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Prozessautomatisierung 1 | 18

Feinste Fasern erfassen

Hochwertige Papierproduktion bei Sappi Europe

Sappi Europe produziert sehr hochwertige Papiersorten. Zur Qualitätssicherung nutzt das Werk in Gratkorn die Analysesysteme von Lorentzen & Wettre (L&W), einem Unternehmen von ABB. Sie überzeugen durch ihre hohe Reproduzierbarkeit und ihre präzise Aussage über den Fibrillierungszustand der Fasern.

Ob farbenprächtige Bildbände oder Hochglanzmagazine – Grundlage für die edle Optik dieser Printprodukte sind mehrfach gestrichene Papiere von hoher Qualität. Solch edle Papiere stellt Sappi Europe in seinem Werk im österreichischen Gratkorn in der Nähe von Graz her, einem der größten und modernsten Werke des weltweit tätigen Papierherstellers.

Automatische Faseranalyse

Die Kunden von Sappi vertrauen auf die gleichbleibend hohe Qualität der Papiere. Eine entscheidende Stellschraube dafür ist die Faserstoffprüfung. ABB bietet mit dem „L&W Fiber Tester Plus“ ein Labor-Faseranalysesystem, welches es ermöglicht, Faserqualitäten einfach und automatisch zu messen. Das System liefert Informationen über die Faserstoffzusammensetzung einschließlich Faserlänge und -breite, Formfaktor, Feinstoffgehalt sowie Fibrillierungsindex. Aus der Analyse nur einer Laborstoffprobe erhält der Anwender ein ganzheitliches Bild der Fasereigenschaften.

Als Sappi Europe ein neues Faseranalysesystem für den Produktionsbereich sowie den F&E- Bereich des Werks Gratkorn suchte, stellte ABB der Papierfabrik zwei Geräte aus der Serie „L&W Fiber Tester Plus“ für einen Vergleichstest zur Verfügung, wovon eines zusätzlich mit dem „L&W Crill“-Modul ausgestattet war. Während der „L&W Fiber Tester Plus“ auf einer Bildanalyse basiert, erfasst das Zusatzmodul zusätzlich den Faserabrieb durch Lichtabsorption und -streuung. Als Vergleich für beide Systeme diente ein Bestandsgerät.

Neben Parametern wie Fasergröße und Formfaktor liegt ein besonderes Augenmerk des Kunden auf den Parametern „Fibril area“ und „Fibril perimeter“. Die beiden Werte für die durch die Mahlung aufgesplissenen Fasern lassen Rückschlüsse auf die spätere Festigkeit des fertigen Papiers zu. Für Sappi Europe sind diese Parameter entscheidende Stellschrauben in der Produktion, um bei Bedarf die Mahlung nachzuregeln und um Energie einzusparen. Um die Fibrillierung kameratechnisch zu erfassen, braucht es ein Messsystem mit hoher Auflösung. Das Messverfahren des „L&W Fiber Tester Plus“ bietet eine entsprechend leistungsstarke Bildanalyse.

Der runde Probenwechsler des Systems kann mit bis zu sechs verschiedenen Proben beladen werden. Über ein Röhrchen wird der Zellstoff jeder Probe einzeln in das Gerät eingesaugt. Um eine präzise Messung durchführen zu können, werden die Fasern in einer Messzelle zwischen zwei Platten plan ausgerichtet. Sie können somit nicht in Z-Richtung ausweichen. Der vollständige Messzyklus für eine Probe dauert fünf bis zehn Minuten. Während der Messungen werden Bilder der Fasern angezeigt, die gespeichert werden können.

Faseraufnahme während der Messung mit dem „L&W Fiber Tester Plus“.

Messung des Faserabriebs

Im F&E-Labor des Werks steht das zusätzlich mit dem „L&W Crill“ ausgestattete Analysesystem. Mit ihm lässt sich die Menge an Faserabrieb (Crill) in einer Zellstoffmischung präzise erfassen. Crill-Messungen in Zellstoffmischungen sind von großer Bedeutung, da diese kleinen Fasern wesentlich zur allgemeinen Papierfestigkeit und Endproduktqualität beitragen. „Das Modul verwendet eine Messmethode, die auf der Absorption und Streuung von Licht an kleinen Teilchen beruht. Dadurch kann präzise ermittelt werden, ob und welche Partikel in der Zellstoffmischung vorhanden sind. Damit können selbst winzige Partikel in einer Stoffsuspension erfasst werden“, erläutert Stephan Dresel, der für das Werk Gratkorn zuständige ABB-Mitarbeiter für Lorentzen-&-Wettre-Produkte.

Beide Faseranalysesysteme sind mit einer Software zur Detektion und Überwachung von Gefäßzellen ausgestattet. Gefäßzellen von Harthölzern können Defekte beim Drucken verursachen, wenn sie aus dem Papier herausgelöst werden.

„Damit können selbst winzige Partikel in einer Stoffsuspension erfasst werden.“

Hohe Reproduzierbarkeit gewährleistet

Bei dem Vergleichstest überzeugten die beiden „L&W Fiber Tester Plus“. Ausschlaggebend für die Investitionsentscheidung war zum einen die Ähnlichkeit allgemeiner Messparameter und zum anderen, dass sich mit den Geräten eine möglichst hohe Reproduzierbarkeit gewährleisten lässt. Ein weiterer Entscheidungsgrund war das Ergebnis der Nutzwertanalyse.
„Wichtig war für Sappi Europe insbesondere die Aussage über den Fibrillierungszustand. Da dieser maßgeblich für die Entwicklung der Papierfestigkeiten verantwortlich ist, entschied sich der Kunde dazu, die beiden ‚L&W Fiber Tester Plus‘ zu kaufen“, betont Dresel.

Crill-Messung

Die bewährten Labor-Faseranalysesysteme „L&W Fiber Tester“ und „L&W Fiber Tester Plus“ von ABB basieren auf einer Bildanalyse.

Das neue Modul „L&W Crill“ erweitert die Zellstoffanalyse um eine Dimension und ermöglicht es, zusätzliche Faserstoffkomponenten zu messen.