Forschungsstelle: Leiter der Forschungsstelle:
Papiertechnische Stiftung (PTS) Dr.-Ing. H. Großmann
Heßstraße 134
Projektleiter:
80797 München Prof. Dr.-Ing. J. Blechschmidt
Dr. W. Alber
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:
Faserstofferzeugung und -verbesserung Mahlung, Reaktivität
1. Forschungsthema
Veränderungen der chemischen Reaktivität der Faserstoffkomponenten durch Mahlung 2. Wissenschaftliche Problemstellung
Chemische Einflußfaktoren bei der Mahlung sind durch den Anteil und die Funktionalisierung der Faserstoffkom- ponenten Cellulose, Hemicellulose und Lignin festgelegt. Durch die Vergrößerung der Oberfläche ist damit zu rechnen, daß die chemischen Komponenten zugänglicher werden und die Verteilung von Lignin und Hemicellulo- sen zwischen Faserstoff und Wasser infolge der Mahlung Änderungen erfährt. Speziell bei der Herstellung holz- freier Papiere ist mit Auswirkungen auf die Hilfsmittelreaktionen zu rechnen, da in erster Linie die durch Mahlung zugänglichen Inhaltsstoffe der Zellstoffe die Polyelektrolytkonzentration und Zusammensetzung des Kreislaufwas- sers beeinflussen.Systhematische Untersuchungen liegen dazu nicht vor.
3. 1. Forschungs-Ziel
Klärung der Veränderungen der chemischen Reaktivität der Faserstoffkomponenten durch Mahlung bei verschiede- nen in ihrer Herkunft durch Aufschluß- und Bleichverfahren differenzierten Zellstoffen. Ermittlung der chemischen Funktionalisierung und Verteilung der Komponenten Lignin und Hemicellulose zwischen Faserstoff und Wasser infolge der Mahlung sowie deren Einfluß auf die Hilfsmittelreaktionen bei der Herstellung holzfreier Papiere zum Zwecke der Optimierung des Hilfsmitteleinsatzes.
3.2. Lösungsweg
An vier Sulfitzellstoffen werden vergleichende Untersuchungen zur chemischen Charakterisierung, Mahlung und den papiertechnischen Zellstoffeigenschaften ausgeführt. Diese Zellstoffe werden der Probenvorbereitung durch schonende Dispergierung im Desintegrator und trockene Zerkleinerung unterworfen sowie definiert wäßrig extra- hiert. Außerdem erfolgt Mahlung in der Jokro-Mühle. Der Faserstoff wird der chemischen und papiertechnischen, der wäßrige Extrakt bzw. das Stoffwasser der chemischen Untersuchungen hinsichtlich der Funktionalisierung und Verteilung der Komponenten Hemicellulose und Lignin unterworfen. Durch Bestimmung der OH-Gruppen, der COOH-Gruppen, der Polyelektrolyt- und volumetrischen Titration sowie des Verhaltens gegenüber Hilfsmitteln sind Aussagen zur Veränderung der Reaktivitität der Faserstoffkomponenten durch Mahlung abzuleiten. Die Un- tersuchungen werden auf zwei technische Zellstoffe übertragen.
3.3 Forschungs-Ergebnis
Durch Voruntersuchungen zur Kochung konnte der gewünschte Sulfitzellstoff im Aufschlußbereich Kappa-Zahl 20 bereitgestellt werden. Als einheitlicher Zellstoff für die Bleiche liegt der Sulfitzellstoff mit Kappa-Zahl 21,5 vor.
Durch Bleiche im Technikum erzielte man drei unterschiedlich gebleichte TCF-Zellstoffestoffe.Mit gezielt zurück- haltender Wäsche läßt sich die Feinstoffausschleusung unterdrücken. Damit ist die Voraussetzung für die Anwen- dung der Faserfraktionierung nach Mc Nett gegeben. Es konnte die Wirksamkeit des Verfahrens auf die vorliegen- den Zellstoffe nachgewiesen werden. Die Fraktionen liegen in Abhängigkeit von der Faserstoffvorgeschichte in üblichen Bereichen.. Die Zellstoffe wurden in der Jokromühle gemahlen. Die chemischen Untersuchungen dazu gestatten Aussagen zur Entwicklung der reaktiven Funktionalisierung. Durch Abschälen der Faseroberfläche in der Mahlung nimmt die Bildung hochgeladenen Feinstoffes zu. Dadurch steigt die anionische Ladung des Gesamtfa- serstoffes, die sich in einer Erhöhung der Reaktivität zum kationischen Hilfsmittel äußert.
4. Wirtschaftliche Bedeutung für kleine und mittlere Unternehmen
Die Untersuchungen zur Veränderung der Reaktvität der Faserstoffkomponenten in Abhängigkeit von der Mahlung sollen die Kenntnis für die Auswahl geeigneter Faserstoffe und ihre gezielte Aufbereitung in der Papierfabrik ver- tiefen und zur sparsamen sowie geeigneten Zellstoffauswahl beitragen. Das verbesserte Verständnis über das Zu- sammenwirken von Störstoffen, chemischen Hilfsmitteln und Faserstoffkomponenten an der Faserstoffoberfläche soll zur Optimierung des Einsatzes der teuren Hilfsmittel führen.
Bearbeitungszeitraum: 01.10.1996 - 30.04.1999 Bemerkungen:
Das Forschungsvorhaben AiF 10 855 B wird aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft gefördert.
