Papierherstellung – Steigerung der Produktionsgeschwindigkeit mit NIR-Infrarotsystemen

Bei der Herstellung von Papierprodukten ist die Trocknung der nassen Fasersuspension der energieintensivste Prozess im gesamten Produktionsprozess. Papiertrocknungsverfahren sind deshalb bei der Optimierung der Energieeffizienz besonders zu berücksichtigen.

Welche Arten der Trocknung kommen bei der Papierherstellung zum Einsatz?

In der Papierherstellung werden mechanische und thermische Trocknungsverfahren eingesetzt, um das Faservlies zu entwässern und überschüssige Feuchtigkeit zu entfernen. Die mechanische Entwässerung geschieht durch Pressen, die einen erheblichen Teil der Feuchtigkeit entfernen. Diese Verfahren verbrauchen im Vergleich zu den thermischen Prozessen deutlich weniger Energie, sind jedoch nicht alleinig zur Trocknung der Papierbahnen geeignet.

Um das restliche Wasser aus dem Faservlies zu entfernen, stehen verschiedene thermische Verfahren zur Verfügung. Eine effiziente Trocknung kann durch Trockenzylinder, Konvektionstrocknung oder Infrarottrocknung erreicht werden. Bei der Trockenzylinder-Methode wird die Papierbahn durch eine Serie von beheizten Zylindern geleitet, wodurch das restliche Wasser verdampft wird. Bei der Konvektionstrocknung wird das Faservlies mit heißer Luft getrocknet, während bei der Infrarottrocknung Infrarotstrahlung genutzt wird, um das Papier zu trocknen.

Eine aufeinander abgestimmte Kombination der verschiedenen Trocknungsverfahren ist oft am sinnvollsten, um eine effiziente Trocknung der Papierbahn zu gewährleisten. Das Ziel ist es, die Energieeffizienz zu maximieren und gleichzeitig eine hohe Qualität des Endprodukts zu gewährleisten. Dabei ist es wichtig, die Trocknungsprozesse so zu optimieren, dass die Papierbahnen schnell und gleichmäßig getrocknet werden, um Verformungen und Qualitätsmängel zu vermeiden.

Wie kann die Infrarottrocknung sinnvoll an Papiermaschinen eingesetzt werden?

In der Papierherstellung gibt es verschiedene Trocknungsziele, die mit unterschiedlichen Trocknungsverfahren erreicht werden können. Die Infrarottrocknung ist ein Verfahren, das an verschiedenen Stellen innerhalb des Herstellungsprozesses sinnvoll eingesetzt werden kann. Eine wichtige Voraussetzung für eine effiziente und qualitativ hochwertige Papierherstellung sind stabile Feuchteprofile. Durch die Optimierung dieser Profile können Produktionskosten und Produktionskapazitäten verbessert werden. Auch bei der Weiterverarbeitung des Papiers spielen Feuchteprofile eine wichtige Rolle. Infrarot-Systeme können dank ihrer präzisen und schnellen Wirkungsweise zur Korrektur der Feuchteprofile eingesetzt werden und liefern durch gezielte Zonentrocknung ein gleichmäßiges Ergebnis.

Infrarottrocknungssysteme können auch zur Optimierung der Produktionsgeschwindigkeit eingesetzt werden. Als Vortrockner, Zusatztrockner oder spezieller Trockner für den Randbereich verbessern sie die Trocknungsleistung der gesamten Anlage und erhöhen so die Maschinengeschwindigkeit. Industrielle IR-Strahler können einfach mit bestehenden Konvektionstrocknern kombiniert werden, um die Trocknungskapazität zu maximieren.

Welche Vorteile hat die Infrarottrocknung für gestrichenes Papier?

Bei gestrichenen Papiersorten wird die Oberfläche des Papiers mit einem Bindemittel veredelt, um die Qualität und optische Erscheinung zu verbessern. Um die gewünschten Eigenschaften der Papieroberfläche nicht zu beeinträchtigen, muss der Strich nach dem Auftrag im Coater mit einem kontaktlosen Trocknungsverfahren behandelt werden. Hierfür eignet sich besonders gut die Trocknung mittels kurzwelliger Infrarotstrahlung (NIR).

Die bei der Papierherstellung verwendete Streichfarbe ist häufig eine wässrige Dispersion, die mineralische Pigmente enthält. Die kurzwellige IR-Strahlung dringt im Trocknungsprozess in das Coating ein und absorbiert an den Pigmenten. Im Inneren des Streichauftrags wird nun die Energie der Infrarotstrahlung in Wärme umgewandelt. Es kommt so zu einer besonders schonenden Trocknung von Innen nach Außen in kürzester Zeit. Darüber hinaus bietet die Infrarottrocknung eine hohe Flexibilität bei der Einstellung der Trocknungsparameter. So kann die Leistung des Trockners individuell an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden, um ein optimales Trocknungsergebnis zu erzielen. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit der Infrarottrocknung, das Papier mit einer gleichmäßigen Wärme zu durchdringen und somit eine homogene Trocknung zu gewährleisten. Die benötigte Leistung des IR-Trockners hängt von der Zusammensetzung des Coatings, der Dicke des Auftrags und den Eigenschaften der Papierbahn ab. Am effektivsten lässt sich die passende Leistung in einem Prozesstest an der entsprechenden Maschine bestimmen.

Warum sind MICOR*KIR Infrarot-Trocknungssysteme besonders geeignet für die Papierindustrie?

MICOR bietet ein innovatives und vielschichtiges Sortiment an kontaktlosen, kurzwelligen Infrarot-Trocknungssystemen, die speziell für die Optimierung von Papier- und Kartonmaschinen, Beschichtungsmaschinen und Papierverarbeitungslinien entwickelt wurden. Die MICOR *KIR Infrarotsysteme sind auf die Trocknungsbedürfnisse der Kunden zugeschnitten und werden anwendungsbezogen dem jeweiligen Maschinenkonzept angepasst. Dank ihrer flexiblen und modularen Bauweise können sie in verschiedenen Formen geliefert und problemlos in bereits bestehende Maschinen integriert werden, selbst bei großen Arbeitsbreiten und besonderen Anforderungen an die Ansteuerung.

Die schnelle Steuerbarkeit der Infrarotstrahler und ihre kurze Reaktionszeit sparen nicht nur Zeit, sondern auch Energie. Die kurzwellige Infrarotstrahlung (NIR) ist eine sehr konzentrierte Energie, die in Sekundenbruchteilen zur Verfügung steht. Ihre Einwirkung stoppt sofort nach Abschaltung, wodurch auch bei einem abrupten Produktionsstopp keine Gefahr durch extreme Wärme besteht. Es werden dementsprechend bei MICOR *KIR Systemen keine Vorheiz- und Abkühlzeiten benötigt. Die NIR-Strahlung ist eine reine Strahlungsenergie, daher ist kein Trägermedium notwendig. Ebenfalls ist kurzwellige Strahlung leicht regelbar und ermöglicht so eine schnelle Leistungsanpassung an beispielsweise die Geschwindigkeit der Papiermaschine.

Die hochenergetische NIR-Infrarotstrahlung wird in den MICOR Systemen durch goldbeschichtete Reflektoren konzentriert auf die Papierbahn gelenkt. Dadurch erreichen die IR-Trocknungssysteme eine Wirkungsweise von 98 % und nutzen im Vergleich zu trägeren Lufttrocknern die eingebrachte Energie ausschließlich zur Trocknungsoptimierung. MICOR verfügt über 45 Jahre Erfahrung in der Entwicklung maßgeschneiderter industrieller Lösungen mit kurzwelliger Infrarotstrahlung. Mit einem MICOR*KIR Infrarot-Trocknungssystem können Kunden ihre Produktionsprozesse optimieren und gleichzeitig Energie sparen. Um eine neue MICOR-Anlage auszulegen, ist in der Regel ein Prozesstest mit einer Simulationseinrichtung direkt an der entsprechenden Maschine erforderlich. Dabei lassen sich alle wichtigen Parameter erfassen, die zur Auslegung der neuen Anlage benötigt werden. Der Effekt der kurzwelligen Infrarotstrahlung auf die Papierbahn ist dabei "live" zu beobachten.