Stoffaufbereitung

| Stoffaufbereitung | Sappi Fine Paper Europe1

Stoffaufbereitung


Inhaltsverzeichnis

1. Beschreibung der Stoffaufbereitung 31.1. Aufgaben 41.2. Ablauf 5

2. Pulper 6

3. Mahlung 73.1. Holländer 83.2. Refiner 93.3. Ziele der Mahlung 123.4. Mahlarten 133.5. Messmethoden 15

4. Komponenten 164.1. Zellstoff 174.2. Füllstoffe 184.3. Die Leimung mit Stärke 194.4. Weißgrad und Helligkeit 214.5. Retentionsmittel 24


1. Beschreibung der Stoffaufbereitung

In der Stoffaufbereitung werden sämtliche Komponenten, die für dieMischung des Papieres verwendet werden, zusammen geführt undrezeptmäßig verarbeitet.

Zutaten AggregateWasser PulperZellstoff EntstipperHolzstoff RefinerAltpapier BüttenFüllstoffe RohrleitungenHilfstoffe Sortierer zum Reinigen


1.1. Aufgaben der Stoffaufbereitung

Stoff hat in der richtigen Zeit, in der richtigen Mischung und in derrichtigen Menge zur Verfügung zu stehen

Es müssen folgende Rules beachtet werden– Papier hat sich dem Einsatzzweck anzupassen Jede Papiersorte hat seine eigene Mischung Sogar bei unterschiedlichen Grammaturen

– Mischungsverhältnis Stoffaufbereitung 5% feste Stoffe – 95% Wasser

– Mischungsverhältnis am Stoffauflauf/Papiermaschine 1% feste Stoffe – 99% Wasser

Rules


1.2. Zeitlicher und räumlicher Ablauf

• Flüssiger Zellstoff wird in Stapeltürmen gelagert• Fester Zellstoff in Ballen wird angeliefert und in Pulpern aufgelöst• Der aufgelöste Zellstoff wird in Entstippern entstippt

– Stippen = fingernagelgroße Faserzusammenballungen

• Durch Rohrleitungen wird der Stoff innerhalb der Stoffaufbereitung transportiert• Durch Refiner wird Zellstoff gemahlen• In Bütten werden die Zellstoffe gemischt = Halbzeug …

… und Hilfstoffen den Halbzeug Hilfsstoffe hinzugefügt

Halbzeug+ Hilfstoffe=

Ganzzeug

• Fertige Mischung wird durch den konstanten Teil der PM übernommen


2. Pulper

1. Wasser in das Gefäß gefüllt2. anschließend die Feststoffballen

z.B. Zellstoffballen3. Masse wird durch Schiffschraube

in Rotation gebracht wobei dieBallen sich auflösen

4. Es entsteht eine wässrigeSuspension

• Diskontinuierliche Pulper Nach Auflösen wird

Suspension abgepumpt

• Kontinuierliche Pulper Ballen werden kontinuierlich

zugefügt – wässrigeSuspension kontinuierlichabgepumpt


3. Die MahlungAggregate der Stoffaufbereitung

Früher: Holländer Heute: Refiner


3.1. Holländer

• Historisches Mahlgerät– Entwickelt im 17. Jh. in Holland– Papier bekommt Charakteristik

“Das Papier wird im Holländer gemacht.”

• Suspension wird in einerwassergefüllten Büttegemahlen

Mahlsteine

Bütte


3.2. Refiner

Antrieb

StoffeintragStoffaustrag

Mahlaggregat

Rotor

Stator


3.2. Refiner – die Refinerstraße

Refiner Refiner

Rohrleitungen


3.2. Refiner

Unrefined Refined


3.3 Ziele der Mahlung

• Einzelne Fasern werden derart behandelt, dass ihre Flexibilität undihre spezifische Oberfläche zunehmen.– Kommt der Bindung zwischen einzelnen Fasern zugute– Festigkeit wird erhöht– Gleichzeitig nehmen jedoch Weißegrad und Opazität ab

• Gesteuert wird:– Festigkeit– Volumen– Transparenz (vs. Opazität)– Saugfähigkeit– Luftdurchlässigkeit

Das Papier bekommt seine Charakteristik


3.4. Mahlarten – Rösche Mahlung

• Bei der rösche Mahlung sind die Messer scharf aneinandergestellt

• Die Fasern werden je nach Mahlgrad gekürzt– Kaum fibrilliert (längs geschnitten), sondern nur gekürzt– Das Ergebnis ist ein saugfähiges Papier.

• Konsequenz– Schnelle Entwässerung auf PM (rösch = rasch)– Hohes Volumen hat, z.B. Werkdruck-, Filter- und Löschpapiere.


3.4. Mahlarten – Schmierige Mahlung

• Bei der schmierige Mahlung sind die Messer breit und weitauseinandergestellt.

• Die Fasern werden nicht zerschnitten, sondern gequetscht

• Es entsteht ein stark quellender Faserschleim, ein glitschig-schmieriger Stoff

• Langsame Entwässerung auf der Papiermaschine– Das Papier gewinnt eine hohe Dichte, verliert jedoch an Opazität– Es wird glasig-durchscheinend


3.5. Messmethoden

Mahlgrad wird in Schopper-Riegler gemessen (SR)

• Ungemahlen 13 - 17 SR• Niedrig gemahlen 20 - 25 SR• Mittel gemahlen 30 - 40 SR• Hoch gemahlen 50 - 60 SR• Extrem hoch gemahlen 80 - 90 SR


4. Komponenten

• Die Komponenten müssen sich dem Einsatzzweck des Papieresanpassen– „Backrezept“

• Komponenten finden wir auch wieder beim Streichen!• Komponenten sind austauschbar• Eigenausschuß als Komponente verwendbar aber Regel 1 beachten

Rules


4.1. Zellstoffarten

• Softwood (Kurzfaser) Kräftig und streckbar– NBSK (Northern Bleached Softwood Kraft) Fichten- und Buchensulfitzellstoff, Radiata Pine (Kiefer) Birke, Zeder, Lärche

– SBSK (Southern Bleached Softwood Kraft) Kiefer

• Hardwood (Langfaser) Bulk und Opazität– BHKP (Bleached Hardwood Kraft Pulp) Hauptsächlich Eucalyptus (BEKP)

– Mixed hardwood pulp Gemisch aus Hardwood


4.2. Füllstoffe

• Es kommt auf den Einsatzzweck an!!!– Grafisches Papier kann aus bis zu 25 % aus Füllstoffen bestehen

• Billiger als Zellstoff– Blickdichter, weißer und geschmeidiger

• Füllstoffe zwischen den Fasern als Faserverbindung– Kalziumkarbonat (CaCO3 - Kreide) Hauptbestandteil – Sowohl natürlich als auch chemisch Auch als Streichpigment verwendbar

– Kaolin (Porzellanerde) China Clay – Kaolin speziell aus Cornwall, Großbritannien Auch als Streichpigment verwendbar

– Talkum Verhindert Porosität von Papier, Faserschließung

– Titandioxid Für die Opazität und Helligkeit Auch als Streichpigment verwendbar


4.3. Die Leimung mit Stärke

• Druckfarbe soll auf dem Papier haften – nicht im Papier– Gegenbeispiel Tissue (Haushaltspapier, Hygieneprodukte)

• Leimung ist abhängig vom Einsatzzweck des Papieres– Masseleimung = in der Stoffaufbereitung– Oberflächenleimung = auf der PM– Masseleimung + Oberflächenleimung = kombinierte Leimung

• Pflanzliche Produkte– Kartoffelstärke– Weizenstärke– Maisstärke

• Synthetische Stärke und Latex (Polymerverbindungen)

• Früher Alaun und Aluminiumsulfate – „Harzleimung“ nach Illig– Büchersterben: Alaun bildet in feuchter Luft durch Hydrolyse Schwefelsäure

In der Stoffaufbereitung: Masseleimung


4.3. Messverfahren Leimung

• Der Cobb-Wert gibt Auskunft über das Wasseraufnahmevermögen(Saugfähigkeit) von Papier und Voll- oder Wellpappe

• Karton und Faltschachtel: Wichtig für die Berechnung der zu erwartenden Stabilität

• Papier: Wichtig für die Beschreib- und Bedruckbarkeit mit Tinte oder Druckfarbe Nur bei Papieren möglich, die bestimmte Wasseraufnahmewerte haben

• Je geringer der Cobb-Wert desto geringer die Wasseraufnahme desPapieres


4.4. Weißegrad und Helligkeit

• Postulat: Neutralweiß = schmutziges Weiß für menschliches Auge

• Ziel: „Weißeste“ Weiß für das Auge des Betrachters

• Konsequenz: Auge soll betrogen werden durch optische Täuschung

• Umsetzung: Weiße geht ins bläuliche Weiße Helligkeit wird erhöht durch Umwandlung UV-Licht in Weißes Licht Weißpigmente (Titandioxid) Optische Aufheller (Fluoreszierender Substanz)



• Wie misst man Weisse bzw. Helligkeit?– ISO Brighteness: Beschränkt auf blauem Bereich des sichtbaren Spektrums Die meisten weißen Papiersorten haben einen Gesamtreflexionsgrad von 80 - 100 %

– CIE Whiteness: Reflektion über das ganze Lichtspektrum L*-Wert steht für die Helligkeit Schwarz = 0 und Weiss = 100 a*-Wert steht für den Grün-/Rotanteil Grün = -150 und Rot =100 b*-Wert steht für den Blau-/Gelbanteil Blau = -100 und Gelb = 150



• Unsichtbares UV Licht wird in blaues sichtbares Licht umgewandelt– Helligkeit L* erhöht sich– Farbort verschiebt sich zu Blau, d.h. der b*-Wert wird negativer

• Blankophor optischer Aufheller – Bariumsulfat - Weißpigment

UV Licht in „Disco“

Optische Aufheller


4.5. Retentionsmittel

• Postulat:– 1% Ganzzeug und 99% Wasser– Farb- und Füllstoffe besitzen wenig Affinität zur Faser

• Ziel:– Feste Bestandteile bleiben auf dem Sieb, Wasser fällt durch

• Umsetzung:+ Pol (Anode) Retentionsmittel bringen positive Ladung zu Füllstoffen (= kationische Polymere)

- Pol (Kathode) Halbzeug ist negativ geladen (= anionisch)

• Grundregel:– An Magnet mit positiver und negativer Ladung denken

Retention = lat.: retinere = „zurückhalten“


Besten Dankfür ihre Aufmerksamkeit!

Jörg Abelmann

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