SE518577C2 - Förfarande för framställning av papper med konstant fyllmedelsinnehåll - Google Patents

Description

20 25 30 518 577 2 Teknikens ståndpunkt Främsta skälet för att förse papper med fyllmedel är att vissa pappers- egenskaper förbättras. En viktig egenskap som förbättras är opaciteten, d v s ogenomskinligheten. Vissa fyllmedel förbättrar papperets ljushet och/eller vithet. Ett exempel på ett sådant fyllmedel är PCC (participated calcium carbonate), d v s utfälld kalciumkarbonat. Fyllmedlet kan även förbättra ytjämnheten hos papperet, vilket leder till förbättrad tryckbarhet. Till detta kommer, att de flesta fyllmedel är klart billigare per viktsenhet (kg eller ton) än massafibrer. Detta är särskilt fallet vid jämförelse med fullblekta kemiska massor. Fyllmedelsinblandningen leder således till en minskad framställningskostnad för papperet. Värt att notera att det finns en fara med att använda fyllmedel och då speciellt i stora mängder och den beståri att papperets styrkeegenskaper försämras i högre eller mindre grad i jämförelse med papper fritt från fyllmedel.

Vid framställning av fyllmedelsinnehållande papper börjar man med att framtaga en tjockmassasuspension. Detta kan gå till på olika sätt. Vid pappersframställning baserad på torr massa i balform slås massan upp i vatten, vanligen bakvatten från den långa cirkulationen, så att en tjockmassasuspension uppstår. Vid pappersframställning baserad på massa i suspensionsform som kommer ifrån en till pappersbruket intilliggande massafabrik via en ledning så avvattnas i regel suspensionen inledningsvis, exempelvis från en koncentration av ca 2% till ca 15% så, att en sammanhängande massakaka bildas. Det uppkomna massafiberfiia vattnet sändes i en ledning tillbaka till massafabriken för förnyad användning som transportmedium för nya massafibrer till pappersbruket. Den i pappersbruket uppkomna massakakan brytes upp och blandas med bakvatten från den långa cirkulationen så, att en tjockmassasuspension uppstår.

Massafibrema i förrn av en tjockmassasuspension utsättes i regel för malning innan dessa föres vidare. Om det ingår exempelvis två olika massor i massafiirnishen males dessa vanligen var för sig innan de två massasuspensionerna blandas med varandra.

Vid den efterföljande pappersframställningen uppkommer utskottspapper i relativt stor mängd. Utskottspapper uppstår av flera anledningar. En alltid förhärskande anledning är, att den framlöpande pappersbanans ytterkanter rutinmässigt avkapas. En annan anledning är kassation, d v s det framställda papperet uppfyller periodvis icke uppsatta kvalitetskrav och en tredje anledning kan vara, att den frarnlöpande pappersbanan av någon anledning går av. Nämnda utskottspapper går vanligtvis tillbaka i pappers- 10 15 20 25 30 518 577 framställningskedjan efier att ha slagits upp med bakvatten i utskottspulprar. Eftersom detta utgångsmaterial i form av utskottspapper innehåller fyllmedel så innehåller också den uppkomna tjockmassasuspensionen fyllmedel. Mängden utskottspapper kan vara så hög som 40 % och även däröver, vilket i sig är ett problem, men ett i sammanhanget mer svärhanterligt problem är att mängden utskottspapper vanligen varierar över tiden. Detta leder till att fyllmedelinnehållet i den inkommande tjockmassasuspensionen också varierar över tiden.

Tjockmassasuspensionen spädes med bakvatten i omgångar på sin väg mot den korta cirkulationen och inloppslådan. Vid nämnda spädning eller spädningar kan en eller flera papperskemikalier tillföras tjockmassasuspensionen. I början av den korta cirkulationen, exempelvis i viragropen, sker en krafiig utspädning av massasuspensionen med bakvatten så att en mäld med lågt fastämnesinnehåll uppkommer. Färskt fyllmedel kan tillföras massasuspensionen i flera positioner, exempelvis till tjockmassasuspensionen eller till mälden just efter viragropen. Retentionsmedlet kan tillföras massasuspensionen i beskrivna positioner och även senare i den korta cirkulationen, d v s närmare inloppslådan.

Den dominerande delen av vätskefasen i massasuspensionen utgöres av ett ständigt cirkulerande bakvatten. Permanent eller tillfälligt underskott av bakvatten kan dock ersättas med färskvatten.

De flesta fyllmedel är i partikelform med mycket liten yta (exempelvis med en diameter understigande 10 um) i förhållande till ytan hos eller storleken av massafibrer (med en längd av exempelvis 3000 um och en bredd av exempelvis 30 um). Chansen att fyllmedlet av sig självt eller spontant skall fastna i och upptas av pappersbanan är relativt liten. Vid formning av papperet på viraduken så fastnar nästan alla massafibrer på viraduken och bildar en bädd eller ett nätverk. Antalet hål i nätverket bestämmes av många faktorer, bland andra typ av pappersframställningsprocess just i pappersmaskinen och ytvikten hos det framställda papperet. Det finns en direkt koppling mellan ökad ytvikt och ökad tjocklek hos massafiberbädden. Det är naturligt att ökande massafiberbäddtjocklek leder till ökande upptagning av fyllmedel. Den spontana upptagningen eller retentionen av fyllmedel är dock ej tillräcklig for att fyllmedelsinnehållet i papperet skall bli det som efiersträvas. Därför är det nödvändigt att tillsätta en eller flera ämnen eller kemikalier som hjälper till med att inkorporera fyllmedlet i massafiberbädden och därigenom i den våta 10 15 20 25 30 518 577 4 pappersbanan när den lämnar viran och exempelvis införes i ett pressparti i pappers- maskinen. Den våta pappersbanan överföres i samband därmed till en ändlös filt. Detta ämne eller denna kemikalie benämnes retentionsmedel. Användandet av retentionsmedel leder till att förhållandevis mer fyllmedel stannar i och följer med pappersbanan och förhållandevis mindre fyllmedel slinker igenom massafiberbädden och tillsammans med dränagevattnet eller bakvattnet också igenom viraduken och ner i viratråget. Trots användande av retentionsmedel och då även i hög mängd är det bara en mindre del av det fyllmedel som finns i mälden när den införes i inloppslådan och därefter utsprides på viraduken, som fastnar i pappersbanan, medan en större del av fyllmedlet följer med dränagevattnet igenom pappersbanan och den underliggande viraduken. Det betyder, att fyllmedelsmängden i bakvattnet fortvaiigt är relativt hög och om man ser på den totala fyllmedelsmängden i hela systemet (och främst då i den stora volym bakvatten, som cirkulerar i såväl korta cirkulationen som långa cirkulationen) är den mycket stor.

Utifrån beskrivna omständigheter är det lätt att inse, att det är en svår uppgift att styra framställningen av fyllmedelsinnehållande papper på ett sådant sätt att slutprodukten, d v s det färdiga papperet, alltid och uthålligt innehåller den önskade mängden eller halten av fyllmedel, exempelvis återgiven med en viss procentsiffia.

Köparen och användaren av papperet är intresserad av, att papperskvaliteten är densamma gång från gång och i det sammanhanget är det av vikt att fyllmedelshalten alltid är den avsedda och konstant från pappersparti till pappersparti.

För att kunna styra pappersframställningen i beskrivet avseende har man sedan en tid tillbaka tagit hjälp av några mätningsoperationer under användande av viss typ av mätningsapparatur. En av mätningsoperationerna består i, att man på den framlöpande pappersbanan, vanligen i slutet av pappersmaskinen, medelst icke materialförstörande mätning bestämmer fyllmedelshalten, som ibland benämnes askhalten. En annan mätningsoperation är att i bakvattnet i den korta cirkulationen eller i direkt anslutning till denna bestämma koncentrationen av fyllmedel, alternativt av koncentrationen av fyllmedel plus den låga mängd av massafibrer, som finns närvarande i bakvattnet (totalkoncentra- tionen). De båda mätningarna utföres vanligen intermittent, med ett mellanrum mellan mätningarna av från exempelvis bara några sekunder till exempelvis en halv minut.

, Enligt konventionell styrteknik varieras vanligen såväl retentionsmedel- tillsatsen som fyllmedelstillsatsen allteftersom. Den mängd retentionsmedel som tillsättes 10 15 20 25 518 577 5 ø o n . ., baserar sig på just uppmätt mängd fyllmedel i bakvattnet och den mängd fyllmedel som tillsättes baserar sig på just uppmätt halt av fyllmedel i pappersbanan. Det har visat sig att beskriven styrfilosofi leder till relativt krañig variation i fyllmedelshalt hos det färdiga papperet. Eftersom fyllmedelshalten hos godkänt papper tillåts variera endast inom ett snävt intervall måste allt för mycket papper kasseras. Vidare leder nämnda styrfilosofi till, att övergången från en fyllmedelshalt till en annan i papperet, exempelvis från 15 till 19 procent eller vice versa, blir onödigt utdragen tidsmässigt och därigenom måste onödigt mycket papper kasseras. Det tidigare beskrivna vanliga delproblemet med varierande mängd fyllmedel i den inkommande tjockmassasuspensionen bemästras icke på ett fullödigt sätt med den beskrivna styrfilosofin. Att överhuvudtaget försöka korrigera en just uppmätt för låg mängd eller halt av fyllmedlet i det färdiga papperet med en ökad tillsats av fyllmedel till exempelvis tjockmassasuspensionen eller till mälden är dömt att till viss del misslyckas, eñersom att totala mängden vätska, huvudsakligen bakvatten, i hela systemet är mycket stor och därigenom är den cirkulerande mängden av fyllmedel också stör innebärande, att en momentan ökning av fyllmedelstillsatsen icke har förmågan att snabbt slå igenom i en ökning av fyllmedelkoncentrationen i det cirkulerande vätske- systemet som i sin tur skulle leda till att en ökad mängd fyllmedel fastnar i och kvarhålles i pappersbanan. Ett sådant system är av beskrivet skäl ytterst trögreglerat.

I den finska patentansökan 97 4327 och den motsvarande internationella (PCT) patentansökan WO 99/27182 beskrives bland annat ett förfarande som påstås uppvisa fördelar i form av en snabbare och mer effektiv styrning av pappersegenskapema i pappersmaskinens korta cirkulation i jämförelse med känd teknik. Med pappersegenskaper avses i första hand papperets fyllmedelshalt. Förfarandet ifråga verkar basera sig på den ovan beskrivna kända tekniken kompletterad med ett ofullständigt förklarat sätt innefattande att såväl den fortlöpande tillsatsen av fyllmedel som den fortlöpande tillsatsen av retentionsmedel baserar sig på både den uppmätta koncentrationen av fyllmedel i bakvattnet och den uppmätta fyllmedelshalten eller askhalten (vilken är det begrepp som anges) i papperet. 10 15 20 25 518 577 Redogörelse fiír uppfinningen Tekniskt problem Som beskrivits ovan leder hittills använd teknik för att styra fyllmedelshalten vid framställning av fyllmedelsinnehållande papper till alltför krafiiga variationer i erhållen fyllmedelshalt och vidare leder användande av sådan teknik till alltför lång omställningstid vid övergång från en fyllmedelshalt i papperet till en annan. Båda dessa förhållanden får som konsekvens, att en alltför stor mängd av framställt papper måste kasseras.

Lösningen Föreliggande uppfinning utgör lösning på dessa problem och avser ett förfarande för framställning av papper med konstant innehåll av fyllmedel, innefattande a) att en tjockmassasuspension innehållande vatten, massafibrer, vanligen fyllmedel härstammande från uppslaget pappersutskott och vanligen diverse papperskemikalier föres i riktning mot en inloppslåda i en pappersmaskin, b) att tjockmassasuspensionen på sin väg mot inloppslådan tillfiäres ytterligare vatten, vanligen bakvatten, bildande en mäld, c) att minst ett fyllmedel tillföres tjockmassasuspensionen och/eller mälden och/eller det ytterligare vattnet, d) att minst ett retentionsmedel tillföres tjockmassasuspensionen och/eller mälden och/eller det ytterligare vattnet, e) att slutligt beredd mäld via inloppslådan utsprides på en upptagningsanordning, vanligen ett viraparti, så att en våt pappersbana formas och uppkommet dränagevatten, benämnt bakvatten, uppsamlas under upptagningsanordningen och föres bakåt i pappersframställningsprocessen för tillförsel till ny tjockmassasuspension, vanligen uppdelad och ingående i två vâtskebaserade materialströmmar benâmnda korta cirkulationen respektive långa cirkulationen, t) att den våta pappersbanan bringas att lämna upptagningsanordningen och därefter vanligen pressas och torkas i minst ett steg och utsättes för eventuell efierbehandling och/eller uppsamlas på rulle eller konverteras till ark och g) att mängden fyllmedel i papperet mätes i någon position, 10 15 20 25 30 518 577 h) att koncentrationen av fyllmedel eller koncentrationen av fyllmedel plus massañbrer (totalkoncentrationen) mätes i bakvattnet eller mälden, företrädesvis i någon position i den korta cirkulationen eller i direkt anslutning därtill, kännetecknat därav, att fyllmedlet tillföres i sådan mängd att systemet buñras med fyllmedel till en vanligen förutbestämd koncentrationsnivå (börvärde), vilken nivå följ es via mätning (h) och att den fortlöpande tillsättningen av fyllmedel baserar sig uteslutande på uppmätt koncentrationsnivå av fyllmedel i bakvattnet eller mälden och på så sätt att om den uppmätta nivån är lägre än börvärdet så ökas fyllmedelstillsatsen och om den uppmätta nivån är högre än börvärdet så minskas fyllmedelstillsatsen minst långsiktigt sett ledande till att bakvattensystemet eller bulïertsystemet alltid tillgängliggör tillräckligt med fyllmedel för upptagning av avsedd mängd i pappersbanan och att den fortlöpande tillsättningen av retentionsmedel baserar sig uteslutande på den just uppmätta mängden fyllmedel i papperet (g) och på så sätt att om den uppmätta fyllmedelsmängden i papperet är lägre än den nivå som skall konstanthållas så ökas retentionsmedelstillsatsen och om den uppmätta fyllmedelsmängden i papperet är högre än den nivå som skall konstanthållas så minskas retentionsmedelstillsatsen ledande till en snabb korrigering av fyllmedelshalten i papperet tillbaka till den nivå som skall konstanthållas.

Vad gäller fyllmedel så kan vilket som helst känt sådant användas. Det är fullt möjligt att använda mer än ett fyllmedel. Fyllmedlet eller fyllmedlen kan satsas i en eller flera positioner. Det är vanligt, att ett fyllmedel användes och att hela mängden satsas till mälden i en position i början av den korta cirkulationen. Det finns inget som hindrar att fyllmedelstillsatsen uppdelas i två eller flera mängder, exempelvis i två delmängder, varav den ena tillföres tjockmassasuspensionen och den andra mälden. Det är valfritt om tillsatsema av båda delmängdema varieras allteftersom eller om tillsatsen av en delmängd är låst eller konstant och att tillsatsen av den andra delmängden varieras alltefiersom.

Exempel på fyllmedel är kaolinlera, kalciumkarbonat (endera i förrn av i naturen förekommande ämnen såsom kalksten, marmor och krita eller nyframställt sådant i form av PCC), titandioxid och talk. 10 15 20 25 30» 518 577 8 o u ø o . .- Den mängd fyllmedel som satsas per tidsenhet är beroende av ett flertal faktorer och vidare måste man skilja på när man i ett uppstartskede vid framställning av fyllmedelsinnehållande papper tillsätter fyllmedel och när man i ett fortvarighetstillstånd tillsätter fyllmedel. Om man i ett fortvarighetstillstånd framställer ett papper med högt fyllmedelsinnehåll, exempelvis 20%, så plockas det hela tiden ut mycket fyllmedel ur vätskesystemet eller bakvattnet, vilket fyllmedel går in i och följer med den våta pappersbanan och efiersom vätskesystemet måste kompenseras for det urplockade fyllmedlet åtminstone långsiktigt sett så skall mycket fyllmedel tillsättas i nämnd(a) position eller positioner. I normalfallet med utskottspapper som en del av utgångs- materialet (förutom nytillförda massañbrer) så innehåller redan den inkommande tjock- massasuspensionen en relativt stor mängd fyllmedel. Denna mängd fyllmedel varierar dels med hur stor del utskottspapperet utgör av totalt utgångsmaterial och dels med hur stor fyllmedelshalten är i det aktuella utskottspapperet, exempelvis 10 kontra 20%. Den fyllmedelsmängd som skall tillsättas vid en viss tidpunkt kan vara och är ofia delvis beroende av den nyss beskrivna omständigheten. För att uppfinningen skall fungera finns det inget absolut krav på att en viss fyllmedelsmängd skall tillföras vid varje tillsatstillfälle.

Detta beroende på att det i systemet finns en buffert av fyllmedel och det enda som är absolut tvingande är att buffertsystemet alltid tillgängliggör tillräckligt med fyllmedel för upptagning av avsedd mängd i pappersbanan. Detta avhandlas också längre fram i texten.

Själva tillsättandet av fyllmedlet går till så, att fyllmedlet inledningsvis uppslammas i en vätska, exempelvis bakvatten, vilken vätska med sitt tyllmedelsinnehåll tillfores den framlöpande massafrbersuspensionen eller vattnet i de möjliga positionerna med hjälp av en regulator eller flera regulatorer, som arbetar enligt beskriven styrfilosofi.

Denna regulator eller dessa regulatorer kan vara implementerad i ett datorprogram eller vara uppbyggd på mekanisk väg eller bestå av elektroniska komponenter. Även vad gäller retentionsmedel kan vilket som helst känt sådant användas.

Det är fullt möjligt att begränsa användandet till ett retentionsmedel, som tillsättes i en eller flera positioner. Det kan vara fördelaktigt att använda mer än ett retentionsmedel, exempelvis två. Dessa kan tillsättas i samma position, men inget hindrar att respektive retentionsmedel tillsättes i var sin position. Båda tillsatsema kan varieras alltefiersom liksom att en tillsatsmängd kan hållas konstant, medan den andra tillsatsmängden varieras allteftersom efter behov. Till skillnad från i vilken position fyllmedlet tillsättes kan det vara 10 15 20 25 30 518 577 fördelaktigt att tillsätta åtminstone en del av nödvändigt retentionsmedel ganska långt fram i den korta cirkulationen, d v s ganska nära inloppslådan. Exempel på retentionsmedel är oorganiska retentionsmedel och syntetiska vattenlösliga organiska polymerer.

Exempel på oorganiska retentionsmedel är alun, bentonitlera och kiselsyrasoler samt diverse silikater. Exempel på syntetiska vattenlösliga organiska polymerer är polyakrylamid, polyetylenimin och polyamin. Polymererna kan vara katjonaktiva, anjonaktiva och nonjonaktiva. Den tidigare omnämnda papperskemikalien stärkelse, som finns i ett antal olika former, innefattas ibland i gruppen retentionsmedel. Åtminstone kan hävdas, att förekomst av stärkelse i systemet inverkar på retentionen av fyllmedel.

Den mängd retentionsmedel som satsas per tidsenhet är även den beroende av ett flertal faktorer. Generellt kan anges, att om man framställer ett papper med hög fyllmedelshalt så går det åt mer retentionsmedel än vid framställning av papper med låg fyllmedelshalt. En av förklaringama till detta är att vid all framställning av fyllmedels- innehållande papper så uppstår en spontanretention, som inte direkt påverkas av retentionsmedelnärvaron. I sammanhanget kan nämnas, att spontanretentionen icke slaviskt följer närvaron av fyllmedel i systemet och exempelvis koncentrationen av fyllmedel i bakvattnet, även om den vanligen ökar med ökad koncentration av fyllmedel i bakvattnet.

Som tidigare angivits har det framställda papperets ytvikt och därav följande tjocklek på den massafiberbädd eller massafibernätverk som utgör basen i pappersbanan inverkan på spontanretentionen. Vidare har typ av pappersmaskin inverkan på spontanretentionen. Den mängd fyllmedel som finns i papperet och som icke har införts via spontanretention ñnns där tack vare och med hjälp av tillfört retentionsmedel. Till skillnad från vad som gäller för fyllmedel butïras icke systemet med retentionsmedel vid tillsats av detta ämne, utan en ökad tillsats av retentionsmedel leder närmast momentant till att en ökande mängd fyllmedel inkorporeras och fastnar i papperet eller pappersbanan. Det är detta förhållande eller denna omständighet som förklarar, att det är möjligt att uthålligt framställa ett fyllmedelsinnehållande papper med en i huvudsak konstant fyllmedelshalt, vilket kommer att exemplifieras längre fram i texten. Om man väljer att ställa satsad mängd retentions- medel per tidsenhet i relation till satsad mängd fyllmedel per tidsenhet så finner man, att det inte ñnns något direkt samband och ej heller något samband som varierar likformigt.

Dock kan i stora drag anges, att retentionsmedeltillsatsen viktmässigt ligger inom 10 15 20 25 30 518517 10 intervallet från några tiondels procent till kanske fem procent av iyllmedelstillsatsen.

Nämnda förhållande är i första hand avhängig av fyllmedelshalten i papperet och typ av papper.

Tillsättandet av retentionsmedlet går till så, att retentionsmedlet inledningsvis uppslammas och/eller löses i en vätska, exempelvis bakvatten, vilken vätska med sitt retentionsmedelsinnehåll tillföres den fiamlöpande massafibersuspensionen eller vattnet i de möjliga positionerna med hjälp av en regulator eller flera regulatorer, som arbetar enligt beskriven styrfilosofi. Denna regulator eller dessa regulatorer kan vara implementerad i ett datorprogram eller vara uppbyggd på mekanisk väg eller bestå av elektroniska komponenter.

Den apparatur som mäter papperets fyllmedelshalt kan vara placerad var som helst vid pappersbanan från det att en pappersbana formas i virapartiet till det att det färdiga papperet rullas upp på en rulle i änden av pappersmaskinen. Det finns apparatur som monteras i en fast position vid den framlöpande pappersbanan och apparatur, som traverserar tvärs den framlöpande pappersbanan. Det går utmärkt att inplacera mätapparaturen i en position där pappersbanan är färdigtorkad och därför har en torrhalt överstigande 90 %.

Vilken som helst känd mätapparatur kan användas och nedan beskrives en typ av mätapparatur, som användes rutinmässigt vid framställning av fyllmedelsinne- hållande papper.

Apparaturen består av två delar, en sändardel exempelvis placerad under pappersbanan och en mottagardel exempelvis placerad ovanför pappersbanan. Från sändardelen strömmar röntgenstrålar igenom pappersbanan och upp i mottagardelen där strålama omvandlas till en elektrisk ström med en viss spänning. Ett visst antal av röntgenstrålarna stöter på sin väg igenom pappersbanan ihop med fyllmedelspartiklar och absorberas av dessa ledande till att det är ett annat antal röntgenstrålar än de utsända som går ända fram till mottagaren. Ju fler fyllmedelspartiklar i pappersbanan desto fler av de utsända röntgenstrålarna absorberas och desto svagare elektrisk ström lämnar mottagar- delen och uppmätes som en svagare spänning. Skillnad i uppmätt spärming står i relation till skillnad i mängd fyllmedel i papperet, exempelvis angiven som procent av papperets ytvikt. Exempel på mätapparatur som arbetar efter ovan beskrivna principer är Honeywell 10 15 20 25 30 518 577 11 o I c ø « , ,. 223 7-xx x-ray Ash Sensor och ABB Accuray, Smart2-Component och 3-Component Ash Sensors.

Beskriven mätapparatur med en sändardel och en mottagardel kan monteras fast, d v s så att mätningen göres bara på ett ställe på den framlöpande pappersbanan eller då kan såväl sändardelen som mottagardelen monteras på en skyttel, vilka skyttlar rör sig synkront tvärs den framlöpande pappersbanan så att mätning göres utefier pappersbanans hela bredd. Även för uppmätning av bakvattnets eller mäldens fyllmedelsinnehåll kan vilken som helst känd mätapparatur användas och nedan beskrives en typ av mätapparatur, som användes rutinmässigt vid framställning av fyllmedelsinnehållande papper.

Mätapparaturen innehåller bland annat en genomskinlig mâtcell. Genom denna mätcell bringas en viss mängd av exempelvis bakvatten att strömma per tidsenhet.

Polariserat laserljus, d v s ljus av en och samma våglängd i ett och samma plan skickas igenom bakvattenströmmen, som innehåller en stor mängd fyllmedelspartiklar och en liten mängd massafibrer eller snarare fiberfragment. En del av ljusstrålama trälïar fyllmedels- partiklarna och fibrerna/fiberfragmenten och då studsar ljusstrålarna tillbaka och åt sidan i vissa vinklar, som är avhängiga av typ av material, som träffas av berörda ljusstrålar. Strax efter ljusutsändningsstället och före mätcellen finns ljuskänsliga detektorer som fångar upp det tillbakastudsande ljuset i olika vinklar. Det man bestämmer är ljusåterspridningen och extinktionen i olika vinklar. Medelst beskrivet tillvägagångssätt kan man bestämma koncentrationen av fyllmedcl i exempelvis bakvattnet.

Det är även möjligt att med en mätoperation bestämma totala koncentrationen av fast material i exempelvis bakvattnet och det går till så, att man mäter upp mängden polariserat laserljus, som lyckas passera oförändrat genom bakvattnet och jämför den mängden med mängd utsänt polariserat laserljus. Ju större mängd av fastänmen i bakvattnet desto större del av det utsända polariserade laserljuset störes och blir depolariserat.

Ett exempel på en mätapparatur som arbetar eñer ovan beskrivna principer är KAJAANI RM-200, KAJAANI RM; och BTG RET-5300. Även om föreliggande uppfinning får sin optimala tillämpning vid sådan pappersframställning där en viss del av utgångsmaterialet genomgående är fyllmedels- 10 15 20 25 30 518 577 12 innehållande utskottspapper är den tillämpbar och uppvisar fördelar även vid vad gäller utgångsmaterialet utskottsfri framställning av fyllmedelsinnehållande papper.

Fördelar En avgörande fördel med förfarandet enligt uppfinningen är att det leder till överraskande låga avvikelser från den önskade fyllmedelshalten i papperet. Detta leder i sin tur till att mängden papper som måste kasseras på grund av fel fyllmedelshalt blir ytterst låg.

Dessa låga avvikelser i fyllmedelshalt hos det framställda papperet leder vidare till, att i de fall man önskar framställa papper med hög eller mycket hög fyllmedels- halt kan man ställa in börvärdet högre än vad som hittills varit fallet. Som tidigare angivits leder höga fyllmedelshalter till minskad styrka hos papperet i jämförelse med fyllmedels- fiitt papper. Det är inte styrkan hos det färdiga och konverterade papperet som är av förstahandsintresse, utan styrkan hos den i pappersmaskinen framlöpande pappersbanan, För låg styrka hos pappersbanan kan leda till upprepade brott på pappersbanan, som i sin tur leder till mycket utskottspapper och låg produktion av prima papper. När man tillämpar dagens styrteknik svänger fyllmedelshalten runt ett önskat medelvärde ganska kraftigt åt båda håll. Om man önskar sig en fyllmedelshalt hos papperet som är bara någon eller några procent från den kritiska fyllmedelshalten där den framlöpande pappersbanan kan gå sönder vid idag vanligen använda mycket höga maskinhastigheter så väljer man enligt konventionell styrteknik trots allt att lägga börvärdet på den önskade fyllmedelshalten.

Detta för att så stor mängd som möjligt av det framställda papperet skall ha en fyllmedels- halt som inte hamnar utanför det godkända spridningsintervallet och då är att notera, att spridningen neråt i fyllmedelsinnehåll inte tillåts avvika mera än spridning uppåt i fyllmedelsinnehåll. Den låga variationen i fyllmedelshalt hos papper som framställs enligt föreliggande uppfinning leder till, att man törs ställa in fyllmedelhaltsbörvärdet inom den övre halvan av det godkända spridningsintervallet. Att man uthålligt kan styra fyllmedels- halten så, att den genomsnittligt ökar exempelvis enbart en procent slår direkt igenom vad gäller pappersfiamställningskostnaden.

Liknande fördel erhålles också vid lägre ur styrkesynpunkt ofarliga fyllmedelshalter i papperet, d v s man kan även då välja att lägga sitt börvärde inom den 10 15 20 25 30 518 577 13 övre halvan av det godkända spridningsintervallet, vilket leder till ett uthålligt något högre fyllmedelsinnehåll i papperet, som innebär en sänkt pappersframställningskostnad.

Vidare har det visat sig att styrförfarandet enligt uppfinningen är mycket mer direktverkande än konventionell Styrteknik, vilket leder till en kort omställningstid fiån en fyllmedelshalt till en arman i det framställda papperet.

Den enligt en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning eftersträvade och uppnådda låga variationen i fyllmedelskoncentration i bakvattnet ger ett lugnare fiamställningsförlopp för papperet och även det leder till färre avbrott i pappersframställningen.

Figurbeskrivning I figur 1 visas ett flödesschema där förfarandet enligt uppfinningen tillämpas vid framställning av fyllmedelsinnehållande papper.

I figur 2 visas ett diagram över fyllmedelshalten i procent hos papper som framställts enligt konventionell teknik och enligt uppfinningen och i figur 3 visas ett diagram över fyllmedelskoncentrationen i bakvattnet i gram per liter vid framställning av fyllmedelsinnehållande papper enligt konventionell teknik och enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen.

Bästa utfóringsform I det följande beskrives förfarandet enligt uppfinningen till vissa delar mer utförligt under hänvisning till flödesschemat enligt figur 1 och avslutningsvis återges ett utföringsexempel.

I figuren 1 visas schematiskt en utföringsform av förfarandet enligt uppfinningen.

Via ledningen 1 införes en tjockmassasuspension i den korta cirkulationen 2.

Tjockmassasuspensionen innehåller massafibrer (om enbart en massafibertyp eller flera, exempelvis två, massafibertyper ingår beror bland annat på vilken typ av papper som skall framställas), vatten (till dominerande del bakvatten), fyllmedel (härrörande från uppslaget utskottspapper) och en eller flera papperskemikalier. Den tjockmassasuspension som införes i den korta cirkulationen 2 via ledningen 1 kan ha en massakoncentration av 2 till 4%. 10 15 20 25 30 518 577 14 Tjockmassasuspensionen införes i ledningen 3, som innehåller bakvatten härstammande från en avlufiningstank 4. I och med detta utspädes tjockmassasuspensionen och denna suspension införes i viragropen 5. Däri utspädes massasuspensionen ytterligare med bakvatten, som föres från viratråget 6 via ledningen 7 till viragropen 5. I och med detta har en mäld uppkommit. Ibland, inkluderande bland vissa fackmän, benämnes den tjockmassasuspension som tillföres via ledningen 1 mäld. Ett sådant språkbruk är ej felaktigt, men i detta dokument har vi valt att skilja på tjockmassasuspension och mäld i avsikt att göra beskrivandet av förfarandet enkelt och utlärandet lättförståeligt.

Vid viragropens 5 utlopp tillföres färskt fyllmedel till mälden i form av en vattendispersion via ledningen 8. Storleksordningen på fyllmedelstillsatsen bestäms i första hand av hur hög fyllmedelshalten skall vara i det färdiga papperet. Hur fyllmedelstillsatsen detaljregleras kommer att behandlas längre fram i texten. Olika typer av fyllmedel har exempliflerats tidigare och vilket fyllmedel som väljes i det enskilda fallet är beroende av flertalet faktorer.

Medelst pumpen 9 föres mälden vidare via ledningen 10. Genom att fyllmedlet tillföres nära pumpen 9 inblandas och fördelas detta väl i mälden. Via grenledningarna 11 och 12 föres mälden till var sitt batteri 13 och 14 av virvelrenare.

Acceptmassan föres via grenledningarna 15 och 16 och ledningen 17 till den tidigare omnämnda avlufiningstanken 4. Uppkommet rejekt tas tillvara och föres via ledningen 21 till speciell hantering, som icke gås in på Mälden tillföres tanken 4 via ett stort antal stickledningar. Som namnet anger avluftas mälden i demia tank och fiån tanken 4 föres en i huvudsak lufifri mäld och en viss mängd bakvatten (det sistnämnda omnämnt tidigare) vidare i systemet. I avsikt att begränsa mäldens skumning kan en skumdämpande kemikalie tillföras mälden fore position 4.

Medelst matarpumpen 18 föres mälden via ledningarna 19 och 20 vidare till en silningsoperation. Till mälden i ledningen 19, just fore pumpen 18, föres via ledningen 22 ett första retentionsmedel. Retentionsmedlet kan vara uppslammat eller löst i bakvatten.

Via grenledningarna 23 och 24 föres mälden till var sin sil 25 och 26. Acceptmassan föres via grenledningarna 27 och 28 och ledningen 29 till inloppslådan 30. Vid silningen uppkommet rejekt tas tillvara och föres via ledningen 31 till speciell hantering, som icke gås in på här. Till mälden i ledningen 29, just före inloppslådan 30, föres via ledningen 32 10 15 20 25 30 518 577 15 ett andra retentionsmedel. Retentionsmedlet kan vara uppslammat eller löst i bakvatten. I och med detta har en huvudsakligt slutlig eller färdig mäld erhållits.

Mälden fördelas med hjälp av inloppslådan 30 utöver en vira i ett viraparti 33. Koncentrationen av fastämnen i mälden, huvudsakligen massafibrer, ligger exempelvis inom intervallet 0,5 till 1,5 procent i beskriven position. Samtidigt som en pappersbana formas på viran avdräneras en stor mängd vätska eller vatten medelst gravitationskraften och med hjälp av suglådor. Denna vätska eller detta vatten som benämnes bakvatten uppsamlas i viratråget 6. En del av det bakvatten som föres från viratråget 6 via ledningen 7 till viragropen 5 avdrages via ledningen 34 och återföres till inloppslådan 30 för en slutlig utspädning av mälden inne i inloppslådan 30 och i en speciell del av denna.

Den uppkomna, sammanhållna pappersbanan 35 föres till ett pressparti 36 och därefter till en förtork 37 och en eftertork 38 för att slutligt upprullas på en upprullningsvals (tambur) 39.

Fyllmedelshalten i det färdiga papperet, exempelvis angiven i procent av papperets vikt, bestämmes intermittent medelst en mätanordning 40, som kan vara av en traverserande typ i enlighet med det tidigare beskrivna. Mätsignalen, d v s den uppmätta fyllmedelshalten, sändes till en fyllmedelshaltsregulator 41. Från denna sändes en signal till en flödesregulator 42, vilken styr det flöde av retentionsmedel som skall tillföras via ledningen 22. Närmare bestämt regleras den ventil som sitter i ledningen 22 och på välkänt maner öppnas ventilen mer om ett ökat retentionsmedelsflöde önskas och om ett minskat retentionsmedelsflöde önskas så dras ventilen åt mer. I flödesregulatorsystemet ingår också en flödesmätare, medelst vilken man kontrollerar att avsedd flödesmängd verkligen strömmar igenom ledningen 22. För att minimera fyllmedelhaltsstömingar under en förändring av pappersmaskinens produktion kan retentionsmedelsdoseringen ges en framkopplingssignal, så att den automatiskt följer produktionsförändringen. En ökad produktion ger behov av en ökad retentionsmedelsdosering. Framkopplingen utformas så, att en viss procentuell förändring av produktionen även ger samma procentuella förändring av retentionsmedelsdoseringen. Detta sker utöver den beskrivna regleringen mot uppmätt fyllmedelshalt i papperet.

Till ledningen 34, genom vilken strömmar bakvatten, är en apparatur 43 kopplad för att intermittent mäta fyllmedelskoncentrationen och/eller totalkoncentrationen i bakvattnet. En vanlig mätapparatur innehåller en genomskinlig mätcell genom vilken en 10 15 20 25 30 518 577 16 mycket liten mängd bakvatten bringas att strömma. Hur mätningen går till mer i detalj har beskrivits tidigare. En signal beskrivande exempelvis uppmätt fyllmedelskoncentration i gram per liter bakvatten sändes från mätapparaturen 43 till fyllmedelskoncentrations- regulatorn 44. Från denna sändes en signal till en flödesregulator 45, vilken styr det flöde av fyllmedel som skall tillföras via ledningen 8. Denna regulator 45 arbetar på liknande sätt som regulatom 42 och även i detta fall ingår en flödesmätare.

För att minimera störningar i bakvattenkoncentrationen av fyllmedel under en förändring av pappersmaskinens produktion kan fyllmedelsflödet ges en framkopplings- signal så att den automatiskt följ er förändringar av fyllmedelsbehovet. En ökad produktion eller ett ökat börvärde för fyllmedlet i papperet ger långsiktigt ett behov av en ökad fyllmedelsdosering. Genom att multiplicera pappersmaskinens produktion med börvärdet för papperets fyllmedelshalt erhålles ett värde för beräknad fyllmedelsåtgång. Fram- kopplingen utformas så, att en viss procentuell förändring av den beräknade fyllmedels- åtgången även ger samma procentuella förändring av fyllmedelsdoseringen. Detta sker utöver den beskrivna regleringen mot uppmätt koncentration av fyllmedel i bakvattnet.

Vid beskriven utföringsform av uppfinningen tillsättes enbart ett fyllmedel (i position 8), medan två retentionsmedel tillsättes (i positionerna 22 och 32). Vad gäller retentionsmedlet i position 32, som exempelvis kan utgöras av bentonitlera, har tillsats- mängden valts att vara fast, d v s ett och samma flöde av retentionsmedel satsas till ett och samma mäldflöde. Hur stor den fixerade satsen av retentionsmedel är beror på ett flertal faktorer, såsom önskad mängd fyllmedel i det färdiga papperet och tillförd mängd fyllmedel till systemet per tidsenhet och hur stor mängd av kompletterande retentions- medel, som satsas i position 22. Vid användande av bentonitlera som retentionsmedel har det visat sig, att optimal effekt erhålles om tillsatsen göres så nära inloppslådan som möjligt.

Vad gäller retentionsmedlet i position 22, som exempelvis kan utgöras av en vattenlöslig organisk polymer framställd på syntetisk väg, varierar tillsatsmängden alltefiersom. Det har visat sig, att för att få en bra verkan av ett sådant retentionsmedel bör retentionsmedlet införas i systemet just före matarpumpen 18, i enlighet med det i figur 1 visade. Det är fullt möjligt att tillföra retentionsmedlet tidigare i flödesriktningen inom den korta cirkulationen, men då riskeras att retentionsmedlet tar flera vägar och återcirkuleras, 10 15 20 25 30 518 577 17 . 10-: vilket kan leda till att medlet tappar elektrisk laddning och inte gör optimal nytta vid pappersformningen, d v s i virapartiet 33.

I enlighet med tidigare beskriven styrfilosofi går det varierande tillsättandet av retentionsmedel i position 22 till på följande sätt.

Om man skall tillverka ett papper innehållande ett visst fyllmedel i en viss mängd, exempelvis 21%, vet man erfarenhetsmässigt, att ett visst ungefärligt flöde av fyllmedel måste tillföras via ledningen 8. Vidare vet man erfarenhetsmässigt, att det vid aktuella förhållanden är lämpligt att tillsätta ett visst retentionsmedel i en fast mängd via ledningen 32. Man vet också erfarenhetsmässigt vad den ungefärliga tillsatsen av det andra retentionsmedlet via ledningen 22 skall vara. När pappersframställningen väl löper så mäter man med korta mellanrum upp fyllmedelshalten i det färdiga papperet i position 40.

Om mätningar visar att fyllmedelshalten i papperet är exempelvis 21.5% istället för 21 .0% träder styrfunktionen in. Det uppmätta värdet sändes ifrån position 40 i form av en signal till fyllmedelshaltsregulatorn 41 och från denna går det en signal till flödesregulatom 42 för retentionsmedlet, som klargör att flödet av retentionsmedel skall minskas i viss utsträckning beroende av, att den just utförda mätningen av fyllmedelshalten i papperet visade, att den var något för hög. Den minskade tillförseln av retentionsmedlet ifråga till mälden slår ganska snabbt igenom i ett minskat upptagande av fyllmedel i den pappersbana som håller på att bildas på viran och därigenom erhålles önskad fyllmedelshalt i papperet på 21 %. Om den uppmätta fyllmedelshalten är lägre än den önskade, exempelvis 20.5%, så ökas flödet av retentionsmedel via ledningen 22 i motsvarande grad. Den ökade tilltörseln av retentionsmedlet ifråga till mälden slår ganska snabbt igenom i ett ökat upptagande av fyllmedel i den pappersbana, som håller på att bildas på viran och därigenom erhålles den önskade fyllmedelshalten i papperet på 21%.

För att det ovan beskrivna skall uppnås behöver icke fyllmedelskoncentra- tionen i systemet inkluderande i bakvattnet stå i en fast relation till hur mycket retentionsmedel som tillföres och fyllmedelshalten i det framställda papperet, utan även om den fortlöpande tillsatsen av fyllmedel under en längre tid är för låg ledande till en ständigt minskande iyllmedelskoncentration i bakvattnet är det möjligt att bibehålla rätt fyllmedelshalt i papperet. Naturligtvis finns det en nedre gräns för utarmande av fyllmedel i buffertsystemet. 10 15 20 25 30 518 577 18 Fyllmedelshaltregulatom 41 är i sig till strukturen tidigare känd. Man använder sig vanligen av återkopplade regulatorer. Den vanligaste typen benämnes PID- regulator och arbetar uteslutande utifrån "reglerfelet" e och följande samband råder mellan reglerfel e och styrsignal u; t U = K [e + TD gå + l Je(s)ds] di. T1 Styrsignalen är sammansatt att tre termer där P betecknar proportionalterrnen, vilken är proportionell mot felet, D detivatterrnen vilken är proportionell mot felets derivata och I integraltermen, vilken är proportionell mot felets tidsintegral. Detta utläres exempelvis i ett häfte från Lunds Tekniska Högskola med titeln "Reglerteknik, en elementär introduktion", författad av Karl Johan Åström. I formeln sammansätts de olika termerna additivt. För att ställa in en önskad fiinktion hos regulatom justeras de tre konstantema K, T; och TD_ För att anpassa dessa till den process man önskar reglera finns en flertal olika metoder. En användbar metod benämnes Lambdametoden.

Som tidigare angivits är flödet av fyllmedel via ledningen 8 åtminstone sett i stort minst delvis beroende av fyllmedelshalten i det framställda papperet, d v s av hur mycket fyllmedel som uthålligt tas upp och inkorporeras i den pappersbana som formas på viran i virapartiet 33.

Medelst mätanordningen 43 kontrolleras med vissa mellanrum fyllmedels- koncentrationen i bakvattnet. Normalt är den önskade nivån på fyllmedelskoncentrationen i den korta cirkulationen en och samma för en viss papperskvalitet. Detta har att göra med körbarheten hos pappersmaskinen. Det har visat sig fördelaktigt ur körbarhetssynpunkt om man kan hålla fyllmedelskoncentrationen i systemet inkluderande i bakvattnet konstant över tiden. Börvardet kan exempelvis vara 4 gram per liter. Om det visar sig att uppmätt värde är 3.8 gram per liter överfóres detta värde som en signal till fyllmedelkoncentrations- regulatorn 44. Denna sänder i sin tur ut en signal till fyllmedelflödesregulatom 45 om att fyllmedelsflödet i ledningen bör ökas, vilket sker genom att den ventil i ledningen 8, som är kopplad till regulatorn 45, öppnas ännu mer. I flödesregulatorsystemet ingår också en flödesmätare, medelst vilken man kontrollerar att avsedd flödesmängd verkligen strömmar igenom ledningen 8. Om det visar sig att uppmätt värde är för högt, exempelvis 4.2 gram per liter så minskas flödet av fyllmedel via ledningen 8 i motsvarande grad. 10 15 20 25 30 513 577 19 Fyllmedelskoncentrationsregulatom 44 är i sig tidigare känd och kan vara av samma typ som beskrivits tidigare, d v s den i position 41 förefintliga regulatorn. I det styrsystem som uppbygges runt regulatorn 44 tar man hänsyn till, att buffertsystemet för fyllmedlet i den korta cirkulation inkluderande allt bakvatten är trögreglerat, d v s även om man i ett visst läge ökar fyllmedelsflödet krafiigt så tar det lång tid innan den punktvisa kraftiga ökningen av fyllmedlet hinner leda till en ökning av fyllmedelskoncentrationen i den totala, mycket stora, bakvattenmängden. Styrprogrammet för regulatorn 44 liknar i stora delar styrprogrammet för fyllmedelshaltsregulatorn 41, vilket beskrivits ovan.

Som framgår av flödesschemat över framställning av fyllmedelsinnehållande papper enligt figur 1 finns i detta icke den långa cirkulationen baserad på bakvatten (exempelvis uttaget någonstans längs ledningen 7) medtagen och ej heller alla upp- arbetningsstationer for tjockmassasuspensionen, som införes i den korta cirkulationen via ledningen 1. Detta har uteslutits av omfångs- och tydlighetsskäl.

Exempel 1 I en pappersmaskin av en typ, som till stora delar överensstämmer med flödesschemat enligt figur 1, för framställning av fyllmedelsinnehållande finpapper har försök gjorts med förfarandet enligt uppfinningen. Jämförelse göres med konventionell teknik för framställning av sådant papper.

En tjockmassasuspension i ett flöde av 16500 liter per minut tillfördes via ledningen 1. Utgångsmaterialet för tjockmassasuspensionen var 60% farskmassa, levererad från en intilliggande massafabrik och 40% utskottspapper. Färskmassan utgjordes i sin tur av 65% björksulfatmassa med en ljushet av 90 % ISO och 35% tallsulfatmassa med en ljushet av 90 % ISO, De båda farskmassoma maldes var for sig innan de sammanfördes i ett blandningskärl, till vilket också det uppslagna utskottspapperet fördes. Fyllmedelshalten i utskottspapperet var cirka 21.5 % och fyllmedlet utgjordes av utfälld kalciumkarbonat (PCC). Det betyder, att den inkommande tjockmassasuspensionen innehöll en betydande mängd fyllmedel, som lätt kan beräknas överslagsmässigt. På sin väg till ledningen 1 tillfördes tjockmassasuspensionen mäldstärkelse.

Via ledningen 8 tillfördes färskt fyllmedel i form av 52 procentig PCC i ett ungefärligt flöde av 90 liter per minut. Densíteten hos fyllmedlet var 770 gram per liter.

Samtidigt tillsattes ett antal nyanseringsfarger i små mängder. Längre fram i den korta 10 15 20 25 30 518 577 20 cirkulationen tillsattes ytterligare papperskemikalier inkluderande optiskt vitmedel.

Via ledningen 22 tillsattes ett första retentionsmedel i form av en syntetisk polymer med en densitet av 4 g/l. Flödet av detta retentionsmedel låg i genomsnitt vid cirka 50 liter per minut.

Via ledningen 32 tillsattes ett andra retentionsmedel i form av bentonitlera med en densitet av 35 gram per liter. Flödet av detta retentionsmedel var fast och genomgående 30 liter per minut.

Fastämneshalten i den mäld som lämnade inloppslådan 30 var 0.9-1.0 %.

Börvärdet fór fyllmedelshalten hos det färdiga papperet var 21.5 % och papperets ytvikt var 80 gram per kvadratmeter. Maskinhastigheten var cirka 970 meter i minuten, vilket ledde till en produktion av cirka 30 ton papper i timmen. Fukthalten hos det färdiga papperet var cirka 4.5 %.

Papperet ytlimmades i en filmpress i en position sent i pappersframställnings- kedjan. Pålägget av ytlim var cirka 4 gram per kvadratmeter. I flödesschemat enligt figur 1 finns ingen filmpress visad, men i aktuell pappersmaskin var den inplacerad just eñer fórtorken 37.

I figur 2 visas dels fyllmedelshalten hos det färdiga papperet under fyra dygn vid användande av konventionell teknik for framställning av fyllmedelsinnehållande papper och dels fyllmedelshalten hos det färdiga papperet under efterföljande fyra dygn under användande av tekniken enligt uppfinningen för framställning av fyllmedels- innehållande papper.

Med konventionell teknik menas bland annat, att man uppmätte såväl fyllmedelshalten i papperet i position 40 som fyllmedelskoncentrationen i bakvattnet i position 43. Emellertid användes icke den uppmätta fyllmedelshalten i papperet for att styra retentionsmedeltillsatsen i position 22, utan den användes för att styra fyllmedels- tillsatsen i position 8. Styrningen gick till så, att om det uppmätta värdet fór fyllmedels- halten i papperet var högre än det önskade värdet, d v s börvärdet, så minskades fyll- medelsflödet i position 8 och om uppmätt värde var fór lågt så ökades fyllmedelsflödet i position 8. Vidare styrdes retentionsmedelsflödet i position 22 på så sätt, att om fyllmedelskoncentrationen i bakvattnet, d v s i position 43 var högre än börvärdet så ökades retentionsmedelsflödet i position 22 och om det uppmätta värdet på fyllmedels- koncentrationen var for lågt så minskades retentionsmedelsflödet i position 22. 10 15 20 25 30 518 577 21 Till vänster om pilen i figur 2 återges fyllmedelshalten i det färdiga papperet vid tillämpning av ovan beskriven konventionell Styrteknik. Som framgår varierar fyllmedelshalten krafiigt runt eftersträvade börvârden. Vid något tillfälle har systemet till och med kommit i självsvängning.

Vid den tidpunkt som markeras med en pil i figur 2 övergavs beskriven konventionell styrteknik i så måtto, att signalen för uppmätt fyllmedelshalt i papperet i position 40 sändes till fyllmedelshaltsregulatom 41, som i sin tur utsände en signal till retentionmedelflödesregulatorn 42 i enlighet med det som framgår av figur 1 och i enlighet med tidigare i detalj beskriven styrteknik enligt uppfinningen. Under det forsta dygnet med tillämpning av den nya styrtekniken frigjordes mätningen av fyllmedelskoncentrationen i bakvattnet i position 43 från det automatiska och datorstyrda styrsystemet. I stället sköttes doseringen av fyllmedel i position 8 for hand av operatörema under detta dygn.

Som framgår av figur 2 hade man vid tillämpning av uppfinningen under cirka 2.5 dygn ett börvärde för fyllmedelshalten i det färdiga papperet av 21.5 %. Därefier övergick man till ett börvärde på 22.0 %, som eftertöljdes av en kort period på det gamla börvärdet, d v s 21.5 % och provkörningen avslutades med ett börvärde på 22%.

Den nya styrteknikens överlägsenhet gentemot konventionell styrtekiiik framgår klart av figur 2. Variationen i fyllmedelshalt hos det färdiga papperet minskar krafligt vid tillämpning av den nya tekniken i jämförelse med den gamla och konventionella tekniken. Standardavvikelsen i fyllmedelshalt hos framställt papper har beräknats for ett dygn på vardera sidan om pilen i figur 2 vid ett börvärde av 21 .5%. Vid den traditionella styrtekniken var standardavvikelsen 0.95 och vid styrtekniken enligt uppfinningen var standardavvikelsen 0.14, d v s variationen i fyllmedelshalt hos papperet förbättrades nästan sju gånger medelst styrtekniken enligt uppfinningen.

Efier cirka ett dygn var det automatiserade och datorstyrda systemet for dosering av fyllmedel i position 8 baserat på uppmätt fyllmedelskoncentration i bakvattnet i position 43 inkopplat. Hur detta fungerar har beskrivits i detalj tidigare.

Som framgår av figur 3 var börvärdet 4 grain per liter såväl vid konventionell styrteknik (till vänster om pilen) som vid en fóredragen utfóiingsform av styrtekniken enligt uppfinningen (till höger om pilen). Även i detta fall minskades variationen runt börvârdet for fyllmedelskoncentrationen på ett överraskande markant sätt. Det har visat sig 10 15 20 25 30 518-577 22 att en låg variation runt börvärdet för fyllmedelskoncentrationen i bakvattnet är fördel- aktigt ur körbarhetssynpunkt för den aktuella pappersmaskinen.

Vid beskriven försökskörning i enlighet med uppfinningen har uppgift om fyllmedelshalt i papperet erhållits var tjugonde sekund och uppgifi om fyllmedels- koncentration i bakvattnet har erhållits var fjärde sekund. Att använda sig av just dessa mätintervall är på intet sätt tvingande, utan mätintervallen bestäms i det enskilda fallet och är bland annat avhängigt av den typ av mätapparatiir som användes.

Studium av figurerna 2 och 3 visar, att för att få en i huvudsak konstant fyllmedelshalt i papperet dygn efter dygn är det inte tvingande, att samtidigt börja att styra fyllmedelstillsatsen på basis av uppmätt fyllmedelskoncentration i bakvattnet, även om ett sådant handlande är föredraget huvudsakligen av andra skäl. I beskriven försöksköniing började man inte med styrningen av fyllmedeltillförseln i position 8 enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen förrän efier ett dygn och oaktat detta ställde rätt fyllmedelshalt i papperet in sig endast ett tiotal minuter efter det att försöket enligt uppfinningen startades.

När väl denna ej absolut tvingande "andra" styrning igångsattes så ändrades fyllmedelstillsatsen i position 8 varje gång som mätningen i position 43 visade, att det var lämpligt att göra så. Med andra ord kunde fyllmedelsflödet under långa perioder ändras något lite var fjärde sekund. Det är på intet sätt tvingande att göra så, utan det är fiillt möjligt, att utifrån en viss mätning i position 43 göra en relativt kraftig ändring av fyllmedelsflödet under en viss period, som man av erfarenhet vet slår igenom i en allmän höjning av fyllmedelskoncentrationen i hela systemet efier en viss, ganska lång tid och under tiden bara bevaka att mätningarna i position 43 följer ett välkänt mönster. Detta betyder också, att det inte innebär en katastrof om flödet av fyllmedel i position 8 plötsligt upphör av någon, eventuellt oförutsedd, anledning och att ett stopp i tilltörseln av fyllmedel är för handen under en begränsad tid.

Förhållandet är principiellt annorlunda för tillsatsen av retentionsmedel i position 22. Om man i det fallet ignorerar styrsystemets order om, att retentionsmedels- flödet exempelvis skall ökas får man en för låg fyllmedelshalt i papperet under i huvudsak ignoreringstiden.

Slutligen omnämnes, att det finns kurvor liknande den i figur 2 visade som styrker tidigare utsago om att omställning av fyllmedelshalten i framställt papper från en 518 577 23 nivå till en annan går betydligt snabbare med tekniken enligt uppfinningen än enligt konventionell teknik. Även detta förhållande bidrar till en minimering av kasserad mängd papper. Att det trots allt ständigt kasseras papper beror ju bland armat på, att även andra kvalitetsparametrar än fyllmedelshalten kan avvika från uppsatta mätvärden. Nämnda kurvor är inte medtagna av utrymmes- och omfångsskäl.

Claims (10)

10 15 20 25 518 577 24 PATENTKRAV

1. Förfarande för framställning av papper med konstant innehåll av fyllmedel, innefattande a) att en tjockmassasuspension innehållande vatten, massafibrer, vanligen fyllmedel härstammande från uppslaget pappersutskott och vanligen diverse pappers- kemikalier töres i riktning mot en inloppslåda i en pappersmaskin, b) att tjockmassasuspensionen på sin väg mot inloppslådan tillföres ytterligare vatten, vanligen bakvatten, bildande en mäld, c) att minst ett fyllmedel tillföres tjockmassasuspensionen och/eller mälden och/eller det ytterligare vattnet, d) att minst ett retentionsmedel tillföres tjockmassasuspensionen och/eller mälden och/eller det ytterligare vattnet, e) att slutligt beredd mäld via inloppslådan utsprides på en upptagnings- anordning, vanligen ett viraparti, så att en våt pappersbana formas och uppkommet dränagevatten, benämnt bakvatten, uppsamlas under upptagningsanordningen och föres bakåt i pappersframställningsprocessen för tillförsel till ny tjockmassasuspension, vanligen uppdelat och ingående i två vätskebaserade materialströmmar benämnda korta cirkulationen respektive långa cirkulationen, t) att den våta pappersbanan bringas att lämna upptagningsanordningen och därefter vanligen pressas och torkas i minst ett steg och utsättes för eventuell efter- behandling och/eller uppsamlas på rulle eller konverteras till ark och g) att mängden fyllmedel i papperet mätes i någon position, h) att koncentrationen av fyllmedel eller koncentrationen av fyllmedel plus massañbrer (totalkoncentrationen) mätes i bakvattnet eller mälden, företrädesvis i någon position i den korta cirkulationen eller i direkt anslutning därtill, kännetecknat därav, att fyllmedlet tillföres i sådan mängd att systemet buffras med fyllmedel till en vanligen förutbestämd koncentrationsnivå (börvärde), vilken nivå följes via mätning (h) och 10 15 20 25 518 577 25 att den fortlöpande tillsättningen av fyllmedel baserar sig uteslutande på uppmätt koncentrationsnivå av fyllmedel i bakvattnet eller mälden och på så sätt, att om den uppmätta nivån är lägre än börvärdet så ökas fyllmedelstillsatsen och om den uppmätta nivån är högre än börvärdet så minskas fyllmedelstillsatsen minst långsiktigt sett ledande till att bakvattensystemet eller buffertsystemet alltid tillgângliggör tillräckligt med fyllmedel för upptagning av avsedd mängd i pappersbanan och att den fortlöpande tillsättningen av retentionsmedel baserar sig uteslutande på den just uppmätta mängden fyllmedel i papperet (g) och på så sätt att om den uppmätta fyllmedelsmängden i papperet är lägre än den nivå som skall konstanthållas så ökas retentionsmedeltillsatsen och om den uppmätta fyllmedelsmängden i papperet är högre än den nivå som skall konstanthållas så minskas retentionsmedeltillsatsen ledande till en snabb korrigering av fyllmedelshalten i papperet tillbaka till den nivå som skall konstanthållas.

2. Förfarande enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n at d ä r a v, att ett fyllmedel satsas i en eller flera positioner.

3. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n et e c k n a t d ä r a v, att hela mängden fyllmedel satsas till mälden i en position i början av den korta cirkulationen.

4. Förfarande enligt patentkraven 1-3, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att fyllmedlet före tillsättandet uppslammas i en vätska, vilken vätska med sitt fyllmedelsinnehåll tillföres den framlöpande massafibersuspensionen eller vattnet i beskriven position med hjälp av en regulator eller flera regulatorer, som arbetar enligt beskriven styrfilosofi.

5. Förfarande enligt patentkraven 1-4, k ä n n e t e c k n at d ä r a v, att två retentionsmedel satsas i en eller flera positioner.

6. Förfarande enligt patentkraven 1-4, k ä n n e t e c k n at d ä r a v, att två retentionsmedel satsas till mälden i var sin position, det ena en bit in i den korta cirkulationen i en varierbar mängd som är avhängig av just uppmätt mängd fyllmedel i 10 15 518 577 26 papperet (g) och det andra längre fram i den korta cirkulationen, d v s nära inloppslådan i en konstant mängd baserad exempelvis på pappersproduktionen och avsedd fyllmedelshalt i papperet.

7. Förfarande enligt patentkraven 1-6, k ä n n et e c k n a t d ä r a v, att retentionsmedlet fore tillsättandet uppslammas och/eller löses i en vätska, vilken vätska med sitt retentionsmedelinnehåll tillfores den framlöpande massafibersuspensionen eller vattnet i beskriven position med hjälp av en regulator eller flera regulatorer, som arbetar enligt beskriven styrfilosofi.

8. Förfarande enligt patentkraven l-7, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att mängden fyllmedel i papperet mätes på den fardigtorkade pappersbanan med en torrhalt överstigande 90%.

9. Förfarande enligt patentkraven I-8, k ä n n et e c k n a t d ä r a v, att koncentrationen av fyllmedel i bakvattnet mätes i en delström av bakvattnet, som uttas ur den ström av bakvatten som transporteras från en uppsamlingsanordning under virapartiet, benämnd viratråg.

10. Förfarande enligt patentkraven 1-8, k ä n n et e c k n a t d ä r a v, att koncentrationen av fyllmedel i mälden mätes i en position just före inloppslådan eller i inloppslådan.