Zusammenfassung
Die Theorie zur Ausbildung der Faser-Faser-Bindung bei der Papierherstellung fußt heute nach allgemeiner Auffassung auf der Ausbildung von Wasserstoff-Brückenbindungen. Entsprechend wird die Erhöhung der Bindefähigkeit vorwiegend mechanisch durch Mahlung erwirkt, um die Faserflexibilität zu erhöhen und somit die wirksame Faseroberfläche und Bindungsfläche zu steigern. Damit handelt man sich entscheidende Nachteile ein, die sich in schlechter Entwässerbarkeit und hohem Energieverbrauch sowie den stringent folgenden Blatteigenschaften ausdrücken. Neue Mechanismen zur Erklärung und Steuerung der Faser-Faser-Bindung stehen erst am Anfang. Ein Weg hierfür ist die molekulare Belegung von Cellulosefasern durch Polymere mit dem Ziel, entropiegesteuerte Prozesse der gegenseitigen Durchmischung und Bindungsausbildung zu unterstützen. Die vorliegende Arbeit liefert – basierend auf theoretischen Arbeiten anderer Arbeitsgruppen – experimentelle Befunde, wie durch schichtweise Belegung von Zellstofffasern Bindungskräfte und Blattfestigkeiten von Papier ohne vorherige Mahlung in einem Pilot-Prozess gesteuert werden können.
Abstract
Current theories for interfibre bonding during papermaking process are based on general recognition of hydrogen bonding model. Consequently, all effort for boosting fibre strength is connected to mechanical beating of fibres in order to generate more flexible and fragmented fibres for increased bonding areas. As a consequence, significant drawbacks are obtained in terms of water retention ratio resulting in poor dewatering behaviour and high energy consumption. New mechanisms for interpretation and control of interfibre bonding are still up coming. One way to overcome these drawbacks could be the molecular coating of cellulose fibres using polymers targeted on entropy controlled mixing of polymers and cellulose gel resulting in higher bonding forces. Based on theoretical results of various other working groups, the paper presents experimental data on how application of polymeric layers on cellulose fibres have led to sheets of high bonding strength without any mechanical beating in a pilot scale process.
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Danksagung
Die Ergebnisse wurden im Rahmen des Forschungsvorhabens VF080012 gewonnen, das mit finanziellen Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWi) über den Projektträger EuroNorm Gesellschaft für Qualitätssicherung und Innovationsmanagement mbH gefördert wurde. Dafür sei an dieser Stelle herzlich gedankt. Unser Dank gilt außerdem den beteiligten Firmen der Papier- und Zulieferindustrie für die Unterstützung der Arbeiten.
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This article is dedicated to Gerd Wegener on the occasion of his retirement as professor at the Technische Universität München.
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Erhard, K., Arndt, T. & Miletzky, F. Einsparung von Prozessenergie und Steuerung von Papiereigenschaften durch gezielte chemische Fasermodifizierung. Eur. J. Wood Prod. 68, 271–280 (2010). https://doi.org/10.1007/s00107-010-0462-6
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