Einführung
Die Festigkeit von Papier wird hauptsächlich von zwei Rohstofffaktoren beeinflusst: Faserlänge und Faserbindung. Sobald der Rohstoff fixiert ist, ist die Bindungskraft zwischen den Fasern entscheidend. Dieser Artikel bietet eine kurze Analyse der Faktoren, die die Faserbindung beeinflussen – hauptsächlich aus der Perspektive der Faser selbst, obwohl auch der Papiermaschinenbetrieb eine Rolle spielt.
1. Zellstoffherstellung und Faserbindung
Der Zellstoffherstellungsprozess – insbesondere der Grad der Faserfibrillierung und -zerfaserung – hat großen Einfluss auf die Faserbindung. Diese Eigenschaften beeinflussen sowohl die Oberfläche der Fasern als auch die Anzahl der Wasserstoffbrücken, die sich bilden können.
Die Faserbindung wird beeinflusst durch:
- Chemische Zusammensetzung (Zellulose, Hemizellulose, Lignin)
- Physikalische Struktur und Faseranordnung
2. Einfluss der Zellstoffart
Verschiedene Zellstoffarten unterscheiden sich in ihrer physikalischen Struktur und chemischen Zusammensetzung. Im Allgemeinen gilt:
- Chemischer Holzzellstoff hat die stärkste Faserbindung.
- Baumwollzellstoff folgt.
- Mechanischer Holzstoff hat die schwächste Bindung.
3. Wirkung von Hemicellulose
- Hemicellulose ist hydrophil und nimmt beim Aufschluss leicht Wasser auf.
- Es erhöht die Faserquellung, die Oberfläche und die Bindung.
- Aber, zu viel Hemizellulose kann zu sprödem und transparentem Papier führen mit geringere Festigkeit, aufgrund von Überquellung und kürzeren Fasern.
4. Wirkung von Zellulose
- Zellulose hat eine lange Molekülkette und eine hohe Polymerisation, was die Faser selbst stark macht.
- Beim Aufschluss bricht die Zellulose weniger leicht und kann ausreichend Fibrillen bilden für starke Faserbindung.
5. Wirkung von Lignin
- Lignin befindet sich in den äußeren Schichten der Faserwand und ist stark hydrophob.
- Ein hoher Ligningehalt verhindert die Quellung und Fibrillierung der Fasern und führt zu schwächere Bindung.
6. Wirkung von Papieradditiven
- Hydrophile Additive (Stärke, Eiweiß, Pflanzengummi):
Verbessern Sie die Bindung durch die Bildung von Wasserstoffbrücken mit Fasern aufgrund polarer Hydroxylgruppen. - Hydrophobe Additive (Füllstoffe, Alaun):
Reduzieren Sie die Faserbindung, indem Sie den Faserabstand erhöhen und die Kontaktfläche reduzieren.
