Holz, Zellstoff und Papier

Holz, Zellstoff und Papier 1

Holz, Zellstoff und Papier


Zusammenfassung

Vom Holz zum Zellstoff

Vom Zellstoff zum Papier

Verschiedene Arten von Papier

Papiereigenschaften


Zusammenfassung




Papiereigenschaften


Holz wird verwendet für...

Holzproduktion pro Fläche - Quelle FAO 2009

http://www.twosides.info/#page=Latest-5

Weitere Informationen über die Nachhaltigkeit der

Papierindustrie:

Zellstoff, Papier &

Karton 12% Holzbrennstoff

39%

Schnittholz 9%

Industrie-

Rundholz 34%

Holzwerkstoffe 6%

http://www.twosides.info/




57%

87%

49%

8%

22%

14%

5%

1%

8%

14%17%

7% 7%

0%3%

6%

14%

49%

19%

10%

34%

55%

38%

16%

12%

1%

6%

17%

9%

14%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Europe Asia & Pacific Afrique Latin America &

Caribbean

North America Western & Central Asia

woodfuel sawnwood

wood based panels industrial roundwood

pulp, paper & paperboard

Holz wird verwendet für....pro Kontinent

Produktion pro Fläche

pro Kontinent - Quelle FAO

2009

Holzbrennstoff Schnittholz

Industrierundholz

Zellstoff, Papier und Karton

Holzwerkstoffe


Welcher Teil eines Baumes wird in der

Papierindustrie verwendet?

Konstukstionsholz

für z.B.: Bau,

Möbel, Sachstühle

Abfallholz, Sägebfall für

z.B.: Zellstoff,

Spanplatten

Rinde zur

Energiegewinnung

oder Kompostiert Sägespäne zur

Energiegewinnung oder

Spanplatten


Hartholz und Weichholz

Hartholz

Weichholz


Chemische Zusammensetzung von Holz


Zellstofferzeugung in der Praxis: Entrinden

Ablängen der Holzstämme

mit rotierenden Sägen

Die Stämme rotieren

in einer mit Wasser gefüllten

Trommel Entrindete Stämme


Zellstofferzeugung in der Praxis Zerkleinern

Hackschnitzler

Hackschnitzelsieb

Hackschnitzel, Hackschnitzel,

Hackschnitzel!


Vom Baum zum Zellstoff: Holzschliff

Das Holz wird nur mechanisch

bearbeitet (geschliffen)

Die Ausbeute liegt bei rund 98%,

die Abfallprodukte (Rinde) wird als

Düngemittel oder zum Heizen

verwendet.

1 Tonne Holzprodukte ergibt 980

kg Holzschliff

Das Lignin verbleibt im Zellstoff

2 Hauptverfahren

Holzschliff


Steinholzschliffverfahren

Schleifen

Entrinden

Die Rinde wird zur Energieerzeugung verwendet Föhre

(Bleichen) Waschen

Wasser

Holz-stämme

Faserauswurf

rotierender Stein


Vom Baum zum Zellstoff: Holzfreier Zellstoff

Das Holz wird behandelt:

• mechanisch (geschliffen),

• thermisch (durch Erhitzen in

kochendem Wasser)

• chemisch

Das Lignin wird aus

dem Holz entfernt

Die Ausbeute liegt bei

rund 50%:

Mit 1 Tonne Holz können wir rund 500 kg

holzfreien Zellstoff erzeugen

Holzfreier Zellstoff


Holzfreier Zellstoff - Verfahren

Föhre/Birke

Entrinden

Kochen

Sortierung

Bleichen

Waschen

Hack-schnitzel

Wasser-dampf

Stromerzeugung

Kochlauge

Eindampfen

Kaustifizieren

Chemische Rückgewinnung

Kochlauge


Zellstoff-Fabrik

Kocher


Verschiedene Arten von Zellstoff...

Bäume

Holzstämme

Entrinden

Verdampfen

Schleifen

Thermo-

mechanische

Zellstoffer-

zeugung

Bäume

Holzstämme

Entrinden

Chemisches

Aufweichen

Schleifen

Chemo-

thermische

Holzstoffer-

zeugung

Bäume

Holzstämme

Entrinden

Chemische

Gewinnung

durch Kochen

Holzfreier

Zellstoff

Sekundärfaser

Deinking

Waschen

Recycelter

Zellstoff

Bäume

Holzstämme

Entrinden

Schleifen

Holzschliff

Neben dem mechanischen und dem chemischen Verfahren gibt es eine Reihe anderer Prozesse:

TMP und CTMP. Bei diesen Verfahren wird nur ein bestimmter Teil des Lignins entfernt

Holzhaltige Papiere

Schwach holzhaltige Papiere

Holzfreie

Papiere

Recycling-

papiere


Unter dem Mikroskop

Föhre Birke Birke

Holzfreier Zellstoff Holzschliff Recyclierter

Zellstoff


Verschiedene Papierstoffe für verschiedene Papiersorten

100% holzfreier Zellstoff 100% Holzschliff

Die Festigkeit ist höher

Geringere Steifigkeit

Geringeres Volumen

Einfach zu bleichen

Niedrigere Opazität

Glatte Oberfläche

Die Weiße bleibt unverändert

stabil

Geringere Festigkeit

Höhere Steifigkeit

Hohes Volumen

Geringere Weiße

Hohe Opazität

Rauere Oberfläche

Neigt zum Vergilben


Bleichen von Zellstoff Ohne Bleichen ist der Zellstoff braun

Deshalb muss der Zellstoff je nach gewünschtem Weißegrad mit Chemikalien gebleicht

werden. Dies erfolgt schrittweise mit unterschiedlichen Chemikalien:

Zweiter Schritt

Dritter Schritt

Vierter Schritt


Bleichen von Zellstoff

NO

Total

Chlor

Frei

und

NO

NO Elementar

Chlor

Frei (Cl2)

(Cl2)

(ClO2)

1

2


Zusammenfassung




Papiereigenschaften


Integriert oder nicht integriert.... Papierfabriken erzeugen nicht immer ihren eigenen Zellstoff

und werden dann als "nicht integrierte Fabriken" bezeichnet (diejenigen, die ihren eigenen

Zellstoff erzeugen, sind die "integrierten Fabriken"); sie erhalten den Zellstoff in Einheiten mit

einem Trockengrad von rund 90%...

ZELLSTOFFERZEUGUNG BEI SFPE

ALFELD

EHINGEN

GRATKORN

KIRKNIEMI

LANAKEN

STOCKSTADT


Kurz vor der Papiermaschine

Farb-/Füllstoffe

Wasser

Zellstoff aus

Hartholz

Hydrapulper Mahlen im

Refiner

Reinigen und

Sortieren

Abfallfiltersystem

Aufbereitetes

Wasser

Zellstoff aus

Weichholz


Pulper


Mahlen im Refiner

Folie

26

Scheiben

Zellstoffzufuhr

Zellstoff-auslass

Refinerscheiben

Zuführschnecke

Refinerkammer

Die Fasern werden geschnitten und

zerfasert Zeichnung eines Refiners


Mahlen im Refiner

Fasern vor dem Mahlen Fasern

nach dem Mahlen


Reinigen und Sortieren

Ausgeschiedenes Material

Zellstoff-

zufuhr

Gereinigter

Zellstoff

Zellstoff-

zufuhr

Ausgeschie-

denes

Material Gesiebter

Zellstoff


Kurz vor der Papiermaschine Bevor der Zellstoff in die Papiermaschine gelangt, müssen verschiedene Zusatzstoffe

beigegeben werden.

Wasser

Die Papiererzeugung erfordert viel Wasser; deshalb werden Papierfabriken in der Nähe von

Flüssen gebaut.

Für die Erzeugung von 1 Kilo Papier sind 100 Liter Wasser erforderlich.

Die Wasserführung erfolgt in praktisch geschlossenen Systemen, wobei Abwasser

fortlaufend wiederaufbereitet wird.

Farbton

Optische Aufheller, die mit UV-Licht reagieren, werden zugegeben und verleihen dem Papier

einen weiß/bläulichen Farbton.

Farbstoffe werden ebenfalls zugegeben.

Bindemittel

Latex und Stärke werden verwendet, um die Füllstoffe im Zellstoff zu binden. Stärke verleiht

dem Papier darüber hinaus Steifigkeit.

Weitere Zuschlagstoffe

Antibakterielle Mittel, Retentionsmittel, pH-Puffer etc.

Füllstoffe


Füllstoffe

Titandioxid Talk

Kaolin

Gips

Calciumcarbonat

Kaolin


Papiermaschine

bis zu 80 km/h

bis zu 10 m breit,

430 m lang

Kosten: mehrere Hundert

Millionen €

18 Monate Bauzeit


Papiermaschine

Die Funktion der Papiermaschine besteht in erster Linie darin,

Wasser zu entfernen

Zellstoff von der

Zellstoffaufbereitung

Siebpartie

Filze Presse

Trockenpartie

Filmpresse

Trockenpartie

Tambour zur

Weiterverarbeitung

Streichen,

Rollenschneider

Kalander

Steuerungseinheit

Steuerungseinheit Steuerungseinheit


Siebpartie

Feuchtig-

keitsgehalt

99,9%

Feuchtig-

keitsgehalt

80%


Siebpartie


Bildung der Papierbahn

Fourdrinier-Former

Doppelsieb

Hybrid-Former

Duo-Former

Doppelsieb


Pressenpartie

Wasser

Wasser

Pressfilze

Papierbahn

etwa 50% des Wassers wird in der

Pressenpartie entfernt

Das Wasser wird durch Pressen

der Papierbahn in den Pressnips

abgegautscht


Pressenpartie


Vor-Trockenpartie

Das Wasser wird durch

Verdampfen entfernt

Der Feuchtigskeitsgehalt des

Papiers liegt bei 5-8 %

Das Papier kann jetzt

gestrichen (bei gestrichenen

Papieren) bzw. geleimt (bei

ungestrichenen Papieren)

werden


Vor-Trockenpartie

Wasser

gehalt

Trockenzonen

Position im Trockner


Faserverstärkung

Faserverstärkung + Leimung = ungestrichenes Papier

Faserverstärkung + (Leimung) + Strich = gestrichenes Papier

~ 0,1 mm


Leimpresse

Wenige g/m²/Seite werden aufgetragen;

die Schicht besteht hauptsächlich aus

Stärke

Wegschlagen

Hydrodynamischer

Druck

Mechanischer Druck

Aufspalten der

Stärkeschicht


Nach-Trockenpartie

Das Wasser wird durch

Verdampfen entfernt

Der Feuchtigskeitsgehalt des

Papiers liegt bei 5-8 %

Das Papier kann jetzt

gestrichen (bei gestrichenen

Papieren) oder

kalandriert/aufgerollt (bei

ungestrichenen Papieren)

werden


Warum wird Papier gestrichen?

Ungestrichen Gestrichen



ungestrichenes Papier LWC-Papier HWC-Papier

Die Druckqualität wird verbessert



Folie

45

Rohpapier

Immer mehr Strich

LWC-Papier HWC-Papier

WEISSE

GLÄTTE

GLANZ

DRUCKQUALITÄT


Der Strich Die Streichfarbe besteht aus

mineralischen Pigmenten

Bindemitteln

Hilfs- und Zusatzstoffe

Wasser (35-45 %)

Mehr oder weniger Strich ergibt unterschiedliche

Papiersorten:

LWC, MWC, modern, classic

online- oder offline Streichen

Einfach, zweifach, dreifach gestrichen

Was ist Streichen? Woraus besteht die Streichfarbe?


Streichen

Rakel

Rohpapier

Streichfarbentank

Wie wird gestrichen? Rakelstreichverfahren


Infrarottrockner Scanner Heißlufttrockner Scanner Heißlufttrockner

Rakelkopf

Wie wird gestrichen? Rakelstreichverfahren


Rakelstreichmaschine


Querschnitt des gestrichenen Papiers

Strich Füllstoffe

Fasern


Oberfläche des gestrichenen Papiers

Satin?

Seiden-

matt?

Satinmatt? Halbmatt?

Glanz?

Matt?


Satin oder matt?

Satin Matt

150x

5000x


Klassifizierung der Papieroberflächen

Glänzend

Glanz > 70 % 30 - 40 % <15% Glätte 1500 - 3000 sec 300 - 900 sec 50 - 200 sec

Satin

/Seidenmatt

Matt

5000x

Marketing-Erwägungen, keine strikten Regeln/Normen


Wie entsteht die Oberfläche? Kalandrierung

MAT, BRILLANT, HALBMATT, SEIDENMATT, ...

Druck

Temperatur

Feuchtigkeit

Härte der Rollen

Anzahl der Rollen


Superkalandrierung

Stahl

Stahl

Stahl

Stahl

Soft

Soft

Soft

Soft

Soft

Untere

Antriebsroll

e

Die

Softkaland

er können

mit einen

Baumwoll-,

Papier-

oder

Kunststoff

bezug

versehen

sein

Stahl

Stahl

Stahl

Stahl

Soft

Soft

Soft

Soft

Soft

Untere

Antriebs-

rolle

Wendepresse

Kühlwalzen

kühlen die

Papierbahn und

verhindern

Faltenbildung

im Nip

unkalandriertes

Papier

Kalandriertes

Papier

In den meisten

Fällen handelt

es sich um

einen

Elastomerbezug


Aufrollen / Schneiden


Rollenschneider

Längs-

schneiden

Drop 3

Drop 2

Drop 1

Mutterrolle

Pos. 1/A Pos. 2/B Pos. 3/C Pos. 4/D Pos. 5/E Pos. 1/A

Rollen für

den Versand

oder zum

Schneiden

von Bogen


Rollenverpackung


Schneiden von Bogen


Bogenschneiden - längs


Bogenschneiden - quer


Palettenverpackung


Zusammenfassung




Papiereigenschaften


Publikationspapiere & Endverbraucher


Zusammenfassung




Papiereigenschaften


Flächengewicht (g/m²), Dicke (µm), Volumen (cm³/g)

Flächengewicht:

Gewicht in Gramm von 1 m²

Papier

Dicke oder Stärke:

Abstand zwischen den beiden

Papieroberflächen

Volumen (cm³/g) = Dicke (µm) / Flächengewicht (g/m²)


ISO-Helligkeit (%) und CIE-Weiße

Die ISO-Helligkeit sagt aus, inwieweit die Papieroberfläche blaues Licht reflektiert.

Der Wert wird in Prozent zum maximalen Reflexionsgrad angegeben.

Der ISO-Standard misst nur einen Anteil des reflektierten Lichts.

Die CIE-Weiße misst das reflektierte Licht des gesamten Spektrums.

Für beide Methoden gilt: je höher der Wert, desto heller oder weißer ist das Papier.

Helligkeit Weiße


Opazität (%)

Die Opazität gibt die Lichtundurchlässigkeit des

Papiers an.

Je höher der Prozentsatz, desto höher

ist die Lichtundurchlässigkeit des Papiers.

Die Opazität wird nicht ausschließlich durch Dicke oder Flächengewicht bestimmt; ein dünneres Papier kann durchaus lichtundurchlässiger sein als ein dickeres Papier, wenn entsprechende Füllstoffe verwendet werden.

Hohe Opazität

Niedrige Opazität

Opazität (ISO 2471) kann definiert werden als Verhältnis der

Reflexion von einem Papierbogen vor schwarzem Hintergrund

und einem ausreichend dicken Stapel gleicher Papierbögen


Glanz (%)

Glanz ist ein optisches Phänomen, das bei der

Betrachtung einer Oberfläche entsteht. Bewertet wird

die Fähigkeit einer Oberfläche, gerichtet auftreffendes

Licht zu reflektieren.

Man unterscheidet zwischen dem Glanz des Papiers

selbst (Papierglanz) und dem Glanz eines bedruckten

Bereiches (Druckglanz). Glanzpapiere sind die am

stärksten kalandrierten Papiere und damit die dünnsten.

Glanzwerte, die nach unterschiedlichen Normen

gemessen werden, können nicht verglichen werden

(Tappi T480 & DIN 54502 sind die häufigsten).

Glanzpapier

Mattpapier Glanzpapier => glatt => hoher Glanz

Mattpapier => rau => niedriger Glanz


Glätte nach Bekk (Sekunden)

Die Glätte nach Bekk gibt die Zeit an, die eine bestimmte Luftmenge braucht, um

zwischen einer Papieroberfläche und einer plangeschliffenen Metallscheibe zu

entweichen.

Je glatter das Papier, desto weniger Öffnungen gibt es zwischen Papieroberfläche und

Metallscheibe und desto länger dauert es, bis die Luft entweicht.

Je höher der Messwert, umso „rauer“ ist die Papieroberfläche.

Bekannt als "Rauhigkeit"

Mattpapier Seidenmattes Papier


Faserorientierung

Die Papierfasern orientieren sich

ungefähr parallel zur Laufrichtung

der Papierbahn auf der Papiermaschine:

daraus ergibt sich die Faserrichtung oder

die Maschinenrichtung (MD) oder Längsrichtung

im Gegensatz zur Querrichtung (CD).

Die Faserorientierung beeinflusst die Festigkeit des fertigen Papiers.


Laufrichtung

SB

BB

Jumborolle 45

64

64

45

• Schmalbahn: Fasern // Längsrichtung (SB) : 45 x 64

• Breitbahn: Fasern // Querrichtung (BB) 64 x 45

Als erstes wird immer das Maß in Querrichtung der Papierbahn angegeben

64 x 45

45 x 64


Noch Fragen?

Wir beantworten gerne Ihre technischen Fragen:

Françoise Accou

+32 492.582.287

[email protected]

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