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Holz, Zellstoff und Papier 1
Holz, Zellstoff und Papier
Holz, Zellstoff und Papier 2
Zusammenfassung
Vom Holz zum Zellstoff
Vom Zellstoff zum Papier
Verschiedene Arten von Papier
Papiereigenschaften
Holz, Zellstoff und Papier 3
Zusammenfassung
Vom Holz zum Zellstoff
Vom Zellstoff zum Papier
Verschiedene Arten von Papier
Papiereigenschaften
Holz, Zellstoff und Papier 4
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%
Holz, Zellstoff und Papier 5
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
Holz, Zellstoff und Papier 6
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
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Hartholz und Weichholz
Hartholz
Weichholz
Holz, Zellstoff und Papier 8
Hartholz und Weichholz
Hartholz
Weichholz
Holz, Zellstoff und Papier 9
Chemische Zusammensetzung von Holz
Holz, Zellstoff und Papier 10
Zellstofferzeugung in der Praxis: Entrinden
Ablängen der Holzstämme
mit rotierenden Sägen
Die Stämme rotieren
in einer mit Wasser gefüllten
Trommel Entrindete Stämme
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Zellstofferzeugung in der Praxis Zerkleinern
Hackschnitzler
Hackschnitzelsieb
Hackschnitzel, Hackschnitzel,
Hackschnitzel!
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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
Holz, Zellstoff und Papier 13
Steinholzschliffverfahren
Schleifen
Entrinden
Die Rinde wird zur Energieerzeugung verwendet Föhre
(Bleichen) Waschen
Wasser
Holz-stämme
Faserauswurf
rotierender Stein
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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
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Holzfreier Zellstoff - Verfahren
Föhre/Birke
Entrinden
Kochen
Sortierung
Bleichen
Waschen
Hack-schnitzel
Wasser-dampf
Stromerzeugung
Kochlauge
Eindampfen
Kaustifizieren
Chemische Rückgewinnung
Kochlauge
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Zellstoff-Fabrik
Kocher
Holz, Zellstoff und Papier 17
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
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Unter dem Mikroskop
Föhre Birke Birke
Holzfreier Zellstoff Holzschliff Recyclierter
Zellstoff
Holz, Zellstoff und Papier 19
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
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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
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Bleichen von Zellstoff
NO
Total
Chlor
Frei
und
NO
NO Elementar
Chlor
Frei (Cl2)
(Cl2)
(ClO2)
1
2
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Zusammenfassung
Vom Holz zum Zellstoff
Vom Zellstoff zum Papier
Verschiedene Arten von Papier
Papiereigenschaften
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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
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Kurz vor der Papiermaschine
Farb-/Füllstoffe
Wasser
Zellstoff aus
Hartholz
Hydrapulper Mahlen im
Refiner
Reinigen und
Sortieren
Abfallfiltersystem
Aufbereitetes
Wasser
Zellstoff aus
Weichholz
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Pulper
Holz, Zellstoff und Papier 26
Mahlen im Refiner
Folie
26
Scheiben
Zellstoffzufuhr
Zellstoff-auslass
Refinerscheiben
Zuführschnecke
Refinerkammer
Die Fasern werden geschnitten und
zerfasert Zeichnung eines Refiners
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Mahlen im Refiner
Fasern vor dem Mahlen Fasern
nach dem Mahlen
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Reinigen und Sortieren
Ausgeschiedenes Material
Zellstoff-
zufuhr
Gereinigter
Zellstoff
Zellstoff-
zufuhr
Ausgeschie-
denes
Material Gesiebter
Zellstoff
Holz, Zellstoff und Papier 29
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
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Füllstoffe
Titandioxid Talk
Kaolin
Gips
Calciumcarbonat
Kaolin
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Papiermaschine
bis zu 80 km/h
bis zu 10 m breit,
430 m lang
Kosten: mehrere Hundert
Millionen €
18 Monate Bauzeit
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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
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Siebpartie
Feuchtig-
keitsgehalt
99,9%
Feuchtig-
keitsgehalt
80%
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Siebpartie
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Bildung der Papierbahn
Fourdrinier-Former
Doppelsieb
Hybrid-Former
Duo-Former
Doppelsieb
Holz, Zellstoff und Papier 36
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
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Pressenpartie
Holz, Zellstoff und Papier 38
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
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Vor-Trockenpartie
Wasser
gehalt
Trockenzonen
Position im Trockner
Holz, Zellstoff und Papier 40
Faserverstärkung
Faserverstärkung + Leimung = ungestrichenes Papier
Faserverstärkung + (Leimung) + Strich = gestrichenes Papier
~ 0,1 mm
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Leimpresse
Wenige g/m²/Seite werden aufgetragen;
die Schicht besteht hauptsächlich aus
Stärke
Wegschlagen
Hydrodynamischer
Druck
Mechanischer Druck
Aufspalten der
Stärkeschicht
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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
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Warum wird Papier gestrichen?
Ungestrichen Gestrichen
Holz, Zellstoff und Papier 44
Warum wird Papier gestrichen?
ungestrichenes Papier LWC-Papier HWC-Papier
Die Druckqualität wird verbessert
Holz, Zellstoff und Papier 45
Warum wird Papier gestrichen?
Folie
45
Rohpapier
Immer mehr Strich
LWC-Papier HWC-Papier
WEISSE
GLÄTTE
GLANZ
DRUCKQUALITÄT
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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?
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Streichen
Rakel
Rohpapier
Streichfarbentank
Wie wird gestrichen? Rakelstreichverfahren
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Infrarottrockner Scanner Heißlufttrockner Scanner Heißlufttrockner
Rakelkopf
Wie wird gestrichen? Rakelstreichverfahren
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Rakelstreichmaschine
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Querschnitt des gestrichenen Papiers
Strich Füllstoffe
Fasern
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Oberfläche des gestrichenen Papiers
Satin?
Seiden-
matt?
Satinmatt? Halbmatt?
Glanz?
Matt?
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Satin oder matt?
Satin Matt
150x
5000x
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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
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Wie entsteht die Oberfläche? Kalandrierung
MAT, BRILLANT, HALBMATT, SEIDENMATT, ...
Druck
Temperatur
Feuchtigkeit
Härte der Rollen
Anzahl der Rollen
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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
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Aufrollen / Schneiden
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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
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Rollenverpackung
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Schneiden von Bogen
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Schneiden von Bogen
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Bogenschneiden - längs
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Bogenschneiden - quer
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Palettenverpackung
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Zusammenfassung
Vom Holz zum Zellstoff
Vom Zellstoff zum Papier
Verschiedene Arten von Papier
Papiereigenschaften
Holz, Zellstoff und Papier 65
Publikationspapiere & Endverbraucher
Holz, Zellstoff und Papier 66
Zusammenfassung
Vom Holz zum Zellstoff
Vom Zellstoff zum Papier
Verschiedene Arten von Papier
Papiereigenschaften
Holz, Zellstoff und Papier 67
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)
Holz, Zellstoff und Papier 68
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
Holz, Zellstoff und Papier 69
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
Holz, Zellstoff und Papier 70
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
Holz, Zellstoff und Papier 71
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
Holz, Zellstoff und Papier 72
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.
Holz, Zellstoff und Papier 73
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
Holz, Zellstoff und Papier 74
Noch Fragen?
Wir beantworten gerne Ihre technischen Fragen:
Françoise Accou
+32 492.582.287