Prozessautomatisierung 3 | 14

Automatisch das beste Papier

Neues Prüfsystem für Papierprofile ersetzt Handarbeit

Eine höhere Kapazität, geringere Produktionskosten: Diese Ziele erreichte die Perlen Papier AG mithilfe eines neuen Prüfsystems für Papierprofile. Mit diesem wurde die bislang manuell durchgeführte Qualitätsprüfung automatisiert. Installiert hat das System Lorentzen & Wettre (L&W), ein Unternehmen der ABB-Gruppe.

An ihrem Schweizer Standortstellt die Perlen Papier AG auf zwei Papiermaschinen Magazin- und Zeitungspapier her. Die Gesamtproduktion beträgt etwa 575.000 Jahrestonnen. Anfang September 2010 ist eine neue Papiermaschine, die PM7 für Zeitungsdruckpapier, angelaufen. Um deren Kapazität von 300.000 t Papier im Jahr 2011 auf 365.000 t Papier im Jahr 2014 zu steigern, beauftragte das Unternehmen im Februar 2013 L&W mit der Installation eines Prüfsystems für Papierprofile. L&W ist der weltweit führende Hersteller von Systemen für die Qualitätskontrolle und Prozessoptimierung in der Zellstoff- und Papierindustrie – mehr als 350 L&W-Autoline-Systeme sind rund um den Erdball installiert.

Für eine effizientere Produktion ist entscheidend, die Papierherstellung schrittweise zu optimieren. Dies erfordert jedoch exakte Messungen im Prozessablauf. Zahlreiche Informationsquellen und Messwerkzeuge unterstützen Papierfabrikanten bei der Herstellung ihrer Produkte. Online-Sensoren liefern allerdings kein vollständiges und ausreichend klares Bild von der Leistung einer Papiermaschine; vielmehr werden Qualitätsprüfungsdaten von Quellen außerhalb der Maschine – also offline – benötigt. Hierbei ist eine rasche Rückmeldung der Messdaten für die Prozesssteuerung von größter Bedeutung. Auf diese Marktanforderungen ist das automatische Prüfsystem von L&W genau zugeschnitten.

 

Probe durch Barcode identifiziert

Für die Papierprüfung müssen die Testproben stets in gleicher Weise geschnitten werden. Dafür verwendet Perlen Papier den L&W Profile Sample Cutter. Mithilfe dieses Probenschneiders können die Proben von einer Person am Tambour geschnitten werden. Darüber hinaus wird der Probenstreifen direkt im Schneider aufgewickelt, was Falten und Verschmutzungen vermeidet. Die Proben sind mit einem Barcodeaufkleber versehen. Über eine Datenschnittstelle zum Fabriknetzwerk wird die Prüfstraße davon in Kenntnis gesetzt, dass eine Analyse durchgeführt werden soll. Die Mitarbeiter nehmen die aufgerollte Probe und legen diese in ein leeres Fach des Probenladers. Das System erkennt die Probe über den Barcode und führt diese automatisch in die Prüfstraße ein, wo sie vermessen wird. Mit der vergebenen Schrittweite werden die Qualitätsparameter erfasst.

 

Messung von 50 Eigenschaften

Mit dem Einlegen der Probe in die L&W Autoline ist die Arbeit des Bedieners schon getan. Die Probe wird automatisch durch das System geführt, während die Messungen vorgenommen werden. Da das Instrument mehr als 50 verschiedene Papiereigenschaften messen und auswerten kann, ist in vielen Fällen lediglich ein Prüfsystem für mehrere Papiermaschinen an einem Produktionsstandort erforderlich. Der dann noch notwendige Personalaufwand ist gering.

 

Maschine statt manueller Routine

Geschwindigkeit, Präzision und Häufigkeit der vorgenommenen Messungen ermöglichen neben kurzfristigen Prozessverbesserungen auch langfristige Prozessveränderungen im Sinne der Herstellung eines Produkts von hoher, homogener Qualität. Diese Art der Automatisierung verändert den Betrieb der Papierfabrik fundamental: Dem Personal bleiben jetzt eintönige Routinearbeiten erspart, da diese mit geringerem Zeit- und Kostenaufwand maschinell durchgeführt werden. Vielmehr bleibt ihm mehr Zeit, sich wichtigeren Dingen wie der Weiterentwicklung und Verbesserung der Prozessabläufe und der Produktqualität zu widmen.

Durch den exakten Vorschub wird die Probe jedes Mal an der gleichen Position gemessen. Das erleichtert zudem Vergleiche einer bestimmten Querrichtungsposition bei der Analyse von Variationen in Maschinenrichtung.

 

Ergebnisse in wenigen Minuten

Die im Vergleich zur manuellen Prüfung größere Zahl von Messungen des Querprofils ergibt ein zuverlässigeres statistisches Mittel. Somit lassen sich mit einem automatisierten System wesentlich größere Datenmengen erfassen. Perlen Papier erfasst zahlreiche Qualitätsparameter, etwa beidseitig den Papierglanz, optische Eigenschaften, Papierdicke oder Weiterreißfestigkeit in Maschinen- und Querrichtung. An den Bediener wird eine Warnung ausgegeben, wenn die Messergebnisse nicht innerhalb der spezifizierten Ziele und Grenzen liegen. Die Testergebnisse sind je nach Verfahren, nach Zahl der getesteten Eigenschaften und nach Probenlänge in wenigen Minuten erstellt. Bei der Perlen Papier AG liegt die durchschnittliche Messzeit das Standardprüfprogrammes für die PM4 bei circa acht Minuten und für die PM7 bei circa 14 Minuten. Die Messwerte werden direkt auf das Datenerfassungssystem übertragen und stehen den Mitarbeitern fast in Echtzeit zur Verfügung. Die Ergebnisse dienen dazu, die Papierqualität zu verifizieren und den Prozess zu optimieren. Der Maschinenbediener kann auch bei minimalen Veränderungen der Papierqualität sofort gegensteuern.