Papierherstellung

Gepostet am 14.11.2013 von Administrator

Es gibt zwei grundlegende Schritte bei der Papierherstellung. Zuerst wird das faserige Rohmaterial oder Zellulose aus Faserholz, Nichtholzfasern oder Recyclingpapier in Zellstoff umgewandelt, eine Fasermasse, die für die Papierherstellung geeignet ist. Zweitens wird der Zellstoff verwoben und zu einer Struktur verbunden, die als Papier bekannt ist. Durch das Aufschließen können Papierherstellungsfasern von Holz getrennt werden.

Die drei Haupttypen von Zellstoff sind mechanischer Zellstoff, thermomechanischer Zellstoff (TMP) und chemischer Zellstoff. Jede Art von Zellstoff führt zu unterschiedlichen Graden an Papierqualität.

Holz selbst besteht sowohl aus Zellulosefasern als auch aus Lignin, einer klebstoffähnlichen Substanz, die die Fasern zusammenhält. Generell gilt: Je mehr Lignin aus dem Holz entfernt wird, desto besser ist die Qualität des Papiers. Lignin neigt dazu, Papier mit der Zeit zu verfärben. Chemischer Zellstoff entfernt Lignin aus Zellstoff, während mechanischer und thermomechanischer Zellstoff dies nicht tut.

Mechanischer Zellstoff. Die Haupttypen von mechanischem Zellstoff sind Holzschliff, der hergestellt wird, indem Zellstoffholz gegen einen sich drehenden, abrasiven Schleifstein gepresst wird; und Refiner Mechanical Pulp (RMP), der hergestellt wird, indem Holzspäne durch einen Scheibenrefiner geführt werden, anstatt das Holz gegen den Schleifstein zu drücken.

Thermomechanischer Zellstoff. Thermomechanischer Zellstoff (TMP) wird durch Kochen von Holzspänen oder Sägemehl unter Druck mit Dampf hergestellt, wodurch das Lignin weich wird. Die erweichten Späne werden dann zu Zellstoff gemahlen, indem sie durch einen Scheibenrefiner geführt und auf Weißgrad gebleicht werden. Die durch die Scheibenveredelung und Vorwärmung der Holzspäne erzeugte Wärme erweicht das Lignin, das die Fasern zusammenhält, wodurch eine Fasertrennung mit geringer Faserschädigung ermöglicht wird. Diese Papiere sind in der Regel weißer und heller als Holzstoffpapiere und haben eine gute Opazität für den beidseitigen Druck. Viele hochwertige Zeitungen werden auf TMP gedruckt.

Zellstoff. Zellstoff ist das teuerste Aufschlussverfahren und führt zu den hochwertigsten Papieren. Bei diesem Verfahren werden Holzschnitzel unter Druck in einer Kochlauge gekocht, die dazu bestimmt ist, das Lignin aufzubrechen und aus dem Zellstoff zu entfernen. Der Zellstoff wird gereinigt und gebleicht, was zu einem strahlend weißen Papier mit großer Beständigkeit führt. Der chemische Aufschluss befreit die Zellulosefasern von dem Lignin, das sie zusammenhält.

Beim chemischen Aufschluss lösen Chemikalien das Lignin und die Hemizellulose im Holz, um Zellulosefasern aus dem Holz zu befreien. Das Bleichen von Zellstoff entfernt restliches Lignin und Hemicellulose. Der chemische Aufschluss hat eine Ausbeute von 45 % bis 55 %, verglichen mit der Ausbeute von 90 % oder mehr, die bei mechanischen Aufschlussverfahren üblich ist. Chemische Aufschlussverfahren verwenden Säuren wie schweflige Säure und Alkalien wie Lauge (Ätznatron).

Halbchemische Zellstoffe werden hergestellt, indem zuerst Holzspäne mit Chemikalien, am häufigsten Natriumsulfit oder einer kleinen Menge eines alkalischen Salzes, wie Natriumcarbonat, -bicarbonat oder -hydroxid, mild gekocht werden. Durch das Kochen wird das Lignin teilweise entfernt und weicher, wodurch die Bindung zwischen den Fasern geschwächt wird. Nach dem Kochen werden die Hackschnitzel zur Zerfaserung durch einen oder zwei Scheibenveredelungsschritte geführt. Eine Wäsche entfernt die Chemikalien. Beim halbchemischen Aufschluss bleibt eine beträchtliche Menge an Lignin zurück, und folglich betragen die Ausbeuten typischerweise 60 % bis 80 %. Das Bleichen verringert die Ausbeute, wie es bei jedem Aufschlussverfahren der Fall ist.

Bleichen von Fruchtfleisch. Die Farbe von ungebleichtem Zellstoff reicht von cremefarben bis dunkelbraun; Eine braune Papiertüte besteht aus ungebleichtem Zellstoff. Das Bleichen entfernt restliches Lignin im Zellstoff, ohne die Zellulosefasern stark chemisch zu schädigen. Das Bleichen eines Zellstoffs macht das resultierende Papier weißer, was den Druckkontrast verbessert. Weißere Zellstoffe erzeugen brillantere farbige Papiere.

Stoffaufbereitung und Veredelung. Die beim Aufschluss gewonnenen Fasern müssen einer weiteren Behandlung unterzogen werden, bevor sie zur Herstellung von hochwertigem Papier verwendet werden können. Diese Behandlung wird Stoffaufbereitung genannt und umfasst die Faserveredelung und das Mischen von Fasern mit nicht faserigen Materialien, um ein Papier mit den gewünschten Eigenschaften herzustellen. Papier wird auf der Papiermaschine geformt, aber viele Eigenschaften von Papier werden während der Stoffaufbereitung bestimmt.

Während des Mahlens werden Schläger, Kegelrefiner (Jordan) oder Scheibenrefiner verwendet, um die Fasern je nach den gewünschten Eigenschaften des Papiers unterschiedlich stark bürsten, schneiden, ausfransen und kürzen zu lassen. Infolgedessen schwellen die Fasern an und werden weicher, und ihre Oberflächen entwickeln feine Haare, die alle die Bindung fördern, um ein stärkeres Papier herzustellen.

Während der Stoffaufbereitung werden die Zellulosefasern mit Füllstoffen, innerer Leimung, Farbstoffen und farbigen Pigmenten und anderen Additiven vermischt, die dem Papier Eigenschaften verleihen.

Papierformen. Die meisten Druckpapiere werden auf Fourdrinier-Papiermaschinen hergestellt, Abbildung 5-3, benannt nach den Fourdrinier-Brüdern Henry und Sealy. Der Zellstoff wird vor der Formungsphase mit großen Mengen Wasser gemischt, was zu einem Wasseranteil von 99 % führt. Die Mischung aus Zellstoff und Wasser, Faserstoff genannt, fließt in ein kontinuierlich zirkulierendes feines Sieb, durch das Wasser abfließt – wobei die Fasern in einem dünnen Blatt oder Gewebe auf seiner Oberfläche zurückbleiben. Die Fasern richten sich mit dem sich bewegenden Sieb aus, das die Faserrichtung des Papiers bildet. Die Bahn wird vom Sieb auf ein kontinuierliches Filztuch übertragen, das sie zu dampfbeheizten Trockenzylindern transportiert.

In der Nass- oder Siebpartie der Papiermaschine wird das verdünnte Papier zu einer Fasermatte geformt, aus der das meiste Wasser durch Schwerkraft oder Vakuum entfernt wird.

Papiermaschinen haben auch eine Pressenpartie, in der so viel Wasser wie möglich durch Pressen und Absaugen aus der Bahn entfernt wird, und eine Trockenpartie, in der das restliche Wasser entfernt wird, diesmal durch Verdunstung, die durch heiße Trockenzylinder verursacht wird.

Papier, das den Trockner verlässt, hat einen Feuchtigkeitsgehalt von 2 % bis 8 %, je nach gewünschter Endverwendung.

Oberflächengeleimtes Papier wird hergestellt, indem die teilweise getrocknete Bahn durch ein Beschichtungssystem auf Walzenbasis geführt wird, das das Leimungsmaterial aufträgt. Die Leimpresse befindet sich in der Trockenpartie der Maschine. Nach dem Trocknen wird die Papierbahn zwischen polierten Stahlwalzen kalandriert, um ihr die gewünschte Glätte zu verleihen und sie zu maschinenglatten Papieren (MF) zu machen.

Superkalandrieren. Superkalandriertes Papier wird hergestellt, indem maschinell veredeltes Papier durch den Superkalander geführt wird, Abbildung 5-4, eine Maschine, die abwechselnd aus poliertem Stahlpresspapier oder Baumwollwalzen besteht, die unter hohem Druck zusammenlaufen. Es komprimiert das Papier und erhöht die Oberflächenglätte des Papiers und erhöht die Oberflächenglätte und den Glanz.

Beschichtete Papiere. Der Druckmaschinenbediener verwendet häufig die Druckmaschine, um das Papier nach dem Drucken mit einer Lackschicht zu versehen, normalerweise zu Schutz- oder ästhetischen Zwecken. Der Papierhersteller kann jedoch auch eine Beschichtung auf die Papieroberfläche auftragen, um das Papier für seine Endverwendung geeigneter zu machen. Gestrichene Papiere sind Materialien, die eine mineralische Beschichtung erhalten haben, normalerweise Ton, um ihre Bedruckbarkeit und ihr Aussehen zu verbessern. Sie sind in verschiedenen Ausführungen erhältlich. Beschichtungen verbessern den Papierweißgrad, die Rupffestigkeit, die Wasserfestigkeit, den Tintenstand, die Papieropazität, den Glanz und die Gesamtdruckqualität. Üblicherweise wird Papier zweiseitig gestrichen (C2S). Etiketten und einige Spezialprodukte sind nur einseitig beschichtet (C1S). Bitte sehen Sie sich das Schema einer riesigen Papiermaschine in Abbildung 5-5 an.