Chemische und morphologische Veränderungen von Zellstoffen während der Bleiche und deren Auswirkung auf die technologischen Eigenschaften

Die Bleichtechnologie hat in den letzten Jahren viele Veränderungen durch die Umstellung auf elemantarchlorfrei gebleichten (ECF) und totalchlorfreigebleichenten (TCF) Zellstoff erfahren. Diese Zellstoffe besitzen andere Fasereigenschaften als klassisch gebleichte Zellstoffe. Ein Ziel dieser Arbeit war es, durch systematische Untersuchungen verschiedener Bleichstufen die Veränderungen der Fasereigenschaften durch die Bleiche und der Eigenschaften der aus diesen Fasern hergestellten Blättern zu erfassen. Durchgeführt wurden je eine dreistufige ECF-Sequenz mit den Stufen O-Z-P und eine TCF-Sequenz mit den Stufen EOP-D-P. Durch die steigende Altpapierquote wird die Recyclierbarkeit der Zellstoffe immer wichtiger. Die Zellstoffe erleiden durch die Trocknung bei der Herstellung irreversible Eigenschaftsveränderungen, die sich insbesondere in schlechteren mechanischen Eigenschaften beim nochmaligen Verwenden der Fasern (Recycling) niederschlagen. Diese negativen Veränderungen werden unter dem Begriff Verhornung zusammengefasst. Das zweite Ziel dieser Arbeit war es, Informationen darüber zu erhalten, wie sich die einzelnen Bleichstufen oder die gesamten Bleichsequenzen auf die Verhornung auswirken und ob Zellstoffe so hergestellt werden können, dass sie eine geringere Verhornungsneigung, d.h. eine bessere Rezyklierbarkeit, besitzen. Zusammenfassend kann man sagen, dass ECF-gebleichte Zellstoffe ein wesentlich besseres Eigenschaftsprofil aufweisen als TCF-gebleichte Zellstoffe. Die ECF-Bleiche ist wesentlich selektiver, was sich z.B. im Celluloseabbau oder dem Lösen von Polyosen niederschlägt. Auch werden hier wesentlich bessere mechanische Festigkeiten (Reisslänge, Fortreissfestigkeit) erreicht. Mann kann sagen, dass das Lignin durch die ECF-Sequenz stärker gebleicht wird, da sich bei einer höheren Kappazahl niedrigere Absorptionskoeffizienten ergeben. Insgesamt erreichen ECF-Zellstoffe einen gleich hohen Weißgrad bei einer höheren Opazität im Vergleich zu TCF-Zellstoffen. Als Mass fuer die Verhornungsneigung von Zellstoffen wurde die Abnahme des WRV-Wertes und zum ersten Mal die Abnahme des gebundenen Wassers bestimmt. Es zeigte sich, dass der WRV-Wert kontinuierlich sinkt, wenn das als Spacer wirkende Lignin aus der Faser entfernt wird. Ein Unterschied zwischen den beiden Sequenzen ist jedoch bei geringen Ligningehalten festzustellen auch hier ergeben ECF-Zellstoffe bessere Werte. Der Grund hierfür liegt in der unterschiedlichen Ligninsruktur. Bezüglich der Abnahme des gebundene Wassers konnte kein Einfluss der Bleiche festgestellt werden. Die Abnahme war hier nur vom Wert der initialfeuchten Proben abhängig.

In the last years bleaching changed from chlorine to elemental-chlorine-free (ECF) and total-chlorine-free (TCF) bleaching. One aim of this work was to examine the changes in fibre characteristics which happen in the bleaching stages and the paper properties which result from this changes. For this purpose two different sequences one ECF (O-Z-P) and one TCF (EOP-D-P) were carried out. Pulp undergoes a number of partly irreversible changes during the process of drying. These losses of properties are summarised by the term "hornification". They may have a negative effect on processibility and the quality of products. The second aim of this work was to evaluate the possibilities of producing pulp which tendency of hornification is lower than market pulp. The ECF pulps show much better properties than the TCF pulps. ECF bleaching is more selective for example the cellulose degradation and the extraction of polyoses are less and the mechanical properties are better compared to TCF bleaching. The ECF sequence yields a better bleached lignin because of a lower absorption coefficient at a higher kappa number compared to the TCF sequence. ECF pulps obtain the same high brightness but a sightly higher opacity than TCF pulp. To meausure the hornification tendency two different methods are applied. The decrease of the water retention value (WRV) and for the first time the decrease of the bound water. The results show that the WRV continously decreases when the lignin content decreases. This is due to the ability of the lignin to act as a spacer whithin the fiber. There where no differences between the two bleaching sequences accept of small kappa numbers. When pulp is bleached to low kappa numbers, ECF pulps have a lower hornification tendency than TCF pulps. These differences are due to the different lignin structure. The decrease of the amount of bound water shows no difference between the two sequences. The decrease only depents on the amount of bound water of the initially wet fibers.