Holz und Zellstoff1   | Holz und Zellstoff   | Sappi Fine Paper Europe
Inhaltsverzeichnis                               1. Holzarten                                            3                ...
1. Holzarten                    Sorten                                                                     Holzarten      ...
1. Holzarten                    Struktur                               Laubholz – Kurzfaser    Nadelholz – Langfaser4   | ...
1. Holzarten                    Eigenschaften für die Papiermischung (Halbzeug)                                           ...
1.1. Holzaufbau                    •      Borke:                           – Äussere Rindenschicht aus abgestorbene Korkze...
1.2. Holzwachstum                                   Frühjahr                                                        Kambiu...
1.3. Entstehung von Cellulose                           – Traubenzucker (Glucose) wird durch Wasserabgabe umgewandelt zu S...
1.4. Chemischer Aufbau                    • Cellulose:                           – Gerüstsubstanz der Zellwand            ...
2. Zellstoffproduktion                     Ablaufplan10   | Holz und Zellstoff   | Sappi Fine Paper Europe
2.1. Holzplatz                     Schritt 111   | Holz und Zellstoff   | Sappi Fine Paper Europe
2.2. Entrinden                     Schritt 2: Debarking drum / Rindentrommel12   | Holz und Zellstoff   | Sappi Fine Paper...
2.3. Chipping                     Schritt 313   | Holz und Zellstoff   | Sappi Fine Paper Europe
2.4. Holzaufschluss                     Schritt 414   | Holz und Zellstoff   | Sappi Fine Paper Europe
2.4.1. Mechanical vs. chemical pulp                                                          Mechanical pulp          Chem...
2.4.2. Mechanical pulp                     Holzschliff                     • Steinschliff (SGW)                           ...
2.4.2. Mechanical pulp                     (Chemi) Thermo Mechanical Pulp                     • TMP                       ...
2.4.2. Mechanical pulp                     (Chemi) Thermo Mechanical Pulp                                                 ...
2.4.3. Chemical pulp                     • Ziel:                            – Abbau und Herauslösen des Lignins           ...
2.4.3. Chemical pulp                                                            Sulfatzellstoff                  Sulfitzel...
2.4.3. Chemical pulp                     Sulfatzellstoff                     • Entwickelt 1879                            ...
2.4.3. Chemical pulp                     Sulfitzellstoff                     • Entwickelt zwischen 1876 und 1878          ...
2.4.3. Chemical pulp                     Sulfitzellstoff                                                  Vorteile        ...
2.5. Messdaten                       Zellstoffhärte                   Kappa     Restlignin                       Sehr weic...
2.6. Bleichen                     • Farbige Substanzen werden im Zellstoff modifiziert                            – Verlie...
2.6. Bleichen                     • Waschstufen zwischen den chemischen Behandlungen                                      ...
2.6.1. Bleichmethoden                     • Zellstoff kann gebleicht werden mit:                            – Elementarchl...
3. Übersicht Zellstofffabrik Sappi Gratkorn28   | Holz und Zellstoff   | Sappi Fine Paper Europe
Besten Dank             für ihre Aufmerksamkeit!             Jörg Abelmann29   | Holz und Zellstoff   | Sappi Fine Paper E...
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  1. 1. Holz und Zellstoff1 | Holz und Zellstoff | Sappi Fine Paper Europe
  2. 2. Inhaltsverzeichnis 1. Holzarten 3 1.1. Holzaufbau 6 1.2. Holzwachstum 7 1.3. Entstehung von Zellstoff 8 1.4. Chemischer Aufbau 9 2. Zellstoffproduktion 10 2.1. Holzplatz 11 2.2. Entrinden 12 2.3. Chipping 13 2.4. Holzaufschluss 14 2.4.1. Mechanical vs. chemical pulp 15 2.4.2. Mechanical pulp 16 2.4.3. Chemical pulp 19 2.5. Messdaten 24 2.6. Bleichen 25 2.6.1. Bleichmethoden 27 3. Übersicht Zellstofffabrik Sappi Gratkorn 282 | Holz und Zellstoff | Sappi Fine Paper Europe
  3. 3. 1. Holzarten Sorten Holzarten Laubholz Nadelholz (Hardwood) (Softwood) Buche Fichte Birke Tanne Pappel Kiefer3 | Holz und Zellstoff | Sappi Fine Paper Europe
  4. 4. 1. Holzarten Struktur Laubholz – Kurzfaser Nadelholz – Langfaser4 | Holz und Zellstoff | Sappi Fine Paper Europe
  5. 5. 1. Holzarten Eigenschaften für die Papiermischung (Halbzeug) Laubholz Nadelholz Kurzfaser Langfaser Festigkeit Mittel Hoch Elastizität Mittel Hoch Bulk/Volumen Hoch Mittel Opazität Hoch Mittel Geeignet für Hohe g/m² Niedrige g/m² Faserlänge 1 mm 2-3 mm Faserbreite 15-25 µm 35-45 µm Grundsatz: Es kommt später auf die Mischung an5 | Holz und Zellstoff | Sappi Fine Paper Europe
  6. 6. 1.1. Holzaufbau • Borke: – Äussere Rindenschicht aus abgestorbene Korkzellen – Schützt vor Beschädigungen, Wasserverlust, Witterung, Bakterien – Borkenzellen wachsen nicht aber reißen auf • Korkkambium: – Bildet Korkzellen und so auch die Borke – Schließt Risse im Borkenmantel • Bast: (Innere Rinde) – Speicherung der Assimilaten und deren Transport – Assimilation = Stoff- und Energieumwandelung • Kambium: – Wachsender Teil des Baumes • Splintholz: – Wasser- und Nährsalztransport, Festigung und Assimilaten Speicherung – Jedes Jahr bildet sich einen neuen Ring (Jahreszeitlich bedingte Phasen) – Einlagerung von Lignin (Klebstoff) • Kernholz: – Stützende Säule, die meist beginnt im Alter von 20-40 Jahren • Mark: – Totes Fasergebinde, Mittelpunkt des Stammes6 | Holz und Zellstoff | Sappi Fine Paper Europe
  7. 7. 1.2. Holzwachstum Frühjahr Kambium spaltet dünnwandige Zellen Breite Jahresringe ab: Frühholz Sommer Kambium spaltet Schmale dickwandige Zellen Jahresringe ab: Spätholz Winter Einstellung der Wachstumstätigkeit Keine Ringbildung • Wachstumsperiode abhängig vom Klima und Breitengrad7 | Holz und Zellstoff | Sappi Fine Paper Europe
  8. 8. 1.3. Entstehung von Cellulose – Traubenzucker (Glucose) wird durch Wasserabgabe umgewandelt zu Stärke – Durch deren Vervielfachung entsteht Zellulose8 | Holz und Zellstoff | Sappi Fine Paper Europe
  9. 9. 1.4. Chemischer Aufbau • Cellulose: – Gerüstsubstanz der Zellwand – Lange, fadenförmige Polysaccharidketten aus Traubenzuckermolekülen – Aufgrund von Wasserstoffbrückenbildung entsteht eine kristallähnliche Struktur • Hemicellulose: – Kittsubstanzen und Flexibilisatoren – Kurze Polysaccharidketten aus unterschiedlichen Zuckern • Lignin: – Klebstoff des Holzes – Füllsubstanz im Zellulosegerüst – Verursacht die Verholzung – Nimmt Druckkräfte auf, schützt vor Angriffe9 | Holz und Zellstoff | Sappi Fine Paper Europe
  10. 10. 2. Zellstoffproduktion Ablaufplan10 | Holz und Zellstoff | Sappi Fine Paper Europe
  11. 11. 2.1. Holzplatz Schritt 111 | Holz und Zellstoff | Sappi Fine Paper Europe
  12. 12. 2.2. Entrinden Schritt 2: Debarking drum / Rindentrommel12 | Holz und Zellstoff | Sappi Fine Paper Europe
  13. 13. 2.3. Chipping Schritt 313 | Holz und Zellstoff | Sappi Fine Paper Europe
  14. 14. 2.4. Holzaufschluss Schritt 414 | Holz und Zellstoff | Sappi Fine Paper Europe
  15. 15. 2.4.1. Mechanical vs. chemical pulp Mechanical pulp Chemical pulp Finanzierung Billig Teuer Ausbeute Hoch: ca. 90% Niedrig: ca. 50% Chemische Stoffe Wenig Viele (Wiederverwertung >99%) Energie Intensiver Verbrauch Energiegewinn Helligkeit Niedrig Hoch Vergilbung Hoch Niedrig Opazität Hoch Niedrig Festigkeit Niedrig Hoch15 | Holz und Zellstoff | Sappi Fine Paper Europe
  16. 16. 2.4.2. Mechanical pulp Holzschliff • Steinschliff (SGW) – Entwickelt 1843 von F. G. Keller – Keine Vorbehandlung – Verarbeitung unter atmosphärischem Druck und Temperatur – Ausbeute: 90-95%  Holzinhaltstoffe bleiben vollständig erhalten • Braunschliff – Dämpfung des Holzes vor Schleifprozess – Fasern bräunlich gefärbt – Ausbeute: <90%  Aber bessere Festigkeit • Druckschliff (PGW) – Verarbeitung unter Druck (2 bis 4,5 bar) und hoher Temperatur (110-135°C) • Chemischer Schliff (CGW) – Chemische Vorbehandlung – Lignin wird teilweise entfernt  Geringere Ausbeute16 | Holz und Zellstoff | Sappi Fine Paper Europe
  17. 17. 2.4.2. Mechanical pulp (Chemi) Thermo Mechanical Pulp • TMP – Hackschnitzel werden gedämpft – In Refinern unter Dampfdruck in einzelne Fasern zermahlen • CTMP – Hackschnitzel werden imprägniert (mit einem chemischen Stoff gemischt) – Gekocht – Gemahlen – Gebleicht17 | Holz und Zellstoff | Sappi Fine Paper Europe
  18. 18. 2.4.2. Mechanical pulp (Chemi) Thermo Mechanical Pulp T: light cooking of C: chemical woodchips impregnation of woodchips P: pulp ready for bleaching M: mechanical refining18 | Holz und Zellstoff | Sappi Fine Paper Europe
  19. 19. 2.4.3. Chemical pulp • Ziel: – Abbau und Herauslösen des Lignins  Lignin bindet die einzelnen Fasern – Faserstruktur der Cellulose soll erhalten bleiben • In Praxis: – Es bleibt nur Restlignin übrig – Hemicelullose und Cellulose werden auch zum Teil abgebaut – Die Ausbeute ist ca. 50% (vs. Holzschliff ca. 90%) • Hauptarten: – Sulfatzellstoff – Sulfitzellstoff19 | Holz und Zellstoff | Sappi Fine Paper Europe
  20. 20. 2.4.3. Chemical pulp Sulfatzellstoff Sulfitzellstoff (Kraftzellstoff) Kochdauer 1-2 Stunden 3-8 Stunden Temperatur 170-180°C 130-140°C pH-Werte 13+ (alkalisch) 1-2 (sauer) Ausbeute 45-50% 50-55% Festigkeit Hoch Niedrig Fasern von aussen angegriffen Fasern von innen angegriffen Rohstoffe Flexibel Limitiert Finanzierung Teuer Billig Geruch Stinkt Wenig geruch20 | Holz und Zellstoff | Sappi Fine Paper Europe
  21. 21. 2.4.3. Chemical pulp Sulfatzellstoff • Entwickelt 1879 – 80 – 85 % der weltweiten Zellstoffproduktion • Ausgangsmaterial: – Rundholz und Hackschnitzel • Alkalisches Kochverfahren: pH Wert 11 • Besonderheiten: – Alle Hölzer sowie Einjahrespflanzen können aufgeschlossen werden – Rückgewinnung der verwendeten Chemikalien ist obligatorisch – Verbrennung der Ablauge für die Energieerzeugung21 | Holz und Zellstoff | Sappi Fine Paper Europe
  22. 22. 2.4.3. Chemical pulp Sulfitzellstoff • Entwickelt zwischen 1876 und 1878 – 15 – 20 % der weltweiten Zellstoffproduktion • Ausgangsmaterial: – Rundholz und Hackschnitzel • Saures Kochverfahren: pH-Wert 4 – Kochdauer 3-8 Stunden mit schwefliger Säure (Magnesiumbisulfitverfahren) – Auswaschen des Lignins in saurem Milieu – Aufschluss erfolgt unter Druck bei 130-145°C – Hohe Ansprüche an die Güte des Holzes – Ausbeute ca. 55% • Besonderheiten: – Harzreiche Hölzer (Kiefer) können nicht aufgeschlossen werden – Rückgewinnung der verwendeten Chemikalien ist heute obligatorisch22 | Holz und Zellstoff | Sappi Fine Paper Europe
  23. 23. 2.4.3. Chemical pulp Sulfitzellstoff Vorteile Nachteile Kleinere Einheiten wirtschaftlich ab Begrenzte Rohstoffbasis  Sulfit: 100‘000 TO/Jahr  Sulfat: 500‘000 TO/Jahr Gute Ausbeute Rindenempfindlich Gute Bleichbarkeit Geringere Festigkeit Hoher Ausgangs-Weißgrad Abwasserbelastung  Sulfit: Gräulich Weiß / Sulfat: Braun23 | Holz und Zellstoff | Sappi Fine Paper Europe
  24. 24. 2.5. Messdaten Zellstoffhärte Kappa Restlignin Sehr weich 0,5 – 1 1,5% Weich 11 – 15 1,5 – 2,5% Normal 23 – 31 3,0 – 4,0% Hart 46 – 54 6,0 – 7,0% Sehr Hart 54 – 69 7,0 – 9,0%24 | Holz und Zellstoff | Sappi Fine Paper Europe
  25. 25. 2.6. Bleichen • Farbige Substanzen werden im Zellstoff modifiziert – Verlieren die Fähigkeit Licht vollständig zu absorbieren – Restlignin und andere unerwünschte Stoffe werden entfernt Kochen O₂ Bleichen25 | Holz und Zellstoff | Sappi Fine Paper Europe
  26. 26. 2.6. Bleichen • Waschstufen zwischen den chemischen Behandlungen Erste Waschstufe Letzte Waschstufe26 | Holz und Zellstoff | Sappi Fine Paper Europe
  27. 27. 2.6.1. Bleichmethoden • Zellstoff kann gebleicht werden mit: – Elementarchlor und Chlordioxid  Alter Vorgang  Hohe Umweltbelastung  Heute ECF/TCF Zellstoff  Elementar-/Total chlorfrei gebleicht – Ozon (O3) und Sauerstoff (O₂) in verschiedenen Formen  Papier nahezu geruchslos  Sappi war der erste mit dem „Sapoxal oxygen bleach process“ – Wasserstoffperoxid (H₂O₂)  Komponenten: Natronlauge, Wasserglas, Schwefelsäure  Oxidativer Vorgang: Metall + Sauerstoff wird zu Metalloxid – Natriumdithionit (NaS₂O4)  Reduktiver Vorgang: Metalloxid zerlegt in Metall + Sauerstoff27 | Holz und Zellstoff | Sappi Fine Paper Europe
  28. 28. 3. Übersicht Zellstofffabrik Sappi Gratkorn28 | Holz und Zellstoff | Sappi Fine Paper Europe
  29. 29. Besten Dank für ihre Aufmerksamkeit! Jörg Abelmann29 | Holz und Zellstoff | Sappi Fine Paper Europe

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