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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Faserstoffzusammensetzung, insbesondere für den Einsatz zur Erzeugung von Papier, Pappe, Karton, Druckträgern, Isolier- oder Dämmmaterial, Faserplatten, Füllmaterial und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Faserstoffmischung.
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Faserstoffmischungen sind im Stand der Technik bekannt. Hierzu werden im Stand der Technik holzhaltige und holzfreie Faserstoffe verwendet, die im wesentlichen aus baumartigen Pflanzen gewonnen werden. Hierzu werden die entsprechenden Pflanzen wie zum Beispiel Baumstämme zerkleinert und entweder als Holzstoff oder als Zellstoff, bei welchem zu mindestens wesentliche Teile des im Holz enthaltenen Lignin entfernt werden, aufbereitet. Die entsprechenden Faserstoffe werden teilweise auch noch an die optischen und mechanischen Anforderungen, zum Beispiel mittels Bleiche oder Mahlung angepasst und dann weiter verarbeitet.
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Nachteilig bei den im Stand der Technik bekannten Faserstoffzusammensetzungen und Verfahren zur Herstellung dieser ist, dass die Zerfaserung insbesondere von Holz, Holzstämmen oder auch Sägerestholz sehr Energieaufwendig ist, bei der Herstellung von Zellstoff erheblicher verfahrenstechnischer Aufwand, als auch erhebliche Mengen an chemischen Hilfsmitteln und Wasser verwendet werden müssen. Darüber hinaus muß das hierfür zu verwendende Holz über einen relativ langen Zeitraum kultiviert werden, bevor es dem Aufbereitungsprozess zur Faserherstellung zugeführt werden kann. Ferner sind hierfür auch relativ hohe Transportaufwendungen notwendig.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik für Faserstoffmischungen und deren Herstellung ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung die im Stand der Technik bekannten Nachteile wenigstens teilweise zu reduzieren bzw. zu vermeiden.
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Die Aufgabe wird durch eine Faserstoffmischung gemäß Anspruch 1 und das beanspruchte Verfahren zur Herstellung dieser Faserstoffmischung gemäß Anspruch 8 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Faserstoffzusammensetzung und des Verfahrens sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche. Ferner wird die Aufgabe auch durch die Verwendung des Faserstoffes zur Herstellung von Produkten gelöst, wie sie mit Anspruch 16 bestimmt sind.
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Die erfindungsgemäße Faserstoffmischung umfasst einen vorgegebenen Anteil an Frischfasern und/oder Altpapier, die neben den Hilfsstoffen und Wasser Süssgrasfasern aufweist. Der Gewichtsanteil der Süssgrasfasern in der Faserstoffmischung liegt zwischen 1 und 100 Gewichtsprozent bezogen auf die gesamte Stoffmasse und bestimmt als ofentrockener Stoffanteil.
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Für die Bestimmung der ofentrockenen Stoffanteils wird auf die einschlägigen Normen zur Bestimmung Stoffdichte, Trockengehalt und/oder Restfeuchte verwiesen.
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Als Frischfasern oder Altpapier werden gemäß der vorliegenden Erfindung Faserstoffe verstanden, welche aus einer Gruppe ausgewählt sind, welche Langfaserzellstoff, Kurzfaserzellstoff, chemisch delignifizierte Faserstoffe, Sulfatzellstoff, Sulfitzellstoff, Zellstoffe aus dem Sodaverfahren oder Organocellverfahren, Baumwollzellstoff, Holzstoff, Thermo Mechanical Pulp, Holzschliff, Chemo Thermo Mechanical Pulp, Altpapier insbesondere der Sorten A - D: Untere Sorten; E - J: Mittlere Sorten; K - U: Bessere Sorten; V - W: Krafthaltige Sorten und X: Sondersorten, gebleichte Zellstoffe, Kombinationen hiervon und dergleichen enthält. Dabei ist zu berücksichtigen, dass es auch im Sinne der vorliegenden Erfindung liegt, dass die vorgenannten Faserstoffe mechanisch und/oder chemisch vorbehandelt werden oder sind. Dies umfasst insbesondere die Mahlung und/oder das Schneiden der Fasern, aber auch das Bleichen und/oder das chemische Mahlen dieser Faserstoffe. Die Bleiche kann hierbei sowohl oxidativ oder reduktiv erfolgen, bzw. auch in der Kombination aus entsprechenden Bleichstufen bestehen. Fernen können die Faserstoffe auch enzymatisch vorbehandelt sein, um somit zum Beispiel die Mahlresistenz des Faserstoffes zu reduzieren.
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Neben den zuvor dargestellten und bestimmten Faserstoffen umfasst die erfindungsgemäße Faserstoffzusammensetzung auch einen vorgegebenen Anteil von Süß- und/oder Sauergrasfasern. Diese Grasfasern werden vorzugsweise aus getrocknetem, teilgetrocknetem oder frischen Gras bereitgestellt, wobei das Gras vorzugsweise aus einer Gruppe ausgewählt wird, welche Ährengräser, Rispengräser und Ährenrispengräser, sowie Riedgrasgewächse der Gattungen Poaceae, und Cyperaceae, insbesondere Gräser der Unterfamilien Anomochlooideae, Pharoideae, Puelioideae, Bambusoideae, Ehrhartoideae, Pooideae, wie zum Beispiel Tribus Aveneae, Tribus Poeae, Tribus Triticeae, Aristidoideae, Danthonioideae, Arundinoideae, Chloridoideae, Centothecoideae, Panicoideae, wie zum Beispiel Saccharum officinarum und Micrairoideae und insbesondere Agrostis canina - Hunds-Straußgras; Agrostis capillaris - Rotes Straußgras; Agrostis stolonifera - Weißes Straußgras; Agrostis vinealis - Sand-Straußgras; Aira caryophyllea - Nelken-Haferschmiele; Aira praecox - Frühe Haferschmiele; Alopecurus geniculatus - Knick-Fuchsschwanzgras; Alopecurus myosuroides - Acker-Fuchsschwanz; Alopecurus pratensis - Wiesen-Fuchschwanzgras; Ammophila arenaria - Strandhafer; Anthoxanthum aristatum - Grannen-Ruchgras; Anthoxanthum odoratum - Gewöhnliches Ruchgras; Apera spica-venti - Gewöhnlicher Windhalm; Arrhenatherum elatius - Glatthafer; Avena fatua - Flug-Hafer; Avena sativa - Saat-Hafer; Brachypodium pinnatum - Fieder-Zwenke; Brachypodium sylvaticum - Wald-Zwenke; Briza maxima - Großes Zittergras; Briza media - Gewöhnliches Zittergras; Bromus arvensis - Acker-Trespe; Bromus benekenii - Raue Trespe; Bromus carinatus - Plattährige Trespe Bromus commutatus - Wesen-Trespe; Bromus erectus - Aufrechte Trespe; Bromus hordeaceus - Weiche Trespe; Bromus inermis - Grannenlose Trespe; Bromus madritensis - Mittelmeer-Trespe; Bromus secalinus - Roggen-Trespe; Bromus sterilis - Taube Trespe; Bromus tectorum - Dach-Trespe; Calamagrostis arundinacea - Wald-Reitgras; Calamagrostis epigejos - Land-Reitgras; Catapodium rigidum - Steifgras; Coix lacryma-jobi - Hiobsträne; Cortaderia selloana - Pampasgras; Corynephorus canescens - Silbergras; Cynodon dactylon - Hundszahngras; Cynosurus cristatus - Kammgras; Dactylis glomerata - Wiesen-Knäuelgras; Danthonia decumbens - Dreizahn; Deschampsia cespitosa - Rasen-Schmiele; Deschampsia flexuosa - Draht-Schmiele; Deschampsia setacea - Moor-Schmiele; Digitaria ischaemum - Faden-Fingerhirse; Digitaria sanguinalis - Blutrote Fingerhirse; Echinochloa crus-galli - Gewöhnliche Hühnerhirse; Echinochloa muricata - Borstige Hühnerhirse; Elymus caninus - Hunds-Quecke; Elymus repens - Kriechende Quecke; Eragrostis albensis - Elbe-Liebesgras; Eragrostis curvula - Gebogenes Liebesgras; Eragrostis minor - Kleines Liebesgras; Eragrostis multicaulis - Japanisches Liebesgras; Festuca arundinacea - Rohr-Schwingel; Festuca filiformis - Haar-Schwafschwingel; Festuca gigantea - Riesen-Schwingel; Festuca pratensis - Wiesen-Schwingel; Festuca rubra - Rot-Schwingel; Glyceria fluitans - Flutender Schwaden; Glyceria maxima - Großer Schwaden; Glyceria maxima - Großer Schwaden; Helictotrichon pratense - Echter Wiesenhafer; Helictotrichon pubescens - Flaumhafer; Helictotrichon pubescens - Flaumhafer; Holcus lanatus - Wolliges Honiggras; Hordelymus europaeus - Wald-Haargerste; Hordeum jubatum - Mähnen-Gerste; Hordeum murinum - Mäuse-Gerste; Hordeum vulgare - Saat-Gerste; Koeleria macrantha - Zierliches Schillergras; Koeleria pyramidata - Pyramiden-Schillergras; Lolium multiflorum - Vielblütiges Weidelgras; Lolium perenne - Ausdauerndes Weidelgras; Lolium remotum - Lein-Lolch; Lolium temulentum - Taumel-Lolch; Melica ciliata - Wimper-Perlgras; Melica nutans - Nickendes Perlgras; Melica uniflora - Einblütiges Perlgras; Milium effusum - Flattergras; Miscanthus floridulus - Riesen-Chinaschilf; Miscanthus sacchariflorus - Silberfahnengras; Miscanthus sinensis - Chinaschilf; Miscanthus sinensis ‚Variegatus‘ - Chinaschilf; Miscanthus sinensis ‚Variegatus‘ - Chinaschilf; Molinia arundinacea - Rohr-Pfeifengras; Molinia caerulea - Gewöhnliches Pfeifengras; Nardus stricta - Borstgras; Panicum capillare - Haarästige Hirse; Panicum miliaceum - Rispen-Hirse; Panicum riparia - Flussufer-Rispenhirse; Pennisetum setaceum - Rotes Lampenputzergras; Pennisetum villosum - Federborstengras; Phalaris arundinacea - Rohr-Glanzgras; Phalaris canariensis - Kanariengras; Phleum phleoides - Steppen-Lieschgras; Phleum pratense - Wiesen-Lieschgras; Phragmites australis - Schilf; Poa annua - Einjähriges Rispengras; Poa bulbosa - Knolliges Rispengras Poa chaixii - Wald-Rispengras; Poa compressa - Platthalm-Rispengras; Poa nemoralis - Hain-Rispengras; Poa palustris - Sumpf-Rispengras; Poa pratensis - Wiesen-Rispengras; Poa trivialis - Gewöhnliches Rispengras; Polypogon monspeliensis - Bürstengras; Puccinellia distans - Gewöhnlicher Salzschwaden; Secale cereale - Roggen; Sclerochloa dura - Hartgras; Setaria italica - Kolbenhirse; Setaria pumila - Fuchsrote Borstenhirse; Setaria verticillata - Quirlige Borstenhirse ; Setaria viridis - Grüne Borstenhirse; Sorghum bicolor - Mohrenhirse; Sorghum halepense - Wilde Mohrenhirse; Trisetum flavescens - Goldhafer; Triticale; Triticum aestivum - SaatWeizen; Triticum dicoccon - Emmer; Triticum durum - Hartweizen; Triticum monoccocum - Einkorn; Triticum spelta - Dinkel; Vulpia myuros - Mäuseschwanz-Federschwingel; Zea mays - Mais, Wiesengras, Sport- und Gebrauchsgras wie zum Beispiel, Festuca, Lolium perenne, Poa pratensis, Agrosti, Sauergräser der Gattung Carex, Kombinationen hiervon und dergleichen enthält. Auch bei diesen Fasern ist zu berücksichtigen, dass es auch im Sinne der vorliegenden Erfindung liegt, die vorgenannten Faserstoffe nach Bedarf mechanisch und/oder chemisch vorzubehandeln. Dies umfasst insbesondere die Mahlung und/oder das Schneiden der Fasern, aber auch das Bleichen und/oder das chemische Mahlen dieser Faserstoffe. Die Bleiche kann hierbei sowohl oxidativ oder reduktiv erfolgen, bzw. auch in der Kombination aus entsprechenden Bleichstufen bestehen. Fernen können die Faserstoffe auch enzymatisch vorbehandelt sein, um somit zum Beispiel die Mahlresistenz des Faserstoffes zu reduzieren.
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Besonders bevorzugte Zusammensetzungen für die Süß- und/oder Sauergrasfasern ergeben sich wie folgt, wobei die entsprechenden Zusammensetzungen bevorzugt wenigstens die genannten Pflanzen aufweisen:
- Variante 1: Glatthafer, Goldhafer, Knaulgras, Rotes Straußgras, Wiesenlieschgras.
- Variante 2: Mais.
- Variante 3: Wenigstens ein Gras aus einer Gruppe, welche Quellbinsen (Blysmus), Strandsimsen (Bolboschoenus), Seggen (Carex), Schneiden (Cladium), Zypergräser (Cyperus), Sumpfbinsen (Eleocharis), Wollgräser (Eriophorum), Moorbinsen (Isolepis), Nackt-/Schuppenried (Kobresia), Schnabelriede (Rhynchospora), Kopfried (Schoenus), Teichbinsen (Schoenoplectus) ,Simsen (Scirpus), Rasenbinsen (Trichophorum) umfasst.
- Variante 4: Buchweizen, Deutsches Weidelgras, Glatthafer, Goldhafer, Hafer, Knaulgras, Waldstaudenroggen, Welsches Weidelgras, Wiesenlieschgras, Wiesenrispe, Wiesenschwingel.
- Variante 5: Zuckerrohr.
- Variante 6: Buchweizen, Waldstaudenroggen, Hafer.
- Variante 7: Hafer, Buchweizen, Waldstaudenroggen, Schwarzhafer, Saatweizen.
- Variante 8: Wiesenschwingel, Dt. Weidelgras, Wiesenlieschgras, Wiesenrispe, Rotschwingel.
- Variante 9: Dt. Weidelgras Gremie, Dt. Weidelgras Hübal, Dt. Weidelgras, Rotschwingel, Wiesenlieschgras, Wiesenrispe.
- Variante 10: Festuca rubra commutata, Festuca rubra trichophylla, Poa pratensis.
- Variante 11: Lolium perenne, Poa pratensis, Festuca rubra rubra.
- Variante 12: Koeleria macrantha, Poa pratensis, Festuca rubra commutata.
- Variante 13: Festuca rubra trichophylla, Festuca rubra commutata, Poa pratensis.
- Variante 14: Festuca rubra commutata, Festuca rubra rubra, Festuca rubra trichophylla, Lolium perenne, Poa pratensis.
- Variante 15: Festuca rubra trichoph. Festuca rubra rubra, Lolium perennePoa , pratensis, Achillea millefolium.
- Variante 16: Agrostis canina oder Agrostis capillaris,, Festuca ovina duriusula oder Festuca ovina vulgaris, Festuca rubra commutata, Festuca rubra rubra, Festuca rubra trichophylla, Lolium perenne, Poa pratensis.
- Variante 17: Agrostis canina oder Agrostis capillaris, Festuca ovina duriusula oder Festuca ovina vulgaris, Festuca rubra commutata, Festuca rubra rubra, Festuca rubra trichophylla, Lolium perenne, Poa pratensis.
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Gemäß einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird insbesondere nur der Süß- und/oder Sauerfaseranteil der Faserstoffzusammensetzung vor dessen Vermengung mit den anderen Bestandteilen mechanisch aufbereitet. Dies umfasst insbesondere die Trocknung, Reinigung und/oder Kürzung bzw. Mahlung.
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Dabei kann insbesondere das Süß- und/oder Sauergrass direkte nach dem Schnitt ohne Trocknung weiterverarbeitet werden. Dies sollte bevorzugt möglichst zeitnah zum Schnitt erfolgen, da der sonst startende Gärungsprozess u.a. zu einer erhöhten Temperaturentwicklung, insbesondere bei Zusatz von Wasser bei der Weiterverarbeitung führt. Bei dieser direkten Verarbeitung ist fernere festzustellen, dass diese mit einer relavtiv starken Grünverfärbung beim Endprodukt (Graspapier) einhergeht, wenn keine weiteren Vorkehrungen oder Verfahrensschritte vorgenommen werden.
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Alternativ kann das Gras auch nur teilweise getrocknet werden, wobei mit geringer Restfeuchtigkeit auch eine reduzierte Grünverfärbung im Endprodukt einhergeht.
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Schließlich kann das Gras sehr stark getrocknet (Trockengehalt zwischen 75 und 90 %) werden, womit relativ geringe Grüneinfärbungen im Endprodukt erzielt werden können.
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Es liegt ferner auch im Sinn der vorliegenden Erfindung, dass das Gras vor der Verarbeitung gewaschen wird. Dies kann ein- oder mehrstufig erfolgen, wobei hierzu vorzugsweise Wasser verwendet wird, dessen Temperatur zwischen 10 °C und 95 °C liegt. Gute Ergebnisse werden mit mehrfachen Waschungen im Bereich zwischen einem und sechs Waschzyklen erzielt.
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Gemäß einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Gras durch schneiden und ernten von Wiesengras, Sport- und/oder Gebrauchsrasen bereitgestellt, wobei sich insbesondere bei Wiesen der zweite oder jeder weitere Schnitt besonders gut eignet, da hierbei die Tendenz zur Knotenbildung reduziert ist. Es liegt aber auch im Sinn der vorliegenden Erfindung Süß- und/oder Sauergras aus dem ersten Schnitt der Weiterverarbeitung zuzuführen, wobei sich dann der Aufwand beim Schneiden und/oder Mahlen ggf. erhöhen kann.
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Bei der Reinigung des Grases bzw. der Grasfasern liegt es auch in Sinn der vorliegenden Erfindung, dass vor der Weiterverarbeitung Fremdstoffe wie z.B. Erde, Steine, Kunststoff, etc. entfernt werden. Dies kann sowohl durch Windsichter (hierbei werden beispielsweise die Fasern mit Luft auf ein Sieb geblasen, wodurch schwere Fremdstoffe und leichte Fremdstoffe hierbei aufgrund ihres Gewichtes eine andere Entfernung als die Fasern überwinden und somit separiert werden) trocken gereinigt werden. Alternativ können insbesondere die trockenen Fasern auch mittels Zentrifugen gereinigt werden. Darüber hinaus können die Fasern auch für die Reinigung gewaschen werden, wobei dies Beispielsweise durch Auswaschen und Wringen in einem Filter durchgeführt werden kann. Durch diesen Reinigungsschritt lässt sich auch parallel die Grünverfärbung verringern.
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Vorteil einer trockenen Reinigung ist, dass eine ggf. notwendige Zwischentrockung vermieden werden kann.
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Darüber hinaus liegt es im Sinn der vorliegenden Erfindung die Fasern vor der Suspendierung auf eine max. Länge von 15 mm, am besten jedoch auf unter 1 mm zu zerkleinert, um eine gute Verarbeitung zu gewährleisten. Dieser Vorgang kann in jedem Zustand der Faser erfolgen, ob frisch oder trocken. Aufgrund des dann geringeren Wiederstandes ist das Zerkleinern bei der trockenen Faser am einfachsten. Möglich ist die Zerkleinerung auch bei der Mahlung, wie beispielsweise im Refiner und der entsprechenden Einstellung dieses Aggregates. Eine weitere Möglichkeit ist auch eine Kombination des Schneidens vor der Mahlung und der Mahlung, wobei beispielsweise die Fasern außerhalb des Refiners oder Holländers auf eine max. Länge von 50 mm vorgeschnitten und beispielsweise zu Pellets komprimiert werden. Diese Pellets können dann in Wasser suspendiert werden und nach deren Quellung im Refiner oder Holländer weiter zerkleinert bzw. gemahlen werden. Bei dieser Möglichkeit ergibt sich u.a. eine Verkürzung der Verarbeitungszeit im Refiner / Holländer und eine damit verbunden Energieersparnis.
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Durch die Trocknung auf einen Trockengehalt zwischen 75 und 90 % ergibt sich u.a. eine verbesserte Lagerfähigkeit und eine damit verbundene ganzjährige Vorratshaltung und sowie eine saisonunabhängige Papierproduktion. Je trockener die Fasern sind um so weniger Gewicht muss transportiert werden. Durch die Komprimierung beim Pelletieren benötigt man weniger Transportvolumen und eine kürzere Zerkleinerungsphase im Refiner / Holländer.
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Es liegt auch im Sinn der Erfindung beim Pelletieren das Mischverhältnis des Grases, mit den entsprechenden Zusätzen wie Zellstoff, Holzschliff, Altpapier etc. und/oder durch die Zugabe eines Hilfsstoffs oder mehrerer Hilfsstoffe eine Ausrüstung vorzunehmen und somit eine Fertigmischung für die Weiterverarbeitung bereit zu stellen.
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Als Hilfsstoffe werden gemäß der vorliegenden Erfindung insbesondere Additive verstanden, welche aus einer Gruppe ausgewählt werden, welche Retentionsmittel, Entwässerungshilfsmittel, Retentionsmittel-Dual-systeme oder Mikropartikelsysteme, Nass- und Trockenverfestiger, Füllstoffe und/oder Pigmente, insbesondere aus einer Gruppe von Kaolin, Talkum, Calciumcarbonat, Calziumsilikat, Titandioxid, Aluminiumhydroxid, Kieselsäure, Bentonit, Bariumsulfat, ausgewählt, Bindemittelkomponenten, Streichfarbenkomponenten, Entschäumer, Entlüfter, Biozid, Enzyme, Antioxidantien, Konservierungsmittel, Bleichhilfsmittel, optische Aufheller, Farbstoffe, Nuancierfarbstoffen, Störstofffänger, Fällungsmittel, Leim, Harz, Fixiermittel, Benetzungsmittel, pH-Regulatoren, Bindemittel, wie Stärke, Carboxymethylcellulose, Casein, Guar, Sojaproteine, Celluloseether, pflanzliche Proteine anderen Ursprungs, synthetische Bindemittel in Dispersionsform sowie wasserlösbarer Form auf Basis von Styrol-Butadien, Styrol-(Meth) Acrylatestern, Vinylacetetat-Ethylen, Vinylacetat-Acrylatestern, Vinylacetat sowie Polyvinylalkoholen, Vernetzer, Viskositätsregler, optische Aufheller, Entlüfter, pH-Regulatoren, Kombinationen hiervon und dergleichen aufweist.
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Gemäß einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Anteil der Gewichtsanteil an Süß- und/oder Sauergrasfasern größer 10 %, insbesondere größer 25 % und besonders bevorzugt größer 50 % ist und/oder der Anteil an Frischfasern und/oder Altpapier kleiner ist als der Gewichtsanteil an Süß- und/oder Sauergrasfasern in der Faserstoffzusammensetzung.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird auch durch ein Verfahren zur Herstellung einer Faserstoffmischung gelöst, wobei das Verfahren die Schritte des Mähens des Süß- und/oder Sauergrases, das Schneiden des Süß- und/oder Sauergrases auf eine vorgegebene Länge, die Suspendierung des Süß- und/oder Sauergrases in Wasser und die Zugabe von vorgegebenen Anteilen an Frischfaser und/oder Altpapier und/oder Hilfsstoffen umfasst. Bei den vorgenannten Verfahrensschritten ist jedoch auch zu berücksichtigen, dass diese in ihrer Reihenfolge ggf. verändert werden können, um insbesondere Synergieeffekte bei der Aufbereitung unterschiedlicher Faserstofftypen mit zu berücksichtigen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst gemäß einer weiteren Ausführungsform nach dem Mähen den Schritt des teilweisen Trocknens und/oder Pelletierens, wobei hierzu das Süß- und/oder Sauergras vor dem Pelletieren vorzugsweise auf eine vorgegebene Länge gekürzt wird. Ggf. kann dies auch mit dem Pelletiervorgang oder -verfahren kombiniert werden.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens wird der Grüngrasfaseranteil vor der Zugabe von Frischfasern und/oder Altpapier gemahlen. Dies kann historisch durch einen Holländer oder modern durch einen Refiner erfolgen, wobei durch die Einstellung des Refiners der entsprechend behandelte Faserstoff schneidend und/oder fibrillierend gemahlen werden kann. Insbesondere bietet die fribrilierende Mahlung den Vorteil, dass nicht nur die Länge des Faserstoffs verändert wird, sondern dass auch die Oberfläche des Faserstoffes deutlich vergrößert wird, womit die Fähigkeit zwischen den Fasern Verbindungen aufzubauen erhöht und somit auch die Festigkeit des erzeugten Produkts verbessert wird.
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Entsprechend den vorstehenden Ausführungen zur Faserstoffzusammensetzung ist es auch im Sinn der vorliegenden Erfindung, dass einzelne Faserstoffkomponenten oder die gesamte Faserstoffzusammensetzung gebleicht, sortiert, dispergiert und/oder homogenisiert wird und insbesondere bei der Verarbeitung zu Papier, Karton oder Pappen auf eine vorgegebene Stoffdichte eingestellt wird.
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Bezüglich der Kürzung bzw. dem Schneiden des Süß- und/oder Sauergrases vor der Weiterverarbeitung, insbesondere vor dem Suspendieren im Wasser, sollte diese Kürzung derart ausgeführt werden, dass die Länge des Grases schwerpunktmäßig ca. 20 cm, insbesondere 10 cm beträgt und bevorzugt zwischen 100 mm und 0,1 mm, besonders bevorzugt zwischen 50 mm und 1 mm und insbesondere zwischen 10 mm und 1 mm liegt.
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Ferner liegt es auch im Sinn des vorliegenden Verfahrens, dass insbesondere das Süß- und/oder Sauergras vor dem Schneiden bzw. Weiterverarbeiten auf eine vorgegebene Länge mechanisch gereinigt wird, insbesondere mit Luft und/oder Wasser gereinigt bzw. gewaschen wird.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird auch durch die Verwendung der zuvor beschriebenen Faserstoffzusammensetzung zur Erzeugung von Papier, Pappe, Karton, Druckträgern, Isolier- oder Dämmmaterial, Faserplatten, Füllmaterial, Kombinationen hiervon und dergleichen gelöst.
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Weitere Aspekte der Erfindung, ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung einer möglichen Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung, sowie den Ansprüchen. Es wird darauf hingewiesen, dass durch dieses Beispiel Abwandlungen beziehungsweise Ergänzungen wie sie sich für den Fachmann unmittelbar ergeben mit umfasst sind. Darüber hinaus stellen die bevorzugten Ausführungsbeispiele keine Beschränkung der Erfindung dar, so dass auch Abwandlungen und Ergänzungen im Umfang der vorliegenden Erfindung liegen.
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Dabei zeigen:
- 1 schematische Darstellung zu den Variablen bei der Produktion von süß- und/oder sauergrashaltigen Produkte. Hierbei wird gezeigt, wie die Faserstoffzusammensetzung in ihren Variationsmöglichkeiten u.a. Einfluss auf die Opazität und damit auch die Einstufung in Produktgruppen, z.B. Kartonage - sehr Opak - viel Grasanteil nimmt. In dem hier dargestellten Beispiel, kann die Faserstoffzusammensetzung aus Zellstoff, Grasfasern (Gras), Altpapier und Stoffresten bestehen, die in unterschiedlichen Anteilen der Faserstoffzusammensetzung beigefügt werden. Ferner wird gezeigt, dass sowohl die Zeit, die Wassermenge, als auch die Wassertemperatur bei der Verarbeitung des Faserstoffes unmittelbaren Einfluss auf die Eigenschaften, insbesondere die Opazität der Faserstoffzusammensetzung haben. Die ggf. wesentliche Veränderung findet bei der Mahlung statt, wobei die Verarbeitungszeit bei der Mahlung mit der Zunahme des Süß- und/oder Sauergrasanteils zunimmt. Unter dem Bereich der Produkte sind schematisch verschiedene Gruppen aufgeführt, die durch das jeweilige Anforderungsprofil der jeweiligen Anwendung und Weiterverarbeitung bestimmt werden.
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Für die Herstellung des Graspapiers kann beispielsweise herkömmliche Wiese, Rasen (Sportrasen, private Haushalte, Städte und Gemeinden) - in Folge nur Gras genannt- genutzt werden. Einsetzbar sind hierbei eine Vielzahl von Gräser der Ordnung „süßgrasartige“ (Poales) oder „sauergrasartige“ (Cyperaceae), wobei bei der Unterfamilie Cyperoidorae wie z.B. Zypergräser und Papyrus gewisse Einschränkungen gelten können. Bei diesen Gräsern müsste eine zusätzliche Schälung zur Weiterverarbeitung erfolgen. Dieses wäre evtl. (Energie) aufwendig.
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Beim Einsetzen des ordinären Wiesengrases können unproblematisch die auf Wiesen vorhandenen Blätter mit verarbeitet werden. Für die bessere Weiterverarbeitung, Lagerung und effizienteren Transport kann das Gras getrocknet (Heu) von Fremdstoffen befreit und zerkleinert werden. Auch eine Komprimierung, wie z.B. Pelletiierung kann hierbei nützlich sein. Das Gras wird in Folge ohne zusätzliche Verarbeitung im Mischungsverhältnis von beispielsweise 10 % in eine Stoffsuspension beigegeben, oder in Wasser vorgelegt. Die weiteren Zusätze können Zellstoffe aus Frischfasern sein oder aber auch Sekundärfasern wie zum Beispiel Lumpen oder Altpapier. Diese Zusätze können auch kombiniert werden.
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Das Verhältnis der Faserstoffkomponenten kann bis auf 99 % Grasfaseranteil erhöht werden. Je höher der Grasanteil ist, um so geringer ist wohl der Energieaufwand bei der Herstellung des Rohstoffes im Vergleich zum herkömmlichen Papier. U.a. durch die natürliche Farbe des Grases erreicht das Material eine hohe Opazität. Durch die hohe Opazität kann der Nutzer des Papiers leichtere Gramaturen einsetzen ohne ein Durchscheinen zu gestatten. Um eine hohe eine Einsatzmöglichkeit zu gewährleisten, kann dem Material wahlweise z. B. über den Strich, die Masse oder bei der Leimung Farbigkeit zugeführt werden. Dadurch kann ein marktgerechter Weißanteil erlangt werden. Durch Einsatz des Kalanders kann wahlweise die Oberfläche zusätzlich geglättet werden.
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Versuch 1:
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Bei dieser Testreihe wurde trockenes Heu mit einem Trockengehalt zwischen 75 und 85 % genutzt. Dieses wurde grob gereinigt, damit es von Fremdstoffen wie z.B. Erde befreit ist. Anschließend wurde es auf eine drittel Länge (ca. 20 cm) gekürzt und dann mit ca. 15 Grad warmen Wasser ausgewaschen und in einem Filter ausgewrungen. Diese Prozedur wurde 3 x wiederholt und jeweils wurde eine Menge an Grünverfärbung ausgewaschen. Das entsprechend gereinigte Heu wurde im noch feuchten Zustand in einen Holländer gegeben. Hinzu kamen noch Frischfaserzellstoff, Altpapier (120g/qm Naturpapier mit 1,9-fachem Volumen) und ein Hilfsmittel. Bei einer 2. Charge wurde zusätzlich noch Füllstoff zugefügt, um zu sehen welchen Einfluss dieser auf die Oberfläche und den Weißgrad hat. Nach 22 minütiger Suspendierung im Holländer wurde die Stoffaufbereitung abgeschlossen und Testbögen hergestellt. Mit diesen Bögen wurden Drucktest vorgenommen, um zu überprüfen, ob der ggf. fehlende Weissheitsgrad zum Beispiel mittels einer Offsetbedruckung in Weiss verbessert werden kann. Auch dies war erfolgreich.
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Versuch 2:
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Bei dieser Testreihe wurde trockenes Heu aus Wiesengras verwendet. Dieses wurde mit Luft gereinigt und damit von Fremdstoffen wie z.B. Erde und Staub befreit und anschließend mittels eines Schneidaggregats auf ca. ein Zehntel seiner Länge (ca. 6 cm) reduziert. Dieses gekürzte Heu wurde im noch trockenen Zustand in einen Holländer gegeben. Hinzu kamen Frischfaserzellstoff, Altpapier und zwei unterschiedliche Hilfsmittel, um u.a. eine bessere Oberfläche zu erhalten. Nach ca. 30 minütiger Suspendierung wurde die Stoffaufbereitung abgeschlossen. Mittels eines Rundsiebes wurden ca. 70 × 100 cm große Bögen hergestellt. Diese Bögen wurden jeweils auf einem Filz über die Trockenzylinder transportiert und auf ca. 35 % Restfeuchte getrocknet. Bei diesem Test hatte das so erzeugte Papier eine Grammatur von ca. 200 g/qm bzw. ca. 110 g/qm. Das Volumen lag bei ca. 1,3 g/cm3. Das so erzeugte Papier zeigt auf der Ober - und Unterseite unterschiedliche Glättewerte, wobei die Siebseite glatter war als die Oberseite. Auch bei diesem maschinell hergestellten Material wurde ein Drucktest auf einer 4-farbigen Offsetdruckmaschine vorgenommen. Getestet wurde hier ein 4-farbiges Motiv , einmal mit vorherigem Auftragen von Offset-Druckweiss und einmal ohne. Beide Varianten waren absolut erfolgreich.
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Versuch 3:
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Um eine gleichmäßig gute Glättung zu erhalten wurde ein weiterer Test vorgenommen. Das Papier aus dem Versuch 2 wurde mit einer Restfeuchte von ca. 40 % kalandriert, wobei der Kalander nur mit dem Druck des Eigengewichts der Zylinder arbeitet. Das Papier hat nach dieser Bearbeitung nur noch ein Volumen von ca. 1,1 g/cm3. Bei dieser Testreihe wurden Papier im Gewicht von ca. 90 g/qm und 120 g/qm hergestellt. Um weiter Verarbeitungsvarianten zu überprüfen wurden Drucktests mittels einem Digitaldrucker (OKI C 3200), einem Laserprinter von HP und einem Brother Tintenstrahldrucker und ein Stanz- und Nuttest über einen Planotigel erfolgreich absolviert.
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In den Tabelle 1 und 2 sind die Eigenschaftskennwerte der Papiere aus den Versuchen 2 und 3 gegenüber gestellt. Dabei beziehen sich die Werte zur Probe 1 aus dem Versuch 2 und die zur Probe 2 aus dem Versuch 3. Neben den absoluten Werten sind in der Tabelle 1 auch die Veränderungen der Eigenschaftskennwerte benannt, wobei erwartungsgemäß durch das Kalandrieren die Dicke und die Luftdurchlässigkeit des Papiers abnehmen und bis auf die Bruchkraft quer alle anderen Werte tendenziell, in Bezug auf die Dehnung sogar signifikant zunehmen.
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Tabelle 2 zeigt die optischen Messwerte der beiden untersuchten Papiere, wobei neben der deutlichen Färbung auch der sehr hohe Opazitätswert von nahe 100% zu erkennen ist.
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Die Messwerte wurden bei Normklima 23°C und 50% Luftfeuchtigkeit wie folgt ermittelt:
- - Luftdurchlässigkeit nach Bendtsen: DIN-53108 (Prüfung von Papier), Messgerät:
- Gockel & Co. - Modell6, Prüffläche: 31,5 mm bei einem Messkopfgewicht von 267 g, Messwert:ml Luftmenge pro Minute, Messeinstellung: Überdruck von 1,5 kPa (Manostat 150 mm);
- - Weiterreißarbeit Brecht-Imset: DIN 53115), Messgerät:Karl Frank, Messwert:
- Weiterreißarbeit in mJ/N;
- - Bruchlast und Dehnung: ISO 527-1, 100 mm Einspannlänge bei 10 mm/min Dehngeschwindigkeit Messgerät: Zwick/Roell ZMART.PRO Messwert: Bruchlast in N und Dehnung in % (bezogen auf 100 mm), E-Modul im reversiblen Bereich [N/mm2];
- - Flächengewicht [g/m2] gemäß ISO 536, Messwert: Gewicht eines DIN-A4 Blattes bestimmt, Fläche eines DIN A4 Blattes bestimmen;
- - Dicke in µm gemäß ISO 534, Messgerät: Firma Lehmann LDAL-03, Messwert:
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- ISO 536 [0041]
- DIN-A4 [0041]
- DIN A4 [0041]
- ISO 534 [0041]
