DE102008057795B4

DE102008057795B4 - Process for the production of paper

Info

Publication number: DE102008057795B4
Application number: DE102008057795.2A
Authority: DE
Inventors: Dr. Burkhart Hubertus; Dieter Meck
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-11-17
Filing date: 2008-11-17
Publication date: 2016-12-29
Anticipated expiration: 2028-11-18
Also published as: DE102008057795A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Papier höherwertiger gestrichener Papierqualität, wobei als hinsichtlich ihres Gewichtsanteils wesentliche Grundkomponente des Papiers ein Fasermix aus DIP (Deinked Pulp) und BCTMP (Bleached-Chemical-Thermo-Mechanical-Pulp) und/oder APTMP (Alkaline-Peroxid-Thermo-Mechanical-Pulp) verwendet wird und wobei dem Papier ein Füllstoffanteil in Form mineralischer Pigmente zugesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Pigment ein Hybrid mit einer Basis aus einem natürlichen, gemahlenen CaCO3 und einem Polymer auf der Oberfläche der Basis ist und dass das Papier vor einem Streichvorgang mit einer Vor-Glätteinrichtung mit einem Softnip-Mehrwalzensystem vorgeglättet wird.A process for the production of paper of higher-grade coated paper quality, wherein a fiber mix comprising DIP (deinked pulp) and BCTMP (bleached-chemical-thermo-mechanical-pulp) and / or APTMP (alkaline-peroxide-thermoplastic) is used as the essential constituent of the paper by weight. Mechanical pulp) is used and wherein the filler added to the paper in the form of mineral pigments, characterized in that the pigment is a hybrid with a base of a natural, ground CaCO3 and a polymer on the surface of the base and that the paper before a pre-smoothing with a pre-smoothing device is pre-smoothed with a Softnip multi-roll system.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Papier höherwertiger gestrichener Papierqualität, wobei als hinsichtlich ihres Gewichtsanteils wesentliche Grundkomponente des Papiers ein Fasermix aus DIP (Deinked Pulp) und BCTMP (Bleached-Chemical-Thermo-Mechanical-Pulp) und/oder APTMP (Alkaline-Peroxid-Thermo-Mechanical-Pulp) verwendet wird und wobei dem Papier ein Füllstoffanteil in Form mineralischer Pigmente zugesetzt wird.The present invention relates to a process for the production of paper of higher quality coated paper quality, wherein a fiber mix of DIP (deinked pulp) and BCTMP (Bleached Chemical Thermo-Mechanical Pulp) and / or APTMP (Alkaline Peroxide-thermo-mechanical pulp) is used and wherein the paper, a filler content is added in the form of mineral pigments.

Aus dem Stand der Technik sind diverse Verfahren zur Herstellung von Papier und insbesondere von höherwertiger Papierqualität bekannt. Bspw. werden holzfreie Papierqualitäten bis zum heutigen Zeitpunkt überwiegend aus reinem Zellstoff hergestellt. Steigende Faserkosten, insbesondere für Zellstoff, Verknappung der Holzressourcen durch Umweltauflagen und Nutzung des Holzes als Biomasse und Heizmaterial sowie enorm steigende Energiekosten verteuern insbesondere die leichtgewichtigen holzfreien Sorten und hierbei insbesondere die kurzlebigen Druckerzeugnisse wie bspw. Flyer, Kataloge und Zeitschriften.Various methods for the production of paper and in particular of higher quality paper are known from the prior art. For example. woodfree paper grades are produced to this day mainly from pure pulp. Increasing fiber costs, in particular for pulp, scarcity of wood resources due to environmental regulations and the use of wood as biomass and heating material, as well as enormously increasing energy costs make the lightweight wood-free grades more expensive, especially the short-lived printed matter such as flyers, catalogs and magazines.

Aus diesem Grund hat der Einsatz von Altpapier bei der Papierherstellung einen großen Stellenwert erlangt, insbesondere bei einfachen Qualitäten wie Zeitungsdruck, SC-Papieren (Super-Kalander) und den Verpackungspapieren wie bspw. Testliner und Wellenstoff oder Karton. Grundsätzlich wird das in Haushalten, bei Druckereien, Kaufhäusern und Papierverarbeitern anfallende Altpapier gesammelt und – in verschiedene Qualitäten sortiert – der Weiterverarbeitung und Wiederverwendung zugeführt.For this reason, the use of waste paper in papermaking has become very important, especially for simple grades such as newsprint, SC papers (super calenders) and packaging papers such as testliner and corrugating medium or paperboard. Basically, the paper produced in households, at printing shops, department stores and paper processors is collected and - sorted into different qualities - sent for further processing and reuse.

In vielen Fällen kann das gemischte Altpapier, das aus Druckerzeugnissen wie Zeitungen, Prospekten und brauner Pappe oder Wellpappe besteht, direkt verarbeitet werden. Oftmals erfolgt jedoch eine Sortierung des Altpapiers, um helle Sorten von dunklen Sorten zu trennen. Die hellen Sorten werden vorzugsweise von der Druckfarbe durch Deinken befreit und in besseren Papierqualitäten eingesetzt. Die dunklen Sorten werden für Verpackungspapier verwendet.In many cases, the mixed waste paper consisting of printed matter such as newspapers, leaflets and brown cardboard or corrugated cardboard can be directly processed. Often, however, a sorting of the waste paper takes place to separate bright varieties of dark varieties. The bright varieties are preferably freed from the printing ink by deinking and used in better paper qualities. The dark varieties are used for wrapping paper.

Die von der Druckfarbe im Deinkingprozess befreiten hellen Faserstoffe, auch DIP (Deinked Pulp) genannt, werden als eine Faserkomponente für höherwertige Papierqualitäten eingesetzt, u. a. bei normalen, leicht gestrichenen Papieren wie LWC (Leight Weight Coated) oder MWC (Middle Weight Coated). Diese Papierqualitäten werden normalerweise aus einer Kombination von überwiegend Holzschliff und einem geringeren Anteil von Zellstoff oder TMP (Thermo-Mechanical-Pulp) im Mengenverhältnis 80/20 hergestellt. Ein verstärkter Einsatz von DIP, größtenteils gebleicht, konnte bisher aus qualitativen Gründen nicht realisiert werden, da hierzu die Sortierung und Aufbereitung in entsprechenden Deinking-Anlagen noch nicht genug verbreitet ist und da diese Papiere gegen holzfreie Papiere aus reinem gebleichtem Zellstoff oder dementsprechend hochwertigem Altpapier mit hoher Weiße – wie holzfrei weiß R12 – konkurrieren. Durch eine Verknappung des Altpapiers, bedingt durch hohe Einsatzquoten in Deutschland und Exporte nach China, besteht zudem eine ökonomische Einschränkung des weiteren Einsatzes durch sprunghaften Preisanstieg im einheimischen Markt.The cleared of the ink in the deinking process bright pulps, also called DIP (Deinked pulp) are used as a fiber component for higher quality paper, u. a. for normal, light-weight papers such as LWC (Leight Weight Coated) or MWC (Middle Weight Coated). These grades of paper are usually made from a combination of predominantly groundwood pulp and a minor proportion of pulp or TMP (Thermo-Mechanical Pulp) in an 80/20 ratio. An increased use of DIP, mostly bleached, could not be realized for qualitative reasons, since this sorting and processing in corresponding deinking plants is not yet widespread and because these papers against wood-free papers made of pure bleached pulp or correspondingly high quality waste paper with high whiteness - like woodfree white R12 - compete. Due to a shortage of waste paper due to high rates of use in Germany and exports to China, there is also an economic restriction on the further use due to sudden price increases in the domestic market.

Außerdem befindet sich die grafische Papierindustrie seit Jahren in einer unbefriedigenden Ertragssituation. Diese wird zudem durch stark steigende Rohstoff- und Energiekosten noch verschlechtert. Die Situation wird sich zukünftig weiter verschärfen, da die Ressourcen an Rohstoffen und Energieträgern knapper werden, die Zahl der Verbraucher weiter ansteigt und die spezifischen Verbrauche je Einwohner global betrachtet ansteigen werden.In addition, the graphic paper industry has been experiencing an unsatisfactory earnings situation for years. This is further worsened by sharply rising raw material and energy costs. The situation will continue to worsen in the future as resource and energy resources become scarcer, the number of consumers continues to rise and specific consumption per inhabitant will increase globally.

Aus der DE 43 05 134 A1 ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von Papier höherwertiger gestrichener Papierqualität bekannt, wobei als hinsichtlich ihres Gewichtsanteils wesentliche Grundkomponente ein Fasermix aus DIP und BCTMP und/oder APTMP verwendet wird und wobei dem Papier ein Füllstoffanteil in Form mineralischer Pigmente zugesetzt wird. Des Weiteren wird bei dem bekannten Verfahren zur Herstellung von Papier beidseitig auf das Papier eine Beschichtung – ein Vorstrich – aufgebracht, die ein Pigment aus Calciumcarbonat und einem Bindemittel enthält.From the DE 43 05 134 A1 A method for the production of paper of higher-grade coated paper quality is already known, wherein a fiber mix of DIP and BCTMP and / or APTMP is used as the essential component in terms of its weight fraction and wherein the filler is added to the paper in the form of mineral pigments. Furthermore, in the known process for the production of paper, a coating is applied to both sides of the paper - a precoat - which contains a pigment of calcium carbonate and a binder.

Aus der DE 10 2007 009 703 A1 ist des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung von Papier bekannt, bei dem vor einem Strichauftrag eine Vorglättung mit einem Softnip-Kalander erfolgen kann. Des Weiteren wird in Absatz [0026] beschrieben, dass für einen Vorstrich eine Streichfarbe verwendet wird, die Pigmente enthält. Diese Pigmente sind beispielsweise unter dem Handelsnamen Covercarb 60 oder 75 bekannt. Gemäß den Absätzen [0003] bis [0007] beschäftigt sich dieses Dokument mit der Verbesserung des Aufbringens eines Vorstrichs. Von einem zusätzlichen Zusetzen eines Füllstoffs und der Verwendung eines Pigments, das ein Hybrid mit einer Basis aus einem natürlichen, gemahlenen CaCO₃ und einem Polymer auf der Oberfläche der Basis ist, ist in dem Dokument keine Rede.From the DE 10 2007 009 703 A1 Furthermore, a method for the production of paper is known in which pre-smoothing with a soft-nip calender can take place before a coating application. Furthermore, it is described in paragraph [0026] that for a precoat a coating color containing pigments is used. These pigments are known, for example, under the trade name Covercarb 60 or 75. According to paragraphs [0003] to [0007], this document is concerned with improving the application of a primer. Additional mention of a filler and the use of a pigment which is a hybrid with a base of a natural, ground CaCO ₃ and a polymer on the surface of the base is not mentioned in the document.

Des Weiteren ist aus der DE 603 08 448 T2 ein Verfahren zur Herstellung eines Papiers bekannt, bei dem ein beschichtetes Papierblatt bereitgestellt wird, das bei einer Verwendung in einer Offset Presse oder einem elektrofotografischen Vollfarbkopierer eine hohe Beständigkeit gegenüber Blasenbildung, die aber besonders bei Doppelstrichen auftritt, eine hohe Steifheit in einer Querrichtung des Blattes und ausgezeichnete Durchlaufeigenschaften durch einen Drucker oder Kopierer während eines Druckvorgangs aufweist. Das beschichtete Papierblatt weist dabei eine auf mindestens einer Oberfläche ausgebildete Beschichtungsschicht auf, die als Hauptkomponenten ein Pigment und ein Bindemittel umfasst. Die Zusammensetzung zum Vorbeschichten des Papierblattsubstrats – d. h. zum Erzeugen des Vorstrichs – weist Copolymere, Acrylamid, Acrylnitril und mindestens ein aus Acrylsäure und Methacrylsäure ausgewähltes Mitglied auf. Davon, dass das Papier vor einem Streichvorgang vorgeglättet wird, ist in diesem Dokument nicht die Rede. Ebenso wenig ist in der Druckschrift davon die Rede, dass die Vor-Glätteinrichtung in Form eines Softnip-Mehrwalzensystems ausgebildet ist. Weiterhin ist aus diesem Dokument nicht bekannt, dass das Pigment ein Hybrid mit einer Basis aus einem natürlichen, gemahlenen CaCO₃ und einem Polymer auf der Oberfläche der Basis ist.Furthermore, from the DE 603 08 448 T2 discloses a method of producing a paper which comprises providing a coated paper sheet which, when used in an offset press or a full color electrophotographic copier, has high resistance to blistering; however, particularly in double strokes, having high stiffness in a transverse direction of the sheet, and having excellent throughput characteristics by a printer or copier during a printing operation. The coated paper sheet has a coating layer formed on at least one surface, which comprises as main components a pigment and a binder. The composition for pre-coating the paper sheet substrate, ie, producing the pre-coat, comprises copolymers, acrylamide, acrylonitrile, and at least one member selected from acrylic acid and methacrylic acid. The fact that the paper is pre-smoothed before a coating operation is not mentioned in this document. Nor is there any mention in the document that the pre-smoothing device is designed in the form of a soft-nip multi-roll system. Furthermore, it is not known from this document that the pigment is a hybrid having a base of a natural, ground CaCO ₃ and a polymer on the surface of the base.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Papier der eingangs genannten Art anzugeben, wonach eine kostengünstige und dennoch hochwertige Papierqualität mit einfachen und ressourcenschonenden Mitteln erreicht wird.The present invention is therefore based on the object of specifying a method for the production of paper of the type mentioned, after which a cost-effective, yet high-quality paper quality is achieved with simple and resource-saving means.

Die voranstehende Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung von Papier mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Danach ist ein Verfahren zur Herstellung von Papier angegeben, das derart ausgestaltet und weitergebildet ist, dass das Pigment ein Hybrid mit einer Basis aus einem natürlichen, gemahlenen CaCO₃ und einem Polymer auf der Oberfläche der Basis ist und dass das Papier vor einem Streichvorgang mit einer Vor-Glätteinrichtung mit einem Softnip-Mehrwalzensystem vorgeglättet wird.The above object is achieved by a method for producing paper having the features of claim 1. Thereafter, there is provided a method of producing paper designed and refined such that the pigment is a hybrid having a base of a natural, ground CaCO ₃ and a polymer on the surface of the base, and that the paper is coated with a paper before a coating operation Pre-smoothing device is pre-smoothed with a Softnip multi-roll system.

Hierbei ist – aufgrund der mangelnden Verfügbarkeit von Altpapier und des Ziels der Erlangung besonderer Papiereigenschaften wie bspw. großes Volumen (Bulk) und hohe Weiße (hoher Druckkontrast) – die Kombination von DIP mit einem zweiten Faserstoff wie BCTMP und/oder APTMP besonders vorteilhaft. Dabei trägt der hohe Anteil an DIP zu einer Ressourcen schonenden Papierherstellung besonders bei.In this case - due to the lack of availability of waste paper and the goal of obtaining special paper properties such as, for example, large volume (bulk) and high whiteness (high pressure contrast) - the combination of DIP with a second pulp such as BCTMP and / or APTMP particularly advantageous. The high proportion of DIP contributes to resource-conserving paper production in particular.

Zur Verbilligung des Papiers wird dem Papier ein Füllstoffanteil in Form mineralischer Pigmente zugesetzt. Je größer der Füllstoffanteil in Form mineralischer Pigmente ist, desto billiger wird das Papier. Allerdings reduziert der Füllstoffanteil die Festigkeit des Papiers, so dass dessen Anteil von der erforderlichen Festigkeit des fertigen Papiers begrenzt wird. In hinsichtlich dieser Randbedingungen besonders günstiger Weise kann der Gewichtsanteil des zugesetzten Füllstoffs zwischen 1/6 und 2/6 des gesamten Papiergewichts aus Fasermix und Füllstoff betragen.To cheapen the paper, a filler content in the form of mineral pigments is added to the paper. The larger the filler content in the form of mineral pigments, the cheaper the paper becomes. However, the filler content reduces the strength of the paper so that its proportion is limited by the required strength of the finished paper. In a particularly favorable manner with regard to these boundary conditions, the proportion by weight of the added filler may be between 1/6 and 2/6 of the total weight of the fiber mix and filler.

Im Hinblick auf den Erhalt oder sogar die Steigerung der Festigkeit des Papiers ist das Pigment in erfindungsgemäßer Weise ein Hybrid mit einer Basis aus einem natürlichen, gemahlenen CaCO₃ und einem Polymer auf der Oberfläche der Basis. Dieser Pigmenttyp ist im Bereich der Papierindustrie bekannt, wird allerdings nicht in der hier angegebenen Kombination verwendet.In terms of preserving or even increasing the strength of the paper, the pigment is, according to the invention, a hybrid having a base of a natural, ground CaCO ₃ and a polymer on the surface of the base. This type of pigment is known in the paper industry but is not used in the combination given here.

Dieser Pigmenttyp ist in der Lage, festigkeitssteigernd oder festigkeitserhaltend in der Papiermatrix zu wirken. Die Papierfestigkeit in Längsrichtung ist wichtig für das Laufverhalten sowohl beim Herstellungsprozess als auch in der Druckmaschine, um Reißer zu vermeiden. Die Festigkeit von Papier in der Z-Richtung ist für den reibungslosen Lauf in der Druckmaschine erforderlich, da die Druckfarbe beim Offsetprozess aufgrund ihrer Zügigkeit – Viskosität – das Papier vor allem an der Oberfläche stark beansprucht. Reicht die Z-Festigkeit nicht aus, kommt es zum Rupfen des Papiers, d. h. es werden Fasern und Partikel herausgerissen und belegen das Gummituch. Dies führt wiederum zu erheblichen Druckstörungen. Diese Störungen verursachen teure Maschinenstillstände durch Reinigen oder Waschen. Zudem verbessert der hohe Pigmentgehalt im Rohpapier das Entwässerungsverhalten im gesamten Papierherstellungsprozess von der Siebpartie über die Pressenpartie bis zur Trockenpartie und führt zu deutlichen Energieeinsparungen bei der Trocknung der Faser-Pigment-Masse. Die Einsparung von Strom und Dampf liegt bei über 10%.This type of pigment is capable of acting in a strength-enhancing or strength-retaining manner in the paper matrix. The paper strength in the longitudinal direction is important for the running behavior both in the manufacturing process as well as in the printing press, to avoid tearing. The strength of paper in the Z direction is required for the smooth running in the printing press, because the ink in the offset process because of their speed - viscosity - the paper, especially on the surface heavily stressed. If the Z-strength is not sufficient, the paper will be picked, d. H. Fibers and particles are torn out and occupy the blanket. This in turn leads to significant pressure disturbances. These disturbances cause expensive machine downtime by cleaning or washing. In addition, the high pigment content in the base paper improves the dewatering behavior in the entire papermaking process from the wire section through the press section to the dryer section and leads to significant energy savings in the drying of the fiber-pigment mass. The saving of electricity and steam is over 10%.

Mit der neuartigen Grundzusammensetzung des Papiers ist folglich eine kostengünstige und dennoch hochwertige Papierqualität mit einfachen Mitteln erreicht. Kostengünstige Herstellungsverfahren erhöhen die Wettbewerbsfähigkeit des Mediums Papier gegenüber elektronischen Medien. Dabei ist weiter vorteilhaft, dass BCTMP und APTMP deutlich kostengünstiger als üblicherweise verwendete reine Zellstoffkomponenten sind.With the novel basic composition of the paper consequently a cost-effective, yet high quality paper quality is achieved with simple means. Cost-effective manufacturing processes increase the competitiveness of the paper medium over electronic media. It is further advantageous that BCTMP and APTMP are significantly less expensive than commonly used pure pulp components.

Im Konkreten könnte der Gewichtsanteil an DIP 40 bis 50 Gew.-% am Fasermix betragen. Entsprechend könnte der Gewichtsanteil an BCTMP und/oder APTMP 40 bis 50 Gew.-% betragen. Bei einer besonders einfachen Kombination könnten die Gewichtsanteile an DIP und BCTMP und/oder APTMP beide jeweils Gew.-50% betragen.Concretely, the proportion by weight of DIP could be 40 to 50% by weight on the fiber mix. Accordingly, the proportion by weight of BCTMP and / or APTMP could be 40 to 50% by weight. In a particularly simple combination, the weight proportions of DIP and BCTMP and / or APTMP could both be 50% by weight each.

Grundsätzlich gibt es hinsichtlich der Verwendung von BCTMP oder APTMP keine Bevorzugung. Diese beiden TMP-Typen können entweder jeweils alleine oder auch in jedem Mischungsverhältnis zum Einsatz kommen.Basically, there is no preference for the use of BCTMP or APTMP. These two TMP types can either be used alone or in any mixing ratio.

In weiter vorteilhafter Weise könnte der Gewichtsanteil an DIP derart gewählt werden, dass eine geschlossene Blattqualität erreicht wird. Hierdurch kann der relativ raue BCTMP- oder APTMP-Stoff mit dem fein- und füllstoffreichen DIP quasi gefüllt werden, um eine geschlossene Blattqualität zu erreichen. In a further advantageous manner, the proportion by weight of DIP could be selected such that a closed sheet quality is achieved. As a result, the relatively rough BCTMP or APTMP substance can be virtually filled with the fine and filler-rich DIP in order to achieve a closed sheet quality.

In weiter vorteilhafter Weise könnte die Porosität des Papiers über den Gewichtsanteil an DIP gesteuert werden. Durch die Steuerung der Porosität wird gleichzeitig die Farbannahme der Papiere optimal gesteuert. Je nach Gewichtsanteil an DIP können unterschiedliche Porositäten erreicht werden.In a further advantageous manner, the porosity of the paper could be controlled via the proportion by weight of DIP. By controlling the porosity, the ink acceptance of the papers is optimally controlled at the same time. Depending on the proportion by weight of DIP different porosities can be achieved.

Bislang ist die Herstellung und Verwendung von BCTMP und APTMP weltweit auf einige wenige Anlagen beschränkt, wobei die Einsatzmenge derzeit zwischen 10% und 25% in einzelnen frischfaserhaltigen Sorten und Ländern mit niedrigen Energiekosten liegt. Zur Faserherstellung werden bisher nur traditionelle Hölzer wie Kiefer und Fichte verwendet, die jedoch sehr harzreich sind und deshalb einen hohen Energieeinsatz zum Herauslösen der Fasern aus dem Verbund bedingen. Der hohe Harzanteil stört zudem die Bleiche der Fasern und kann zum Kleben bzw. zu Ablagerungen beim Produktionsprozess führen und damit die Effizienz der Papierherstellung stark negativ beeinflussen. Daher könnte das BCTMP und/oder APTMP in weiter vorteilhafter Weise aus schnell wachsenden Holzarten hergestellt werden, wobei insbesondere Pappel-, Akazien- oder Eukalyptus-Holz besonders vorteilhaft ist. Derartige Holzarten können insbesondere in den südlichen Ländern und in Zentral-Europa auf Brachflächen oder auf Plantagen angepflanzt werden, wobei diese Hölzer nach sechs Jahren Wachstumszeit hiebreif sind. Diese Holzarten bieten als weiteren Vorteil eine Harzarmut und einen niedrigen Ligningehalt, der bis zu 30% niedriger ist als bei Nadelhölzern. Zum Faseraufschluss werden damit wesentlich weniger spezifische Energie und weniger Chemikalien verbraucht als bei Nadelhölzern.To date, the manufacture and use of BCTMP and APTMP worldwide is limited to a few plants, with the input currently being between 10% and 25% in individual fresh fiber and low energy cost countries. For fiber production so far only traditional woods such as pine and spruce are used, but which are very rich in resin and therefore require a high energy input to detach the fibers from the composite. The high proportion of resin also disturbs the bleaching of the fibers and can lead to sticking or deposits in the production process and thus strongly adversely affect the efficiency of papermaking. Therefore, the BCTMP and / or APTMP could be made in a further advantageous manner from fast growing wood species, in particular poplar, acacia or eucalyptus wood is particularly advantageous. Such wood species can be planted on brownfields or on plantations, especially in the southern countries and in central Europe, where these woods are ripe for growth after six years of growth. As a further advantage, these types of wood offer a low resin content and a low lignin content, which is up to 30% lower than with softwoods. Fiber pulping uses much less specific energy and fewer chemicals than softwood.

Bei sehr niedrigen Flächenmassen können zur Erhöhung der Festigkeit des Papiers dem Fasermix 2,5 bis 20 Gew.-% Langfasern – bezogen auf den Fasermix – zugesetzt werden. Dabei können konventionelle Langfasern verwendet werden. Folglich könnten sich in vorteilhafter Weise unterschiedliche Fasermischungen ergeben, wobei bspw. eine Fasermischung aus 50% DIP, 47,5% BCTMP und/oder APTMP und 2,5% Langfasern günstig wäre. Bei einem hohen Anteil an Langfasern könnte sich in vorteilhafter Weise eine Fasermischung aus 40% DIP, 40% BCTMP und/oder APTMP und 20% Langfasern anbieten. Hinsichtlich des Anteils an Langfasern ist auf den jeweiligen Anwendungsfall abzustellen.At very low surface masses, 2.5 to 20% by weight of long fibers, based on the fiber mix, can be added to the fiber mix to increase the strength of the paper. In this case, conventional long fibers can be used. Consequently, different fiber mixtures could advantageously result, wherein, for example, a fiber blend of 50% DIP, 47.5% BCTMP and / or APTMP and 2.5% long fibers would be favorable. With a high proportion of long fibers, a fiber mixture of 40% DIP, 40% BCTMP and / or APTMP and 20% long fibers could advantageously be offered. With regard to the proportion of long fibers is to be based on the particular application.

Zur Bereitstellung einer besonders hohen Weiße des Papiers mit gleichzeitig minimaler Umweltbelastung könnte mindestens ein Faserstoff und könnten vorzugsweise sämtliche Faserstoffe gebleicht werden. Hierbei bietet sich in besonders umweltfreundlicher Weise das Bleichen nach einem TCF-Verfahren (Totally Chlorine Free) an.To provide a particularly high whiteness of the paper while minimizing environmental impact, at least one pulp and preferably all pulps could be bleached. Hereby, bleaching according to a TCF process (Totally Chlorine Free) offers itself in a particularly environmentally friendly manner.

Die Flächenmasse des Papiers könnte zwischen etwa 50 g/m² bis zu etwa 110 g/m² betragen, wobei eine Flächenmasse des Papiers von etwa 80 g/m² besonders günstig ist, um den unterschiedlichen Anforderungen an Festigkeit und Druckverhalten zu genügen.The basis weight of the paper could be between about 50 g / m ² to about 110 g / m ² , with a basis weight of the paper of about 80 g / m ^{2 is} particularly favorable to meet the different demands on strength and pressure behavior.

Zur Verbesserung der Oberflächenqualität wird das Papier vor einem Streichvorgang vorgeglättet. Dies könnte auf besonders sichere Weise mittels eines Soft-Kompakt-Kalanders erfolgen, wobei hierbei eine hohe Feuchte und Temperatur günstig ist, um möglichst wenig Volumen zu verlieren. Zur Verhinderung der Rückrauung durch Quellung der Fasern beim Feuchten könnte eine Kurzzeit-Hydrophobierung des Papiers mittels eines Leimungsmittels in der Masse erfolgen. Als Leimungsmittel könnte bspw. Basoplast^® verwendet werden.To improve the surface quality, the paper is pre-smoothed before a coating process. This could be done in a particularly secure manner by means of a soft-compact calender, in which case a high humidity and temperature is low in order to lose as little volume. To prevent the roughening by swelling of the fibers during the wet, a short-term water repellency of the paper could be done by means of a sizing agent in the mass. As a sizing agent, for example, Basoplast ^® could be used.

Zur weiteren Steigerung der Papierqualität könnte nun das beschriebene Rohpapier in einem weiteren Arbeitsschritt an der Oberfläche mit einem Pigmentstrich veredelt werden. Dieser Schritt führt zu einer höheren Weiße, einer geschlossenen Oberfläche und einer besseren Bedruckbarkeit, insbesondere einer besseren Bildwiedergabe. Im Hinblick auf eine besonders hohe Energieeffizienz könnte die für den Pigmentstrich verwendete Streichfarbe einen Feststoffgehalt von etwa 75% bis etwa 80% aufweisen. Durch diesen sehr hohen Feststoffgehalt werden neben der Einsparung an Trocknungsenergie die Wegschlagfähigkeit (Holdout) der Streichfarbe und damit die Abdeckung verbessert.To further increase the paper quality, the base paper described could now be finished on the surface with a pigment coating in a further working step. This step leads to a higher whiteness, a closed surface and a better printability, in particular a better image reproduction. In view of a particularly high energy efficiency, the coating color used for the pigment coating could have a solids content of about 75% to about 80%. This very high solids content, in addition to the savings in drying energy, improves the ability to beat (holdout) the coating color and thus the coverage.

Das Strichgewicht könnte im Hinblick auf eine hohe Papierqualität zwischen etwa 8 g/m²/Seite und etwa 20 g/m²/Seite betragen. Bei leichteren Flächenmassen bietet sich hier das leichtere Strichgewicht und bei schwereren Flächenmassen das höhere Strichgewicht an. Im Mittelwert könnte das Strichgewicht bei 12 g/m²/Seite liegen.The coating weight could be between about 8 g / m ² / side and about 20 g / m ² / side in view of high paper quality. For lighter surface masses, the lighter coating weight and, for heavier surface masses, the higher coating weight are suitable here. On average, the coating weight could be 12 g / m ² / side.

Zur weiteren Kostenreduzierung könnte ein in der Streichfarbe enthaltener synthetischer Binder weitgehend durch dextrinierte Stärke oder durch auf Stärke basierende – gepfropfte – Polymere substituiert werden. Die zumindest teilweise Substitution des synthetischen Binders durch Stärke bringt eine deutliche Verbilligung, allerdings ist eine alleinige Verwendung von Stärke hinsichtlich der erforderlichen Bindewirkung nicht ausreichend, da synthetische Binder eine stärkere Bindewirkung zeigen.To further reduce costs, a synthetic binder contained in the coating color could be largely substituted by dextrinized starch or starch-based grafted polymers. The at least partial substitution of the synthetic binder with starch brings a significant reduction, but the sole use of starch in terms of the required binding effect is not sufficient because synthetic binders show a stronger binding effect.

Eine für den Bereich des Offsetdruckverfahrens typische Streichfarbe könnte folgende Zusammensetzung aufweisen:
100 Teile natürliches CaCO₃,
2–6 Teile dextrinierte Stärke – Maisstärke –,
5–8 Teile synthetischer Binder,
0,8 Teile Nassfestmittel und
0,1 Teile Rheologie-Modifizierer. A coating color typical for the field of offset printing could have the following composition:
100 parts of natural CaCO ₃ ,
2-6 parts of dextrinated starch - cornstarch -
5-8 parts of synthetic binder,
0.8 parts wet strength agent and
0.1 part rheology modifier.

Dabei sind alle Angaben fest gerechnet, d. h. trocken als Gewichtsprozent.All information is calculated, d. H. dry as a weight percent.

In besonders einfacher Weise könnte zum Auftrag der Streichfarbe eine Filmpresse verwendet werden. Hierbei kann die Beanspruchung des Papiers möglichst gering gehalten werden. Für höhere Auftragsgewichte ist zum Auftrag der Streichfarbe die Verwendung eines Curtain Coaters günstig.In a particularly simple manner, a film press could be used to apply the coating color. Here, the stress on the paper can be kept as low as possible. For higher application weights, the use of a curtain coater is favorable for applying the coating color.

Im Hinblick auf eine hohe Papierqualität könnte nach dem Streichen des Papiers eine Endglättung in vorzugsweise einem Multi-Nip-Soft-Kompakt-Kalander erfolgen. Diese Glättung könnte bei möglichst hoher Temperatur und Feuchte erfolgen, um Volumen zu bewahren. Die neue Papierqualität könnte sich außerdem durch ein sehr gutes Laufverhalten in der Druckmaschine auszeichnen. Hierzu könnten ein schnelles Druckfarben-Wegschlagverhalten zur Einsparung von Trocknungsenergie und möglichst kleine Waschintervalle während einer Druckorder dienen. Da ein Waschintervall ca. eine Stunde beansprucht, wird die Kostenkalkulation durch langes Waschen negativ beeinflusst.In view of a high paper quality, a final smoothing in preferably a multi-nip soft compact calender could take place after the paper has been painted. This smoothing could be done at the highest possible temperature and humidity to preserve volume. The new paper quality could also be characterized by a very good running behavior in the printing press. For this purpose, a fast printing Ink Wegschlagverhalten could serve to save drying energy and the smallest possible wash intervals during a print order. Since a washing interval takes about one hour, the cost calculation is negatively influenced by long washing.

Mit dem beschriebenen Verfahren kann eine nachhaltige Wertschöpfung erreicht werden.With the described method a sustainable value creation can be achieved.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Patentansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigenThere are now various possibilities for designing and developing the teaching of the present invention in an advantageous manner. For this purpose, on the one hand to refer to the subordinate claims and on the other hand to the following explanation of an embodiment of an apparatus for performing the method according to the invention with reference to the drawing. In conjunction with the explanation of the preferred embodiment with reference to the drawing, generally preferred embodiments and developments of the teaching are explained. In the drawing show

1 und 2 jeweils im Rahmen zweier schematischer Darstellungen Komponentenabfolgen einer herkömmlichen Vorrichtung zur Herstellung von Papier und beispielhafte Komponentenabfolgen zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Papier. 1 and 2 in each case in the context of two schematic representations of component sequences of a conventional apparatus for the production of paper and exemplary component sequences for carrying out a method according to the invention for the production of paper.

1 zeigt ganz grundsätzlich die Unterschiede konventioneller Konzepte einer Komponentenabfolge von Vorrichtungen zur Herstellung von Papier gegenüber im unteren Bereich der 1 beispielhaften Ausgestaltungen von Vorrichtungen zur Durchführung erfindungsgemäßer Verfahren zur Herstellung von Papier. Bei den konventionellen Konzepten sind bei einer Vorrichtung zur Herstellung von Papier zunächst eine Papiermaschine PM und eine Filmpresse FP als Einheit zusammengefasst. Ein sich anschließender Coater und ein sich anschließender Kalander sind als separate Einheiten ausgeführt. Alternativ hierzu könnten bei einer zweiten herkömmlichen Ausgestaltung eine Papiermaschine PM, eine Filmpresse FP und ein Coater als eine Einheit zusammengefasst sein, wobei sich ein Kalander als separate Einheit anschließen könnte. Bei einem dritten alternativen konventionellen Konzept sind eine Papiermaschine PM, eine Filmpresse FP und ein Kalander als eine Einheit zusammengefasst. 1 shows quite fundamentally the differences between conventional concepts of a component sequence of devices for the production of paper in the lower part of the 1 exemplary embodiments of apparatus for carrying out inventive method for the production of paper. In the conventional concepts, a paper making machine PM and a film press FP are first combined as a unit in a paper making apparatus. A subsequent coater and a subsequent calender are designed as separate units. Alternatively, in a second conventional embodiment, a paper machine PM, a film press FP, and a coater could be grouped together as one unit, with a calender joining as a separate unit. In a third alternative conventional concept, a paper machine PM, a film press FP and a calender are combined as one unit.

Bei neuen Konzepten sind bei einer Ausgestaltung eine Papiermaschine PM, ein Kalander, eine Filmpresse FP und ein weiterer Kalander als eine Einheit zusammengefasst. Dabei ist von Bedeutung, dass noch vor der Filmpresse FP ein Kalander angeordnet ist.In new concepts, in one embodiment, a paper machine PM, a calender, a film press FP and another calender are combined as one unit. It is important that even before the film press FP a calender is arranged.

Bei einer zweiten alternativen Ausgestaltung einer Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Papier ist gegenüber dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel eine zweite Filmpresse FP nach der ersten Filmpresse FP angeordnet. Allerdings sind auch hier sämtliche Komponenten als eine Einheit zusammengefasst.In a second alternative embodiment of an apparatus for carrying out a method according to the invention for the production of paper, a second film press FP is arranged behind the first film press FP in comparison with the previously described embodiment. However, here too all the components are grouped together as one unit.

2 zeigt den Vergleich konventioneller und neuer Konzepte in weiter detaillierter Darstellung. 2 shows the comparison of conventional and new concepts in more detail.

2 zeigt im oberen Bereich eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Vorrichtung zur Herstellung von Papier, wobei eine erste Einheit der Vorrichtung zu Beginn einen einlagigen Former aufweist, der zu einer Stoffdichte SD bzw. einem Feststoffgehalt von 0,8% bis 1,0% führt. Anschließend sind in dieser ersten Einheit zwei Pressen in Form von Schuhpressen angeordnet, die zu einem Trockengehalt oder Feststoffgehalt von maximal 55% führen. Anschließend ist eine weitere Trockenpartie vorgesehen, die von einem Hardnip-Glättwerk und einer Filmpresse gefolgt ist. Als nächste separate Einheit ist eine Streichanlage oder ein Coater realisiert, wobei hier einer Coater bis zu vier Stationen und bis zu vier Trockenstrecken aufweist. Als dritte Einheit ist ein Kalander vorgesehen. Das konventionelle Konzept weist somit drei separate Einheiten auf. 2 shows in the upper area a schematic representation of a conventional apparatus for producing paper, wherein a first unit of the device initially has a single-layer former, which leads to a stock density SD or a solids content of 0.8% to 1.0%. Subsequently, in this first unit two presses are arranged in the form of shoe presses, which lead to a dry content or solids content of up to 55%. Subsequently, another drying section is provided, followed by a hard-nip calender and a film press. The next separate unit is a coater or a coater, where a coater has up to four stations and up to four drying sections. The third unit is a calender. The conventional concept thus has three separate units.

Im unteren Bereich der 2 ist eine Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Papier dargestellt, die lediglich eine Einheit mit einem integrierten Coater und einem integrierten Kalander aufweist.At the bottom of the 2 a device for carrying out a method according to the invention for the production of paper is shown, which has only one unit with an integrated coater and an integrated calender.

Zu Beginn der Komponentenabfolge ist ein mehrlagiger Former für hohe Aschegehalte und hohe Stoffdichten SD von 1,5% bis 3,0% vorgesehen. Im Anschluss daran sind zwei Pressen in Form von Schuhpressen angeordnet, die zu einem Trockengehalt von 60% bis 65% führen. Anschließend ist eine High-Intensity-Trockenpartie vorgesehen, die eine im Vergleich zu herkömmlichen Trockenpartien kürzere Bauweise aufweist. Im Anschluss hieran ist eine Vorglätteinrichtung vorgesehen, die ein Softnip-Mehrwalzensystem aufweist. Im Anschluss hieran ist der integrierte Coater mit zwei Filmpressen angeordnet. Abschließend ist der integrierte Kalander vorgesehen, der eine Softnip-Mehrwalzenanordnung für das Finishing aufweist.At the beginning of the sequence of components, a multi-layer former for high ash contents and high substance densities SD of 1.5% to 3.0% is provided. Subsequently, two presses are arranged in the form of shoe presses, which lead to a dry content of 60% to 65%. Subsequently, a high-intensity dryer section is provided, which has a shorter construction compared to conventional dryer sections. Following this, a Vorglätteinrichtung is provided which has a softnip multi-roll system. Following this, the integrated coater is arranged with two film presses. Finally, the integrated calender is provided which has a soft-nip multi-roll arrangement for finishing.

Im Bereich der Papierherstellung werden für den Feststoffgehalt im Herstellungsprozess unterschiedliche Fachausdrücke verwendet. Beispielsweise wird hier auch der Ausdruck „Stoffdichte” oder „Trockengehalt” verwendet, die letztendlich auch für den Feststoffgehalt stehen.In papermaking, different terms are used for the solids content in the manufacturing process. For example, the term "consistency" or "dry content" is used here, which ultimately also stands for the solids content.

Claims

A process for the production of paper of higher-grade coated paper quality, wherein a fiber mix of DIP (deinked pulp) and BCTMP (bleached-chemical-thermo-mechanical-pulp) and / or APTMP (alkaline-peroxide-thermal) is used as the essential constituent of the paper by weight. Mechanical pulp) is used and wherein the filler is added to the paper in the form of mineral pigments, characterized in that the pigment is a hybrid with a base of a natural, ground CaCO ₃ and a polymer on the surface of the base and that the paper is pre-smoothed before a coating operation with a pre-smoothing device with a Softnip multi-roll system.

A process for producing paper according to claim 1, characterized in that the weight fraction of DIP is 40 to 50 wt .-%, preferably 50 wt .-%, of the fiber mix.

A process for producing paper according to claim 1 or 2, characterized in that the weight fraction of BCTMP and / or APTMP 40 to 50 wt .-%, preferably 50 wt .-%, is at the fiber mix.

Method for the production of paper according to one of claims 1 to 3, characterized in that the proportion by weight of DIP is chosen such that a closed sheet quality is achieved.

Method for the production of paper according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the porosity of the paper is controlled via the proportion by weight of DIP.

Process for the production of paper according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the BCTMP and / or APTMP used is produced from rapidly growing wood species, preferably poplar, acacia or eucalyptus wood.

A process for producing paper according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the fiber mix 2.5 to 20 wt .-% long fibers - based on the fiber mix - are added.

Process for producing paper according to one of Claims 1 to 7, characterized in that at least one pulp and preferably all pulps are bleached pulps.

A process for producing paper according to claim 8, characterized in that the fibers are bleached by a TCF process (Totally Chlorine Free).

Process for producing paper according to one of Claims 1 to 9, characterized in that a paper having a basis weight of between 50 g / m ² and up to 110 g / m ^{2 is} produced.

A process for producing paper according to claim 10, characterized in that a paper having a basis weight of 80 g / m ^{2 is} produced.

Process for the production of paper according to one of Claims 1 to 11, characterized in that the pre-smoothing takes place by means of a soft-compact calender.

A process for the production of paper according to any one of claims 1 to 12, characterized in that a short-term hydrophobing of the paper by means of a sizing agent takes place in the mass.

Process for producing paper according to one of Claims 1 to 13, characterized in that the paper is finished by means of a pigment coating.

A process for the production of paper according to claim 14, characterized in that a coating color having a solids content of 75 to 80% is used for the pigment coating.

A process for producing paper according to claim 14 or 15, characterized in that a line weight between 8 and 20 g / m ² / page is set.

A process for producing paper according to any one of claims 14 to 16, characterized in that a synthetic binder contained in the coating color is largely substituted by dextrinised starch or by starch-based grafted polymers.

Process for the production of paper according to one of Claims 14 to 17, characterized in that a film press is used to apply the coating color.

Process for producing paper according to one of Claims 14 to 17, characterized in that a curtain coater is used to apply the coating color.

A process for producing paper according to any one of claims 1 to 19, characterized in that after the coating of the paper, a final smoothing takes place in preferably a multi-nip soft compact calender.

A process for the production of paper according to claim 20, characterized in that the final smoothing takes place at the highest possible temperature and humidity.

Process for producing paper according to one of Claims 1 to 21, characterized in that the proportion by weight of the filler added is between 1/6 and 2/6 of the total weight of the fiber mix and filler.