Fachartikel Papiertechnik

Für beste Performance

Die Felix Schoeller Group entwickelt, produziert und vermarktet Spezialpapiere, unter anderem für fotografische Anwendungen, Digitaldrucksysteme, die Möbel- und Holzwerkstoff- sowie die Tapetenindustrie. Dabei hat sich das Unternehmen vom Pionier zum Weltmarktführer bei Foto- und Dekorpapieren entwickelt. Der Name steht wie kein anderer für Tradition, Innovation und beste Performance. Die Unternehmensphilosophie „Best Performing Papers. Worldwide“ bedeutet für die Papierproduktion höchste Anforderungen an Qualität und Flexibilität. Das gilt für alle Anlagenteile – aber auch für die eingesetzte Mess- und Automatisierungstechnik.

Dipl.-Ing. Christian Langensiepen

Branchenmanagement Papierindustrie

VEGA Grieshaber KG, SchiltachHolger Sauert, Teamleiter Instandhaltungsplanung zentrale Technik, Schoeller Technocell GmbH & Co. KG, Osnabrück

Dekorpapiere –
höchste Anforderungen

Dekorpapiere sind Spezialpapiere zur Oberflächenveredelung von Holzwerkstoffen für Möbel, Fußböden oder Wandpaneele. Da hier die optische Qualität des Endproduktes entscheidend ist, werden höchste Anforderungen an Dekorpapiere gestellt. Sensoren sind bei der Dekorpapierherstellung besonderem Verschleiß durch abrasive Füllstoffe sowie durch In-Line-Hochdruckreinigungen der Rohrleitungen ausgesetzt. Das bedeutet bei Druckmessumformern Standzeiten von zum Teil nur wenigen Wochen mit entsprechenden Ausfallraten. Jeder Tausch bedeutet zudem eine aufwendige Vorkalibration der Geräte in Einbaulage in der Werkstatt sowie häufigen Nachkalibration nach dem Einbau. Deshalb hat sich die Instandhaltungsplanung bereits sehr frühzeitig für den Einsatz von Druckmessumformern mit keramischer Messzelle von VEGA entschieden.

Seitdem sichern VEGA-Druckmessumformer mit Präzision und Überlastfestigkeit die entscheidenden Produktionsschritte an der PM 15 – von der Farbmischanlage über den Stoffauflauf, die Trockenpartie bis hin zum Glättwerk.

Farbmischanlage

Der Farbton ist einer der wichtigsten Parameter bei der Herstellung von Dekorpapier. An der PM 15 wird er über vier Farbdosierstationen im Online-Färbe-Verfahren eingestellt. Auf Grund ungenauer Füllstandmessungen war es bisher über eine gemeinsame Durchflussmessung nur möglich, die erforderliche Wassermenge für einen Farbansatz zu dosieren. Nach Einbau von hochgenauen Vegabar 82 Druckmessumformern erfolgt nun die Wasserzugabe niveaugesteuert über einfache Auf-/Zu-Ventile an allen vier Stationen gleichzeitig. Das Ansatzvolumen kann nun über den Zusammenhang zwischen Füllstand und Behältergeometrie als Kurve im Prozessleitsystem (PLS) genau bestimmt werden. Nach jedem Ansatz wird die erreichte Genauigkeit überprüft und somit Abweichungen im Ansatz erkannt, was zu Störmeldungen und einer Korrekturdosierung von Pigment oder VE-Wasser führt (Abb. 1)

Durch exakte Kenntnis der Restmenge im Farbansatzbehälter ist es nun möglich, den nächsten Ansatz mit geänderter Konzentration anzusetzen, ohne zuvor die Restmenge zu verwerfen, was zu einer bedeutenden Materialersparnis führte. Zudem wurden früher bei der Reinigung der Behälter häufig die Druckmesssensoren mit metallischer Membran beschädigt. Sensoren mit keramischer Messzelle weisen hier eindeutige Vorteile auf. In Summe bedeutete der Umbau auf Vegabar 82-Sensoren die Reduktion von Wegezeiten, Kapazitätssteigerung, Farbpigmentersparnis und damit Prozess- und Qualitätskonstanz.

Stoffauflauf

Am Stoffauflauf wird eine Fasersuspension auf das Sieb aufgespritzt. Entscheidend für die Festigkeit des Papiers in Quer- und Längsrichtung ist die Strahlgeschwindigkeit dieser Suspension. Sie soll identisch mit der Siebgeschwindigkeit sein und kann durch geringe gewollte Variation das Längs-/Quer-Verhältnis einstellen. Durch den physikalischen Zusammenhang wird im PLS mittels der Stoffauflaufformel die Strahlgeschwindigkeit in den erforderlichen Staudruck umgerechnet. Abweichungen von wenigen mbar führen bereits zu nennenswerten Abweichungen in der Stoffstrahlgeschwindigkeit und damit zu ungewollten Veränderungen der Festigkeit des Papiers. Durch Einbau von frontbündigen Druckmessumformern Vegabar 82 führer- und triebseitig am Stoffauflauf wird der Staudruck exakt erfasst. Mögliche Druckunterschiede zwischen beiden Seiten werden erfasst und können durch die Rücklaufmenge des Querstromverteilers ausgeglichen werden (Abb. 2).

Hier kommen die speziellen Eigenschaften des Druckmessumformers zum Tragen: höchste Messgenauigkeit (Messabweichung 0,05 %!), absolut frontbündiger Einbau in die Seitenwand des Stoffauflaufs sowie platzsparende Ausführung in Schutzart IP 68 (25 bar). Die exakten Messwerte und die zuverlässige Funktion der Geräte sind von entscheidender Bedeutung für die Regelung der Stoffauflaufpumpe und den Betrieb der Papiermaschine.

Trockenzylinder

Zur weiteren Steigerung des Trockengehalts wird das Papier durch die Trockenpartie mit dampfbeheizten Trockenzylindern geführt (Abb. 3). Das entstehende Kondensat muss mittels Differenzdruck aus dem Trockenzylinder entfernt werden. Bisher wurden die Druck- und Differenzdruckmessungen über Kondensat gefüllte Messleitungen an den Prozess angeschlossen. Fehlerhafte Kondensatvorlagen führten immer wieder zu Fehlmessungen. Zu hoher Differenzdruck kann zu Auswaschungen der Wandung des Trockenzylinders, zu geringer Differenzdruck dagegen zum „Absaufen“ des Trockenzylinders führen. Die Folgen sind Drehzahlschwankungen, Geschwindigkeitseinbrüche, Abriss der Papierbahn und sogar Produktionsausfälle.

Durch den Einbau von Vegabar 82-Sensoren wird nur noch der Druck ein- und auslaufseitig der Trockengruppen gemessen. Der Differenzdruck wird nun durch Subtraktion der beiden Messwerte im PLS errechnet. Aufwändige und fehlerträchtige Messleitungen werden durch prozessnahen Einbau vermieden. Die hohe Genauigkeit der Messumformer ermöglicht bei Messbereichen bis 15 bar die Errechnung des Differenzdruckes im mbar-Bereich und damit eine kontinuierliche, unterbrechungsfreie Produktion.

Glättwerk

Dekorpapiere sind Basis einer anschließenden, mehrstufigen Wertschöpfungskette aus Bedruckung, Imprägnierung und Verpressung. Das Dekorpapier durchläuft deshalb nach der Trocknung ein Glättwerk aus Nipco-Walzen, die ihm unter hohem Druck die dafür gewünschten Oberflächeneigenschaften verleihen (Abb. 4).

Zum Ausgleich von Abweichungen in der Berührungsfläche zweier übereinanderliegender Walzen wird der Walzendurchmesser über eine Vielzahl hydraulischer Stempel im Inneren kontinuierlich während der Rotation angepasst. Der Druck in diesem Regelkreis wird über den Druckmessumformer Vegabar 82 gemessen und ist ein Maß für den Stempelweg und die Korrektur. Hier kommt es auf hohe Messgenauigkeit, Reproduzierbarkeit und eine kurze Messzykluszeit für die schnelle, hydraulische Regelung an.

Zusammenfassung

Die VEGA-Druckmessumformer mit keramischer Messzelle haben das Instandhaltungsteam durch einfachen Einbau und Inbetriebnahme, selbsterklärende Bedienung und Resistenz gegen Abrasion überzeugt. Der frontbündige Einbau der Messzelle schützt vor Ablagerungen und ermöglicht eine leichte Reinigung, da die Sensoren bei der In-Line-Reinigung in der Rohrleitung bleiben können. Positive Erfahrungen in wichtigen Produktionsstufen führten schließlich zur Aufnahme in der Geräte-Referenzliste am Standort Osnabrück.


VEGA Grieshaber KG

VEGA ist ein weltweit tätiger Hersteller für Prozessmesstechnik. Das Produktportfolio umfasst Sensoren für die Messung von Füllstand, Grenzstand, Druck sowie Geräte und Software zur Einbindung in Prozessleitsysteme. VEGA hat es sich zum Ziel gesetzt, innovative Messtechnik zu entwickeln, die in Sachen Bedienbarkeit einfach zu handhaben ist und ein Maximum an Sicherheit und Zuverlässigkeit bietet.