APR Ausgabe 44 1997

eschränkte man sich freilich auf die Kompartimente
Papier, Abwasser, Abluft und
Reststoffe. Die Verteilung einer Chemikalie
zwischen diesen vier Immissionsräumen gelang
mit Hilfe eines Tabellenkalkulationsprogrammes
zur Berechnung der Gleichgewichtskonzentration
in den miteinander verknüpften
Kompartimenten.
Die 1% an chemischen Zusatzstoffen gliedern
sich auf in 0,5% synthetische Bindemittel,
0,25% Leimungsmittel, 0,08% Naßverfestiger,
0,06% Bleichmittel, 0,05% Retentionsmittel
sowie restliche 0,06% für Farbstoffe,
Biozide oder Stoffentlüfter. Innerhalb dieser
1% unterscheidet man zwischen
� Prozeßchemikalien, die die Produktion
unterstützen oder sogar erst ermöglichen
(Retentions- und Flockungsmittel, Entschäumer
etc.) und
� qualitätsverbessernde Chemikalien, die
bestimmte Papierqualitäten verbessern
(wie zum Beispiel Leimungsmittel,
Naßverfestiger, Farbstoffe, Aufheller,
Streichfarbenbinder u. a. m.).
Für die wichtigsten Untergruppen hatte
man besonders versierte Mitglieder des
Goebelschen Arbeitskreises ausgewählt, die
sich zum Wesentlichen des jeweiligen Problemfeldes
kompetent äußern konnten. Dieser
Referatreigen begann mit einer BASF-
Präsentation von W. J. Auhorn, schon seit
mancher HV eine feste Größe in der Sprecherflucht!
Retentionsmittel und Stoffentlüfter
am Beispiel holzhaltiger Druckpapiere
Auhorn nutzte seine 17 Minuten redlich,
ohne in Hektik zu verfallen, obwohl der
Markt eine Reihe von erwähnenswerten Retentions-.
Fixier- und Flockungsmitteln anbietet,
deren Anteil im Papier sich allerdings
auf 0,05% beschränkt – die Stoffentlüfter
bringen es auf nur 0,01%!
Quantitativ ging es um 65 000 t
Polyacrylamide, 2500 t Polyethylenimine und
12 000 t sonstiger Produkte, insgesamt um
3% vom großen Kuchen der Retentionsmittel,
dessen größte Stücke Aluminiumsalze
(1,5 Mio. t = 65%) und kationische Stärke
(700 000 t = 31%) beanspruchen. Auhorn war
gründlich genug, auch deren chemische
Struktur anzugeben, so zum Beispiel die des
vierwertigen Alaunkations [Al8 (SO4)5OH10]4 + ,
auf Poly-DADMAC und Polyvinylamine
machte er aufmerksam (in Abwesenheit von
44/97 1108
PAPIERERZEUGUNG
F. Linhardt). Der ungebrochen hohe Anteil
von Al-Salzen (auch PAC = Polyaluminiumchlorid)
basiert auf der immer noch sehr
starken Harzleimung. Das solide Standbein
der kationischen Stärke beruht auf dem Umstand,
daß Stärke außer der Retentionsverbesserung
auch noch die Trockenfestigkeit
des Papiers erhöht.
Quantitativ spielen die synthetischen
Polymere mit nur 100 000 t p. a. (= 4% Mengenanteil)
eine beeindruckend kleine Rolle,
die mit 100 bis 500 g Festsubstanz pro Tonne
Papier beinahe vernachlässigbar erscheint.
Die überaus eindrucksvolle Wirksamkeit dieser
Polymeren (auch Stärke und Al-Komplexe
gehören dazu!) beruht auf ihrer Fähigkeit,
das Adsorbens mit Wasserstoffbrücken- bzw.
Ionenverbindungen dicht zu belegen, so daß
sie zum Teil auch als Flockungshilfsmittel in
der Abwasserreinigungsanlage vorzüglich
funktionieren! Die
Stoffentlüfter bzw. Schaumverhüter
unterscheiden sich deutlich in Chemie und
Funktion von den Retentionsmitteln. Weltweit
werden nur 30 000 t benötigt, davon 50%
als Emulsionen, 40% als synthetische und
10% als mineralische Öle. Ihre Wirkung beruht
auf folgendem Prinzip: man nimmt eine
hydrophobe Substanz entweder allein (Mineralöle)
oder in Kombination (Lipidderivate
wie z. B. Fettalkohole) mit nichtionischen (für
Amphiphilie z. B. Ethoxyle) oder polaren
Gruppen für tensidähnliche Hydrophilie
(durch 0, OH, COOH, SO3H, NR2), die aufgrund
ihrer Struktur die Fähigkeit besitzen,
auf hydrophobe Faseroberflächen aufzuziehen
bzw. in Grenzflächen von Luft/Wasser in
Bläschenform anzureichern. Dadurch werden
die Luftbläschen speziell in ihrer Vergesellschaftung
mit Faseroberflächen destabilisiert
und so die Entlüftung initiiert. Die Entlüftung
bedeutet zugleich auch Schaumverhütung!
Die erstaunlichsten Erfahrungen mit den
gesamten „Hilfsmitteln“ macht man freilich
erst im Betrieb, wo sie sich selbst um ein Vielfaches
übertreffen, denn sie beschränken sich
ja nicht auf das Retendieren und Entlüften,
sondern gebären noch Effekte hinzu, für die
man gar nicht bezahlt hat! So verbessern
Entlüfter auch die Entwässerung auf dem
Sieb und in den Naßpressen, erleichtern die
Zwischeneindickung des Papierstoffs und erlauben
eine signifikante Energieeinsparung
bei der Stofförderung; nicht zuletzt gewinnt
dabei auch die Papierqualität sowie die Produktivität!
– Alle aufgezählten Effekte leuchten
zumindest den Textilrheologen sofort ein,
wie an dieser Stelle kommentiert sei, denn
kleine Luftblasen verhalten sich im Rahmen
eines Vlieses oder aber in engen Kanülen
(Spinndüsen!) wie Festkörper, die folglich
auch die Vliesentwässerung hemmen – und
das kostet eine Menge Geld bei der Trocknung!
Nicht zuletzt verankern sie Faserenden
in den Grenzflächen und erhöhen so die
Viskosität; simultan reagieren sie auf Druck
und Kompression und beim Entspannen mit
Mikroexplosionen, die das Vlies beim Aufbau
stören, was zusätzlich mit Energieeintrag
verbunden ist. In diese kolloidalen Mechanismen
greifen auch die Retentionsmittel
ein, die die Mikropartikel des Stoffs (Füller
etc.) an die Fasern binden und somit aus den
Vliesporen im Status nascendi entfernen. Ergo
vergrößert sich der Durchmesser des
Porenkollektivs, was zwangsläufig die Entwässerung
befördert unter simultaner Entfernung
der Schwebstoffe, was wiederum in
zweiter Folge das Abwasser entlastet und die
Kreislaufschließung befördert.
Die Summe der genannten (und noch mancher
ungenannten, weil noch nicht verstandenen)
primären und sekundären Hilfsstoffeffekte
ermöglichen in finaler Konsequenz
die Anhebung der PM-Geschwindigkeit,
im Managerdeutsch auch Runnability
genannt.
Nicht minder lobenswert ist ihr weitgehender
Verbleib entweder im Papier, das 99%
der Retentionsmittel bindet, oder aber zu
74% im Abwasser, wo die Entlüfter zu 90% in
der biologischen Klärstufe abgebaut werden.
Im Klärschlamm und den Reststoffen verbleiben
noch 0,1% der ursprünglichen Zusatzmenge
von 10 bis 50 g pro Tonne Papier.
Die ökologische Relevanz
spielt in praxi keine Rolle. Sogar Lebensmittelverpackungen
dürfen laut Empfehlung
36 des Instituts für Verbraucherschutz bis
zu 0,2% (fest) Retentionsmittel im Papier
enthalten. Dadurch bleibt ihre Recyclierbarkeit
erhalten, und auch die Kompostierbarkeit
wird nicht tangiert, denn polyfunktionelle
Amine werden ebenso wie Eiweiße abgebaut.
Selbst die Entlüfter werden zu 70 bis
90% abgebaut, wie andere Tenside (Waschmittel)
auch. Da deren Wirkstoffe nicht flüch-