der Kurzfaserfraktion M| und der Langfaserfraktion M| in Querrichtung des Stoffauflaufs braucht während des Betriebs nicht unbedingt aktiv geregelt zu werden. Mit anderen Worten, die Dosierung der • · • · • · · • · · • · · • ·· π # · · • ·3 · ··· • » t * ·The mixing ratio of the short fiber fraction M | and the long fiber fraction M | in the cross direction of the headbox does not necessarily need to be actively controlled during operation. In other words, the dosage of the · · · · · · · · · · ·····························································

Langfaserfraktion Μ2 in Querrichtung des Stoffauflaufs kann zu Beginn des Betriebs mit den Ventilen 15 auf den gewünschten Wert eingestellt und dann ohne dauerndes Regeln des Mischungsverhältnisses von Kurzfaserfraktion M| und Langfaserfraktion M2 auf diesem eingestellten Wert gehalten werden. Die Einspeisung von Verdünnungswasser D hingegen wird, um ein gleichmäßiges Flächenmassenprofil zu gewährleisten, mit den Ventilen 22 ständig geregelt. Die gegenseitigen Abstände der Langfaserfraktion M2 einspeisenden Strömungskanäle 14 in Querrichtung des Stoffauflaufs 20 können größer sein als die gegenseitigen Abstände der Verdünnungswasser D einspeisenden Kanäle 23. Das Teilungsintervall der Langfaserfraktions-Strömungskanäle 14 kann zum Beispiel das Doppelte oder Dreifache des Teilungsintervalls der Verdünnungswasser-Strömungskanäle 23 betragen.Langfaserfraktion Μ2 in the cross-direction of the headbox can be set at the beginning of operation with the valves 15 to the desired value and then without permanently controlling the mixing ratio of short fiber fraction M | and long fiber fraction M2 are kept at this set value. By contrast, the feed of dilution water D is constantly controlled by the valves 22 in order to ensure a uniform surface mass profile. The mutual distances of the long fiber fraction M2 feeding flow channels 14 in the cross direction of the headbox 20 may be greater than the mutual distances of the dilution water D feeding channels 23. The division interval of the long fiber fraction flow channels 14 may be, for example, twice or three times the division interval of the dilution water flow channels 23 ,

Eine potentielle Einsatzmöglichkeit der Erfindung ist der Zweischicht-Stoffauflauf zum Beispiel in einer Testliner oder Fluting herstellenden Kartonmaschine. Bei diesen Sorten dient als Faserrohstoff oft fraktionierte Recyclingfaser, wobei die Langfaserfraktion meistens für die Vorderseite, d.h. fllr die Decke, und die Kurzfaserffaktion für die Rückenlage verwendet wird. Fig. 5 zeigt als Beispiel einen Zweischicht-Stoffauflauf 30, mit dem die Vorderseite des Kartons aus Langfaserfraktion M2 und die Rückseite durch erfindungsgemäßes Kombinieren von Kurzfaserffaktion M| und Langfaserfraktion M2 hergestellt wird.A potential application of the invention is the two-layer headbox, for example in a testliner or fluting producing board machine. For these grades, fiber stock is often fractionated recycled fiber, with the long fiber fraction mostly used for the front, i. fllr the blanket, and the Kurzfaserffaktion is used for the supine position. 5 shows, by way of example, a two-layer headbox 30, with which the front side of the long-fiber fractionation carton M2 and the backside by inventive combination of short-fiber fraction M | and long fiber fraction M2 is produced.

Der Faserstoff M wurde in der Stoffaufbereitungsanlage mit der Fraktioniervorrichtung 40 in eine Kurzfaserffaktion Mi und eine Langfaserfraktion M2 zerlegt, wobei die Langfaserfraktion M2 durchschnittlich längere und gröbere Fasern enthält als die Kurzfaserffaktion Mt. Zur Bildung der Rückenlage wird dem ersten Stoffverteiler 11 Uber die Rohrleitung 41 Kurzfaserffaktion Mt und dem zweiten Stoffverteiler 12 über die Rohrleitung 42 Langfaserfraktion M2 zugeführt, Aus dem zweiten Stoffverteiler 12 wird Langfaserfraktion M2 Uber die Strömungskanäle 14 in die aus dem ersten Stoffverteiler 11 abgehende Stoffsuspension geleitet. Jeder Strömungskanal 14 hat ein eigenes Ventil 15, mit dem das Mischungsverhältnis der Stofffraktionen Mi, M2 geregelt wird. Weiter wird dem Fasersuspensionsstrom, um das Flächenmassen-Querprofil der Rückenlage des Kartons zu regeln, Uber den dritten Verteiler 18 Verdünnungswasser zugesetzt. Danach wird der Stoffsuspensionsstrom über die Strömungskanäle 31 in die erste Schicht 32 des Stoffauflaufs geleitet.The pulp M was decomposed in the pulper with the fractionator 40 into a Kurzfaserffaktion Mi and a Langfaserfraktion M2, the Langfaserfraktion M2 average longer and coarser fibers than the Kurzfaserffaktion Mt. To form the supine position the first pulp 11 via the pipe 41 Kurzfaserffaktion Long fiber fraction M2 is fed from the second substance distributor 12 via the flow channels 14 into the pulp suspension emerging from the first substance distributor 11 and the second substance distributor 12 via the pipeline 42. Each flow channel 14 has its own valve 15, with which the mixing ratio of the material fractions Mi, M2 is controlled. Further, dilution water is added to the fiber suspension flow to control the basis weight cross profile of the supine position of the carton via the third distributor 18. Thereafter, the stock suspension stream is passed via the flow channels 31 in the first layer 32 of the headbox.

Der Zweischicht-Stoffauflauf 30 in Fig. 5 hat noch einen vierten Stoffverteiler 33, der zur Bildung der Kartonvorderseite dient. Diesem vierten Verteiler 33 wird Langfaserfraktion M2 zugeführt, die dann aus dem Verteiler 33 über den Strömungskanal 34 in die zweite Schicht 35 des Stoffaufiaufs 30 geleitet wird. Der Anteil der Vorderseite (Decke) an der Gesamtflftchenmasse des Kartons beträgt bevorzugt 30-40 %, der Anteil de Rückenlage 60-70 %. Auch wenn in der Zeichnung nicht dargestellt, so kann doch auch bei der Herstellung der Vorderseite das Flächenmassenprofil mit Hilfe eines Verdünnungswasserverteilers geregelt werden.The two-layer headbox 30 in FIG. 5 also has a fourth substance distributor 33, which serves to form the cardboard front side. Long fiber fraction M2 is fed to this fourth distributor 33, which is then passed from the distributor 33 via the flow channel 34 into the second layer 35 of the material feed 30. The proportion of the front (blanket) in the total mass of the cardboard is preferably 30-40%, the amount of supine 60-70%. Although not shown in the drawing, the surface mass profile can still be regulated with the aid of a dilution water distributor even in the production of the front side.

Die vorangehend beschriebene Lösung hat den Vorteil, dass die Festigkeit und Steifigkeit der Randbereiche der Rückenlage, auf die ja der Hauptteil der Kartondicke entfällt, verbessert werden. Erreicht wird die Verbesserung der Festigkeit indem man den Randbereichen der Rückenlage mehr Langfaserfraktion als dem Mittelbereich zuführt. Einsparungen ergeben sich dadurch, dass nicht über die gesamte Bahnbreite die gleiche Menge Langfaserfraktion eingesetzt zu werden braucht. Entsprechend kann der Einsatz von Stärke und anderen die Festigkeit erhöhenden Mitteln in der Rückenlage verringert werden.The solution described above has the advantage that the strength and rigidity of the edge regions of the supine position, to which the majority of the cardboard thickness is eliminated, are improved. The improvement in strength is achieved by supplying the edge regions of the supine position more Langfaserfraktion than the central region. Savings result from the fact that it is not necessary to use the same amount of long fiber fraction over the entire web width. Accordingly, the use of starch and other strength-increasing agents in the supine position can be reduced.

Die Erfindung kann in dem durch die folgenden Patentansprüche gesetzten Rahmen in vielfältiger Weise modifiziert werden.The invention may be modified in a variety of ways within the scope of the following claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren und System können bei der Herstellung von Karton (z.B. Liner, Fluting, Flüssigkeitsverpackungskarton) oder Papier (z.B. Zeitungsdruckpapier) angewendet werden.The method and system of the present invention may be used in the manufacture of paperboard (e.g., liner, fluting, liquid packaging paperboard) or paper (e.g., newsprint).

Innsbruck, am 4. August 2009Innsbruck, on 4 August 2009

Claims

Claims 1. A method for optimizing properties of a fibrous web during its manufacture, in which the fabric run (10, 20, 30) is divided into several parallel feeding zones each of which is charged with at least two different pulp suspensions (Μ ', M2), characterized in that the pulp suspensions (Mt, M2) are fractionated by the stock suspension (M) to be used as raw material of the fibrous web into a short fiber fraction (Mt) and a Long fiber fraction (M2), of which the long fiber fraction (M2) contains on average longer and stiffer fibers than the short fiber fraction (M |) and the property profile of the fiber web by separately controlling the addition ratio short fiber fraction (Mi) / long fiber fraction (M2) in the said individual parallel feed zones is optimized.

2. The method according to claim 1, characterized in that the property to be optimized is the CD compressive strength, the CD flat crush resistance, the CD bending stiffness, the roughness or any other corresponding property of the fibrous web.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that for equalization of the transverse profile of strength properties of the fibrous web, the proportion of long fiber fraction (M2) adjusted / regulated to the total amount of substance in the edge regions of the headbox to a greater value than in the central region of the headbox becomes.

4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that for equalization of the roughness transverse profile of the fiber web, the proportion of the short fiber fraction (Mt) adjusted to the total amount of substance in the edge regions of the headbox to a greater value than in the central region of the headbox / regulated becomes.

5. The method according to claim 1, characterized in that a multi-layer headbox (30) is used, in whose first layer (32) a mixture of short fiber fraction (MO and long fiber fraction (M2) is fed, wherein for optimizing the cross profile of fiber web properties the Feed ratio of the fiber fractions (Mi, M2) is controlled separately in each feed zone, and in the second layer (35) of the headbox (30) only long fiber fraction (M2) or a mixture of short fiber fraction (MO and long fiber fraction (M2) is fed.

6. The method according to any one of the above claims, characterized in that the fibrous material to be used as raw material for the fiber web (M) is fractionated in the stock preparation plant of the paper machine before it is introduced into the primary circuit of the headbox.

7. The method according to any one of the above claims, characterized in that are used as raw material (M) for the fiber web recycling fibers.

A system for optimizing the properties of a fibrous web during its manufacture, wherein the headbox (10; 20; 30) is subdivided into a plurality of parallel feed zones, each of which is fed with at least two different stock suspensions (Mi, MO, characterized in that Stock suspensions (Mt, M2) are obtained by fractionation of the stock suspension (M) to be used as fiber stock in a short fiber fraction (Mi) and a long fiber fraction (M2), of which the long fiber fraction (M2) has on average longer and stiffer fibers than the short fiber fraction (MO and the cross-sectional property profile of the fibrous web is optimized by separately controlling the feed, ie feed ratio, short fiber fraction (M ^ / long fiber fraction (M2) in said single parallel feed zones.

9. System according to claim 8, characterized in that the proportion of Langfaserfraktion (M2) is set / regulated at the total amount of material in the edge regions of the headbox to a greater value than in the central region of the headbox.

Innsbruck, on 4 August 2009 66755 i