[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1 bzw. 2.
[0002] Verfahren dieser Art werden verwendet, um hochwertige und glatte Papiere zu erzeugen.
Bekanntlich ist bei der Papierherstellung eine Vielzahl von Parametern zu beachten,
um in allen Anforderungen ein Papier mit der geforderten Qualität zu erhalten. Bei
dem hier betrachteten Verfahren steht die Erzeugung einer glatten Oberfläche bei gleichzeitig
guten opischen Eigenschaften im Vordergrund. Eine glatte Oberfläche wird in der Regel
dadurch erzeugt, daß die Papierbahn bei einer definierten Restfeuchte und bei bestimmten
Temperaturen zwischen mindestens zwei, in der Regel einer Vielzahl von Glättwalzen
hindurchgeleitet wird, welche gegeneinander gedrückt werden. Dieses Verfahren ist
an sich seit langem bekannt und bewährt. Es stößt allerdings dann an die Grenzen,
wenn infolge des Preßdruckes, der in den Glättwerken erforderlich ist, eine optische
Beeinträchtigung in Form von Stellen mit zu geringer Opazität eintritt. Diese Erscheinung
ist auch als Schwarzsatinage bekannt und schränkt in vielen Fällen die Möglichkeit
zur optimalen Glätteerzeugung ein. Durch einen höheren Glättwerkdruck wird zwar die
Glätte erhöht, gleichzeitig aber die optische Qualität des Papieres so weit reduziert,
daß besonders bei dünnen Papieren beträchtliche Nachteile in der Verwendung dieser
Sorten entstehen.
[0003] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mit dem es gelingt,
ein Papier zu erzeugen, welches sowohl eine hohe Glätte als auch gute optische Eigenschaften
aufweist.
[0004] Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 2
genannten Merkmale gelöst.
[0005] Durch die Abfolge der im Anspruch beschriebenen Verfahrensabschnitte gelingt es,
die Fasern widerstandsfähiger gegen den im Glättwerk einsetzenden Druck zu machen.
Es ist weiterhin möglich, das Faservolumen durch diese Maßnahmen zu vergrößern, da
die Stoffe in die Zwischenräume der Papierfasern eindringen und sie aufweiten können.
Auch an den Faseraußenflächen können Schichten gebildet werden, welche die vom Satinageprozeß
herrührenden Druckkräfte besser verteilen.
[0006] Um die Fasern zu beladen, kann man z.B. gelöste Salze in die Faserstoffsuspension
einbringen. Da bekanntlich Papierfasern hydrophil und quellfähig sind, können die
gelösten Salze durch die Faserwände in das Innere der Fasern gelangen. Durch entsprechende
chemische Behandlung wird dann innerhalb der Fasern ein Kristallwachstum angeregt,
welches die Fasern aufweiten kann. Vorhandene Faserhohlräume (Lumen) werden durch
eine relativ harte Schicht von innen ausgekleidet oder zumindest stellenweise ausgefüllt.
Auch wenn die Schicht beim Satinageprozeß zerbricht, verhindert sie dennoch, daß sich
die Faserwände berühren, wodurch bereits die gestellte Aufgabe gelöst ist. Ein preiswertes,
geeignetes Mittel ist das Kalziumkarbonat, das z.B. durch Zugabe von CO
2 in eine wässrige Ca(OH)
2-Lösung zum Kristallwachstum angeregt wird.
[0007] Die EP 0 690 938 B1 beschreibt ein spezielles Verfahren, mit dem mit Hilfe von Kalziumkarbonat
ein Füllen der Faserlumen erreichbar ist. Es zielt darauf, möglichst viele Füllstoffe
(fillers) in das Papier einzubauen. Füllstoffe sind weiß und opak. Dabei sollen Festigkeitsverluste
durch Überfüllen des Papierblattes vermieden und außerdem das Blattgewicht durch einen
relativ preiswerten Stoff gesteigert werden. Hierzu ist angegeben, daß der Preis von
Karbonat ca. 20 bis 30 % des Preises von Faserstoff ist. Dieser Prozeß wird auch Fiber
Loading genannt.
[0008] Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt eine spezielle Eigenschaft, die Papierfasern
durch das Beladen ihrer Innenräume erlangen können. Ihnen liegt also die Erkenntnis
zugrunde, daß Probleme, die am Ende des Papiererzeugungsprozesses, nämlich bei der
Satinage, auftreten, bereits in der Stoffaufbereitung durch eine spezielle Faserbehandlung
gelöst werden können.
[0009] Die Erfindung wird erläutert anhand von Zeichnungen. Dabei zeigen:
- Fig. 1
- den grundsätzlichen Ablauf des Verfahrens;
- Fig. 2
- Skizze einer beladenen Papierfaser, stark vergrößert;
- Fig. 3
- Belastungssituation beim Satinieren;
- Fig. 4
- exemplarisch: Möglichkeit zur Beladung der Faser.
[0010] In der Fig. 1 sind zur Hauptsache die drei Verfahrensabschnitte, nämlich Stoffaufbereitung
1, Papierbildung 2 und Satinageprozeß 3, dargestellt. Es versteht sich, daß sich zumindest
die ersten beiden Verfahrensabschnitte aus einer Vielzahl von Verfahrensschritten
zusammensetzen. So ist z.B. zur Papierbildung in der Regel mindestens ein Stoffauflauf
mit Naßpartie, einer sich anschließenden Pressenpartie und einer Trockenpartie erforderlich.
Dieser Prozeßabschnitt zwei schließt normalerweise die gesamte Papiermaschine ein.
Der sich anschließende Satinageprozeß 3 kann Teil der Papiermaschine sein, kann aber
auch in einer separaten Vorrichtung ausgeführt werden. Bekanntlich sind hierzu Kalander
oder Superkalander geeignet. Die zeichnerische Darstellung ist nicht erforderlich,
da solche Papier-Glättvorrichtungen seit langem bekannt sind. Das fertig bearbeitete
und geglättete Papier wird dann zu einer Rolle 4 aufgewickelt.
[0011] Auch in der Stoffaufbereitung 1 finden in der Regel eine Anzahl verschiedener Verfahrensschritte
statt, z.B. muß angelieferter Papierstoff P suspendiert, entstippt und gereinigt werden.
Diese Prozesse sind aber allgemein bekannt. Wichtig für die Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist, daß diesem Verfahrensabschnitt u.a. die Stoffe 5 zugegeben und so
verarbeitet werden, daß sie die bereits beschriebene Wirkung entfalten. Der so erzeugte
Papierfaserstoff gelangt z.B. als pumpfähige Faserstoffsuspension S in die Papierbildung
2.
[0012] In Fig. 2 ist eine Papierfaser 7 in stark vergrößerter Ansicht skizziert, und zwar
sowohl längs geschnitten (links) als auch quer geschnitten (rechts). Man erkennt,
daß diese Papierfasern Innenhohlräume 6 aufweisen, die sogenannten Lumen, und daß
sich bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens innerhalb dieser Lumen eine
Feststoffschicht 8 gebildet hat Diese Feststoffschicht 8 kleidet den Innenhohlraum
6 aus und erhöht dadurch den Verformungswiderstand der Papierfaser 7 derart, daß ein
schädliches Zusammendrücken der Fasern beim Satinageprozeß nicht eintritt. Dabei kann
entweder der Hohlraum erhalten bleiben, was zu einem größeren Volumen des geglätteten
Papieres führt oder die Faser kann so zusammengedrückt werden, daß sich aus der Feststoffschicht
8 eine Trennschicht 8' bildet. Es können sich auch an anderen Stellen der Fasern -
hier nicht gezeichnete - Feststoffschichten ausbilden.
[0013] Die Darstellung in Fig. 3 zeigt in stark vereinfachter Form die Situation, die sich
beim Satinageprozeß ergeben kann. Die drei hier dargestellten Papierfasern 7, 7',
7'', von denen zwei geschnitten gezeichnet sind, werden infolge der im Glättwerk wirkenden
Kraft aufeinander gedrückt. Dabei ist hier exemplarisch bei der im Längsschnitt gezeichneten
Papierfaser 7 das Zusammendrücken so weit fortgeschritten, daß der vorher vorhandene
Hohlraum verschwunden ist. Da sich jedoch aus der Feststoffschicht eine Trennschicht
8' gebildet hat, wird das Zusammendrücken der Faserwandungen 9 verhindert. Eine störende
Verringerung der Opazität tritt dadurch nicht ein. Bei der quer geschnitten gezeichneten
Papierfaser 7' ist noch ein Faser-Innenhohlraum 6 erhalten geblieben, da sich die
Feststoffschicht 8 als resistent gegen das Zusammendrücken erwiesen hat. In vielen
Fällen werden beide Verformungsfälle im selben Papierblatt vorhanden sein.
[0014] Mit der in Fig. 4 grob schematisch dargestellten Anlage zur Stoffaufbereitung 1 kann
eine Faserstoffsuspension S erzeugt werden, die sich für die Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens eignet. In üblicher Weise wird Papierstoff P mit Wasser W in einem Stofflöser
11 miteinander vermischt und suspendiert, so daß eine pumpfähige Suspension 12 abgezogen
werden kann. Die Stoffe 5, die in die Faserinnenhohlräume hineintransportiert werden
sollen, setzen sich in dem hier gezeigten Fall aus zwei Komponenten zusammen, einem
Grundstoff 5' und einem Reaktionsstoff 5'', wobei die Komponenten an verschiedenen
Stellen nacheinander zugegeben werden.
[0015] Wurde der Papierstoff P aus Altpapier gewonnen, ist in fast allen Fällen eine ausgiebige
Reinigung des Altpapiers von störenden Bestandteilen erforderlich. Dies ist hier allerdings
nicht gezeigt. Wenn die Suspension 12 z.B. für die Reinigungsvorgänge zu sehr verdünnt
wurde, stellt eine Eindickvorrichtung 13 den erforderlichen Feststoffgehalt ein. Der
aus der Eindickvorrichtung 13 abgeleitete Dickstoff 14 gelangt in eine Reaktionskammer
15, um mit dem Reaktionsstoff 5'' vermischt zu werden. In einem anschließenden Disperger
16 wird unter Anwendung hoher Scherkräfte die Faserbeladung abgeschlossen. Der so
hergestellte Stoff wird mit Wasser W' verdünnt und gelangt als Faserstoffsuspension
S in den nachfolgenden Verfahrensabschnitt, die Papierbildung 2.
[0016] Die in Fig. 4 beschriebene Anlage ist lediglich eine der denkbaren Möglichkeiten,
um bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Stoffaufbereitung 1 auszugestalten.
1. Verfahren zur Erzeugung von satiniertem Papier mit
a) einer Stoffaufbereitung (1) zur Bereitstellung einer für die Verarbeitung auf einer
Papiermaschine geeigneten Faserstoffsuspension (S),
b) einer Papierbildung (2), in welcher aus der Faserstoffsuspension eine getrocknete
Papierbahn erzeugt wird sowie
c) einem Satinageprozeß (3), in dem zwischen aufeinandergedrückten Glättflächen die
Papierbahn geglättet wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Stoffaufbereitung (1) eine Faserbeladung durchgeführt wird, bei der solche
Stoffe (5) in die Papierfasern (7) hineintransportiert werden, die geeignet sind,
das Volumen der Fasern in ihrer Quererstreckung zu vergrößern, indem sie sich ausdehnende
Feststoffschichten aufbauen und daß im Satinageprozeß (3) ein Druck von mindestens
30 N/mm
2 angewendet wird.
2. Verfahren zur Erzeugung von satiniertem Papier mit
a) einer Stoffaufbereitung (1) zur Bereitstellung einer für die Verarbeitung auf einer
Papiermaschine geeigneten Faserstoffsuspension (S),
b) einer Papierbildung (2), in welcher aus der Faserstoffsuspension eine getrocknete
Papierbahn erzeugt wird sowie
c) einem Satinageprozeß (3), in dem zwischen aufeinandergedrückten Glättflächen die
Papierbahn geglättet wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Stoffaufbereitung (1) eine Faserbeladung durchgeführt wird, bei der solche
Stoffe (5) in das Innere der Papierfasern (7) hineintransportiert werden, die geeignet
sind, deren Widerstand gegen Zusammendrücken zu erhöhen und daß im Satinageprozeß
(3) ein Druck von mindestens 30 N/mm
2 angewendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stoffe (5) bei der Faserbeladung in die Innenhohlräume (6) der Papierfasern
(7) gelangen und dort eine Feststoffschicht (8) bilden, die die Innenhohlräume (6)
auskleidet oder zumindest stellenweise füllt.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Feststoffschicht (8) beim Satinageprozeß (3) zerbricht und sich daraus eine
Trennschicht (8') zwischen den Faserwänden (9) bildet.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 und 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stoffe (5), welche in der Stoffaubereitung (1) in die Papierfasern (7) eindringen.
Kalziumkarbonat enthalten und daß das Kalziumkarbonat innerhalb der Papierfasern (7)
zum Auskristallisieren gebracht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stoffe (5) aus mindestens zwei Komponenten (5', 5'') gebildet werden, die
zu unterschiedlichen Zeiten der Faserstoffsuspension (S) zugesetzt werden.
7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Faserstoffsuspension (S) aus Altpapier erzeugt wird, welches durch ein Deinking-Verfahren
von Druckfarben befreit wird.
8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Satinageprozeß (3) ein Druck von mindestens 60 N/mm2 angewendet wird.
9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Satinageprozeß (3) ein Superkalander verwendet wird.