Forschungsstelle: Leiter der Forschungsstelle:
Papiertechnische Stiftung (PTS) Dr.-Ing. H. Großmann
Heßstraße 134
Projektleiter:
80797 München Prof. Dr.-Ing. J. Blechschmidt
Dipl.-Chem. W. Leonhardt
Internet: www.pts-papertech.de Tel.: 0 89 / 1 21 46 – 0
E-Mail: W.Foerster@pts-papertech.de FAX: 0 89 / 1 23 65 92
Forschungsgebiet: Schlagworte:
Meß- und Prüftechnik Faserumformung, Latenz
1. Forschungsthema
Entwicklung von praxisorientierten Methoden zur Sicherung der Qualität von Papierfaserstoffen durch Bewertung der Faserumformung
2. Wissenschaftliche Problemstellung
Die Form der Papierstoffasern und insbesondere der Holzstoffasern wird während ihrer Verarbeitung zu Papierpro- dukten durch thermomechanische Einflüsse ständig verändert, zum Großteil reversibel (Latenz, Faserkrümmung auf der Grundlage von Ligninerweichung). Latenzerscheinungen und auch irreversible Faserumformungen (z. B.
Knickung) wirken sich auf fast alle Papiereigenschaften aus. In Industrie und Forschung ist man sich heute darüber einig, daß derartige Faserumformungen beachtet, bewertet und gegebenenfalls beeinflußt werden müssen. Es gibt jedoch keine einheitliche Methode zur Bewertung von Faserumformungen.
3.1. Forschungsziel
Ziel ist es, zur Sicherung der Qualität von Papierfaserstoffen hinsichtlich der Auswirkungen von Faserumformun- gen Prüfvorschriften zu entwickeln. Sie sollen anhand verschiedener Holzstoffe getestet werden und vorzugsweise der Bestimmung von Latenz dienen. Diese Methoden für die Messung und Bewertung von Faserumformungen beinhalten die Auswahl bzw. Kombination von Prüfverfahren zur Charakterisierung der Faserstoffe.
3.2. Lösungsweg
Mittels eines Meßrührersystems werden durch Variation von Temperatur, Rührerform, Rührerdrehzahl und Be- handlungsdauer optimale Bedingungen für eine Latenzbeseitigung ermittelt. Die Untersuchungen sollen an Stein- Holzschliff (SGW), Druckschliff (PGW) und thermo-mechanischem Refinerstoff (TMP) der Holzart Fichte vorge- nommen werden. Das Grundkriterium für die Charakterisierung der sich ändernden Faserform soll die mittlere
"scheinbare" Faserlänge vor und nach der Latenzbeseitigung sein. Von diesen Faserstoffen werden ausgewählte Suspensions- und Prüfblatteigenschaften bestimmt und der Eignungsgrad für die Charakterisierung von Faserum- formungen festgestellt. Einzelne oder Kombinationen solcher Eigenschaften sollen dann die Kenngröße für Latenz darstellen. Mit Hilfe dieser Ergebnisse lassen sich auch Rückschlüsse auf Faserschädigungen ziehen.
3.3. Forschungsergebnis
Es wurden unterschiedliche Bedingungen bei der Latenzbeseitigung getestet. Eine sehr hohe Drehzahl des Rührers, eine scharfkantige Rührerform und eine große Verweilzeit führen zu irreversiblen Faserschädigungen. So konnte nachgewiesen werden, daß bisher übliche Bedingungen bei der Latenzbeseitigung meßbare Faserschädigungen verursachen, die sich im Vergleich zur Latenz aber meistens nur geringfügig auf Prüfeigenschaften auswirken. Die Bewertung von Faserstoffen mit nur geringer Latenz verlangt aber die Berücksichtigung dieser Erkenntnisse, um beispielsweise Mahlgraderhöhungen bei der Latenzbeseitigung nicht falsch zu interpretieren. Es wurde gefunden, daß insbesondere statische Festigkeitseigenschaften der Prüfblätter zur Latenzwertermittlung geeignet sind. Mit Hilfe des Meßrührersystems war es möglich, bei geringer Turbulenz den zeitlichen Verlauf der Latenzbeseitigung bei ansteigender oder auch bei fest eingestellter Temperatur zu verfolgen. Es konnten Viskositätskurven aufge- nommen werden, die auf Plastifizierungstemperaturen bestimmter Faserbestandteile hindeuten.
4. Wirtschaftliche Bedeutung für kleine und mittlere Unternehmen
Die entwickelten Methoden zur Messung und Bewertung von Faserumformungen, insbesondere von Latenz, dienen der Qualitätssicherung in der industrieellen Praxis. Das sichere Erkennen von Faserformveränderungen und von deren Auswirkungen für den Produktionsprozeß ermöglicht Prozeßoptimierungen, die Entwicklung bestimmter Pa- piereigenschaften mit dem Ziel einsatzgerechterer und damit qualitativ hochwertigerer Produkte und durch die rechtzeitige Korrektur des Verfahrensregimes die Verhinderung von Produktionsstörungen. Die Flexibilität im Pro- duktionsprogramm von kleinen Unternehmen wird durch diese Methoden unterstützt.
Bearbeitungszeitraum: 01.10.1996 - 30.09.1998 Bemerkungen:
Das Forschungsvorhaben AiF 10 858 B wird aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft gefördert.
