Thema:Optimierung des Einsatzes optischer Aufheller bei der Erzeugung graphischer Papiere

Forschungsstelle:

PTS Heidenau Pirnaer Str. 37 01809 Heidenau

Leiter der Forschungsstelle:

Dr. P.W. Rizzi Projektleiter:

Dr. K. Erhard

Tel: 03529 / 551-627 Fax: 03529 / 551-899

Internet:www.ptspaper.de E-mail: k.erhard@ptspaper.de

Forschungsgebiet: Produktziele Schlagworte:

Faserstoffe / Zellstoffe Zellstoffe, optische Aufheller, graphische Papiere

Thema:

Optimierung des Einsatzes optischer Aufheller bei der Erzeugung graphischer Papiere

Eine Möglichkeit zur Erhöhung der Weiße von Papier besteht im Einsatz optischer Aufheller. Die insgesamt geringe Einsatzmenge verursacht über die Weißgraderhöhung eine wesentliche Wertsteigerung beim Endprodukt. Die Wirkung der optischen Aufheller beruht auf der Fluoreszenz und ihrem Aufziehverhalten auf den Faserstoff, das ähnlich dem der anionischen Substantivfarbstoffe ist. Halbstoff- und prozessbedingte Faktoren, die Einfluss auf Fluoreszenz und Substantivität nehmen, werden die Wirksamkeit optischer Aufheller beeinflussen. Die physikalisch-chemischen Wechselwirkung zwischen dem Aufheller und der Faserstoffoberfläche unterliegen dem Einfluss der funktionellen Gruppen, dem Ladungscharakter sowie der Veränderung der Reaktivität der Faserstoffkomponenten und der Feinstoffbildung der Zellstoffe bei der Mahlung. Der Zusammenhang zwischen den Eigenschaften unterschiedlicher Zellstoffsorten und ihrem Verhalten gegenüber Aufhellern in der Masse ist nicht systematisch untersucht, obgleich an dieser Stelle Optimierungspotential für den kostengünstigeren Erzeugungsprozess aufgehellter Papiere zu erwarten ist.

Forschungsziel/Forschungsergebnis

Das Forschungsprojekt zielt auf die Klärung der Affinität optischer Aufheller zu modernen, gebleichten Marktzellstoffen bei der Erzeugung graphischer Papiere. Dabei ist der Zusammenhang zwischen der Wirksamkeit der Aufheller und den Eigenschaften der Zellstoffe unterschiedlicher Vorgeschichte sowie der Veränderung ihrer Reaktivität und Feinstoffcharakteristik unter dem Einfluss der Mahlung aufzuklären.

Die in die Untersuchungen einbezogenen Zellstoffe wurden hinsichtlich ihres Landungscharakters, Restligningehaltes sowie papiertechnologisch bezüglich der optischen Eigenschaften Weißgrad und Farbort vor und nach Refinermahlung charakterisiert. Die Aufhellversuche erfolgten unter Anwendung der für den Masseeinsatz typischen Aufheller. Um den Einfluss des Restlignins auf die Aufhellerwirksamkeit zu registrieren, wurde die Verteilung des Restlignins auf die im Ergebnis der Mahlung gebildeten Faserfraktionen registriert und die Auswirkungen auf die optischen Aufhellung bei drei Einsatzkonzentrationen anhand der erzielbaren Weißgradsteigerung sowie der Verschiebung des Farbortes in Abhängigkeit von die Aufhellerretention ermittelt. Es zeigte sich, dass die Ladung der Zellstoffe und der gebildete Feinstoff über die Aufhellerretention entscheiden. Der absolute Grad der Aufhellung wird dabei durch den ligninbeeinflussten Ausgangsweißgrad bestimmt. Hierbei wird der für den Aufheller wirksame UV-Anteil des Lichtes durch Absorption am Restlignin reduziert. Neben dem Restlignin, das zeigt die Verschiebung des Farbortes deutlich, haben farbgebende Bestandteile im Zellstoff offensichtlich Haupteinfluss auf die Farbortverschiebung und damit auf das Aufhellergebnis.

Anwendung/Wirtschaftliche Bedeutung

Die wirtschaftliche und ökologische Erzeugung optisch aufgehellter Papiere ist im Hinblick auf die gezielte Auswahl geeigneter Faserstoffe und optischer Aufheller sowie für eine optimale Wertsteigerung der Produkte, besonders für kleine und mittlere Unternehmen der Papierindustrie, von Bedeutung. Diese Betriebe sind der jeweiligen Zellstoffmarktsituation mit ihren Schwankungen direkt ausgesetzt, so dass sie gezwungen sind, auf sparsamen Zellstoffeinsatz zu orientieren.

Besonders für sie ist es wichtig, aus der breiten Palette der am Markt verfügbaren Zellstoffe jene auszuwählen, die bei der Anwendung optischer Aufheller entweder eine hohe Weißgradsteigerung erbringen oder bei niedrigerer Faserstoffqualität eine ausreichend stabile Weiße garantieren. Die möglichen Einsparungen bewegen sich dabei einerseits im Rahmen der Kosten für den Einsatz optischer Aufheller im Bereich von 5 – 50 € pro t Papier und ergeben sich andererseits aus der Auswahl preisgünstigerer Faserstoffe geringerer Ausgangsweiße. Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens zielen auf die Nutzung dieses Optimierungspotentials und die daraus resultierenden Preis- und Wettbewerbsvorteile.

Bearbeitungszeitraum: 01.03.2001 – 28.02.2003 Bemerkungen

Das Forschungsvorhaben AiF 12804 BR wird aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Arbeit gefördert.