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Stoffaufbereitung …

Stoffaufbereitung an einer Zeitungsdruckpapiermaschine.

… ist der einer Papier- beziehungsweise Kartonmaschine vorgelagerte Bereich, in dem zahlreiche Prozesse ablaufen, um eine Stoffsuspension aus den eingesetzten Faserstoffen und anderen notwendigen nicht fasrigen Materialien herzustellen.

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Papier wird bekanntlich aus vielen Einzelfasern hergestellt. Also beginnt mit der Stoffaufbereitung, in der sich viele Anlagen und Aggregate befinden, der umfangreiche Produktionsprozess des Papierherstellens. Die Halbstoffe Zellstoff, Holzstoff sowie Altpapier werden mechanisch und chemisch aufbereitet und anschließend der Stoffzentrale zugeführt mit dem Ziel, optimal für den Blattbildungsprozess zur Verfügung zu stehen.

Je nach der zu produzierenden Papierqualität erfolgt hier die Mischung der verschiedenen Faserstoffe im richtigen Verhältnis. Ebenfalls werden Füll- und Hilfsstoffe zugegeben, die der Verbesserung der Papierqualität und der Optimierung bzw. Erhöhung der Produktivität dienen. Komplettiert wird dann die fertige Stoffsuspension durch die mengenmäßig abgestimmte Zugabe des Rückstoffes, des innerbetrieblichen Ausschusses aus dem Erzeugungsprozess.

In einem allgemeinen Überblick weist eine Stoffaufbereitung folgende Grundprozesse auf:

· Auflösen / Suspendieren

· Fördern

· Trennen / Reinigen

· Mischen

· Bearbeiten / Zerkleinern

· Stapeln / Lagern

· Dosieren

Umfang und Intensität der Stoffaufbereitung richten sich klar nach dem eingesetzten Fasermaterial, seien es die Primärfaserstoffe, wie Zellstoff und Holzstoff oder der Sekundärfaserstoff Altpapier.

Primärfaserstoffe sind frische und relativ saubere Faserstoffe, die keine so umfangreiche Aufbereitung benötigen wie der Sekundärfaserstoff. Dafür ist in der Regel das mechanische Bearbeiten der Faser intensiver, denn hier steht speziell bei Zellstoff die Mahlung deutlich im Vordergrund. Zuerst wird im Stofflöser, besser bekannt als der Pulper, der Zellstoffballen mit Wasser und mechanischer Energie aufgelöst. Anschließend folgen Reinigungsverfahren, denen sich die Zerlegung der in der Fasersuspension enthaltenen Faserbündel in Einzelfasern anschließt. Zur Steigerung der Festigkeit und Verbesserung der Blattbildungseigenschaften werden die Zellstofffasern nach dem Auflösen mechanisch in einem oder mehreren Mahlaggregaten behandelt.

Um die gebrauchten Fasern aus dem Altpapier zu gewinnen, müssen noch weitere typische Prozesse, wie zum Beispiel Dispergieren oder speziell bei der Produktion von graphischen Papieren das Deinken, ablaufen. Schon mal kurz erklärt, Dispergieren bedeutet soviel wie Vergleichmäßigen des Faserstoffes in der Suspension und Deinken ist ein Verfahren für das Ablösen der Druckerfarbe von alten Zeitungen und Zeitschriften.

Auch muss der Reinigungsprozess sehr intensiv durchgeführt werden, denn der Einsatz von Altpapier bedeutet das unvermeidbare Einbringen von Fremd- und Störstoffen. Bekanntlich hängen die Mengen dieser Bestandteile von der verwendeten Altpapiersorte ab. Das Recycling derartiger Altpapiere erfordert einen sehr hohen Reinigungsaufwand. Der anfallende Schmutz innerhalb des Prozessablaufes, bezeichnet als Reject, muss entfernt werden, um Prozessstörungen und Qualitätsverschlechterungen des Papiers zu vermeiden. Also richtet sich die Aufmerksamkeit nicht nur auf den Hauptstrom, den Stofffluss Richtung Papiermaschine, sonder auch auf den Rejectfluss mit dem Ziel einer fast vollständigen Entfernung bzw. Beseitigung der Fremd- und Störstoffe aus dem Hauptprozess.

Die Papier- bzw. Kartonmaschine verlangt eine konstante Zuführung der Stoffsuspension. Um dies zu gewährleisten, befinden sich in der Stoffaufbereitung zwischen den einzelnen Teilprozessen einige Stoffbütten. Somit wird immer eine gewisse Menge an Vorrat sichergestellt.

Unabhängig ob Primär- oder Sekundärfaserstoff, der erste Prozess in der Stoffaufbereitung ist immer das Auflösen der festen Halbstoffe mit viel Wasser, so dass eine pumpfähige Suspension entsteht. Der aufzubereitende Halbstoff liegt entweder in Ballenform oder als lose Ware vor. In Papierfabriken mit eigener Holzstofferzeugung oder integrierter Zellstoffproduktion kommt der fertige Faserstoff schon in Suspensionsform in die Stoffaufbereitung.

Was ist eine Suspension?
Einfach ausgedrückt bezeichnet man eine Suspension als eine Aufschwemmung fester Teilchen in einer Flüssigkeit. Bei niedrigen Stoffdichten sowie größeren Dichteunterschieden zwischen festem und flüssigem Medium sind diese Teilchen in der Suspension nur bei ausreichender Bewegung homogen verteilt. Die Suspendierung von Fasern und Füllstoffen in reichlich Wasser bezeichnet man papiertechnisch gesehen ebenfalls als Suspension. Neben den genannten Bestandteilen können sich noch in Lösung gegangene organische Faserbestandteile sowie organische und anorganische Chemikalien in einer Suspension befinden.

Wichtig ist eine ausreichende Bewegung, etwa durch das Rührwerk in einer Bütte. Denn leicht nachvollziehbar setzt sich bei einem stehenden Stoffwassergemisch der schwerere Faserstoff nach unten ab. Es kommt zu Entmischungserscheinungen, die sich negativ auf das Fördern der Suspension auswirken. Dem wird mit dem Aufrühren begegnet.

Während der Stoffaufbereitung, das heißt im Auflöseprozess, in der Bütte, im Reinigungsaggregat und in der Mahlanlage tritt die Suspension in unterschiedlicher Konzentration, also Stoffdichte auf. Diese beeinflusst den optimalen Prozessablauf in den Teilbereichen erheblich. Ein wichtiger Parameter ist die schon erwähnte Pumpfähigkeit der Suspension. Je nach Pumpentyp gibt es definierte Bereiche der Stoffdichte für ein reibungsloses Pumpen.

Bei der Reinigung oder Aufteilen des Faserstoffes spielt die Stoffdichte erneut eine entscheidende Rollen, denn die Suspension muss durch eine Vielzahl von Aggregaten mit gelochten und geschlitzten Sieben geführt werden. Bei zu hohen bzw. ungleichmäßigen Feststoffanteilen im Gemisch steigt die Verstopfungsgefahr. Fortschrittliche Lösungen der Regel- und Steuertechnik sowie der Förder- und Antriebstechnik erlauben einen hohen Grad der Prozessautomatisierung, so dass alle Arbeitsprozesse am Schaltpult gesteuert und kontrolliert werden. Moderne Anlagenkonzepte einer Stoffaufbereitung stellen die hohen Anforderungen der Papiermaschine an Stoffsauberkeit und Fasereigenschaften bei höchster Betriebssicherheit und niedrigem spezifischem Energieverbrauch sicher.