Forschungsstelle:
PTS Heidenau Pirnaer Straße 37 01809 Heidenau
Leiter der Forschungsstelle:
Dr.-Ing. H. Großmann Projektleiter:
Dr.-Ing. E. Möller
Tel: 03529 / 551-60 Fax: 03529 / 551899
Internet: www.ptspaper.de E-mail: e.moeller@ptspaper.de
Forschungsgebiet: Schlagworte:
Prozess-Ziele / Papier- und Kartonherstellung / Ober- flächenbehandlung
Thema:
Verbesserung der Gefügefestigkeit stärkemodifikatbehandelter Papiere durch eine mechanisch- thermische Oberflächenumformung
Ausgangssituation/Problemstellung
Stärke steht hinsichtlich der verbrauchten Menge nach den Faserstoffen und den Füllstoffen an dritter Stelle der Rohstoffe für die Papiererzeugung. Im Jahr 1998 wurden in Deutschland 345 kt Stärke bei der Herstellung von 16,3 Mt Papier, Karton und Pappe (PKP) eingesetzt, was einer spezifischen Menge von 21,2 kg Stärke je t PKP entspricht.
Proteine besitzen hervorragende Filmbildungseigenschaften, die ihren Einsatz bei der Papierherstelllung im Oberflächenbereich begründeten (z. B. Sojaprotein). Auch in der Papiermasse wurden Proteine ein- gesetzt, da sie als Kittsubstanz eine verfestigende Wirkung zeigen.
Durch Untersuchungen der PTS wurde gezeigt, dass eine beträchtliche Zunahme bestimmter Festig- keitseigenschaften bei einem dualen Einsatz der Stärke in der Papiermasse bzw. beim Leimpressenein- satz verzeichnet werden kann, wenn die Papiere in einem Softglättwerk behandelt wurden.
Durch den gemeinsamen Einsatz von Stärke und Protein in unterschiedlichen Anteilen sowohl in der Papiermasse als auch beim Oberflächenauftrag und nachfolgender mechanisch-thermischer Oberflä- chenumformung mittels Softglättwerk wird eine weitere Verbesserung insbesondere der Gefügefestig- keiten erwartet.
Forschungsziel/Forschungsergebnis
Das grundlegende Ziel des Forschungsvorhabens besteht darin, die Gefügefestigkeitseigenschaften von Papieren durch den
a) Einsatz effizienter Stärkeprodukte in Verbindung mit festigkeitsbildenden Proteinen als nachwach- sende Rohstoffe bei gleichzeitiger
b) technologischer Optimierung des mechanisch-thermischen Oberflächenumformungsprozesses mit- tels Softglättung
zu steigern.
Die Anzahl der Bindungen und die Bindungsfläche zwischen den Fasern werden durch den Stärkeeinsatz in der Masse vergrößert. Dies führt zu synergetischen Änderungen der Festigkeitseigenschaften, die durch eine Zugabe festigkeitserhöhender Proteine noch gesteigert werden sollte. Probleme bereitete allerdings die Überführung des Weizenproteins in eine verarbeitungsgerechte Form. Der Masseeinsatz der Proteine erbrachte bisher keine nennenswerten Vorteile.
Durch einen Oberflächenauftrag von Stärke auf das Papier werden vor allem die Oberflächeneigen- schaften positiv beeinflusst, die aber in aller Regel mit einer Entwicklung der Gesamtfestigkeit einher gehen. Auch hier wird auf Grund der filmbildenden Wirkungen der Proteine ein Verstärkungseffekt er- wartet.
Die Höhe des Festigkeitszuwachses wird durch einen kombinierten Stärke/SPC-Protein-Einsatz und eine Oberflächenumformung mittels kunststoffbezogener Softwalzen in einer Glättanlage noch gesteigert.
Anwendung/Wirtschaftliche Bedeutung
Die Ergebnisse der im Rahmen des Projektes geplanten Untersuchungen können als Entscheidungshil- fen herangezogen werden, wenn über die Frage von Investitionen zur Festigkeitserhöhung der gefertig- ten Papiere und Kartonen zu befinden ist. Beispielsweise könnte in manchen Anwendungsfällen auf den Einbau einer Leimpresse oder Filmpresse innerhalb der Trockenpartie einer Papiermaschine zugunsten des Einbaus eines Softglättwerkes im Schlussteil einer Papiermaschine verzichtet werden, wenn die Stärke- und Proteinprodukte in der Papiermasse zugesetzt werden. Das Betreiben von Leimpressen bedingt häufig eine Produktivitätseinbuße.
Bearbeitungszeitraum:01.12.2000 – 30.11.2002 Bemerkungen
Das Forschungsvorhaben AiF 12 714 BR wird aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie gefördert.