Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Förderschwerpunkt: Stärke für die Papierindustrie - Einfluss chemischer Additive auf die Wechselwirkung kationischer Stärken mit Faserstoffen und auf die Papiereigenschaften (206)

Anschrift
Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP)
14476 Potsdam
Geiselbergstr. 69
Kontakt
Dr. rer. nat. Sylvia Radosta
Tel: +49 331 568-1608
E-Mail: sylvia.radosta@iap.fraunhofer.de
FKZ
22013407
Anfang
01.06.2008
Ende
31.05.2011
Aufgabenbeschreibung
Um die gewünschte Papierqualität in der Produktion zu erreichen, werden neben den kationischen Stärken zusätzlich weitere Additive eingesetzt. Sie erhöhen die Retention, vermindern Störstoffeffekte und tragen zur Erzeugung der mechanischen Stabilität des Papiers bei. Um eine Synergie in der Wirkung der kationischen Stärke mit Additiven im wet-end zu erreichen, muss die Dosierung der Papieradditive in Abhängigkeit von den Prozessbedingungen (Papierfaser, Prozesswasser, Technologie der Papierherstellung) optimal gestaltet werden. So kann der Anteil zusätzlicher Additive so niedrig wie möglich gehalten werden. Das Ziel der Untersuchungen sind Aussagen zur Wechselwirkung kationischer Stärkederivate mit Papierfaserstoffsystemen, die verschiedene chemische Additive enthalten unter definierten Labor- sowie praxisnahen Bedingungen. Diese Ergebnisse stellen die Basis für eine optimale und spezifische Auswahl von wirksamen Papieradditiven in einer Papierfabrik auf Basis von wissenschaftlichen Untersuchungen dar. Der Focus des Gesamtzieles ist auf die Verbesserung der Papierqualität und auf die Qualitätssicherung der Papierproduktion bei möglichst hohem Stärkeeinsatz gerichtet.
Ergebnisdarstellung
Die Untersuchungen wurden mit einem Sulfatzellstoff und einem speziell für das Projekt entwickelten Sekundärfaserstoffgemisch mit einem Füllstoffanteil durchgeführt. Die Adsorption der kationischen Stärken an den Füllstoffen war in einem Modellkreislaufwasser höher als in Wasser mit einer Wasserhärte von 18°dH. Synthetische Polykationen hatten einen negativen Einfluss auf die Stärkeadsorption an Fasern. Je höher die Ladungsdichte des synthetischen Polykations, desto niedriger waren die adsorbierten Stärkemengen. Die Zugabe der Stärke vor dem synthetischen Polykation minimierte dessen negativen Einfluss. Beim Vergleich der Adsorption verschiedener Stärken zeigte sich, dass die kationische Kartoffelstärke mit mittlerem Substitutionsgrad die höchsten Adsorptionsmengen erreichte. Diese Abhängigkeit war unabhängig vom synthetischen Polykation, vom Faserstoff und von der Wasserqualität. Die Zusammenhänge aus den Adsorptionsuntersuchungen mit verschiedenen Stärke/Polykation-Kombinationen konnten nicht immer in Korrelation mit den Papierfestigkeiten gebracht werden. Durch die Zugabe der synthetischen Polykationen veränderte sich die Flockenbildung und Füllstoffretention, so dass Aschegehalt und Formationsindex einen signifikanten Einfluss auf die Papierfestigkeit hatten. Bei der Blattbildung bewirkte die Anwesenheit von Ligninsulfonat im Modellwasser eine Reduzierung des Weißgrades, eine Steigerung des Aschegehaltes und der Papierfestigkeit. Auf einer Technikumspapiermaschine konnte die negative Auswirkung von geringen Mengen an synthetischem Polykation auf die Papierfestigkeiten bestätigt werden. Infolge der Zugabe von synthetischem Polykationen wurde die Verbesserung der Entwässerungsgeschwindigkeit, die Erhöhung des Aschegehaltes und das erhöhte Ascheretentionsvermögen von kationischer Kartoffelstärke im Vergleich zu Maisstärke bestätigt.

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