Einfluss der Stoffmahlung und der Zusatzstoffe auf die Papiereigenschaften

Unter Stoffmahlung versteht man eine mechanische Bearbeitung der Faser. Dabei werden die in Wasser aufgeschwemmten Fasern zwischen rotierenden Messern entweder geschnitten oder gequetscht. Mahlgeräte sind der veraltete, diskontinuierlich arbeitende Holländer und der moderne, kontinuierlich arbeitende Scheiben- oder Kegelrefiner (Kegelstoffmühle). Die Aufgabe der Mahlung besteht darin, bestimmte Papiereigenschaften zu entwickeln.

Bei der schneidenden Mahlung (rösche Mahlung) werden die Fasern senkrecht zu ihrer Längsachse abgeschnitten. Die Faserhohlräume bleiben erhalten, nur die Faserlänge wird gekürzt. Rösch gemahlener Faserstoff entwässert leichter auf der Papiermaschine und ergibt ein voluminöses, weiches, saugfähiges und opakes (undurchsichtiges) Papier von geringerer Festigkeit. Beispiele für Papiere mit rösch gemahlenem Faserstoff sind Werkdruckpapiere, Löschpapiere, Hygienepapiere.

Bei der quetschenden Mahlung (schmierige Mahlung) werden die Fasern in ihrer Längsachse aufgerissen und in ihre Fibrillen (feinste Einzelfäserchen) aufgespalten. Die Faserhohlräume gehen verloren, die Oberfläche wird vergrößert, die Faserlänge bleibt erhalten. Bei der Blattbildung lagern sich die Fasern enger, das gegenseitige Verfilzen wird begünstigt. Dies ergibt ein sehr dichtes, wenig saugfähiges Papier mit hoher Transparenz und sehr guten Festigkeitseigenschaften. Beispiele für Papiere mit sehr schmierig gemahlenem Faserstoff sind Pergamentersatzpapier, Transparentpapier, Pergaminpapier.

Die meisten Papierarten der Buchbinderei liegen in der Mahlung zwischen den beschriebenen Extremen der röschen und stark schmierigen Mahlung.

Hilfsstoffe sind nichtfasrige Zusatzstoffe zum Papier. Hierzu gehören:
• Füllstoffe,
• Leimstoffe,
• Farbstoffe sowie
• spezielle Hilfsstoffe.

Sie verleihen dem Papier spezielle Eigenschaften die durch Faserstoffe allein nicht erreichbar sind.

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Stoffmahlung und Zusatzstoffe

Bei der Stoffmahlung werden Fasern, die vorher in Wasser aufgeschwemmt sind, geschnitten oder gequetscht.

Mahlgeräte: Holländer (veraltet), Scheiben-Refiner, Kegel-Refiner (Kegelstoffmühle). Alle Geräte haben rotierende Messer.

Die Papier-Eigenschaften kann man schon beim Mahlen beeinflussen und mitbestimmen. 

Man unterscheidet 2 Arten der Mahlung:

  1. schneidende Mahlung (rösche Mahlung)
  2. quetschende Mahlung (schmierige Mahlung)

Schneidende (= rösche) Mahlung: 

Merkmale:
  • Die Fasern werden senkrecht zu ihrer Längsachse abgeschnitten.
  • Die Faser-Hohlräume bleiben erhalten, die Faser wird nur gekürzt.
  • In den hohlen Fasern kann sich Wasser einlagern.
Eigenschaften von Papier mit diesen Fasern:
  • sehr saugfähig, da sich Wasser in den hohlen Faser einlagern kann
  • weich und nicht so fest
  • opak (undurchsichtig)

Beispiele: Werkdruckpapiere, Löschpapiere, Hygienepapiere.

Quetschende (= schmierige) Mahlung:

Merkmale:
  • Die Fasern werden gequetscht uns in feinste Einzelfäserchen aufgerissen.
  • Die Faser-Hohlräume werden zerstört, die Faser-Länge bleibt gleich.
  • Die Faser-Oberfläche wird größer. 
Eigenschaften von Papier mit diesen Fasern:
  • Die Fasern liegen enger/dichter und verfilzen mehr.
  • wenig saugfähig
  • sehr fest
  • transparent (durchsichtig)

Beispiele: Pergamentpapier, Transparentpapier , Pergaminpapier.

 

Mahlung

Faser

Eigenschaft

Schneidend (= rösch)

gekürzt

Faser-Hohlraum intakt

sehr saugfähig

weich

opak (undurchsichtig)

Quetschend (= schmierig)

nicht gekürzt

Faser-Hohlraum zerstört

wenig saugfähig

sehr fest

transparent (durchsichtig)

Hilfsstoffe (= Zusatzstoffe):

a) Füllstoffe

b) Leimstoffe

c) Farbstoffe

d) spezielle Hilfsstoffe.

Mit Hilfsstoffen kann man dem Papier bestimmte Eigenschaften geben.

a) Füllstoffe

Füllstoffe sind weiße, nicht-wasserlösliche Verbindungen (Pigmente). Sie sollen die winzigen Zwischenräume zwischen den verfilzten Fasern ausfüllen. Ihr Anteil ist bis 30%.

Füllstoffe sind meist Mineralstoffe, z. B. Kaolin (Porzellanerde oder weiße Tonerde), Talkum (feines Puder aus einem Mineral) Kreide, Gips.
 

Positive Einflüsse auf die Papier-Qualität (vor allem bei grafischen Papieren):

  • Die Oberfläche wird glatter, auch beim Satinieren.
  • Das Papier wird undurchsichtiger.
  • Das Papier wird weißer.
  • Das Papier wird weicher.
  • Das Papier nimmt Druckfarbe besser auf.
  • Die Plan-Lage wird besser, es liegt plan (flach, eben). 
  • Man braucht weniger teure Faserstoffe. Das Papier wird billiger.
     

Negative Einflüsse auf die Papier-Qualität

  • Das Papier wird weniger fest und weniger dehnbar. Dann kann man Karton nicht mehr gut rillen (eine Linie eindrücken, an der man gut falten kann).
  • Es gibt viel Staub, z. B. beim Schneiden.
  • Die Standzeiten  bei Schneidmessern sind kürzer.
  • Das Papier wird schwerer, es hat ein höheres Papier-Gewicht.

b)  Leimstoffe

Leimstoffe sind Naturharze, Kunstharze und Stärke. Die Leimung soll das Papier weniger saugfähig machen.

Nachteile bei Papier mit hoher Saugfähigkeit:

  • Tinte verläuft beim Schreiben
  • Klebstoff zieht ein und durchweicht das Papier. Man kann das Papier dann schlecht verarbeiten, z.B. beim Kaschieren.
     

Die Menge der Leimung ist unterschiedlich, je nach der Papier-Art.

Papier-Art

Leimung

Begründung

Schreibpapier

Voll-Leimung

Damit man mit Tinte schreiben kann

Vorsatz-Papier

Wenig Leimstoffe

Damit sich Klebstoff gut mit dem Papier verbindet

Löschpapier

Keine Leimstoffe

Damit das Papier sehr saugfähig ist

 

Man unterscheidet :

  • Stoff-Leimung: Die Leimstoffe werden direkt in die Papiermasse gemischt.
  • Oberflächen-Leimung: die Leimstoffe werden auf die Papierbahn gebracht.

c) Farbstoffe

Man unterscheidet:

  • Stoff-Färbung:
    Die Farbstoffe werden direkt in die Papiermasse gemischt. Vorsatz- und Überzugspapiere sollen im Stoff gefärbt sein, damit man z.B. Beschädigungen nicht so gut sieht.
  • Oberflächen-Färbung:
    Die Farbstoffe werden auf die Papierbahn gebracht. Hier sieht man beim Schneiden oder Reißen das weiße Papier.

 

Weiße Papiere werden oft bläulich getönt, damit man den Gelbstich vieler Faserstoffe nicht sieht. Das Papier wirkt weißer.

Farbstoffe für farbige Überzugs- und Vorsatzpapiere müssen lichtecht, wasserfest, scheuerfest und säure- und laugenecht sein.

d)  Spezielle Hilfsstoffe

Optische Aufheller verwandeln ultraviolettes Licht in blaues Licht. Dadurch wirkt das Papier heller und weißer.

Andere Zwecke: Papier flammsicher machen, vor Insekten schützen u.a.

 

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