DE69821567T2

DE69821567T2 - Verfahren zur Herstellung eines gestrichenen Feinpapiers

Info

Publication number: DE69821567T2
Application number: DE69821567T
Authority: DE
Inventors: Stina Nygard; Markku Leskelä; Maija Pitkänen
Original assignee: M Real Oyj
Current assignee: Metsa Board Oyj
Priority date: 1997-09-16
Filing date: 1998-09-16
Publication date: 2005-01-05
Anticipated expiration: 2018-09-17
Also published as: JPH11189983A; CA2247307C; DK0908557T3; PT908557E; EP0908557B1; FI973704A0; EP0908557A1; FI103417B1; US6391154B1; DE69821567D1; ES2213888T3; ATE259447T1; JP3085935B2; FI103417B; CA2247307A1; FI973704A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Papierherstellung. Insbesondere betrifft die Erfindung ein verfahren gemäß Anspruch 1 zum Herstellen einer gestrichenen Papierbahn. Gemäß einem Verfahren dieser Art wird ein faseriges Rohmaterial zum Bilden eines Papierrohstoffs aufgeschlämmt, eine Bahn wird aus dem Papierrohstoff gebildet und die Bahn wird getrocknet.
Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Rohpapier zu produzieren, welches besonders gut für die Herstellung von Feinpapier geeignet ist. Das Flächengewicht eines Rohpapiers dieser Art beträgt im allgemeinen 20 bis 200 g/m².
Qualitativ hochwertige Druckmaterialien, wie etwa Broschüren, Werbematerialien und Kataloge, werden aus Feinpapieren hergestellt, welche eine gute Opazität, eine gleichmäßige Oberflächenstruktur und eine hohe Helligkeit aufweisen.
Traditionell wurden Feinpapiere aus Zellulose-Hartholz oder Nadelholz-Zellstoffen oder Mischungen hiervon hergestellt. Das mit dem Stand der Technik verbundene Problem besteht darin, dass es nicht möglich ist, bei geringem Quadratmetergewicht eine ausreichend hohe Opazität für den Zellstoff oder das hieraus hergestellte Papier zu erreichen. Das Faserbild des chemischen Zellstoffs und des daraus hergestellten Papiers bleibt ziemlich dürftig, wenn eine hohe Opazität beabsichtigt ist.
Leichte, gestrichene Papierqualitäten, welche mechanischen Zellstoff enthalten, sind ebenfalls im Stand der Technik bekannt. Diese werden aus einem mechanischen Zellstoff hergestellt, welcher aus Fichte hergestellt ist, und enthalten üblicherweise 1/3 bis 1/4 Nadelholz-Zellstoff, welcher den Zellstoff verstärkt und die Festigkeitseigenschaften des Papiers verbessert.
Die besonderen Vorteile der mechanischen Zellstoffe im Vergleich zu chemischen Zellstoffen sind ihre geringeren Produktionskosten und die größere Ausbeute. Die rauhen, steifen Fasern des Zellstoffes führen jedoch zu einer Faservergröberung, was sich im Offset-Drucken zeigt. Ferner beinhalten die Nachteile des Fichten-Holzschliffes seine schlechte Entwässerbarkeit bei niedrigem Feuchtigkeitsgehalt und den großen Energieverbrauch des gesamten Zellstoffaufschluss-Prozesses. Ein Problem bekannter Papiere, welche auf Holzschliff basieren, ist auch ihre geringe Helligkeit und ihre schlechte Helligkeitsstabilität. Sie sind noch nicht einmal lagerstabil, wenn Fichten-GW verwendet wurde.
Papierqualitäten, welche mechanische Zellstoffe und Kombinationen mechanischer Zellstoffe bzw. chemischer Zellstoffe enthalten, sind im Stand der Technik bekannt. So offenbart ein Abstract der Datenbank Paperchem, welche einen Artikel zitiert, der in Bumazh. Prom. Nr. 1, Seiten 17 und 18, Januar 1981, (DATABASE PAPERCHEM, The Institute of Paper Science and Technology, Atlanta, Ga, US, AB5208746) herausgegeben wurde, die Verwendung von Espen-Holzschliff in Zellstoffgemischen zur Herstellung von Buchdruckpapier. Gemäß einem anderen Abstract von der gleichen Datenbank, welches eine Konferenzveröffentlichung CPPA Ann. Mtg. (Montreal) Preprints 63B: 49–51, Februar 1977 (DATABASE PAPERCHEM, The Institute of Paper Science and Technology, Atlanta, Ga, US, AB4807185) zitiert, kann für gestrichene Papiere geringen Gewichts chemothermomechanischer Zellstoff aus Espe verwendet werden, um 20 bis 30% des mechanischen Zellstoffs im Papierrohstoff zu ersetzen. Ferner schlägt ein Artikel in Norsk Skogind. 29, Nr. 12: 323–328, 1975 (DATABASE PAPERCHEM, The Institute of Paper Science and Technology, Atlanta, Ga, US, AB4610213) die Verwendung von Kiefer und Hartholz, wie etwa Birke und Espe, neben der traditionellen Fichte zur Herstellung von thermomechanischem Zellstoff (TMP) vor. Von Faserstoffen, welche TMP plus Kraft- und Holzschliffzellstoffe enthalten, wird berichtet, dass sie leichtgewichtige gestrichene und Magazindruck-Papiere von guter Bedruckbarkeit und mit guten Festigkeitseigenschaften ergeben.
Wie sich herausstellen wird, wurde keine der bekannten Papierqualitäten für Feinpapiere verwendet. Stattdessen werden diese Arten von Papieren (z. B. LWC) primär als Magazin-Papiere verwendet.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Probleme des Standes der Technik zu vermeiden und eine Lösung zur Herstellung eines Rohpapiers bereitzustellen, welches für die Herstellung von gestrichenen Feinpapieren geeignet ist. Es ist auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Feinpapier von neuer Art bereitzustellen, welches eine hohe Helligkeit und hohe Glattheit aufweist und welches ferner eine gute Opazität und exzellente Bedruckbarkeit aufgrund eines guten Faserbildes aufweist.
Die vorliegende Erfindung basiert auf dem Konzept des Kombinierens von Holzschliff oder Hartholz und chemischem Zellstoff von Nadelholz und der Herstellung eines Rohpapiers aus einer Mischung des mechanischen und des chemischen Zellstoffs. In Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wurde herausgefunden, dass ein mechanischer Zellstoff (insbesondere Druckholzschliff, PGW), welcher aus Espe und anderen Holzspezien der Populus-Familie hergestellt wurde, eine große Menge kurzer Fasern aufweist, welche das traditionell unzureichende spezifische Volumen und die Lichtstreuung des Feinpapiers verbessert. Obwohl die Festigkeitseigenschaften des Espe-GW nicht völlig ausreichend sind, was beispielsweise die Scott-Bindungsstärke betrifft, wird es mittels Kombination von Espe GW mit einem aus Nadelholz hergestellten chemischen Zellstoff möglich, ein Rohpapier zu produzieren, welches eine exzellente Opazität bei hoher Helligkeit und eine gleichmäßige Oberfläche und gute Festigkeit aufweist. Aufgrund der guten Bindungsstärke von Nadelholz kann Espe-GW in einer Menge von bis zu 30 bis 70% des Trockengewichts des Zellstoffs verwendet werden.
Genauer ist die Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung durch die Angaben im Anspruch 1 gekennzeichnet.
Mittels der vorliegenden Erfindung werden beträchtliche Vorteile erreicht. So ist es bei Verwendung des Rohpapiers gemäß der Erfindung möglich, eine bessere Opazität bei gleichem Helligkeitsniveau zu erreichen, wie es traditionelle Feinpapiere aufweisen. Das Papier enthält mehr Feinanteile, und sein spezifisches Volumen und seine Opazität sind größer, was ihm gute Druckeigenschaften verleiht. Überraschenderweise haben wir herausgefunden, dass es mit Hilfe der vorliegenden Erfindung möglich wurde, ein Feinpapier mit einer extrem hohen Helligkeit bei geringerem Quadratmetergewicht herzustellen. Wenn die Feinpapiere, welche aus dem vorliegenden Rohpapier hergestellt sind, mit traditionellen Feinpapieren verglichen werden, kann dank dem geringen Quadratmetergewicht ein Ertragszuwachs von bis zu etwa 20 erhalten werden; bei dem gleichen Opazitätsniveau wird das vorliegende Papier eine größere Druckoberfläche pro Gewichtseinheit als traditionelle Feinpapiere liefern.
Die kurzfaserige Espe gibt dem Papier gute Lichtstreuungseigenschaften.
Gemäß der Erfindung ist es daher möglich, ein Papier bereitzustellen, welches sämtliche Qualitätsanforderungen gestrichener Feinpapiere erfüllt, und welches lediglich aus chemischem Zellstoff besteht, welches aber gleichzeitig eine hohe Opazität und ein hohes spezifisches Volumen sowie exzellente Bedruckbarkeitseigenschaften aufweist.
Im Folgenden werden die Erfindung und ihre Merkmale und Vorteile unter Bezugnahme auf eine detaillierte Beschreibung und eine Reihe von Ausführungsbeispielen detaillierter untersucht.
Die Faserstruktur von Espe und Holzspezien, welche der gleichen Familie angehören, unterscheiden sich von den Faserstrukturen der für die Zellstoffherstellung am häufigsten verwendeten Hartholzspezien, wie etwa Birke. Die Dimensionen des Espen-Zellstoffs, die Faserlänge und -breite sind kleiner als für Fichte und Birke. Die Tracheiden von Espe sind kleiner (Länge 0,9 mm) als die Tracheiden von Birke (1,0–11 mm). In beiden ist der Anteil von vaskulären Zellen etwa 25%. Traditionell war man der Auffassung, dass die in Espen enthaltenen tubulären Zellen Gängigkeitsprobleme an der Papiermaschine verursachen, und man glaubte nicht, dass diese eine Bindung bereitstellen. Als Resultat der kurzen Fasern und der schlechten Bindung der vaskulären Zellen kann eine Stäubung des Papiers an der Papiermaschine und während der Nachbehandlung auftreten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde überraschend herausgefunden, dass mittels Verwendung einer Kombination aus mechanischem Zellstoff, welcher aus Espe hergestellt wurde, und chemischem Nadelholz-Zellstoff die Gängigkeitsprobleme infolge der tubulären Zellen verhindert werden können und ein Zellstoff produziert werden kann, welcher tadellose Festigkeitseigenschaften aufweist. Da der Espen-Zellstoff kürzere Fasern als der Birken-Zellstoff und sogar noch kürzere als Fichte aufweist, liegen bei einem gegebenen Quadratmetergewicht mehr Espenfasern als Birken- oder Fichtefasern vor. Dies führt zu einem größeren Lichtstreukoeffizienten und größerem spezifischem Volumen bei der vorliegenden Erfindung. Ferner verleiht die vorteilhafte Fasernlängenverteilung dem Papier ein exzellentes Faserbild, d. h. Variation des Quadratmetergewichts des Papiers auf einer geringen Skala, typischerweise <3 g/m². Die Glattheit des Papiers ist ebenfalls gut.
Aufgrund all dieser Faktoren ist es nunmehr möglich, ein Rohpapier zu erhalten, welches für die Produktion von qualitativ hochwertigen Feinpapieren gestrichen werden kann, die exzellente Bedruckbarkeitseigenschaften aufweisen.
Die Vorteile des besonderen Espen-Zellstoffs im Vergleich zum Fichten-Holzschliff umfassen hohe Helligkeit und Helligkeitsstabilität. Die Stabilität der Helligkeit beruht insbesondere aufgrund des geringen Ligningehalts des Espen-Holzschliffs oder entsprechendem mechanischen Zellstoff und der geringen Konzentration von Carbonylgruppen im Vergleich zu Fichten-Holzschliff. Ferner ist darauf hinzuweisen, dass eine Papierbahn, welche aus Espe hergestellt wurde, deutlich bessere Entwässerungseigenschaften aufweist als eine Bahn, welche aus Fichte hergestellt wurde. Die kürzere Entwässerungszeit und der höhere Trockensubstanzgehalt ergeben zusammen einen Bogen mit größerer Porosität.
Der größte Vorteil der Faserverteilung von Espe wird erhalten, wenn der Zellstoff auf den Feuchtigkeitsgehalt von Feinpapieren gemahlen wurde. Es sollte erwähnt werden, dass Fichte infolge der darin enthaltenen steifen Fasern bis auf einen höheren Mahlgrad zerkleinert werden muss. Die langen und steifen Fasern der mechanischen Zellstoffe, welche aus Fichte hergestellt wurden, bewirken eine Rauhigkeit der Papieroberflächenfasern während des Streichens und, insbesondere, während des Druckens. Dieses Phänomen ist ziemlich typisch für mechanische Druckpapiere und verschlechtert wesentlich die Qualität der Druckoberfläche. Die Anforderungen an die Druckoberfläche von Feinpapieren sind sehr streng, und es sind keine von der Papieroberfläche emporstehenden Fasern akzeptabel. Bei dem besonderen Espen-Zellstoff gemäß der vorliegenden Erfindung treten keine Fasernrauhigkeitsprobleme auf, was auf die Tatsache zurückzuführen ist, dass praktisch sämtliche langen und steifen Fasern der +14 und +28 Fraktionen beseitigt wurden.
Als ein Beispiel der Fasernlängenverteilung von Espe kann die folgende Tabelle angegeben werden, welche die mittels unterschiedlicher Siebe (mesh, Öffnung in mm in Klammern) zurückgehaltenen Faserfraktionen angibt. Die Bestimmung wurde anhand der Papierrohstoffe durchgeführt, welche der Papiermaschine zugeführt werden, und die Tabelle vergleicht Espenfasern zu Birken- bzw. Fichtenfasern:
Tabelle 1
Die durchschnittliche Faserlänge von Espe aus PGW ist kleiner als von Fichte (FS ist typischerweise etwa 0.54 ± 0.01).
Der mechanische Espen-Zellstoff enthält etwa 10 bis 20% von +20 ... +48 mesh Fasern (Fasern, welche auf Sieben zurückgehalten werden, die Öffnungen von 0,841 ... 0,297 mm aufweisen) was die mechanische Festigkeit des Zellstoffs beeinträchtigt. Um Lichtstreuung zu maximieren, sollte der Anteil von +100, +200 und –200 Fraktionen so groß wie möglich sein. Diese stehen für wesentlich mehr als 50% des gesamten Zellstoffs. Insbesondere ist ihr Anteil an dem gesamten Zellstoff mehr als 70%, vorzugsweise mehr als 80%. Auf der anderen Seite sollte der Anteil der kleinsten Fraktion, d. h. –200 mesh, nicht zu groß sein, da dann die Entwässerung an der Maschine schwieriger wird. Vorzugsweise ist der Anteil dieser Fraktion kleiner als 50%, insbesondere 45% oder weniger.
Der Gesamtanteil von +14 und +28 mesh-Faserfraktionen ist unterhalb von 10%, vorzugsweise unterhalb von 5%, und insbesondere unterhalb von 3%. Die Anteile von Pulmac-Splittern bei 0,8 mm/mg/g sind unter 1, insbesondere unter 0,5.
Zusätzlich zu dem oben erwähnten Espen-Zellstoff kann ein Zellstoff für das Rohpapier verwendet werden, welcher aus irgendeinem mechanischen Zellstoff hergestellt wurde, welcher aus einem Baum der Populus-Familie hergestellt ist. Geeignete Arten sind beispielsweise P. tremula, P. tremuloides, P. balsamea, P. balsamifera, P. trichocarpa und P. heterophylla. Eine bevorzugte Ausführungsform beinhaltet die Verwendung von Espe (Zitterpappel, P. tremula; Kanadische Espe, P. tremuloides), oder Espenvarianten, welche als Hybridespen bekannt sind, die aus unterschiedlichen Rohespen mittels Hybridisierung hergestellt sind, sowie andere Spezien, die mittels der Rekombinanz-Technologie hergestellt sind oder Pappel. Das Rohmaterial wird zu Druckholzschliff (PGW) in einer an sich bekannten Weise verarbeitet.
Der mechanische Zellstoff wird nach dem Zermahlen bzw. Zerkleinern gebleicht. Vorzugsweise wird der Zellstoff unter alkalischen Bedingungen Peroxid-gebleicht. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Zellstoff mit einer ein-, zwei- oder mehrstufigen Bleichsequenz gebleicht, wobei der Zellstoff zwischen den Bleichstufen angesäuert wird und der Peroxid-Rückstand reduziert wird. Im allgemeinen beträgt die Peroxid-Dosierung etwa 2 bis 3,5 Gewichtsprozent der Trockensubstanz des Zellstoffs, für Espen-Zellstoff 0,5% bis 1,5%, insbesondere 0,7% bis 1,2%. Ein Dithionit-Bleichschritt, welcher die Behandlung des Zellstoffs mit Na₂S₂O₄ beinhaltet, kann in die Peroxid-Bleichsequenz eingebaut werden.
Der mechanische Zellstoff wird vor dem Bleichen und nach dem Bleichen mit einer Mischung aus Wasser aus dem Aufschlussabschnitt und geklärtem Rezirkulationswasser von der Papiermaschine in einer Waschpresse (Fasergewebepresse) unter Verwendung von typischerweise etwa 0,1 bis 10 m³ Wasser pro Tonne an Zellstoff gewaschen. Unter Verwendung der Waschpresse wird Wasser aus dem Zellstoff entfernt, um den Trockensubstanzanteil des Zellstoffs auf etwa 20 bis 30% zu erhöhen. Das Wasser aus der Entwässerung wird zur Produktion des mechanischen Zellstoffs zurückgeführt. Mittels der Waschpresse ist es möglich, zu verhindern, dass Verunreinigungen an die Papiermaschine übertragen werden.
Der gebleichte Zellstoff wird dann auf den gewünschten Mahlgrad verkleinert, welcher z. B. 30 bis 100 CSF, vorzugsweise etwa 40 bis 80 CSF, beträgt.
Ein Papierrohstoff wird aus dem mechanischen Zellstoff zusammen mit einem chemischen Zellstoff gebildet. Der Papierrohstoff kann andere Fasermaterialien und Zusätze, wie etwa Füllstoffe, enthalten. Calciumcarbonat ist ein Beispiel eines Füllstoffs. Der Trockensubstanzgehalt des Papierrohstoffs beträgt etwa 0,1 bis 5%. Geklärtes Filtrat eines Zirkulationswassers der Papiermaschine wird als wässrige Phase des Zellstoffs verwendet. Der verwendete chemische Zellstoff weist insbesondere einen vollständig gebleichten chemischen Nadelholz-Zellstoff auf, wodurch eine Papierbahn, welche als Rohpapier von Feinpapieren geeignet ist, erhalten wird. Die Bahn weist ein hohes spezifisches Gewicht, eine hohe Helligkeit und eine hohe Opazität sowie ein gutes Faserbild auf. Der Gehalt an mechanischem Zellstoff ist dann 30 bis 60 Gewichtsprozent, und der Gehalt an gebleichtem Nadelholz-Zellstoff ist 70 bis 40 Gewichtsprozent der Trockensubstanz des Papierrohstoffs.
Vorzugsweise wird der chemische Zellstoff, welcher für die Herstellung des Rohpapiers verwendet wird, mittels eines Verfahrens hergestellt, welches als modifizierter Chargen-Aufschluss ("Superbatch cooking") bekannt ist. Dieser Aufschluss ist in der Literatur beschrieben [z. B. Malinen, R. Paperi ja Puu (Paper and Timber), 75 (1993) 14–18]. Der fragliche Aufschluss ist ein modifiziertes Aufschlussverfahren, welches eine alkalische Aufschlussflüssigkeit verwendet, wie etwa der Sulfataufschluss, bei der jedoch die Ligninauslösung vergrößert wurde, so dass die Kappa-Zahl des chemischen Zellstoffs ohne eine signifikante Reduzierung der Viskosität verringert wird. Typischerweise wird bei einem "Superbatch"-Prozess der Zellstoff auf eine Kappa-Zahl von 20 oder weniger aufgeschlossen.
Eine Papierbahn wird aus dem Papierrohstoff aus Espen-Zellstoff und chemischem Zellstoff auf einer Papiermaschine ausgebildet. Vorzugsweise wird ein Gap-Former zur Bahnausbildung verwendet. In dieser Technik wird die Bahn zwischen zwei Bahnen getrocknet, wobei Wasser in beiden Richtungen entfernt wird. Folglich wird, was die Bedruckbarkeit angeht, eine vorteilhafte Verteilung des feinen Holzmehls in Richtung der Z-Achse erhalten; das feine Holzmehl sammelt sich auf beiden Oberflächen der Rohpapierbahn an. Eine „Smiling-Verteilung" wird in transversaler Richtung ausgebildet, wenn das feine Holzmehl mit dem abfließenden Wasser mitgeführt wird. Ein Papier gemäß der Erfindung enthält wesentlich mehr Fasern als beispielsweise ein traditionelles, Fichten-Holzschliffbasiertes LWC. Das feine Holzmehl der Espe und die dem Papierrohstoff hinzugefügten Füllstoffe werden auf den Oberflächen des Papiers angesammelt. Da die Espe eine ziemlich gute Helligkeit und eine gute Helligkeitsstabilität aufweist, ist es möglich, beträchtliche Mengen an Espenfasern auf der Oberfläche des Papiers zu erhalten. Die Streichmasse wird auch auf der Oberfläche eines solchen Papiers angesammelt, und es kann somit eine gute Bedeckung erhalten werden. Daher ist es mittels Kombination der Verwendung eines Gap-Formers mit der vorliegenden Fasermischung möglich, ein Rohpapier zu erhalten, welches recht vorteilhafte Bedruckungseigenschaften nach dem Streichen aufweist.
Was die Gängigkeit der oben beschriebenen Fasermischung betrifft, ist es besonders vorteilhaft, die Dosierung des pH-Werts des Papierrohstoffs auf 6,8 bis 7,2 und den pH-Wert des Maschinenzellstoffs auf 7,1 bis 7,5, vorzugsweise auf etwa 7,1 bis 7,3 einzustellen. Falls nötig, wird eine geeignete Base oder Säure zum Einstellen des pH-Wertes und zum Regeln des pH-Wertes während der Papierherstellung verwendet. Die verwendeten Basen umfassen insbesondere Alkalimetallbicarbonate oder Carbonate und Alkalimetallhydroxide. Die verwendeten Säuren enthalten mineralische Säuren und saure Salze. Die bevorzugten Säuren sind Schwefelsäure, und ihre sauren Salze wie etwa Alaun, und die bevorzugte Base ist Natriumbicarbonat. Die Stoffdichte des Stoffauflaufkastens wird auf 0,6 bis 0,8 eingestellt.

Mittels der Erfindung können die folgenden Eigenschaften für das Rohpapier erhalten werden:

Faserzusammensetzung:	30 bis 60 Gewichtsprozent mechanischer Espen-Zellstoff (Espen-Druckholzschliff) 70 bis 40 Gewichtsprozent chemischer Nadelholz-Zellstoff (gebleichter chemischer Kiefern-Zellstoff)
Quadratmetergewicht:	30 bis 200 g/m²
Spezifisches Volumen:	1,2 bis 1,6 cm³/g
Opazität:	über 78% (bei einem Quadratmetergewicht von 50 bis 110 g/m² über 87%)
Helligkeit:	über 78% (bei einem Quadratmetergewicht von 50 bis 110 g/m² über 82%)

Aus einem Rohpapier dieser Art kann ein qualitativ hochwertiges Feinpapier erzeugt werden, indem es zweimal mit einer geeigneten Streichfarbe, welche Pigmente enthält, gestrichen wird. Die Streichfarbe kann auf die Materialbahn mittels an sich bekannten Verfahren aufgebracht werden. Das Verfahren gemäß der Erfindung zum Streichen von Papier und/oder Pappe kann "on-line" oder "off-line" unter Verwendung eines herkömmlichen Streichmittels, d. h. eines Rakelstreichers, oder mittels des Filmpress-Streichens oder mittels Oberflächensprühung durchgeführt werden.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Papierbahn doppelt gestrichen, wobei das erste Streichen beispielsweise mittels des Filmpressverfahrens durchgeführt und das zweite Streichen mittels Rakelstreichen durchgeführt wird. Das Vorstreichen wird vorzugsweise mittels Filmpressstreichen z. B. bei hoher Geschwindigkeit (wenigstens 1.450 m/min., vorzugsweise sogar 1.600 m/min. oder mehr) durchgeführt. Im allgemeinen beträgt die Menge an Streichfarbe, welche auf die Bahn mittels des Filmpressverfahrens aufgebracht wird, typischerweise etwa 5 bis 50 g Streichfarbe/m², wohingegen die entsprechende Menge für das Rakelstreichen etwa 10 bis 60 g Streichfarbe/m² beträgt. Die Streichmassengewichte wurden aus der Trockensubstanz der Streichfarbe berechnet.
Die Lösung gemäß der Erfindung ist insbesondere zum Streichen gut geeignet, wobei in der Streichfarbe ein Pigment mit einer steilen Verteilung verwendet wird, wodurch das Pigment eine gute Bedeckung liefern wird und das Papier eine gute Opazität aufweisen wird. Mit steiler Pigmentgrößenverteilung ist eine Verteilung gemeint, bei der ein Maximum von 35% der Partikel kleiner als 0,5 μm und vorzugsweise ein Maximum von 15 kleiner als 0,2 μm sind.

Nach dem Streichen und Superkalandrieren weist das erhaltene Feinpapier typischerweise die folgenden Eigenschaften auf:

Quadratmetergewicht:	50 bis 220 g/m²
Spezifisches Volumen:	0,7 bis 0,9 cm³/g
Opazität:	über 90% (bei einem Quadratmetergewicht von 50 bis 110 g/m² über 94%)
Helligkeit:	über 90% (bei einem Quadratmetergewicht von 50 bis 110 g/m² über 92%)
Glattheit:	weniger als 1 μm
Glanz:	über 70%

Die nachfolgenden Beispiele verdeutlichen die Erfindung. Die Papiereigenschaften, welche in den Beispielen angegeben sind, wurden mittels der nachfolgenden Standardverfahren gemessen:
Helligkeit: SCAN-P3:93 (D65/10°)
Opazität: SCAN-P8:93 (C/2)
Glattheit: SCALA-P76:95
Bendtsen-Rauhigkeit: SCRN-P21:67
Glanz: Tappi T480 (75°) und T653 (20°)
Beispiel 1
Herstellung von Espen-Holzschliff auf einer Pilotvorrichtung
Druckholzschliff wurde mit einem druckbeaufschlagten PGW70 Prozess hergestellt. Die Zellstoffe wurden mit einem Mahlstein auf eine mittlere Korngröße von 73 mesh zermahlen. Die Zermahlungen wurden mit einer "one oven pilot"-Mühle durchgeführt. Die Mühle wurde unter Verwendung der nachfolgenden Einstellungen betrieben:

– Innendruck der Mühle: 250 kPa,
– Durchfluss des Wasserstrahls: etwa 3,5 l/s (beabsichtigte Stoffdichte etwa 1,5%)
– Temperatur des Wasserstrahls: 70°C

Der zermahlene Zellstoff wurde zu einem fertiggestellten, gebleichten und verfeinerten Zellstoff verarbeitet. Die Verarbeitung wurde sequentiell wie folgt durchgeführt:

– Hauptleitungs-Sieben;
– Hochdichte-Feinmahlen des Ausschusses in zwei Stufen;
– Sieben des feingemahlenen Ausschusses;
– Kombinieren der Hauptleitungs- und Ausschussleitungs-Gutstoffe;
– Zweistufen-Bleichen mit Peroxid + Dithionit;
– Nach-Feinmahlungen

Das Sieben des Zellstoffes wurde unter Verwendung einer Fraktionierungs-Schlitz-Siebtechnik durchgeführt. Das Feinmahlen des Ausschusses wurde bei hoher Stoffdichte in zwei Stufen durchgeführt. In beiden Feinmahlstufen wurde der Ausschuss vor dem Mahlen mit einer Doppelgewebepresse ausgefällt und nach dem Mahlen mit dem Ausfluß der Presse aufgelöst. Der Ausschuss-Refiner war mit Zerkleinerungselementen zum Hochdichte-Feinmahlen des Zellstoffs versehen. Proben wurde nach beiden Zermahlungsschritten entnommen. Nach dem ersten Schritt wurde die Probe einem Vermahlen auf einer Probenbahn ausgesetzt und nach dem zweiten Schritt wurde das Vermahlen in einem Behälter durchgeführt. Die technischen Papiereigenschaften wurden lediglich nach der Entnahme der Probe nach dem zweiten Feinmahlschritt bestimmt. Das Sieben des feingemahlenen Ausschusses wurde in einer an sich bekannten Weise durchgeführt.
Die Zellstoffe wurden mit einem zweistufigen Peroxid- und Hydrosulfid-Bleichen in zwei Chargen gebleicht.
Als erstes wurden die zu bleichenden Zellstoffe auf einem Bandfilter ausgefällt und dann wurden sie einem mit einem recht großen Rakelspalt betriebenen Hochdichte-Refiner zugeführt, der als chemischer Mixer verwendet wurde. Die Peroxidlösung, welche sämtliche Bleich-Chemikalien enthielt, wurde als Schneckenwasser der Einspeiseschnecke des Refiners zugeführt. Aus dem Refiner wurde der Zellstoff in große Säcke gefüllt, in denen der Zellstoff für etwa zwei Stunden aufbewahrt wurde.
Die angestrebte Bleich-Chemikalien-Dosierung (90% der Produktion) betrug:

H₂O₂: 1,5%, üblicherweise 0,8–1%

NaOH: 1,0%

Na₂SiO₃: 3,5%

DTPA: 0,5%
DTPA wurde, gemischt mit der Bleich-Flüssigkeit, dosiert.
Die Ansäuerung des Zellstoffes wurde mit einer 93%-igen Schwefelsäure durchgeführt, welche mit Wasser im Verhältnis 1 : 10 verdünnt wurde. Die verdünnte Säure wurde zu dem Bleich-Zellstoff zu 8 l pro Sack dosiert.
Aus dem aufgeschlämmten und angesäuerten Zellstoff wurden CSF, Splitter, BmcN-Fraktionen und Helligkeit bestimmt. Während des Doppelbleichens wurde der Peroxid-Rückstand nach der Ansäuerung reduziert, indem dem Zellstoff in einem Stofflöser 1,33 kg Natriumsulfit pro Sack hinzugefügt wurde. Dann wurde der pH-Wert auf 6,5 eingestellt, indem 50 Natriumhydroxid hinzugefügt wurden. In den vorherigen Testläufen betrug der angestrebte pH-Wert 6,0.
Anschließend wurde ein 10%-ige Na₂S₂O₄-Lösung hinzugefügt, um das Dithionit-Bleichen durchzuführen. Die Dosierung betrug 0,6%. Aus der zweiten Bleich-Charge wurden die technischen Zellstoff- und Papiereigenschaften nach dem Doppelbleichen bestimmt.
Das Nach-Feinmahlen wurde bei einer geringen Stoffdichte mit einem Tampella T224 Scheiben-Refiner durchgeführt. Der Zellstoff wurde bei einem spezifischen Energieverbrauch von etwa 70 kWh/t feingemahlen. Die Entwässerung des fertigen Zellstoffs betrug 50 ml CSF.
Die Fasergrößenverteilung des Zellstoffs war die folgende:
Beispiel 2
Herstellung von Rohpapier für Feinpapiere
Ein Rohpapier wurde aus einem mechanischen Espen-Zellstoff (PGW) und einem chemischen Kiefernzellstoff hergestellt, welche bei einem Gewichtsverhältnis von 40 bis 60 gemischt wurden. Zermahlenes Calciumcarbonat wurde als ein Füllstoff zu der Suspension in einem Gehalt von etwa 10% des faserigen Materials hinzugefügt.
Das Rohpapier wurde an einem Gap-Former hergestellt. Die Eigenschaften des Rohpapiers waren die folgenden:

Quadratmetergewicht: 53,3 g/m²

Spezifisches Volumen: 1,45 cm³/g

Opazität: 88%

Helligkeit: 82,5%

Rauhigkeit: 240 ml/min

Porosität: 170 ml/min

Füllstoffanteil: 12%
Vergleichstests, die im Zusammenhang mit der Erfindung durchgeführt wurden, haben gezeigt, dass das Quadratmetergewicht des Rohpapiers wenigstens 10% kleiner als das eines Rohpapiers ist, welches vollständig aus gebleichtem chemischen Zellstoff hergestellt wurde und die entsprechende Opazität und Helligkeit aufweist.
Beispiel 3
Herstellung von Feinpapieren
Ein gemäß dem Beispiel 2 hergestelltes Rohpapier wurde zweifach gestrichen, zuerst mit dem Filmpressverfahren und dann mit dem Rakelstreichen.
Ein Calciumcarbonat-Pigment, welches die in Tabelle 2 gezeigte Partikelgrößenverteilung aufweist, wurde in den Streichfarben verwendet:
Tabelle 2: Partikelgrößenverteilung des Carbonatpigments
Die Streichfarbe wurde in einer für sich bekannten Weise durchgeführt, indem das Pigment, der Binder und die anderen Zusätze zusammengemischt wurden. Der Trockensubstanzanteil der Vorstreichfarbe betrug 60% und derjenige der Oberflächenstreichfarbe 61%. Die oben beschriebenen Farben wurden verwendet, um das zuvor genannte Rohpapier unter den nachfolgenden Bedingungen zu streichen:
Vorstreichen mittels des Filmpressverfahrens: 9 g/m² pro Seite; und das Oberflächenstreichen an einer
Rakelstreichstation: 10,5 g/m² pro Seite bei einer Geschwindigkeit von 1500 m/min. Das gestrichene Papier wurde superkalandriert.
Die Eigenschaften der Endprodukte wurden bestimmt und mit denjenigen von zwei kommerziell erhältlichen Feinpapieren verglichen, viz. Lumiart (Enso) und Nopacoat (Nordland Papier). Die Resultate werden aus Tabelle 3 deutlich:
Tabelle 3: Optische Eigenschaften eines doppelt gestrichenen Feinpapiers
Tabelle 3 zeigt, dass die Eigenschaften eines mittels der Erfindung hergestellten Feinpapiers in jeglicher Hinsicht besser als diejenigen von Vergleichs-Papieren sind, welche ein entsprechendes spezifisches Volumen und Quadratmetergewicht aufweisen. Bei einem gleichen Opazitätsniveau war der Ertragszuwachs sogar größer als 20%.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines gestrichenen Feinpapiers, aufweisend: – Bilden einer Papierrohstoffs aus a) einem Druckholzschliff-Papierzellstoff eines Holz-Rohmaterials der Populus-Familie, wobei etwa 10 bis 20% der Fasern des mechanischen Zellstoffs auf Sieben zurückbehalten werden, welche Öffnungen in dem Bereich von 0,841 mm (20 mesh) bis 0,297 mm (48 mesh) aufweisen, und die Faserbruchteile, welche mittels Sieben zurückbehalten werden, die Öffnungen von 0,149 mm (100 mesh) und 0,074 mm (200 mesh) aufweisen und von einem Sieb hindurchgelassen werden, welches Öffnungen von 0,149 mm (200 mesh) aufweist, mehr als 50% der Faserbruchteile des Zellstoffes sind, und b) einem gebleichten chemischen Nadelholz-Zellstoff, wobei der Gehalt an Druckholzschliff-Zellstoff 30 bis 60 Gew.-% ist und der Gehalt an gebleichtem Nadelholz-Zellstoff 70 bis 40 Gewichts-% der Trockensubstanz des Papierrohstoffs ist, – Formen des Papierrohstoffs in eine Bahn und Trocknen der Bahn, um ein Rohpapier auszubilden, welches ein Quadratmetergewicht von 30 bis 200 g/m² aufweist, und – Streichen des Rohpapiers und Superkalandrieren des gestrichenen Papiers zum Erzeugen eines gestrichenen und superkalandrierten Feinpapiers, welches ein Quadratmetergewicht von 50 bis 220 g/m² aufweist und eine Opazität über 90%, eine Helligkeit von über 90% und einen Glanz von über 70% aufweist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der mechanische Zellstoff aus P. tremula, P. tremuloides, P. balsamea, P. balsamifera, P. trichocarpa oder P. heterophylla hergestellt wird.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der mechanische Zellstoff aus Espe (P. tremula), kanadischer Espe (P. tremuloides) oder Espenvarianten, welche als Hybridespen bekannt sind, die aus unterschiedlichen Rohespen mittels Hybridisierung hergestellt sind, sowie anderen mittels Rekombinanztechnologie hergestellten Spezien, hergestellt wird.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Faserbruchteile, die mittels Sieben zurückbehalten werden, welche Öffnungen von 0,149 mm (100 mesh) und 0,074 mm (200 mesh) aufweisen, und von einem Sieb hindurchgelassen werden, welches Öffnungen von 0,074 mm (200 mesh) aufweist, für mehr als 70%, vorzugsweise mehr als 80%, der Faserbruchteile des Zellstoffes stehen, und der Anteil des von einem Sieb, welches Öffnungen von 0,074 mm (200 mesh) aufweist, hindurchgelassenen Bruchteils 45% oder weniger ist.
Das Verfahren gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bahn mittels eines Gap-Formers gebildet wird.
Das Verfahren gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei gebleichte mechanische und vollständig gebleichte chemische Zellstoffe verwendet werden.