DE69821702T2

DE69821702T2 - Rohpapier für gestrichenes Feinpapier

Info

Publication number: DE69821702T2
Application number: DE69821702T
Authority: DE
Inventors: Markku Leskelä; Kaarlo Johannes Niskanen; Stina Nygard; 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: FI973706A0; US20010008178A1; ES2214693T3; JPH11315489A; DK0908558T3; US6406592B2; DE69821702D1; CA2247542A1; EP0908558B1; FI107274B; ATE259915T1; FI973706A; EP0908558A1; PT908558E; JP3085937B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rohpapier, welches als Rohpapier zur Herstellung gestrichener Feinpapiere verwendet werden kann. Ein Papier dieser Art weist gebleichten chemischen Zellstoff auf.
Das spezielle Problem des Streichens, insbesondere Zweifach-Streichens, von Feinpapieren besteht darin, dass die Papierbahn dazu neigt, in dem Trockner der Druckmaschine aufzusplitten, wenn Wasser aus der Druckfarbe und ähnliche Lösungsmittel mittels des Trocknens entfernt werden. Das Problem wird durch die Tatsache hervorgerufen, dass ein Zweifach-Streichen auf der Oberfläche des Papiers eine sehr dichte Streichschicht ausbildet, die nicht von einem Dampf durchdrungen werden kann, welcher von dem Rohpapier verdampft. Der Dampf hat seine primäre Ursache in dem normalen 4–5%-igen Feuchtigkeitsgehalt des Papiers, und die aus der Feuchtigkeit gebildeten Blasen zerreißen das Papier, wenn die Festigkeitseigenschaften des Rohpapiers nicht ausreichend sind, um diesem Dampfdruck standzuhalten.
Das oben beschriebene Problem wird Blasenbildung ("Blistern") genannt, und die erforderliche innere Bindungsstärke (Stärke in z-Richtung) des Papiers wird durch den Scott-Bindungswert gemessen.
Traditionell wurde eine Reduzierung der Blasenbildung des Rohpapiers von Feinpapieren dadurch angestrebt, dass das Mahlen des chemischen Zellstoffs gesteigert wurde, um mehr Bindungen zwischen den Fasern zu erreichen. Diese Lösung weist den Nachteil auf, dass eine Steigerung des Mahlens nicht die Bindungsstärke vergrößert, welche durch das Verhältnis von Stärke zu Bindungsoberflächeninhalt ausgedrückt wird. Ein gesteigertes Mahlen verursacht eine Anzahl von Problemen. Erstens wird, wenn das Mahlen gesteigert wird, das Entwässern des Papiers beeinträchtigt. Daher ist der Wassergehalt des Papiers nachteilig hoch, wenn das Papier nach Ausbilden der Bahn zu dem Nasspressabschnitt der Papiermaschine und dann weiter zu dem Trocknungsabschnitt übertragen wird. Im Ergebnis wird es wahrscheinlicher, dass das Papier an den Walzen der Nasspresse und den Trocknungsabschnitten haftet, und das Risiko von Bahnrissen steigt an. Ferner ist die Festigkeit der Bahn bei größeren Wassergehalten gering, und dies vergrößert bereits das Risiko von Bahnrissen.
Zweitens ändern sich auch die Eigenschaften des trockenen Papiers auf eine unerwünschte Weise, wenn der Zellstoff einem extensiven Mahlen ausgesetzt wird. Wenn das Mahlen gesteigert wird, wächst die Dichte des Papiers an, und im Ergebnis nimmt die Steifigkeit des Papiers ab. Dies verursacht Gängigkeitsprobleme in der Papiermaschine aufgrund von welligen Randzonen. Wenn die Papierdichte anwächst, werden die Fasern des chemischen Zellstoffs zunehmend fester gebunden, so dass das Elastizitätsmodul ansteigt. Dann wird das Papier spröde, und seine Belastbarkeit ist nicht ausreichend, um den durch die Papier- und Druckmaschinen verursachten Beanspruchungen gerecht zu werden.
Es sollte erwähnt werden, dass die unzureichende innere Bindungsstärke von Papier auch Probleme während des „sheet offset"-Druckens verursacht, obwohl bei dieser Drucktechnik kein separater Trockner verwendet wird. Bei dem „sheet offset"-Drucken wird das Problem erzeugt, da die Druckfarben klebrig sind. Wenn das Papier von dem Druckspalt losgelöst wird, kleben die Oberfläche des Papiers und die nasse Druckfarbe aneinander. Wenn die innere Bindungsstärke nicht groß genug im Vergleich zu den inneren Kohäsionskräften der Druckfarbe ist, wird die Oberfläche des Papiers mit der Druckfarbe mitgeführt, und das Papier wird in der Mitte des Blattes reißen. Ein gesteigertes Mahlen des chemischen Zellstoffes wurde in Ansätzen verwendet, um auch dieses Problem zu lösen.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Probleme des Standes der Technik zu vermeiden und ein vollständig neuartiges Rohpapier für gestrichene Feinpapiere bereitzustellen. Insbesondere ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Papierbahn bereitzustellen, welche ein exzellente Ausbildung und eine Fähigkeit zum Ausbilden besonders starker Bindungen aufweist.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Idee des Bildens des Rohpapiers aus einer Mischung aus mechanischem und chemischem Zellstoff. Die Herstellung des Papiers aus Gemischen aus mechanischem und chemischem Zellstoff ist im Stand der Technik bekannt und in Bumazh. Prom. Nr. 1, 1981, Seiten 17 und 18, J. Pulp Pap. Sci. 21, Nr. 12, 1995, Seiten J432–436 und Norsk Skogind. 29, Nr. 12, 1975, Seiten 323–328, offenbart.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist der verwendete chemische Zellstoff einen chemischen Nadelholzzellstoff auf, welcher in Kombination eine große Scott-Bindungstärke und ein Elastizitätsmodul aufweist, welches relativ gering für chemischen Nadelholzzellstoff ist. Insbesondere weist der Zellstoff eine Scott-Bindungstärke von wenigstens 400 J/m² bei einem Lichtstreukoeffizienten von 22 m²/kg auf. Er weist mehr als 400 Mequivalente von Carbonsäuregruppen pro Kilogramm trockenen Zellstoffs auf. Ein Papier, welches aus der Mischung aus mechanischem Zellstoff und chemischem Zellstoff der vorliegenden Art hergestellt wurde, wird gleichzeitig eine hohe Scott-Bindungsstärke und eine große Belastbarkeit aufweisen.
Genauer ist die Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung vor allem durch die Angaben in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 charakterisiert.
Beträchtliche Vorteile werden mittels der vorliegenden Erfindung erreicht. Folglich weist der Zellstoff, welcher in dem Rohpapier gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, bei dem gleichen Ausmaß an Oberflächenhaftung, d. h. bei der gleichen Lichtstreuung, eine bessere Bindungsstärke als Vergleichs-Zellstoffe auf. Das vorliegende Rohpapier kann daher zur Produktion von zweifach-gestrichenen Feinpapieren verwendet werden, welche insbesondere eine große Bindungsstärke des Rohpapiers erfordern. Andere Faserkomponenten, deren innere Bindungsstärke für sich nicht ausreichend ist, können in das Rohpapier eingebaut werden. Gemäß dem Patentanspruch kann auch auf die Herstellung von Feinpapier aus Mischungen von Espen-Holzschliff und chemischem Nadelholzzellstoff Bezug genommen werden, wodurch ein starkes Papier als Endprodukt erhalten wird, welches Papier eine gute Helligkeit und Opazität und eine sehr glatte Oberfläche aufweist. Dank der guten Bindungsstärke des chemischen Nadelholzzellstoffs kann Espen-Holzschliff sogar in Mengen vom 30–60% der Trockensubstanz des Zellstoffs verwendet werden.
Die technische Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Verwendung eines chemischen Zellstoffs auf, der mittels eines chemischen Aufschlusses produziert wurde, welcher die Fasern schützt, wodurch ihre Festigkeit gut bleibt. Der chemische Aufschluss sollte in dem Sinne selektiv sein, als er selektiv Holzstoff entfernt und die Kohlenhydrate der Faser ausspart. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wurde herausgefunden, dass diese Ziele erreicht werden können, indem ein Chargenaufschluß ("batch cooking") verwendet wird, wobei eine besonders bevorzugte Ausführungsform einen erweiterten Chargenaufschluß ("Super batch cooking") aufweist.
Was die Festigkeit des chemischen Zellstoffs betrifft, ist das Aufschlußverfahren als solches kein ausreichendes Kriterium, aber die gemäß der Erfindung produzierten chemischen Zellstoffe sollten genügend Bindungen zwischen den Fasern aufweisen. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wurde herausgefunden, dass mittels Bleichen von Nadelholzzellstoff, welcher mittels Chargenaufschluß mit TCF-Bleichen mit Bleichstufen mit Peroxid und Ozon erzeugt wurde, besonders gute Festigkeitseigenschaften erhalten werden. Diese oxidierenden Chemikalien bilden Carboxylgruppen an den Fasern, und diese Gruppen verbessern die Festigkeit des gebleichten Zellstoffs.
Die Wichtigkeit der Säuregruppen zum Ausbilden von Bindungen zwischen den Fasern wurde in Barzyk, D. et al., Journal of Pulp and Paper Science, 23 (1997) J59–J61 diskutiert. Gemäß diesem Artikel beruht die Bindungsstärke auf Carboxylgruppen. In der vorliegenden Erfindung ist jedoch herausgefunden worden, dass es nicht nur die Menge an Säuregruppen ist, welche entscheidend ist, sondern dass die Bedingungen des chemischen Aufschlusses und der Bleichsequenzen ebenfalls von Bedeutung sind.
Wie oben diskutiert wurde, wird dann, wenn Versuche unternommen werden, die Eigenschaften des Zellstoffs mittels Mahlen zu regulieren, d. h. wenn die Scott-Bindungsstärke mittels eines hohen Mahlgrades vergrößert wird, der chemische Zellstoff und z. B. der Hartholz-Holzschliff sehr unterschiedliche Elastizitätsmodule annehmen (chemischer Zellstoff erhält eine sehr hohe Steifigkeit), was unerwünscht ist, was die Belastbarkeit einer aus diesen Zellstoffen hergestellten Mischung angeht. Diesem Problem ist die vorliegende Erfindung nicht ausgesetzt. Aus diesem Grund wird mittels vorliegender Erfindung eine Mischung aus Hartholz-Holzschliff und chemischem Zellstoff erhalten, welche als ein Rohpapier von Feinpapieren exzellent ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der chemische Zellstoff, welcher zum Herstellen eines Rohpapiers verwendet wird, mittels eines Aufschlußverfahrens hergestellt, welches als ein modifizierter Chargenaufschluß (Superbatch-Aufschluß) bekannt ist. Dieser Aufschluß ist in der Literatur [cf. z. B. Malinen, R. Paperi ja Puu (Paper and Timber), 75 (1993) 14–18] beschrieben. Der fragliche Aufschluß ist ein modifiziertes Aufschlußverfahren, welches eine alkalische Aufschlußflüssigkeit verwendet, wie der Sulfataufschluß, aber bei dem die Holzstoffauslösung gesteigert 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 gekocht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Nadelholz-Zellstoff, welcher mittels Chargenaufschluß erzeugt wurde, mit TCF-Bleichen gebleicht. Die folgenden Beispiele geeigneter Bleichsequenzen können genannt werden: (Q)-O-Z-P-Z-P (Q)-O-Z-E-P_n O-(Q)-Z-E-P-Z-E-P O-Z-(Q)-P_n O-X-Z-P_n O = Sauerstoff-Behandlung
P = Peroxid-Behandlung
P_n = mehrere aufeinanderfolgende Peroxid-Behandlungsstufen
E = Alkali-Schritt
Q = Behandlung mit Komplexierungsmittel
X = Enzym-Behandlung
Eine Säure-Vorbehandlung bei erhöhter Temperatur (eine A-Stufe) kann zwischen der Sauerstoff-Holzstoffauslösung (O-Stufe) und einem mit einer oxidierenden Chemikalie durchgeführten Bleichschritt (d. h. einer Z-Stufe) durchgeführt werden.
Es ist besonders bevorzugt, das Bleichen des Zellstoffs mit zwei Ozonstufen und wenigstens zwei Peroxidstufen durchzuführen. Zwischen den mit oxidierenden Chemikalien durchgeführten Stufen ist es möglich, den Zellstoff während diverser Alkalistufen (wie etwa E und E0) zu extrahieren und/oder ihn mit Wasser zu waschen.
Nachfolgend zu der oben beschriebenen Behandlung wird ein Zellstoff erhalten, welcher eine innere Bindungsstärke aufweist, die besser als die von Vergleichs-Zellstoffen ist. Er weist typischerweise wenigstens 40 mmol Carbonsäuregruppen/kg Trockenzellstoff auf. Vorzugsweise ist das Elastizitätsmodul des gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten chemischen Zellstoffs unter 6000 N/mm², insbesondere unter 5000 N/mm², wenn die Scott-Bindungsstärke 400 J/m² beträgt.
Wie oben erwähnt wurde, wird das Rohpapier aus chemischem Zellstoff hergestellt, indem dieser mit Espen-Holzschliff kombiniert wird, indem das erhaltene faserige Rohmaterial aufgeschlämmt wird, indem eine Bahn aus dem Faserbrei gebildet wird und indem die Bahn auf einer Papiermaschine getrocknet wird, um ein Rohpapier auszubilden. Im Allgemeinen kann der Zellstoff aus irgendeinem mechanischen Zellstoff hergestellt werden, welcher aus einem Baum der Populus-Familie hergestellt ist. Geeignete Spezien sind beispielsweise P. tremula, P. tremuloides, P. balsamea, P. balsamifera, P. trichocarpa und P. heterophylla. Eine bevorzugte Ausführungsform umfasst die Verwendung von Espe (Zitterpappel, P. tremula; eine Espe, die als kanadische Espe bekannt ist, P. tremuloides), oder als Hybrid-Espen bekannte Espenvariationen, die aus unterschiedlichen Rohespen mittels Hybridisierung hergestellt sind, sowie andere mittels Rekombinationstechnologie hergestellte Spezien, oder Pappel. Es ist bevorzugt, Holzschliff (GW), Druckholzschliff (PGW) oder thermomechanischen Holzschliff (TMP) zu verwenden, welcher aus Espe, Hydridespe oder Pappel hergestellt wurde.
Vorzugsweise enthält der mechanische Espenzellstoff etwa 10–20% von +20 ... +48 mesh-Fasern, welche dem Zellstoff mechanische Stärke verleihen. Um Lichtstreuung zu maximieren, sollte der Anteil von +100, +200 und –200 Fraktionen so groß wie möglich sein. Vorzugsweise stehen diese 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 Gehalt an der kleinsten Fraktion, d. h. –200 mesh, nicht zu groß sein, da dann die Entwässerung der Papiermaschine schwieriger wird. Vorzugsweise ist der Anteil dieser Fraktion kleiner als 50%, insbesondere 45% oder weniger.
Aufgrund der exzellenten mechanischen Eigenschaften des chemischen Zellstoffs gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Anteil des mechanischen Zellstoffs sogar bis zu 60 Gewichtsprozent der Trockensubstanz des Zellstoffbreis sein, ohne dass die Stärke des Papiers wesentlich leidet. Der Anteil des mechanischen Zellstoffs ist 30–60 Gewichtsprozent.
Basierend auf den obigen Angaben ist gemäß der Erfindung die Zusammensetzung des Rohpapiers die folgende: 30 bis 60 Gewichtsprozent der Fasersubstanz weisen mechanischen Zellstoff auf, welcher aus Espe hergestellt ist, und 70 bis 40 Gewichtsprozent weisen chemischen Nadelholzzellstoff auf. Die Scott-Bindungsstärke des chemischen Nadelholz (insbesondere Kiefer) Zellstoffs ist wenigstens 400 J/m² bei einem Lichtstreukoeffizienten von 22 m²/kg, und er weist wenigstens 40 mmol Carbonsäuregruppen/kg trockenen Zellstoffs auf.
Aus dem Rohpapier gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, qualitativ hochwertiges Feinpapier zu produzieren, indem vorzugsweise zweifach gestrichen wird, wobei das erste Streichen beispielsweise mittels eines bekannten Verfahrens wie dem Filmpressverfahren durchgeführt, und wobei das zweite Streichen mittels Rakelstreichen durchgeführt wird. Die Menge an auf die Bahn mittels des Filmpressverfahrens aufgebrachter Streichfarbe beträgt typischerweise etwa 5 bis 50 g Streichfarbe/m², wohingegen die entsprechende Menge für das Rakelstreichen 10 bis 60 g Streichfarbe/m² beträgt. Die angegebenen Mengen von Streichmasse wurden aus der Trockenmasse der Streichfarbe berechnet.
Als nächstes wird die Erfindung anhand einer detaillierten Beschreibung und unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen und Ausführungsbeispiele näher untersucht.
1 vergleicht die in den Beispielen offenbarten Zellstoffe; die Scott-Bindungsstärke wird auf der Y-Achse als Funktion des Lichtstreukoeffizienten aufgetragen,
2 gibt die Scott-Bindungsstärken von drei gemischten Bögen als Funktion des Lichtstreukoeffizienten an, und
3 beinhaltet einen Vergleich der Elastizitätsmodule von vier chemischen Zellstoffen als Funktion der inneren Bindungsstärke.
Die folgenden Messstandards wurden in den Beispielen verwendet:

– ISO-Helligkeit des chemischen Zellstoffs: SCAN-C'M 11 und SCAN-P3
– Lichtstreukoeffizient: SCAN-C 27
– Scott-Bindungsstärke: Tappi T833
– Helligkeit: SCAN-P3:93 (D65/10°)
– Opazität: SCAN-P8:93 (C/2)
– Oberflächen-Rauhigkeit: SCAN-P76:95
– Bendtsen-Rauhigkeit: SCAN-P21:67
– Glanz: Tappi T480 (75°) und T653 (20°)
– Elastizitätsmodulmessung: SCAN-P 38 (Streifengröße und Zuggeschwindigkeit)

Zur Messung des Elastizitätsmoduls wurde der Bogen hergestellt, und das Trocknen wurde gemäß dem Standard SCAN-C 26 durchgeführt.
Beispiel 1
Innere Bindungsstärke der chemischen Zellstoffe
Die Scott-Bindungsstärke des aus chemischem Nadelholzzellstoff hergestellten Bogens wird durch das Maß an Bindungsoberfläche zwischen den Fasern und die Stärke der Bindungen beeinflusst. Das Maß an Bindungsoberfläche ist seinerseits stark abhängig von dem Mahlgrad des bei der Bogenherstellung verwendeten chemischen Zellstoffs. Wenn das Mahlen gesteigert wird, werden die Bindungsfläche und gleichzeitig die Bindungsstärke vergrößert. Um einen Vergleich der Bindungsstärken zu ermöglichen, werden in diesem Beispiel die inneren Bindungsstärken unterschiedlicher chemischer Zellstoffe dadurch verglichen, dass diese als Funktion des Lichtstreukoeffizienten in der gleichen Weise untersucht werden wie in dem Artikel von Barzyk et al., Journal of Pulp and Paper Science, 23 (1997) J59–J61, 3 und 4, auf den bereits oben Bezug genommen wurde. Es ist ersichtlich, dass bei chemischen Nadelholzzellstoffen der Lichtstreukoeffizient ein Maß für die Größe der Bindungsoberfläche der Fasern ist, wobei der Lichtstreukoeffizient um so kleiner ist, je größer die Größe der Bindungsoberfläche ist.
In diesem Test wurden die innere Bindungsstärke und der Lichtstreukoeffizient der chemischen Zellstoffe modifiziert, indem die Zellstoffe in einem Escher-Wyss-Refiner bei unterschiedlichen Energiemengen von 0 bis 200 kWh/Tonne gemahlen wurden. Die spezifische Randlast („edge load") des Mahlens betrug 4 Ws/m. Die Resultate sind in 1 angegeben. In dieser Figur steht die Kurve, welche sich zu einem höheren Niveau bei der gleichen Größe der Bindungsoberfläche, d. h. der Lichtstreuung, erstreckt, für eine vergrößerte Bindungsstärke.
Die Graphen 1 bis 3 geben zellulosehaltige Zellstoffe an, die mittels eines kontinuierlichen Chargenaufschluß (Super-Batch) hergestellt wurden, welche einem chlorfreien Bleichen (TCF) unter Verwendung von zwei Ozon- und zwei Peroxid-Stufen (ZPZP) ausgesetzt wurden. Die Graphen 4 und 5 stellen einen Zellstoff dar, welcher mittels eines kontinuierlichen Aufschlussverfahrens hergestellt wurde, welcher ebenfalls einem chlorfreien Bleichen (TCF) unter Verwendung von einer Ozon- und einer Peroxid-Stufe (ZP) ausgesetzt wurde. Das Aufschlussresultat ist, verglichen mit dem oben erwähnten Chargenaufschluß, heterogener, und es werden schwächere Fasern erzeugt. Die Faser zerreißt leichter und büßt ihren Lichtstreukoeffizienten ein, was die Kurve nach links verschiebt. Die mittels beider Verfahren hergestellten Zellstoffe 1 bis 3 und 4 und 5 enthalten wenigstens ungefähr gleiche Mengen von Carbonsäuregruppen (41–47 mekv./kg bzw. 42–46 mekv./kg).
Die Graphen 6 bis 9 zeigen Zellstoffe, welche einem Bleichen ohne elementares Chlor ausgesetzt wurden (ECF Bleichen). Das Startmaterial des Aufschlusses 6 war ein Rohmaterial, welches im Norden von Finnland erhältlich ist. Es weist Fasern geringer Größe mit einer großen spezifischen Oberfläche (m²/g Fasern) auf, und der Lichtstreukoeffizient ist daher gut. Die Konzentration an Carbonsäuregruppen betrug 34 mekv./kg. Das Rohmaterial des Aufschlusses 7 wurde aus Ostfinnland erhalten, und der chemische Zellstoff wurde mittels Chargenaufschluß erzeugt. Die Graphen 8 und 9 stellen die innere Bindungsstärke der Zellstoffe dar, welche mittels des kontinuierlichen Aufschlusses hergestellt wurden und mittels ECF-Bleichens gebleicht wurden. Die Konzentration von Carbonsäuregruppen betrug 27 bis 34 mekv./kg. Die Graphen zeigen, dass die Zellstoffe 1 bis 3 größere Werte für die Bindungsstärke als die anderen Zellstoffe bei dem gleichen Lichtstreukoeffizienten ergeben. Die Unterschiede werden stärker ausgeprägt, wenn der Zellstoff einem ausgedehnten Mahlen ausgesetzt wurde.
Als Nächstes wurden drei der oben genannten Zellstoffe für einen Blattbildungstest ausgewählt. Obwohl die Zellstoffe nicht wie oben aus den gleichen Chargen stammten, entsprach Zellstoff A den Zellstoffen 1 bis 3, Zellstoff B entsprach dem Zellstoff 6 und Zellstoff C entsprach dem Zellstoff 7. Die Zellstoffe wurden in einer Labor-Valley-Mahlmaschine zerkleinert, so dass der Mahlgrad ("Drainage") CFS 380 ml betrug. Die Bögen wurden aus den Zellstoffen erzeugt, so dass in jedem Testpunkt die Bögen 60% chemischen Zellstoff und 40% Espen PGW Zellstoff (Espen der Populus-Familie) enthielten.
Wenn nunmehr die Bindungsstärken der gemischten Bögen in Abhängigkeit vom Lichtstreukoeffizienten untersucht wurden, wurde ein Resultat gemäß 2 erhalten. Selbst wenn die Unterschiede ziemlich klein sind, ist es offensichtlich, dass der chemische Zellstoff A ein besseres Ergebnis liefert als die Zellstoffe B und C. Der Trend ist der gleiche wie für reine Zellstoffbögen; mit anderen Worten: Mittels der Kombination von Chargenaufschluß und TCF-Bleichen gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine bessere Bindungsstärke erhalten als für die Vergleichs-Zellstoffe, selbst wenn diese separat die Teilelemente der Erfindung aufweisen.
Abschließend wurde eine Analyse durchgeführt, um zu bestimmen, wie sich das Elastizitätsmodul in Funktion von der Scott-Bindungsstärke entwickelt. Dieser Test beinhaltete Zellstoffe von drei Produktionschargen (A1, A2 und A3), welche den Zellstoffen 1 bis 3 aus 1 entsprachen, und eine Zellstoffprobe D, welche den Zellstoffen 8 und 9 aus 1 entsprach. Die Zellstoffproben A1 und A2 wurden auf unterschiedliche Mahlgrade in einem Escher-Wyss-Refiner zerkleinert und die Proben A3 und D wiederum in einer Valley-Mahlmaschine. 3 zeigt, dass das Elastizitätsmodul von Zellstoff A kleiner als das für Zellstoff D war, wenn der Vergleich bei der gleichen Scott-Bindungsstärke durchgeführt wurde. Folglich kann von dem Zellstoff A gemäß der Erfindung erwartet werden, dass er ein kleineres Elastizitätsmodul ergibt als D, und dass dementsprechend ein aus dem Zellstoff A erzeugtes Papier weniger brüchig ist. Mit anderen Worten ist das Papier härter als ein aus dem Zellstoff D hergestelltes Papier. Die Überlegenheit des Zellstoffes A ist ausgeprägt, wenn die Zellstoffe auf einen hohen Mahlgrad zermahlen werden, um eine gute Scott-Bindungsstärke zu erhalten.
Beispiel 2
Herstellung eines Feinpapiers, welches Espe PGW enthält
Ein Rohpapier wurde aus einem mechanischen Espenzellstoff (GW) und chemischem Kieferzellstoff hergestellt, welche bei einem Gewichtsverhältnis von 40 bis 60 gemischt wurden. Gemahlenes Calciumcarbonat wurde als Füllstoff zu der Suspension in einem Anteil von etwa 10% des Fasermaterials 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%
Ein gemäß der Erfindung durchgeführter Vergleichstest hat gezeigt, dass das Quadratmetergewicht des Rohpapiers wenigstens 10% kleiner als das von einem Rohpapier ist, welches vollständig aus einem gebleichten chemischen Zellstoff hergestellt wurde und die entsprechende Opazität und Helligkeit aufweist.
Um das Feinpapier aus dem oben beschriebenen Rohpapier herzustellen, wurde es zweimal gestrichen, zuerst mittels des Filmpressverfahrens, dann mittels des Rakelstreichens.
Ein Calciumcarbonat-Pigment mit der in Tabelle 1 gezeigten Teilchengrößenverteilung wurde in den Streichfarben verwendet:
Tabelle 1: Teilchengrößenverteilung des Carbonat-Pigments
Die Streichfarbe wurde in einer an sich bekannten Weise hergestellt, 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 zum Streichen des zuvor genannten Rohpapiers unter den folgenden Bedingungen verwendet:
Vorstreichen mittels des Filmpressverfahrens: 9 g/m² pro Seite; und das Oberflächenstreichen an der 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 2 deutlich:
Tabelle 2. Optische Eigenschaften eines zweifach gestrichenen Feinpapiers
Tabelle 2 zeigt, dass die Eigenschaften eines mittels der Erfindung hergestellten Feinpapiers in jeglicher Hinsicht besser als diejenigen von Vergleichs-Papieren mit entsprechendem spezifischem Volumen und Quadratmetergewicht sind. Folglich beträgt die Produktionszunahme bei gleichem Opazitätsniveau mehr als 20%.
Die Scott-Bindungsstärke des gemäß dem Beispiel hergestellten Feinpapiers betrug 306 J/m². Dies ist ebenfalls vollkommen vergleichbar zur Stärke eines traditionellen Feinpapiers, welches nur chemischen Zellstoff aufweist. Selbst wenn die innere Bindungsstärke von Espe PGW schwächer als z. B. die von chemischem Birkenzellstoff ist, hat die vorliegende Erfindung ein Papier geschaffen, welches stark genug zur Verwendung als Feinpapier ist.

Claims

Rohpapier für gestrichene Feinpapiere, dadurch gekennzeichnet, dass 30 bis 60 Gewichts-% von seinem Fasermaterial aus einem mechanischen Zellstoff bestehen, welcher aus Espe hergestellt ist, und 70 bis 40 Gewichts-% aus einem chemischen Nadelholz-Zellstoff bestehen, welcher mittels Chargenaufschluss und chlorfreiem (TCF) Bleichen hergestellt wurde, wobei der letztere Zellstoff bei einem Lichtstreukoeffizienten von 22 m²/kg eine Scott-Bindungsstärke aufweist, die wenigstens 400 J/m² beträgt, und über 40 Mequivalente von Carbonsäuregruppen pro Kg trockenen Zellstoffs aufweist.