In der Stoffaufbereitung werden sämtliche Komponenten, die für die Mischung des Papieres verwendet werden, zusammen geführt und rezeptmässig verarbeitet.

1. Stoffaufbereitung
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2. Inhaltsverzeichnis
1. Beschreibung der Stoffaufbereitung 3
1.1. Aufgaben 4
1.2. Ablauf 5
2. Pulper 6
3. Mahlung 7
3.1. Holländer 8
3.2. Refiner 9
3.3. Ziele der Mahlung 12
3.4. Mahlarten 13
3.5. Messmethoden 15
4. Komponenten 16
4.1. Zellstoff 17
4.2. Füllstoffe 18
4.3. Die Leimung mit Stärke 19
4.4. Weißgrad und Helligkeit 21
4.5. Retentionsmittel 24
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3. 1. Beschreibung der Stoffaufbereitung
In der Stoffaufbereitung werden sämtliche Komponenten, die für die
Mischung des Papieres verwendet werden, zusammen geführt und
rezeptmäßig verarbeitet.
Zutaten Aggregate
Wasser Pulper
Zellstoff Entstipper
Holzstoff Refiner
Altpapier Bütten
Füllstoffe Rohrleitungen
Hilfstoffe Sortierer zum Reinigen
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4. 1.1. Aufgaben der Stoffaufbereitung
Rules
Stoff hat in der richtigen Zeit, in der richtigen Mischung und in der
richtigen 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
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5. 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
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6. 2. Pulper
1. Wasser in das Gefäß gefüllt
2. anschließend die Feststoffballen
z.B. Zellstoffballen
3. Masse wird durch Schiffschraube
in Rotation gebracht wobei die
Ballen sich auflösen
4. Es entsteht eine wässrige
Suspension
• Diskontinuierliche Pulper
 Nach Auflösen wird
Suspension abgepumpt
• Kontinuierliche Pulper
 Ballen werden kontinuierlich
zugefügt – wässrige
Suspension kontinuierlich
abgepumpt
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7. 3. Die Mahlung
Aggregate der Stoffaufbereitung
Früher: Holländer Heute: Refiner
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8. 3.1. Holländer Mahlsteine
• Historisches Mahlgerät
– Entwickelt im 17. Jh. in Holland
– Papier bekommt Charakteristik
“Das Papier wird im Holländer gemacht.”
• Suspension wird in einer
wassergefüllten Bütte
gemahlen
Bütte
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9. 3.2. Refiner
Stoffaustrag
Stoffeintrag
Antrieb
Mahlaggregat
Rotor
Stator
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10. 3.2. Refiner – die Refinerstraße
Rohrleitungen
Refiner Refiner
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11. 3.2. Refiner
Unrefined Refined
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12. 3.3 Ziele der Mahlung
Das Papier bekommt seine Charakteristik
• Einzelne Fasern werden derart behandelt, dass ihre Flexibilität und
ihre 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
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13. 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.
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14. 3.4. Mahlarten – Schmierige Mahlung
• Bei der schmierige Mahlung sind die Messer breit und weit
auseinandergestellt.
• 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
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15. 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
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16. 4. Komponenten
Rules
• Die Komponenten müssen sich dem Einsatzzweck des Papieres
anpassen
– „Backrezept“
• Komponenten finden wir auch wieder beim Streichen!
• Komponenten sind austauschbar
• Eigenausschuß als Komponente verwendbar aber Regel 1 beachten
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17. 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
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18. 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
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19. 4.3. Die Leimung mit Stärke
In der Stoffaufbereitung: Masseleimung
• 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
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20. 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 des
Papieres
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21. 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)
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22. 4.4. Weißegrad und Helligkeit
• 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
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23. 4.4. Weißegrad und Helligkeit
Optische Aufheller
• 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“
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24. 4.5. Retentionsmittel
Retention = lat.: retinere = „zurückhalten“
• 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
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25. Besten Dank
für ihre Aufmerksamkeit!
Jörg Abelmann
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