Forschungsstelle:
PTS München Heßstr. 134 80797 München
Leiter der Forschungsstelle:
Dr.-Ing. H. Großmann Projektleiter:
Dipl.-Ing. H. Runge
Dipl.-Ing. F. Brüning / Dr.-Ing. H.-G. Völkel Tel: 089 / 12146-0
Fax: 089 / 12146-36
Internet: www.pts-papertech.de E-mail: F.Bruening@pts-papertech.de
Forschungsgebiet: Schlagworte:
Rohstoffe der Zellstoff- und Papierindustrie Chemische Additive, Hydrophobierung, Störstoffe Thema:
Verbesserung der Wirkung von Hydrophobierungsmitteln bei der Neutralfahrweise in störstoffbelasteten Systemen der Papier- und Kartonerzeugung
Ausgangssituation/Problemstellung:
Ausgelöst durch den steigenden Einsatz von Calciumcarbonat als Papierfüllstoff und Streichpigment musste von der sauren Fahrweise um pH 5 auf die Papierherstellung im neutralen bis schwach alkalischen pH-Bereich um- gestellt werden. Etwa 40 % des Sortimentes der deutsche Papierindustrie, z.B. Offset-Druckpapiere, Büro- und Administrationspapiere und Faltschachtelkarton, müssen hydrophobiert bzw. geleimt hergestellt werden. Die Einengung der Wasserkreisläufe, der pH-Wert im schwach alkalischen Bereich, höhere Prozesstemperaturen bei der Holzstofferzeugung und im Siebwasser-1-Kreislauf der Papiermaschine sowie der steigende Altpapier- einsatz auch bei höherwertigen Druckpapieren führen zu höheren Konzentrationen an anionischen und nichtio- nogenen Störstoffen. Diese beeinflussen die Wirkung der kationischen Leimungs- bzw. Hydrophobierungsmittel (Alkyl-Keten-Dimer (AKD), Alkenylbernsteinsäureanhydrid (ASA) und kationische Harzleime) negativ. Zur Errei- chung des notwendigen Leimungsgrades müssen größere Mengen an Hydrophobierungsmittel eingesetzt wer- den, was zusätzliche Kosten, Schwankungen der Produktqualität und Produktionsstörungen durch die Ablage- rung von Reaktionsprodukten von Hydrophierungsmitteln und Störstoffen auf Sieben, Walzenoberflächen und Trockenzylindern verursacht. Feinteilige Calciumcarbonate, vor allem gefällte Produkte, beeinträchtigen die Wir- kung von synthetischen Leimungsmitteln aufgrund ihrer hohen spezifischen Oberfläche. Den Anforderungen an eng geschlossene Wasserkreisläufe und steigenden Einsatz von Altpapierstoffen und Füllstoffen werden die Prozessbedingungen der Papiererzeugung und die heute eingesetzten Leimungsmittel nicht im notwendigen Maße gerecht.
Forschungsziel/Forschungsergebnis:
Ziel des Forschungsprojektes ist es, die Verfahrenstechnik für die gezielte Hydrophobierung bzw. Leimung von altpapierstoff- und holzstoffhaltigen Papieren in störstoffbelasteten Systemen und holzfreien mit präzipitiertem Calciumcarbonat (PCC) gefüllten Papieren bei Neutralfahrweise unter Anwendung von kationischen Harzleimen und AKD zu optimieren. Insbesondere an altpapierhaltigen Stoffen und den zugehörigen Kreislaufwässern wur- den Untersuchungen zum Einfluss der Störstoffe auf den Hydrophobierungsgrad durchgeführt. Daraus abgelei- tet wurden mit Hilfe von Modellsubstanzen im labortechnischen Maßstab störstoffbelastete Systeme unter defi- nierten Bedingungen nachgestellt, die die Grundlage für Tests mit verschiedenen Hydrophobierungsmitteln bil- den. Dabei werden Typ und Konzentration der Störstoffe variiert und unterschiedliche Wasserhärten eingestellt.
Die differenzierte Empfindlichkeit der Leimungs-/Hydrophobierungsmittel auf die verschieden belasteten Stoff- Wasser-Systeme konnte verifiziert werden, so dass sich daraus Empfehlungen für die Typ-Wahl, die Einsatz- menge und den vorzugsweise zu berücksichtigenden Einsatzort im praktischen Gebrauch ableiten lassen. Es wurden auch geeignete Kombinationen mit anderen Additiven gefunden, die z. B. zu einer verbesserten Retenti- on und damit zu einem reduzierten Verbrauch an Hydrophobierungsmitteln beitragen.
Anwendung/Wirtschaftliche Bedeutung:
Die Forschungsergebnisse werden bei mittelständischen Herstellern von altpapierhaltigen Offset-Druckpapieren, holzfreien Büro-/Kopierpapieren und Faltschachtelkarton angewandt. Dies erfolgt mit wirtschaftlich vertretbaren Einsatzmengen an synthetischen und Harzleimen sowie Störstofffängern, was eine Senkung der Kosten für die Papierzusatzstoffe bewirkt. Durch gezielte Einstellbarkeit des notwendigen Leimungsgrades wird die Produktqua- lität erhöht, die Runnability der Papiere und die Produktivität der Papiermaschinen durch die Vermeidung von Produktionsstörungen verbessert. Dadurch wird die Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen im internationalen Maßstab nachhaltig gesichert.
Bearbeitungszeitraum: 01.12.1998 – 30.11.2000 Bemerkungen:
Das Forschungsvorhaben AiF 11 871 wird aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie gefördert.
