Untersuchungen zum chemischen Wasserrückhaltevermögen und zur Trocknungsfähigkeit von Papierstoffen unter besonderer Berücksichtigung der Rolle von chemischen Additiven

Die Trocknung von Papier stellt einen sehr energieintensiven Prozess dar. Für die Entfernung des Wassers wird bei der Papierendtrocknung ein Vielfaches der Energie aufgewendet, die nötig ist, um eine gleiche Menge freies Wasser zu verdampfen. Die Ursachen dafür sind in maschinenbedingten sowie stofflichen und chemischen Faktoren zu finden. In dieser Arbeit wurden die stofflichen und chemischen Einflussfaktoren auf die Trocknung dargestellt und analysiert. Mit einer einfachen Labormethode wurde der Trocknungsverlauf von Laborblättern, die auf einen bestimmten Trockengehalt abgepresst wurden, mit einer Infrarottrockenwaage dokumentiert. Zur Beurteilung der Trocknungsfähigkeit wurden drei Kenngrößen, die erste und zweite kritische Feuchtekonzentration sowie die Diffusionsbehinderung, herangezogen. Es konnten spezifische Unterschiede im Trocknungsverhalten von reinen Faserstoffvliesen und Modellpapieren mit Füllstoff sowie Additiven aufgezeigt werden. Werden die Kenngrößen in Hinblick auf den resultierenden Energiebedarf auf die Trocknung gewichtet, hat die erste kritische Feuchtekonzentration den größten Einfluss, gefolgt von der Diffusionsbehinderung und der zweiten kritischen Feuchtekonzentration. Den größten Effekt auf die Kenngrößen der Trocknung hat die Art und die Aufbereitung der Faserstoffe. Die Substitution von Faserstoffen gegen Füllstoffe bewirkt eine deutliche Reduktion des Wasserrückhaltevermögens, wobei die eingelagerten Füllstoffpartikel durch eine Aufweitung des Fasernetzes einen Teil der Reduktion kompensieren. Einige der chemischen Additive, insbesondere die geladenen Polymere, bewirken bei optimaler Dosierung eine zusätzliche Verringerung der Wasserspeicherkapazität durch eine Entwässerung und Strukturierung der fasergebundenen Fibrillen und des Feinstoffs