1. EINFÜHRUNG
Zusatzstoffe sind Materialien, die zur Verbesserung des fertigen Papiers selbst oder zur Unterstützung des Papierherstellungsprozesses verwendet werden.
- Funktionelle Additive wie Farbstoffe, Leimungsmittel, Klebstoffe zur Erhöhung der Nass- oder Trockenfestigkeit und Füllstoffe werden verwendet, um das Papierprodukt zu verbessern oder ihm bestimmte Eigenschaften zu verleihen und müssen auf dem Blatt verbleiben, um wirksam zu sein.
- Kontrollzusätze Stoffe wie Biozide, Entwässerungshilfen, Retentionsmittel, Harzkontrollmittel und Entschäumer werden zugesetzt, um den Papierherstellungsprozess zu verbessern, wirken sich jedoch nicht direkt auf das Produkt aus und bleiben nicht unbedingt auf dem Produkt zurück.
Hinweis: Viele Additive haben mehrere Wirkungen gleichzeitig. Beispielsweise wird Alaun für die Harzleimung unter sauren Bedingungen benötigt, dient aber auch als Entwässerungs- und Retentionsmittel. Beide Arten von Additiven werden dem Papierstoff vor der Papierherstellung zugesetzt.
2. Dosierung und Förderung von Additiven
Flüssige Additive sind teure Chemikalien, die in genauen Mengen verwendet werden müssen. Daher werden sie üblicherweise mit Verdrängerdosierpumpen.
- Verwenden Sie vor dem Pumpeneinlass geeignete Filter (z. B. 10 Mesh oder feineres Sieb), um ein Verstopfen der Rückschlagventile zu vermeiden.
- Verwenden Pumpenzulaufleitung (mindestens 12 mm / ½ Zoll) für Additive mit einer Viskosität über 100 cps.
- Beschäftigen Durchflussmessgerät um den ordnungsgemäßen Fluss jedes Zusatzstoffs sicherzustellen.
Es ist oft effektiver, über Umgebungsdruck zu pumpen. Ein Druckmessgerät mit Druckausgang kann verwendet werden, um eine qualitative Durchflussrate zu ermitteln. Überraschenderweise überwachen viele Additivhersteller die Zugabe ihrer Produkte und legen möglicherweise sogar die Durchflussraten in den Fabriken fest – obwohl sie nicht wissen, wie ihr Produkt mit anderen (unbekannten) Nassend-Additiven interagiert.
3. FUNKTIONELLE ZUSATZSTOFFE
3.1 Füllstoffe
Füllstoffe sind Pigmente, die dem Papier beigefügt werden, um Opazität und Helligkeit Verbesserungen von Druckpapieren.
Ideale Eigenschaften von Füllstoffen umfasst:
- Hohe Helligkeit
- Hoher Brechungsindex (für Lichtstreuung und Opazität)
- Kleine und gleichmäßige Partikelgröße (für glatteres Papier)
- Geringe Wasserlöslichkeit und Inertheit
- Geringe Kosten und geringer Abrieb
- Geringes spezifisches Gewicht
- Hohe Retentionswerte (ca. 50 % bleiben auf dem Blatt hängen)
Gängige Füllmaterialien:
- Gemahlenes oder gefälltes Calciumcarbonat (PCC): Geeignet für Maschinen, die bei einem pH-Wert ≥ 7 arbeiten
- Titandioxid
- Ton (Kaolin)
Hinweis: Der Füllstoffgehalt liegt zwischen 10 % und 30 %. Ein höherer Füllstoffanteil kann aufgrund der geringeren Faserbindung zu schlaffem Papier führen. Füllstoffe werden nicht in Linerboard oder Papieren verwendet, die eine hohe Festigkeit erfordern.
Tabelle 4.1 – Eigenschaften von Papierfüllstoffen und Streichpigmenten
- Essbarer Ton:
- Preiswert, aus natürlichen Vorkommen gewonnen
- Helligkeit: 80 %–92 %
- Brechungsindex: 1.55
- Spezifisches Gewicht: ~2.58
- Abrasive
- Partikelgröße: 40–90 % < 2 µm
- Macht ~90 % aller verwendeten Füllstoffe aus
- Kalziumkarbonat (Kreide, Kalkstein):
- Wichtiges modernes Füllmaterial
- Form: Calcit (natürlich), PCC (gefällt)
- pH-Wert-Anforderung: ≥ 7.0
- Helligkeit: 92 %–95 %
- Brechungsindex: 1.65
- Spezifisches Gewicht: 2.7–2.85
- Partikelgröße: 0.5–3 µm
- Kosten: 200–500 USD/Tonne
- Geringer Abrieb
- PCC bietet eine bessere Partikelgrößenkontrolle, höhere Reinheit und einstellbare Oberflächenladung (Zetapotenzial)
- Hergestellt von:
- Mischen von CaO mit Wasser → Ca(OH)₂
- Zufuhr von CO₂ (z. B. aus Kalkofenabgasen) → CaCO₃ (ausgefällt)
PCC hat einen höheren Streukoeffizienten als gemahlenes Calciumcarbonat, wodurch Opazität und Helligkeit verbessert werden.
