Innovativ durch Forschung... Innovativ durch Forschung Innovative by research ISSN 1434-7172 Magazin für die Papierindustrie Paper Industry Magazine November 2007 Innovativ durch

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434-

7172

Magazin für die Papierindustrie Paper Industry Magazine November 2007

Innovativ durch ForschungInnovative by researchPapier - Quo Vadis?Paper - Quo vadis?

Deutsche Forschungsagenda nimmt Gestalt anNational research agenda begins to take shape

Simulationstools für eine prozessübergreifende OptimierungDeveloping simulation tools for cross-process optimisation

Verpackungspapiere mit SiOX –BarriereschichtenDeveloping packaging papers with SiOX barrier layers

Polymerelektronische Bauelemente und integrierte Schaltungen auf PapierPolymer electronic components and integrated circuits on paper

Thermomechanischer Stärkeaufschluss - Ein Verfahren ohne Molmassenabbau der Stärke

Thermomechanical starch cooking – A method without molar-mass starch degradation

Ganzheitliche Kostenoptimierung bei VIOCHARTIKI ■VIOCHARTIKI – Integrated cost optimisation at VIOCHARTIKI

Multiclient-Projekte im Heidenauer Technikum ■Multi-client projects in the Heidenau pilot plant

AP-Monitoring - Optimierung der Altpapierstoffaufbereitung ■RC Monitoring – optimising recovered paper treatment

Vorhangbeschichtung - Ein Überblick ■Curtain coating – an overview

Spektralensors zur Online-Bewertung von Beschichtungen ■Multi-channel spectral sensor for the online evaluation of coatings

DOMAS BrailleTester auf Messe in Brno ausgezeichnet ■DOMAS BrailleTester wins prize at trade fair in Brno

23. PTS Streichereisymposium ein voller Erfolg! ■The 23rd PTS Coating Symposium in Baden-Baden: a complete success

11 2

007

Inhalt / Contents

Aktuelle InformationenRecent Information

Neue Mitarbeiter bei der PTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

New colleagues come on board

PTS Mannschaft siegt beim Laubegaster Drachenbootrennen . . . .5

PTS team wins dragon boat cup in Laubegast

VESTRA: Geschwindigkeitsrekord am Tag der offenen Tür . . . . . . .6

VESTRA: Open day with new speed record

Beratungswachstum erfordert Ausgründung . . . . . . . . . . . . . . . . .9

Consultancy growth necessitates spin off

PTS startet Vertrieb von DOMAS in Japan . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

PTS launches DOMAS sales in Japan

Forschungsbeirat der PTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

Research advisory board of PTS

Wechsel im Vorstand der PTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12

Changeover in PTS management

Innovativ durch Forschung Focus: Innovative by research

Papier – Quo vadis? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

Paper – Quo vadis?

Druckfarbenentfernung für hochwertige grafische Massenpapiere 15

An ink removal method for high-quality mass-produced graphic grades

Prozessparametergestütztes ARA-Managementsystem . . . . . . . . 17

A process-parameter-based ETR management system

Wegschlagverhalten von Offsetpapieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18

Setting of printing ink on offset paper

Laufzeit der COST-Aktion E36 verlängert! . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

COST Action E 36 prolonged!

Deutsche Forschungsagenda nimmt Gestalt an . . . . . . . . . . . . . .20

National research agenda begins to take shape

Simulationstools für eine prozessübergreifende Optimierung . . . .23

Developing simulation tools for cross-process optimisation

Fokussierte Forschung im Wet End . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24

Focused research into wet end processes

Bekämpfung von Geruchsproblemen in der Papierindustrie . . . . .25

Eliminating odour problems in the paper industry

Präkeramische Sinterpapiere für keramische Filtersysteme . . . . . .29

Ceramic filter systems based on pre-ceramic papers

Bewertungstool für Stickys im Konstanten Teil . . . . . . . . . . . . . .30

Systematic evaluation of the stickie situation in the approach system

Optimierung der Bahnspannungs regelung . . . . . . . . . . . . . . . . . .31

Optimising open loop web tension control

Verbesserung der Entwässerung von Fasersuspensionen . . . . . . . .33

Improving the dewatering of pulp suspensions

AOX-Frachten weiter gesunken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34

Further reduction in AOX loads

Verpackungspapiere mit SiOX –Barriereschichten . . . . . . . . . . . . .35

Developing packaging papers with SiOX barrier layers

Für den Flexodruck optimierte Verpackungspapiere . . . . . . . . . . .36

Optimising packaging papers for flexographic printing

Neue Anwendungen für Curtain Coating . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38

New applications for curtain coating

Substitution von Ahorn- und Birkenzellstoff durch Eukalyptus

nitens, Aspenzellstoff und BCTMP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38

Substitution of Eucalyptus nitens, aspen pulp and BCTMP for maple

and birch pulp

Reduzierung der Kosten von nassfesten Papieren . . . . . . . . . . . . .40

Cost reduction in wet-strength paper production

2

Rund 60 Gäste aus der Industrie konnte die

PTS bei ihrem ersten Tag der offenen Tür an

der Versuchsstreichanlage VESTRA am 24 . Juli

2007 begrüßen . Dabei wurde mit dem neuen

Curtain Coater ein Geschwindigkeitsrekord

erzielt: 2 .200 m/min im 3-Schlitz-Betrieb . 6

To the first open day of its VESTRA pilot coater,

PTS welcomed around 60 visitors from the

industry on 24 July 2007 . The guests were able

to witness a speed record of the new curtain

coater: 2,200 m/min were achieved in the

three-slot mode! 6

Mit der Firma Nomura Shoji aus Tokyo, die

bestens in der japanischen Papierindust-

rie eingeführt ist, wurde ein kompetenter

Vertriebspartner für das Bildanalysesystem

DOMAS gewonnen . 10

PTS has gained a competent sales partner for the

DOMAS image analysis system in the company

Nomura Shoji, Tokyo, which is a well-estab-

lished name in the Japanese paper industry . 10

Mit mehreren Veranstaltungen und in ver-

schiedenen Arbeitsgruppen starteten in der

ersten Hälfte des Jahres 2007 die Aktivitäten

zur weiteren Entwicklung einer Deutschen

Forschungsagenda für den Sektor Forst-Holz-

Papier-Bioenergie . 20

Several events and working group activities marked the beginning of developments for na-tional research agenda of the forest-based sector in the first half of 2007. 20

Fotos Titelseite/Pictures front page: Stora Enso, M-real

Inhalt / Contents

Minimierung des Restdruckfarben anteils im Faserstoff . . . . . . . .42

Minimising the residual ink content in the pulp

Reduzierung der Additivkosten bei massegeleimten Papieren . . . .43

Reducing additive costs in the production of internal sized papers

Polymerelektronische Bauelemente und integrierte Schaltungen

auf Papier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44

Polymer electronic components and integrated circuits on paper

Retentionsbewertung mit Hilfe der NIR-Spektroskopie . . . . . . . . .46

Evaluating specific retention by NIR spectroscopy

Wiedereinsatz von Faserreststoffen in mehrlagigen . . . . . . . . . . .47

Verpackungspapieren und Karton

The reuse of recovered fibre in multiply packaging papers and board

Maßnahmen gegen Geruchsprobleme in der Papierindustrie . . . .48

Odour problems and countermeasures in the paper industry

Thermomechanischer Stärkeaufschluss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50

Thermomechanical starch cooking

Bewertung von Blindenschrift auf Pharmaverpackungen . . . . . . .52

Evaluation of the brailled area on pharmaceutical packaging

Reduzierung der Faserstoffkosten für weiße Testliner . . . . . . . . . .53

Reducing pulp costs of white top test liners

Verfahren zur Altpapieraufbereitung für Verpackungspapiere . . . .54

A new process design for treating recovered paper

Die FPT im Spiegel der Mitgliederversammlung 2007 . . . . . . . . .55

FPT as mirrored by its 2007 General Meeting

BeratungConsultancy

Ganzheitliche Kostenoptimierung bei VIOCHARTIKI . . . . . . . . . .59

VIOCHARTIKI – Integrated cost optimisation at VIOCHARTIKI

Multiclient-Projekte im Heidenauer Technikum . . . . . . . . . . . . . .62

Multi-client projects in the Heidenau pilot plant

PTS und Kurita unterzeichnen Kooperationsvertrag . . . . . . . . . . .63

PTS and Kurita strengthen signed co-operation agreement

Vorhangbeschichtung - Ein Überblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64

Curtain coating – an overview

Mess- und PrüftechnikMeasuring and Testing

AP-Monitoring - Optimierung der Altpapierstoffaufbereitung . . .67

RC Monitoring – optimising recovered paper treatment

Bogenlaufverhalten in Offsetdruckmaschinen . . . . . . . . . . . . . . .69

Sheet runnability in offset printing presses

DOMAS BrailleTester auf Messe in Brno ausgezeichnet . . . . . . . .70

DOMAS BrailleTester wins prize at trade fair in Brno

Qualitätssicherung bei colordruck mit dem PTS-BrailleTester . . . .71

PTS Braille Tester assures quality at colordruck Baiersbronn

Spektralsensor zur Online-Bewertung von Beschichtungen . . . . .72

Multi-channel spectral sensor for the online evaluation of coatings

WeiterbildungAdvanced Training

Symposien und Seminare 1 . Halbjahr 2008 . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

Symposia and seminars 1st six month 2008

23 . PTS Streichereisymposium ein voller Erfolg! . . . . . . . . . . . . . . 74

The 23rd PTS Coating Symposium in Baden-Baden: a complete success

Rückblick: Gemeinsame Konferenzen von COST E36 und PTS . .77

Review of the PTS-COST E36 conferences

3

Bei der diesjährigen Mitgliederversammlung

der Forschungsvereinigung Papiertechnik

(FPT) setzten die FPT-Mitglieder mit 56%

Beteiligung ein deutliches Zeichen für die Ak-

zeptanz dieser Veranstaltung . Das Treffen fand

in Verbindung mit dem Streichereisymposium

in Baden-Baden statt . 55

With an attendance rate of 56%, the members

of the German Paper Technology Research

Association (FPT) gave a clear signal of their ac-

ceptance of the General Meeting . The meeting

was held in conjunction with the PTS Coating

Symposium in Baden-Baden . 55

Für Viochartiki erarbeitete die PTS einen

umfassenden Überblick über den derzeitigen

Stand iher Produktionsanlage . Die formulierten

Maßnahmen ermöglichen eine signifikante

Verbesserung von Prozessperformance und

Kostenstruktur . 59

Viochartiki received from PTS a comprehensive

overview of the current status of its plant . The

proposed measures have made a significant

improvement in process performance and cost

structure possible . 59

Zum dritten Mal in Baden-Baden, und mit

einem Rekord von 666 Teilnehmern an diesem

Ort, war das PTS- Streichereisymposium vom

18 . bis 21 . September 2007 wieder ein sehr

beliebter Treffpunkt für die streichende Welt

der Papierhersteller . 74

Held in Baden-Baden for the third time already,

this year’s PTS Coating Symposium from 18 - 21

September 2007 attracted 666 participants, the

highest attendance achieved at this venue so far .

74

PTS NEWS4 Aktuelle Information / Recent Information

Die Abteilung Wasser- und Energiemanagement wurde zum 1 .

Oktober 2007 durch zwei neue Mitarbeiter verstärkt . Frau Dr. Ca-

thrin Grundke studierte an der Brandenburgischen Technischen

Universität Umweltingenieurwesen und Verfahrenstechnik mit

Schwerpunkt Wasserwesen und Boden . Im Anschluss promovierte

sie an der Technischen Hochschule in Aachen . Frau Dr . Grundke hat

als Projektingenieurin bereits umfangreiche Berufserfahrung in der

Industrie sammeln können . Herr Dr.-Ing. Andreas Schmid stu-

dierte nach einer Ausbildung als technischer Zeichner an der Fach-

hochschule für Technik in Mannheim Verfahrenstechnik . An der

Universität der Bundeswehr in München promovierte er am Institut

für Wasserwesen, Siedlungswasserwirtschaft und Abfalltechnik .

Herr Dr . Schmid verfügt über eine langjährige Berufserfahrung .

Zum 1 . Oktober 2007 wurde die Abteilungsleitung Messgeräteent-

wicklung mit Herrn Gerhard Gärtner neu besetzt . Herr Gärtner

studierte an der TU Dresden Informationstechnik und sammelte

anschließend in der Industrie umfangreiche praktische Erfahrun-

gen . Die Abteilung hat zudem seit 1 . April 2007 mit Herrn Georg

Hommel und Herrn Dr. Frank Nießner zwei neue Mitarbeiter .

Der Schwerpunkt ihrer Tätigkeiten wird die Bildverarbeitung mit

ihren vielen Facetten sein . Des Weiteren werden sie die Abteilung

bei der Bearbeitung der verschiedenen Forschungsprojekte unter-

stützen .

Zum 1 . September 2007 übernahm Herr Dr. Rainer Dölfel die Lei-

tung der Abteilung Faserverbunde . Herr Dr . Dölfel ist Chemiker mit

über 20 Jahren Berufserfahrung im Spezialpapierbereich, vorwie-

gend in der Produktenwicklung .

Seit 1 . Juli 2007 unterstützen Frau Manuela Hofmann und Frau

Renate Mattner die Abteilung Nanotechnologie . Frau Hofmann ist

ausgebildete Chemielaborantin mit umfangreicher Berufserfahrung .

Frau Mattner ist ebenfalls gelernte Chemielaborantin . An der Inge-

nieurschule für Chemie in Berlin studierte sie Laboratoriumstechnik

der Chemie und schloss als Diplom-Ingieneur (FH) ab . Neben ihrer

guten fachlichen Ausbildung verfügt Frau Mattner über langjährige

Berufserfahrung .

Herr Jens Ahnert verstärkt seit 19 . Juni 2007 die Mannschaft des

Pilot Coater in München . Herr Ahnert ist gelernter Papiermacher

und verfügt über eine lange Berufserfahrung . Außerdem hat er eine

Ausbildung als Facharbeiter für Anlagentechnik abgeschlossen .

Herr Dirk Fiedler übernahm zum 1 . Juli 2007 die Abteilung Nano-

technologie in Heidenau . Herr Fiedler hat an der FH Hamburg Bio-

technologie studiert und diesen Studiengang als Diplom-Ingenieur

abgeschlossen . Anschließend arbeitete er als Projektleiter in der Na-

notechnologie .

Seit 1 . Mai 2007 arbeitet Frau Marit Wächter in der Abteilung

Prüfdienste in Heidenau . Frau Wächter studierte Umwelttechnik

und konnte anschließend erste Berufserfahrung an der Hochschule

Mittweida sammeln .

PTS has hired two new employees for its Water and Energy Manage-

ment department per 1 October 2007: Ms Dr. Cathrin Grundke

and Mr Dr.-Ing. Andreas Schmid . Ms Grundke studied environ-

mental technology and process engineering at Brandenburgische

Technische Universität, focusing on water management and soil

science. After finishing her study, she earned a doctorate at Tech-

nische Hochschule Aachen . Ms Grundke has already gained exten-

sive professional experience as a project engineer in the industry . Mr

Schmid is a technical draughtsman by trade and got his degree in

process engineering at Hochschule Mannheim (university of applied

sciences) . Furthermore, he received his doctorate from the institute

of water engineering, urban water management and waste disposal

technology at Bundeswehr Universitaet (university of the German

armed forces) in Munich . Mr Schmid has many years of experience

on the job as well .

Starting 1 October 2007 Mr Vorname? Gärtner has become the new

head of the Instrument Development department at PTS Heidenau .

Mr Gerhard Gärtner studied information technology at TU Dres-

den. After finishing his study, he gained extensive practical experi-

ence in the industry . Since 1 April 2007 the Instrument Development

department has been further reinforced by Mr Georg Hommel and

Mr Dr. Frank Nießner . Both are focusing on the many-faceted

area of image processing, and will support their colleagues in various

research projects .

Mr Dr. Rainer Dölfel has been in charge of the Fibre Composite

business line since 1 September 2007 . Mr Dölfel is a chemist by pro-

fession, and has more than 20 years of job experience in the specialty

paper segment, focusing on product development .

Ms Manuela Hofmann and Ms Renate Mattner joined the Nan-

otechnology team on 1 July 2007 . Ms Hofmann is a chemical labora-

tory assistant and has much experience in her job . Ms Mattner has

learned the same trade, and graduated as a chemical lab engineer

from the school of chemical engineering in Berlin (university of ap-

plied sciences). Her excellent technical qualification is complemented

by her many years of job experience .

Mr Jens Ahnert came on board the pilot coater team in Munich on

19 June 2007 . Mr Ahnert is a papermaker by trade, and has many

years of practical experience as well . In addition to being a paper-

maker, he is a plant engineering specialist .

Mr Dirk Fiedler became head of the Nanotechnology team in Hei-

denau on 1 July 2007 . Mr Fiedler graduated in biotechnology from

the University of Applied Sciences in Hamburg, and worked as a

project leader in the field of nanotechnology before joining PTS.

The Testing Services department at PTS Heidenau has been strength-

ened by Ms Marit Wächter since 1 May 2007 . Ms Wächter studied

environmental engineering and gained first job experience at the

University of Applied Sciences in Mittweida .

Neue Mitarbeiter bei der PTS New colleagues come on board

11 2007 5Aktuelle Information / Recent Information

Ms Constanze Seidemann joined the Recycling team at PTS Hei-

denau on 1 October 2007 . Her work focus is on publicly funded re-

search projects and customer projects .

The consultancy business of PTS has been reinforced by two new

members of staff: Mr Jürgen Sättler became head of the Market &

Strategy team on 1 July 2007, and Mr Günther Popp started work-

ing as an account executive on 1 April 2007 . Both have gained many

years of practical experience in the industry: Mr Sättler completed

challenging customer projects . In his capacity as a division manager,

he was highly successful in implementing his company’s business

objectives. Mr Popp worked mainly in the fields of business develop-

ment and customer service before joining PTS .

Karl-Ludwig Döge

0 049 89 12146 330 �

karl-ludwig .doege@ptspaper .de

Frau Constanze Seidemann trat zum 1 . Oktober 2007 in die PTS

ein . Sie verstärkt in Heidenau die Abteilung Recycling . Ihre Aufga-

benschwerpunkte sind öffentlich geförderte Forschungsprojekte und

Kundenprojekte .

Das Geschäftsfeld Beratung wurde durch zwei Neueinstellungen

weiter ausgebaut . Herr Jürgen Sättler leitet seit 1 . Juli 2007 die

Abteilung Produkte & Märkte . Herr Günther Popp ist seit 1 . April

2007 als Kundenberater in dieser Abteilung tätig . Beide Mitarbeiter

verfügen über eine langjährige Berufserfahrung, die sie in der In-

dustrie erworben haben . Herr Sättler hat anspruchsvolle Kundenpro-

jekte durchgeführt und als Abteilungsleiter die Unternehmensziele

erfolgreich umgesetzt . Herr Popp war im besonderen Maße in der

Akquisition und Kundenbetreuung tätig .

Karl-Ludwig Döge

0 049 89 12146 330 �

karl-ludwig .doege@ptspaper .de

PTS Mannschaft siegt beim Laubegaster Drachenbootrennen

PTS team wins dragon boat cup in Laubegast

”This time it’s our turn“, that’s what the members of the PTS dragon

boat team were saying in unison when they left for this year’s cup race

in Laubegast near Dresden. After winning the “small“ final last year,

they felt called to greater things this time . With Crazy as their stroke,

our rowers were practically invincible . Heat, intermediate heat, semi-

final and final – the PTS team was the champion each time. Even

hot favourites featuring giants almost bursting with energy could not

keep them from winning – they were simply the best in terms of both

motivation and boatmanship . Thanks ever so much again - Crazy and

Conny and all the other team members from Kanusportverein Dres-

den who did such a great job filling the vacancies in the PTS boat.

Dr . Josef Murr

0 049 3529 551 612 �

josef .murr@ptspaper .de

„Dieses Jahr wollten wir es wissen“, so die einhellige Aussage der

PTS-Drachenbootmannschaft . „Nachdem im letzten Jahr das kleine

Finale gewonnen wurde, strebten wir in diesem Jahr nach Höherem“ .

Mit Crazy als Schlagmann war dann auch die Mannschaft nicht zu

schlagen. Vorlauf, Zwischenlauf, Halbfinale und Finale wurden sou-

verän gewonnen . Selbst Favoriten mit Kraft strotzenden Hünen im

Boot konnten der Technik und Motivation des PTS-Bootes nichts

entgegensetzen . Natürlich werden Pokal und Siegerurkunde noch

gebührend gefeiert . Vielen Dank nochmals an Crazy und Conny und

all die anderen vom Kanusportverein Dresden, die die kleinen Lü-

cken im PTS-Boot noch gefüllt haben .

Dr . Josef Murr

0 049 3529 551 612 �



VESTRA: Geschwindigkeitsrekord am Tag der offenen Tür

VESTRA: Open day with new speed record

To the first open day of its VESTRA pilot coater, PTS welcomed

around 60 visitors from the industry on 24 July 2007. The guests

were able to witness a speed record of the new curtain coater:

2,200 m/min were achieved in the three-slot mode!

The event was opened by Dr . Alois-Bernhard Kerkhoff, chairman

of the PTS board, who commended especially the fast installation

of the new coater: Only four weeks had passed from the delivery

of new plant components to the first successful test run - thanks to

the excellent co-operation between a highly motivated PTS team

and the companies BMB Andritz, GAW, Siemens, IDS and especially

Felix Schoeller, whose many years of experience with curtain coater

applications had been brought to bear on the planning, design and

implementation of the new system .

The integration of the new curtain coating technology had made

VESTRA one of the international market leaders in the field of pilot

coating systems, said Dr . Kerkhoff . Curtain coaters were still an ex-

ception in the paper sector, and systems applying up to three coat

layers wet-in-wet were especially few and far between . VESTRA was

now capable of applying one, two or three layers in various differ-

ent combinations and at speeds ranging from 50 to 2,000 m/min .

Rund 60 Gäste aus der Industrie konnte die PTS bei ihrem ersten

Tag der offenen Tür an der Versuchsstreichanlage VESTRA am

24. Juli 2007 begrüßen. Dabei wurde mit dem neuen Curtain

Coater ein Geschwindigkeitsrekord erzielt: 2.200 m/min im

3-Schlitz-Betrieb.

Dr . Alois-Bernhard Kerkhoff, Vorstand der

PTS, lobte in seiner Eröffnungsrede die

schnelle Installation: bereits vier Wochen

nach der Anlieferung konnte der erste er-

folgreiche Probelauf durchgeführt werden .

Ermöglicht worden ist dies durch die sehr

gute Zusammenarbeit der beteiligten Fir-

men BMB-Andritz, GAW, Siemens und IDS,

die hochmotivierte Mannschaft der PTS und

vor allem die große Unterstützung der Fir-

ma Felix Schoeller, die als erfahrene Betrei-

berin von mehreren Curtain Coatern einen

wesentlichen Einfluss auf die Planung, Ge-

staltung und Ausführung genommen hat .

Mit der Integration dieser neuen Techno-

logie neimmt die VESTRA im Markt der

Versuchsstreichanlagen international eine

Spitzenposition ein, so Dr . Kerkhoff . Curtain

Coater sind in der Papierindustrie noch rar .

Anlagen, die nass in nass einen Strich aufbringen können, der aus

bis zu 3 Schichten bestehe, gibt es nur wenige . Die VESTRA kann

dies bei einer Geschwindigkeit von 50 bis 2 .200 m/min - und das

mit ein, zwei oder drei Lagen in unterschiedlichen Kombinationen .

Dr . Kerkhoff betont, dass es seines Wissens keine vergleichbare Ver-

suchsstreichanlage gibt .

Die VESTRA kann sowohl für bestehende Standardanwendungen,

beispielsweise grafische Papiere oder Magazinpapiere, wie auch

für zukunftsträchtige High-Tech-Produkte eingesetzt werden . Dr .

Kerkhoff nannte als Beispiele Barrierebeschichtungen oder andere

funktionale Schichten, Papiere für Thermo- und Inkjetdruck und

alle Anwendungen, die einen äußerst präzisen Strich mit minimalen

Schwankungen der Strichdicke benötigen . Auch andere Branchen

können diese Anlage nutzen, zum Beispiel zur Entwicklung neuer

Folien, Textilien oder spezieller pharmazeutischer Produkte . Voraus-

setzung ist nur, dass es sich um bahnförmige Materialien handelt .

Dr. A.-B. Kerkhoff welcomed around 60 visitors of the industryand exemplified the highlights of the pilot coater

Speakers of the open day: Michael Pietsch, Alfred Kramm, Bruno Holtmann, Rainer Rauch and Klaus Stuffer delivered a deep insightinto the curtain coating technology and the specific features of the VESTRA pilot coater


Dr . Kerkhoff stressed that as far as he knew there was currently no

comparable pilot coater elsewhere in the world .

VESTRA could be used for both existing standard applications such

as graphic or magazine papers and promising high-tech products

such as barrier or other functional coatings, papers for thermo- and

inkjet printing or any other application demanding highly accurate

coatings of largely constant thickness . But the new system could also

be of interest to users outside the paper industry – for example to

develop new films, foils, textiles or special pharmaceutical products

whose starting materials are available as webs .

In addition to its innovative technology, Dr . Kerkhoff continued, the

new VESTRA system was now offering the combined advantages of a

neutral and independent research institute, strong research orienta-

tion and excellently qualified operators. This combination was the

reason why VESTRA stood out among other pilot coaters .

Michael Pietsch, head of the surface technology business line of PTS,

introduced the speakers of the lecture part and chaired the discus-

sions . Alfred Kramm, head of the VESTRA team, gave an overview

of the technological features, highlighting the enormous flexibility

of the pilot coater which realizes combinations of up to five different

application units . The new curtain coater made VESTRA the only

pilot coater worldwide capable of roll, nozzle and curtain coating . He

added that VESTRA was planning to retrofit its metering size press

for sizing trials very soon . Mr Kramm ex-

plained the different plant units mention-

ing also the recently installed advanced

doctor system of the company Horst

Sprenger, which permits diameter adjust-

ments in the range of 12-25 mm for the

metering size press and 12-20 mm for the

CombiBlade without retrofitting or recon-

struction .

Bruno Holtmann of Andritz BMB, manu-

facturer of the new Curtain Coater, de-

scribed the development process of the

new technology which had originally

been intended for the photographic (film

and paper) sector . He explained the differ-

ences between the various die types, key

part of curtain coaters (PTS uses a slide

die of the company TSE Troller) . Mr Holt-

mann continued with a detailed descrip-

Neben der innovativen Anlagentechnologie be-

tonte Dr . Kerkhoff als besondere Merkmale der

neuen VESTRA die Unabhängigkeit eines neu-

tralen Forschungsinstitutes, die beträchtliche

Forschungsorientierung und eine inzwischen

hochkarätige Bedienmannschaft . Die Kombi-

nation dieser Eigenschaften hebt die VESTRA

von anderen Versuchsstreichanlagen ab .

Michael Pietsch, Leiter Oberflächentechnolo-

gie bei der PTS, stellte die Referenten vor und

moderierte den Vortragsteil . Alfred Kramm,

Leiter der Versuchsstreichanlage VESTRA, gab

zunächst einen Überblick über die technologi-

schen Eigenschaften der Versuchsstreichanlage .

Er hob die hohe Flexibilität der Anlage hervor,

mit der bis zu fünf Auftragswerke kombiniert

werden können . Mit dem neuen Curtain Coater bietet die VESTRA

als bislang einzige Versuchsstreichanlage Walzen-, Düsen- und Cur-

tain-Auftrag . In Kürze wird zudem die Filmpresse so umgerüstet,

dass auch Leimpressversuche gefahren werden können . A . Kramm

erläuterte die einzelnen Aggregate und wies darauf hin, dass dank

einem modernen Rakelsystem von Horst Sprenger seit Kurzem die

Rakeldurchmesser an der Filmpresse im Bereich von 12-25 mm und

am CombiBlade von 12-20 mm Durchmesser ohne Umbau gewech-

selt werden können .

Bruno Holtmann von Andritz BMB, dem Lieferanten des Curtain

Coater, ging zunächst auf die Entwicklung dieser neuen Technologie

ein, deren Anwendung ursprünglich in der Fotoindustrie (Film und

Papiere) lag . Er erläuterte die Unterschiede der möglichen Düsen,

einem zentralen Bauteil des Curtain Coaters (bei der PTS wird eine

Gleitdüse der TSE Troller AG eingesetzt) . B . Holtmann beschrieb de-

tailliert die Vorteile des Curtain Coating und erwähnte auch mögli-

che Fehlerquellen sowie die Grenzen dieses Verfahrens . Er betonte,

dass diese innovative Technologie in weiteren Teilen der Papierindus-

trie noch Neuland ist, und daher eine besonders gute Partnerschaft

zwischen Anwendern und dem Maschinenbauer erfordert . Er freue

sich daher besonders, dass nun bei der VESTRA die Möglichkeit be-

steht, Applikationen mit diesem neuen Verfahren zu entwickeln .

The curtain coater is the new sparkler of VESTRA pilot coater

The guests were able to witness a speed record of the new curtain coater: 2,200 m/min were achieved in the three-slot mode!


Die Entgasung und Farbführung – beim Curtain Coating extrem

wichtig – war das Thema von Klaus Stuffer, GAW . Das Unternehmen

lieferte nicht nur die Streichküche der VESTRA, sondern zeichnete

auch für die gesamte Anlagensteuerung verantwortlich . Daher hat

man die Aufgabe gerne angenommen, die Steuerung an die Erfor-

dernisse des Curtain Coater anzupassen, so Stuffer . Insbesondere

die Positionierung des Gießkopfes ist eine große Herausforderung

gewesen . K . Stuffer dankte der PTS ausdrücklich für die exzellente

Zusammenarbeit .

Rainer Rauch, BTG, schloss die Vortragsreihe mit einem Vortrag zur

Gasgehaltsmessung ab . Als ehemaliger Mitarbeiter der PTS, der in

Forschungsarbeiten in dieser Thematik gearbeitet hat und ein Gas-

gehaltsmessgerät entwickeln konnte, freue er sich besonders, dass

in der neuen VESTRA ein von BTG vertriebenes Messsystem zum

Einsatz kommt . Das SONARtrac arbeitet nach dem Sonarprinzip und

ermöglicht die Messwerterfassung in Echtzeit . Damit können der Va-

kuumentlüfter beim Curtain Coater sowie die chemische Entlüftung

bei der kontinuierlichen

Streichfarbenherstellung

geregelt werden . Weite-

re Applikationen ergeben

sich in Stoffaufbereitung

und Wet-End sowie bei der

Zellstoff- und Papierher-

stellung .

Nach einer Stärkung

am Buffet startete die

Live-Demonstration am

Pilot Coater . Unter den

aufmerksamen Blicken

des hochkarätigen Pub-

likums absolvierten die

PTS-Mitarbeiter an der

VESTRA ein komplettes

Versuchsprogramm mit 1-,

2- und 3-Schlitzbetrieb .

Fachkundig erläutert und

kommentiert wurden die

Versuche von Anlagenlei-

ter Alfred Kramm . Bevor

die Gießversuche gestartet

wurden, konnten sich die Gäste von der Komplexität des Curtain

Coaters überzeugen . Als Beispiel seiner Vielfältigkeit wurden die

verschiedenen Gießpositionen vorgeführt .

Anschließend konnten ein- und zweischlitzige Gießversuche beob-

achtet werden, wobei beim zweischlitzigen Versuch die Streichfarbe

im zweiten Schlitz mit einem Farbstoff über die Nebenstromanlage

eingefärbt wurde . Als besonderer Höhepunkt wurde abschließend

ein neuer Geschwindigkeitsrekord am Curtain Coater erreicht:

2 .200 m/min im 3-Schlitzbetrieb .

Alfred Krammm

0 049 89 12146 185 �

alfred .kramm@ptspaper .de

tion of the advantages of curtain coating, mentioning also possible

causes of defects as well as limitations of the technology . He stressed

that curtain coating was uncharted territory for many companies

in the paper industry, demanding therefore closest co-operation be-

tween users and suppliers . He said he was particularly pleased about

the fact that VESTRA was now available for the development of new

applications .

Degassing and colour management – two decisive issues of curtain

coating – were the subject of Klaus Stuffer from GAW . Having sup-

plied the coating colour kitchen and complete control technology

for the VESTRA pilot coater, GAW had also been commissioned to

adapt the control system to the requirements of the new curtain

coater . Die positioning had posed the greatest challenge here, and

Mr Stuffer thanked PTS for their excellent support .

Rainer Rauch from BTG concluded the lecture part with a speech

on gas content measurement . As a former staff member of PTS, he

had done a lot of research into the issue leading to the development

of a gas content analyzer .

Mr Rauch was therefore

particularly happy that

the new VESTRA system

had been equipped with a

gas content analyzer from

BTG . Based on the sonar

principle, the SONARtrac

measures the gas content

in real time, thus provid-

ing controller inputs for

vacuum deaeration in the

curtain coater and chemi-

cal deaeration in the con-

tinuous preparation of

coating colours . Mr Rauch

said that further applica-

tions in the pulp and pa-

per sector were conceiv-

able for stock preparation

and in the paper machine

wet end .

Refreshed by a buffet

lunch, the visitors attend-

ed a live demonstration of the pilot coater . Watched closely by their

audience of top-flight experts, the PTS VESTRA team performed a

complete trial programme including single-, double- and triple-slot

operation, with team leader Alfred Kramm commenting and ex-

plaining everything with great expertise . Before watching the de-

vice in operation, the visitors could see for themselves how complex

and versatile the curtain coater is . The subsequent demonstration of

possible die positions was no less impressive .

Curtain coating trials performed in the one- and two-slot mode com-

pleted the presentation . In the two-slot mode, the coating colour

applied by the second slot was dyed via the side-flow system. The

presentation culminated in a new speed record of the curtain coater:

2,200 m/min were reached in the three-slot mode!

Alfred Kramm

0 049 89 12146 185 �

alfred .kramm@ptspaper .de

Metering element combi blade


Beratungswachstum erfordert Ausgründung

Consultancy growth necessitates spin off

As at 1 January 2008, the Paper Technology Specialists (PTS)

will be establishing a wholly-owned subsidiary under the new

name of PTS Consulting GmbH.

The new company will conduct the con-

sultancy business of the Paper Technology

Specialists (PTS), and the staff currently

working in the PTS consultancy depart-

ment will be taken over by the private

limited company . General manager will

be Dr Alois B . Kerkhoff, who is also presi-

dent of PTS . The company will be located

in the PTS offices in Munich.

Why go to all the trouble?

The PTS business model rests upon two

pillars: the generation of knowledge and

the transfer of this knowledge . Knowl-

edge is usually generated in publicly funded research projects, e .g .

within the framework of AiF collective research . The knowledge

gained in such research projects is then transferred in consultancy

projects and in continuing education courses .

The average project funding from the EU, German federal govern-

ment or Länder governments amounts to approx . 50 % of the full

costs . For this reason, PTS is reliant either on additional funding

from industry or on revenue from its own business activity . The

funding from industry which PTS has been receiving as basic fund-

ing has declined in the past 10 years from just less than 30% to about

5% of the turnover . Yet another drop to an estimated 2% in the next

few years is a foregone conclusion .

PTS has successfully faced the challenge of relying on its own eco-

nomic strengths and capabilities to close the financial gap that fund-

ed research has left behind . To this end, PTS expanded dramatically

its consultancy business and contract research in particular . As a

result, PTS is now in a position to realise more than half of its turno-

ver from customer projects .

Such a situation, however, is not allowable under the German laws

governing the non-profit status of organisations, where it is explicitly

stated that at least 50% of the turnover must originate from non-prof-

it-making activities (i .e . funded research, public or private grants) .

PTS is in danger of losing its non-profit-making status if it fails to

comply with this regulation . In addition to the threat of having to

pay back taxes, this would also mean that PTS would no longer be

able to participate in AiF non-profit collective research nor in many

other research programmes . The foundation’s purpose – research

and further education – would not be accomplished .

The restructuring of PTS will not cause any changes as far as cus-

tomers are concerned . Impartiality, objectivity and a high level of

competence remain sacrosanct even in this new constellation .

Stefan Ober

0 049 89 12146 260 �

stefan .ober@ptspaper .de

Die PTS stellt sich rechtlich neu auf: Zum 01.01.2008 gründet

die Papiertechnische Stiftung die PTS Consulting GmbH als

100%-ige Tochter.

Die PTS Consulting GmbH wird das Be-

ratungsgeschäft der Papiertechnischen

Stiftung betreiben, die Mitarbeiter des

heutigen Beratungsbereichs der Stiftung

werden von der GmbH übernommen . Ge-

schäftsführer der GmbH wird in Personal-

union Dr . Alois B . Kerkhoff . Sitz der GmbH

ist München in den Geschäftsräumen der

Stiftung .

Warum das alles?

Das Geschäftsmodell der PTS steht auf

zwei Beinen: Die Generierung von Wissen

und der Transfer dieses Wissens . Produ-

ziert wird Wissen in meist öffentlich geförderten Forschungsprojek-

ten, z .B . im Rahmen der Industriellen Gemeinschaftsforschung der

AiF . Der Transfer des Wissens erfolgt dann in Beratungsprojekten

sowie im Rahmen der Weiterbildungsveranstaltungen .

Die durchschnittliche Projektförderung von EU, Bund oder Ländern

liegt bei etwa 50% der Vollkosten . Deshalb ist die PTS, entweder auf

Zufinanzierung durch die Industrie oder auf Einnahmen aus eigener

wirtschaftlicher Tätigkeit angewiesen . Die Industriezuwendungen,

die die PTS als Grundfinanzierung erhält, sind in den letzten 10 Jah-

ren von knapp 30% auf etwa 5% des Umsatzes zurückgegangen, in

den kommenden Jahren ist ein weiterer Rückgang auf ca . 2% vor-

programmiert .

Die PTS hat die Herausforderung, aus eigener Wirtschaftskraft die

finanzielle Lücke aus der geförderten Forschung zu schließen, erfolg-

reich angenommen . Hierzu wurden insbesondere das Beratungsge-

schäft und die Auftragsforschung der PTS massiv ausgebaut . In Folge

dessen ist die PTS dabei, mehr als die Hälfte ihres Umsatzes aus

Kundenprojekten zu akquirieren .

Dies lässt das Gemeinnützigkeitsrecht allerdings nicht zu . Es fordert

nämlich, dass mindestens 50% des Umsatzes aus dem gemeinnüt-

zigen Bereich (i .e . geförderte Forschung, öffentliche oder private

Zuwendungen) stammen . Wird diese Bedingung nicht erfüllt, ver-

liert die PTS ihren Gemeinnützigkeitsstatus . Neben einer drohenden

Nachbesteuerung hätte dies zur Folge, dass eine Teilnahme in der

Industriellen Gemeinschaftsforschung der AiF aber auch in vielen

weiteren Forschungsprogrammen nicht mehr möglich wäre und der

Stiftungszweck – Forschung und Weiterbildung – nicht mehr erfüllt

werden könnte .

Für die Kunden der PTS wird sich durch diese Umstrukturierung

nichts ändern . Neutralität, Objektivität und hohe Kompetenz blei-

ben auch in dieser neuen Konstellation unantastbar .

Stefan Ober

0 049 89 12146 260 �

stefan .ober@ptspaper .de

Customerprojects

50%

Projectfunds45%

Industrialfunds5%


PTS startet Vertrieb von DOMASin Japan

Mit nahezu 300 verkauften Modulen ist DOMAS ein in der

deutschsprachigen Papierindustrie bestens eingeführtes Mess-

techniksystem für die Produkt- und Prozesskontrolle.

Über 100 Kunden nutzen die Bildanalyse um

in Fasersuspensionen, im fertigen oder am bedruckten Papier zu be-

stimmen .

Die einfache Bedienung, die Umsetzung in fremde Sprachen und die

Adaption auf spezifische Kundenwünsche machen DOMAS auch für

Papierfabriken in anderen Ländern interessant . Das trifft besonders

auf internationale Untenehmen zu, deren Qualitätsansprüche an ihr

erzeugtes Produkt den hohen europäischen Standards entsprechen .

Die japanische Papierindustrie, die jährlich ca . 30 Mio . t Papier her-

stellt und damit auf Platz 3 der Papiererzeugerländer rangiert, zeich-

net sich durch eben diese ho-

hen Qualitätsansprüche aus .

Mit der Firma Nomura Shoji

aus Tokyo, die bestens in der

japanischen Papierindustrie

eingeführt ist, wurde ein

kompetenter Vertriebspart-

ner für das Bildanalysesystem

DOMAS gewonnen . Neben

dem Vertrieb von Messgerä-

ten internationaler Partner

produziert und vermarktet

das Unternehmen auch eige-

ne Entwicklungen . Nomura

Shoji übernimmt neben dem

Verkauf von DOMAS auch

alle anstehenden Installati-

ons- und Serviceleistungen .

Weitere Vertriebsaktivitäten

sind in Zukunft geplant . So besteht auch in der japanischen Papierin-

dustrie großes Interesse an einer detaillierten Qualitätskontrolle von

Altpapier, was wiederum Chancen für das PTS-Altpapierballenkon-

trollgerät (PBS) eröffnet .

Herr Yoshiyuki Kawabata (vorne Mitte auf dem Bild), Chief Mana-

ger Customer Service absolvierte im Sommer 2007 ein mehrtägiges

Training an der PTS in Heidenau . Herr Kawabata wird für Verkauf

und Installation des Bildanalysesystems in Japan zuständig sein .

Erstmalig wurde DOMAS bei der Ausstellung Tappi Japan in Kyoto

am 10 ./11 . Oktober 2007 den japanischen Fachkreisen vorgestellt .

Dr . Josef Murr

0 049 3529 551 612 �


PTS launches DOMAS sales in Japan

With almost 300 modules sold, DOMAS has established itself

in the German-speaking paper industry as one of the leading

measuring systems for product and process control.

More than 100 customers are currently using image analysis to deter-

mine the following parameters in fibre suspensions, in finished papers

and in printed papers:

The simple and easy operation, the translation into foreign languag-

es, and the adaptation to specific customer requirements and speci-

fications make DOMAS interesting for paper mills in other countries

as well . This applies especially to international companies whose

quality requirements on their products comply with strict Euro-

pean standards . The Japanese paper industry produces approx . 30m

tonnes of paper, thus making it the Number 3 among papermaking

countries, and is also known

for adhering to these high

quality standards as well .

PTS has gained a competent

sales partner for the DOMAS

image analysis system in the

company Nomura Shoji, To-

kyo, which is a well-estab-

lished name in the Japanese

paper industry . In addition

to the sales of measuring in-

struments from international

partners, this company also

manufactures and markets

its own developments . In ad-

dition to the actual DOMAS

sales, Nomura Shoji will also

be responsible for all instal-

lation and service work con-

nected with the system . Additional sales activities are planned for

the future . The Japanese paper industry also has great interest in an

in-depth quality control of recovered paper, for example, and that

bodes well for the PTS bale inspection system .

Mr Yoshiyuki Kawabata (see picture), Chief Manager of Customer

Service, participated in a training course at PTS in Heidenau for sev-

eral days in the summer of 2007 . Mr Kawabata will be responsible

for the sales and installation of the image analysis system in Japan .

DOMAS made its debut at the 2007 Japan Tappi Exhibition in Kyoto

on 10-11 October 2007 and was presented to Japanese experts on

that occasion .

Dr . Josef Murr

0 049 3529 551 612 �


Schmutzpunkte•

Stickys•

Melierungen (DCF)•

Blattformation•

Sieb-/Filzmarkierungen•

Schwarzsatinage•

Narbigkeit•

Pinholes•

Mottling •

Heliotest•

Missing dots•

Bleeding &Wicking•

Scarredness•

Pinholes•

Mottling•

Heliotest•

Missing dots•

Bleeding and wicking•

Dirt specks•

Stickies•

Disturbing coloured fibres (DCF)•

Sheet formation•

Wire and felt marks•

Calender blackening•


Forschungsbeirat der PTS Research advisory board of PTSIm Rahmen der Weiterentwicklung der Inhalte und der Gesell-

schaftsstruktur der PTS hatte der Stiftungsrat der PTS bereits

im Frühjahr 2007 die Neuausrichtung der Forschung und die

Ausgliederung des wirtschaftlichen Geschäftsbetriebs in eine

eigenständige GmbH genehmigt.

Die Neuausrichtung der

Forschung hebt vor allem

darauf ab, die interdiszi-

plinäre Ausrichtung zu

stärken und auf folgende

Schwerpunkte zu kon-

zentrieren: Faserverbun-

de und -werkstoffe, neue

Oberflächen, innovative

Papiere und Nanotechno-

logie, Bildanalyse und NIR

sowie Simulationstechnik .

Es ist eine große Ehre, als

Mitglieder des Forschungs-

beirats, der die Forschungs-

arbeit begleiten wird, die

folgenden Persönlichkeiten

vorstellen zu können:

Prof. Dr. Thomas Breyer-

Mayländer, Dekan Medi-

en + Informationswesen,

Hochschule Offenburg

Prof. Dr.habil. Elmar Breitbach, Leiter des Instituts für Faserver-

bundleichtbau und Adaptronik, DLR - Center of Excellence Compo-

site Structures, Braunschweig

Dr. habil. Hans-Peter Fink, Leiter des Fraunhofer-Instituts für An-

gewandte Polymerforschung, Potsdam

Prof. Dr. Peter Greil, Leiter des Lehrstuhls Werkstoffwissenschaften

(Glas und Keramik) an der Friedrich-Alexander-Universität, Erlangen

Dr. -Ing. Ulrich Höke, Geschäftsführer Stora Enso Sachsen GmbH,

Eilenburg

Prof. Dr. rer. nat. Dieter Prätzel-Wolters, Leiter des Fraunhofer-

Instituts für Techno- und Wirtschaftsmathematik, Kaiserslautern

Prof. Dr. Michael Veith, Wissenschaftlicher Geschäftsführer am

Leibniz-Institut für Neue Materialien (INM), Saarbrücken

Univ.-Prof. Dr. Marion A. Weissenberger-Eibl, Leiterin des Fraun-

hofer-Instituts für System- und Innovationsforschung (ISI), Karlsruhe

Prof. Dr. Christof Wöll, Leiter des Lehrstuhls für Physikalische

Chemie I, Fakultät für Chemie der Ruhr-Universität, Bochum

Zielsetzung des Forschungsbeirats ist es, die Forschungsarbeit der

PTS kritisch zu diskutieren und ihr durch fachliche Impulse die not-

wendige wettbewerbliche und exzellente Ausrichtung zu geben . Mit

ihm soll die Planung der Forschung diskutiert und abgestimmt wer-

den und mit seiner Unterstützung soll die interdisziplinäre Zusam-

menarbeit mit Instituten weiter entwickelt werden . Der Forschungs-

beirat wird am 26 . November 2007 seine Arbeit aufnehmen und eng

mit dem Stiftungsrat zusammen arbeiten .

Dr . Paul W . Rizzi

0049 89 12146 300 �

paul .rizzi@ptspaper .de

To ensure its further development in terms of both content and

structure, PTS has decided to redirect its research activities and

to spin-off profit-oriented business operations to a newly formed

limited liability company. In spring 2007, this decision was en-

dorsed by the PTS board of advisors.

The redirection is intended

to strengthen the cross-dis-

ciplinary orientation of PTS

research and increase its

focus on the following sub-

jects: fibre composites and

materials, new surfaces, in-

novative papers and nanote-

chnology, image analysis,

NIR, simulation technology .

It is a great honour for PTS

to have won the following

personalities as members

of the PTS research advi-

sory board, who are going

to monitor and support its

future research work:

Prof. Dr. Thomas Breyer-

Mayländer, Dean of Com-

munication and Media

Engineering at Offenburg

University of Applied Sciences

Prof. Dr. habil. Elmar Breitbach, head of the Institute of Composite

Structures and Adaptive Systems, DLR - Center of Excellence Com-

posite Structures, Braunschweig

Dr. habil. Hans-Peter Fink, director of the Fraunhofer Institute for

Applied Polymer Research, Potsdam

Prof. Dr. Peter Greil, head of the Institute of Glass and Ceramics at

the Department of Materials Sciences at FAU Erlangen

Dr. -Ing. Ulrich Höke, managing director of Enso Sachsen GmbH,

Eilenburg

Prof. Dr. rer. nat. Dieter Prätzel-Wolters, director of the Fraunhof-

er-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik, Kaiserslautern

Prof. Dr. Michael Veith, scientific director of the Leibniz Institute

for New Materials (INM), Saarbrücken

Univ. Professor Dr. Marion A. Weissenberger-Eibl, director of Fraun-

hofer Institute for Systems and Innovation Research (ISI), Karlsruhe

Prof. Dr. Christof Wöll, chair of physical chemistry of the faculty of

chemistry at Ruhr University, Bochum

The research advisory board has two main objectives: to critically

discuss the research activities of PTS, and to give expert advice and

fresh impetus in order to ensure the competitiveness and excellence of

research results . Plans for future research activities will be discussed

and agreed on with the advisory board, and its members will help for-

ward the cross-disciplinary co-operation between institutes and PTS .

The research advisory board will start working on 26 November 2007,

and will co-operate closely with the PTS board of advisors .

Dr . Paul W . Rizzi

0049 89 12146 300 �



Wechsel im Vorstand der PTS Changeover in PTS managementZum 1. Januar 2008 übernimmt Herr Dr. Alois-Bernhard Kerk-

hoff den Vorstandsvorsitz der PTS.

Herr Dr . Paul W . Riz-

zi, der die PTS in den

vergangenen 12 Jah-

ren führte, wird dem

Unternehmen noch

bis 30 . Juni 2008 als

Vorstand zur Verfü-

gung stehen und dann

in den Ruhestand

wechseln .

Dr . Kerkhoff trat zum

1 . Januar 2007 als

Vorstand in die PTS

ein, wobei er zunächst

noch anteilig für die

Felix Schoeller Hol-

ding tätig gewesen

ist . Als anerkannter

Industrievertreter aus dem Top-Management eines weltweit führen-

den Konzerns bringt Dr . Kerkhoff langjährige, internationale Indus-

trieerfahrung mit und als Vorsitzender des INFOR-Forschungsrates

(VDP) hat er seit vielen Jahren die Forschung und Entwicklung der

deutschen Papierindustrie mitgesteuert .

Seit 1995 war das Ziel, die PTS zu einem modernen, kundenorien-

tierten Dienstleister für die Papierkette zu entwickeln und die starke

Abhängigkeit von industriellen Zuwendungen zu reduzieren . Unter

der Führung von Dr . Rizzi konnten in den vergangenen 12 Jahren

die Dienstleistungserträge der PTS von 26% auf 54% gesteigert und

die Industriezuschüsse von 21% auf 4% reduziert werden . Die be-

merkenswertesten Steigerungsraten verzeichneten die Bereiche Auf-

tragsforschung (von 6% aus 16%) und Beratung (von nahezu Null auf

21%) . Der Anteil der gemeinnützigen Forschung wurde auf hohem

Niveau gehalten und um einige neue Forschungsförderprogramme

erweitert . Trotz äußerst kritischer Zeiten gelang es darüber hinaus,

die VESTRA GmbH, die im Hause der PTS eine Versuchsstreichan-

lage betreibt, zu erhalten, gänzlich zu sanieren und schließlich er-

folgreich in die PTS zu integrieren . Die Dynamik macht sich auch im

Personalbestand der PTS bemerkbar, der in diesem Zeitraum von 148

Mitarbeitern auf nunmehr über 180 gestiegen ist .

Dr . Kerkhoff hat diese Entwicklung als Vorsitzender des PTS-Stif-

tungsrates seit 1994, also von Anfang an, mit hohem persönlichem

Engagement unterstützt und mit vorangetrieben . Dies und die lang-

fristige Personalentscheidung, die in enger Abstimmung mit den

Präsidenten der drei Stifter erfolgte, soll den Geschäftspartnern

wie den Mitarbeitern der PTS gleichermaßen signalisieren, dass der

erfolgreich eingeschlagene Weg konsequent weitergeführt werden

wird .

Erwin Polmann

0 049 3529 551 230 �

erwin .polmann@ptspaper .de

Effective on 1 January 2008, Dr Alois-Bernhard Kerkhoff will

take over as president and general manager of PTS.

Dr Paul W . Rizzi, who

managed PTS during

the past 12 years, will

continue in his capac-

ity as general manager

until 30 June 2008

when he shall then

take his planned re-

tirement .

Dr Kerkhoff took

up his duties as PTS

president on 1 January

2007 and for a time

continued to devote

some of his time to the

Felix Schoeller Hold-

ing, where he was

previously employed .

As a recognised representative from the top management of a ma-

jor international company, Dr Kerkhoff has long years of experi-

ence in international industry . In his capacity as chairman of the

INFOR Research Committee (VDP), he has helped to spearhead the

research and development work of the German paper industry for

many years .

Since 1995, the goal at PTS has been to turn PTS into a modern,

customer-oriented service provider for the paper chain and to reduce

the excessive dependency on industrial funding and grants . Under

Dr Rizzi’s leadership, the revenues proceeding from PTS services

have risen from 26% to 54% during the past 12 years, while indus-

trial grants and subsidies dropped from 21% to 4% during the same

period . The most noticeable increases were recorded in the contract

research sector (that rose from 6% to 16%) and consultancy sector

(from virtually 0% to 21%). Non-profit collective research has main-

tained its high standard, and new research promotion programmes

have laid a broader foundation for the future . Despite an extremely

critical situation, PTS has also succeeded in saving the VESTRA

GmbH, which operates a pilot coating plant at PTS, to restore it to

profitability and ultimately successfully integrate it into the exist-

ing PTS structure . The dynamism can also be seen in the PTS staff

which has grown from 148 to more than 180 employees during this

period .

Dr Kerkhoff has personally endorsed and committed himself to these

developments as the chairman of the PTS Board of Trustees from

the very beginning, i .e . since 1994 . This as well as the long-term

personnel decision, which was taken in close coordination with the

presidents of the three founders, is intended to signal to both busi-

ness partners and the PTS staff alike that the path so successfully

charted by Dr Rizzi will be pursued by his successor as well .

Erwin Polmann

0049 89 12146 230 �

erwin .polmann@ptspaper .de

Dr. Paul W. Rizzi (left), Dr. Alois-Bernhard Kerkhoff (right)

11 2007 13Forschung / Research

Papier – Quo vadis? Paper – Quo vadis?Neue Herausforderungen für einen modernen Werkstoff: Wel-

che Entwicklungen muss die Papierindustrie berücksichtigen,

um die Zukunft erfolgreich zu meistern?

Die Papierindustrie hat in den vergangenen Jahrzehnten gewalti-

ge Fortschritte sowohl in der Produktqualität als auch in den Pro-

duktivitäten vorweisen können . So weist der jährliche Bericht des

VDP im Durchschnitt der letzten sechs Jahre in Deutschland ein

Wachstum von 3,7 % jährlich aus . Korrelationen zwischen Pro-Kopf-

Papierverbrauch und BIP-Entwicklung werden häufig diskutiert und

haben eine gesicherte Datenbasis . Dabei ist es der Papierindustrie

in den vergangenen Jahren in besonderem Maße gelungen, Pro-

duktverbesserungen mit einem positiven Image der Papierprodukte

zu verbinden . Die Papierindustrie ist aus vielfältigen Debatten zur

Umweltverträglichkeit mit einem gestärkten Image hervorgegangen

- ein Beleg für die Anstrengungen .

Dennoch stellen sich heute unter den Gesichtspunkten der globalen

Vernetzung einerseits und der sprunghaft veränderten Ansprüche

der Märkte nach höherem Kundennutzen andererseits völlig neue

Fragen:

welche Entwicklung nehmen die Gesellschaft und die Verbrau-•

chergewohnheiten in Bezug auf die durch Papier abgedeckten

Marktsegmente?

Wie wirken sich konkurrierende Systeme und Werkstoffe auf die •

notwendige Gestaltung von Papierprodukten aus?

Welche Prozesse führen uns zu Innovationen, die Papier auch für •

die Zukunft langfristig interessant machen?

Der Verein ZELLCHEMING e .V . hat sich mit dieser Frage auseinander

gesetzt und beschlossen, für die Hauptversammlung im kommenden

Jahr in Wiesbaden eine Vortragsserie zu eben diesen Fragestellungen

zu gestalten . Eine Vorbereitungsgruppe hat sich vor Monaten kons-

tituiert und ein Konzept erarbeitet, das es jetzt schrittweise umzu-

setzen gilt .

Zunächst ist die Frage nach den Innovationsfeldern zu stellen, in de-

nen wir uns stärker wiederfinden müssen:

Kontinuierliche Innovation des bestehenden Produktportfolios: 1 .

Ziel ist es hier, auf den bestehenden Märkten mit existierenden

Produkten wettbewerbsfähig zu bleiben und dementsprechend

an der Verbesserung zu arbeiten . Die

Vorteile von Papier in hochwertigen

Anwendungen werden systematisch

ausgebaut. In der Regel finden diese

Innovationen innerhalb der Unter-

nehmen mit relativ geringer Vernet-

zung statt .

Neue Märkte: Speziell die Bedürfnisse 2 .

der wachstumsträchtigen asiatischen

Märkte, aber auch Südamerikas, ha-

ben zu teilweise desaströsen Preis-

entwicklungen geführt, unterstützt

durch eine schwierige Währungspa-

rität zum Dollar . Kapazitäten sind in

großer Zahl entstanden bzw . im Ent-

stehen, wodurch sich der Preiskampf

eher noch verschärft .

New challenges for a modern material: What developments must

the paper industry consider to successfully master the future?

In the past few decades, the paper industry has had significant

progress to show for itself both in product quality and in productiv-

ity . The VDP Annual Report, for instance, quotes an average annual

growth rate of 3 .7 % over the past six years in Germany . Correlations

between per capita paper consumption and GDP development are

the subject of frequent discussion and are based on reliable figures.

In the past few years, the paper industry has admirably succeeded

in linking product improvements to a positive image of paper prod-

ucts .

These concerted efforts are evidenced by the fact that the paper in-

dustry has not only overcome the many debates on environmental

compatibility but has even emerged with a stronger public image .

Nevertheless, entirely new questions are arising today in view of glo-

bal networking on the one hand and the abruptly changing demands

of the markets for greater customer benefits on the other:

How will society and consumer habits develop with respect to •

paper-oriented market segments?

How will competing systems and materials affect the necessary •

design of paper products?

What processes will lead us to innovations that make paper inter-•

esting in the long term?

The ZELLCHEMING Association has grappled with the issue and has

decided to hold a series of lectures on these very questions during

the annual general meeting next year in Wiesbaden . A preparatory

group was established months ago and has worked out a concept that

now has to be put into practice step by step .

First of all, the question on the fields of innovation must be raised in

which the paper industry must more forcibly present itself .

Continuous innovation of the existing product portfolio: The 1 .

objective here is to remain competitive on today’s markets with

existing products and accordingly to work on improvement . The

advantages of paper in high-grade applications will be system-

atically upgraded . These innovations normally take place within

companies and require a relatively low degree of networking .

2 . New markets: Especially the needs

of the growing Asian markets as well

as those of South America have re-

sulted in disastrous price trends in

some cases, underscored by an un-

favourable exchange rate against the

U .S . dollar . Capacities have been or

are being created in large numbers,

thereby intensifying the price war

even more .

3. New fields of application: Here we

see especially the opportunities of-

fered by the new media, more strin-

gent requirements on the packaging

and distribution market and the

improved possibilities of producing

composites. The justification of paper

Open innovationInnovation drivers

Innovation networks

ResourcesRaw materials(Alternatives to

current resources)

New products/Hybrids

New business modelsCapital

MediaPaper

Print producersE-media

ConsumersRole of megalopolis

People in large centresThemes that affect

large cities

PTS NEWS14 Forschung / Research

continues to be undisputed even under the influence of digital

media . Nonetheless, the priorities will change and new proper-

ties for integrating additional functions are necessary . The func-

tion of newspapers and magazines to act as an information portal

is likely to change . This process is being forced by the rising mi-

gration of the newspaper section markets into the internet . New

challenges are arising in the field of packaging as well. Especially

the plastics industry has succeeded to an ever greater extent in

the last few years in permeating the packaging sector better with

functional and high-value design solutions . In this context, not

only the competition of the two systems should be noted, but also

the possible synergies that might arise .

4 . Business models: The entire added value chain is in a state of

flux at present. New models are arising depending on the product

range . The objective here is to enhance customer value and allow

all partners in the chain to participate . In this context, the prob-

lem of overcapacity must be addressed . Other differentiations

result from changed market behaviour, the sensation function

of products (“high touch”) in particular is gaining importance,

now that technical functionality can be assumed to be adequate

(“high tech” as the basis) . On the other hand, products today ap-

pear to be too much of a good thing in some cases, thus causing

the creation of markets – at least temporarily – for a lower stand-

ard (“good enough”) . The extent to which this standard lends

itself to European manufacturers, however, remains to be seen .

5 . Cultural aspects: The growing interdependence of target markets

makes it necessary to take into consideration cultural variety that

is reflected in different consumer behaviour patterns. This should

also include the special needs that result from the concentration

of zillions of people in megacities resulting in a lack of space and

logistic problems .

The scheduled series of ZELLCHEMING lectures might want to take

advantage of a more in-depth study of the media that supply infor-

mation and knowledge, since these examples can be used to best

illustrate many technical and social changes . The central issues in

such lectures will be the following:

What are the structural conditions for more product innovation •

within the paper industry?

How are the current and future information chains structured?•

How will consumer behaviour change as the residential and •

working environment increasingly merge?

How can the question of the purpose of life be answered?•

Other issues:

Who will the compelling innovators for the paper industry be in •

the middle and long term and how will they be networked?

What successes can be identified even today and how can they be •

established on an even broader scale?

It will probably be impossible to develop valid answers to these ques-

tions for all companies participating in the paper market . In addition

to the companies themselves, our research institutions such as PTS

and the institutes in Darmstadt and Dresden are invited to come up

with new answers . A few approaches that can be put to use by all

are now visible on the horizon . These include the Forest Technology

Platform within the scope of the new EU Framework Programme,

the better identification of research institutions with a very high

standard of performance and the search for new business partners

“out of the box” . What is meant is the expansion of the corporate

Neue Anwendungsfelder: hier sind vor allem die Chancen der 3 .

neuen Medien, höhere Anforderungen an den Verpackungs- und

Distributionsmarkt und die verbesserten Möglichkeiten der Her-

stellung von Materialverbunden zu sehen . Die Berechtigung von

Papier auch unter dem Einfluß von digitalen Medien ist weithin

unbestritten . Dennoch wird sich der Stellenwert verändern und

neue Eigenschaften zur Aufnahme weiterer Funktionen sind er-

forderlich . Die Portalfunktion von Zeitungen und Zeitschriften

wird sich möglicherweise ändern . Erzwungen wird dieser Pro-

zeß durch die zunehmende Abwanderung der Rubrikenmärkte

in das Internet . Auch im Verpackungsbereich stellen sich neue

Herausforderungen. Speziell der Kunststoffindustrie ist es in den

vergangenen Jahren zunehmend gelungen, den Verpackungsbe-

reich mit funktional und gestalterisch hochwertigen Lösungen

besser zu durchdringen . Hier ist neben dem Wettbewerb der bei-

den Systeme auch die mögliche Synergie zu betrachten .

Business-Modelle: Die gesamte Wertschöpfungskette befindet 4 .

sich in Veränderung . Je nach Produktbereich entstehen neue

Modelle . Ziel ist es hier, den Kundennutzen zu erhöhen und alle

Partner in der Kette davon partizipieren zu lassen . Hier ist auch

das Problem der Überkapazitäten anzusprechen . Weitere Dif-

ferenzierungen ergeben sich aus verändertem Marktverhalten,

insbesondere die sinngebende Funktion von Produkten („High

Touch“) gewinnt zunehmend an Bedeutung, nachdem die tech-

nische Funktionalität als ausgereicht vorausgesetzt wird („High

Tech“ als Basis) . Andererseits erscheinen Produkte heute auch

teilweise überzogen, wodurch sich – zumindestens temporär

– auch Märkte für reduziertes Niveau ergeben können („Good

Enough“) . Inwieweit sich dieses Niveau für europäische Herstel-

ler anbietet sei jedoch dahingestellt .

Kulturelle Aspekte: Zunehmende Verflechtung der Zielmärkte 5 .

macht die Berücksichtigung der kulturellen Vielfalt, die sich in

unterschiedlichem Verbraucherverhalten widerspiegelt notwen-

dig . Darin einzuschließen sind auch die speziellen Bedürfnisse,

die sich aus der Konzentration von zigmillionen Menschen in

Mega-Cities ergeben, die sich u .a . an mangelndem Raum und

logistischen Problemen festmachen lassen .

Für die geplante ZELLCHEMING-Vortragsreihe bietet sich die ge-

nauere Untersuchung der Informationen und Wissen liefernden Me-

dien an, da sich hieran sehr viele technische und gesellschaftliche

Veränderungen am besten sichtbar machen lassen . Zentrale Fragen

hierbei werden sein:

Welches sind die strukturellen Bedingungen für mehr Produk-•

tinnovation innerhalb der Papierindustrie?

Wie sind die Informationsketten heute und morgen strukturiert?•

Wie ändert sich das Konsumentenverhalten bei zunehmender •

Verschmelzung von Wohn- und Arbeitsumwelt?

Wie wird die Sinnfrage beantwortet?•

Weiterhin:

Wer sind die mittel- und langfristig tragfähigen Innovatoren für •

die Papierindustrie und wie sind sie vernetzt?

Welche Erfolge sind heute schon ausweisbar und wie können sie •

noch breiter etabliert werden?

Es dürfte unmöglich sein, auf diese Fragen für alle am Papiermarkt

teilhabenden Unternehmen gültige Antworten zu entwickeln . Neben

den Unternehmen selbst sind hierzu besonders unsere Forschungs-

einrichtungen wie die PTS sowie die Institute in Darmstadt und


network beyond the traditional, established framework .

The ZELLCHEMING Association is pleased to extend an invitation to

you as early as today to attend the upcoming lecture series .

Dr . Frank Miletzky

Ahlstrom Osnabrück GmbH

frank .miletzky@ahlstrom .com

Dresden gefordert . Einige Ansatzpunkte, die allen nützen können,

und deren Wahrnehmung zu entwickeln ist, ergeben sich allerdings

bereits aus heutiger Sicht . Zu nennen sind die Forest Technology

Platform innerhalb des neuen Forschungs-Rahmenprogrammes der

EU, die bessere Identifizierung von Forschungseinrichtungen mit

sehr hohem Leistungsniveau und die Suche von neuen Wirtschafts-

partnern „Out of the Box“ . Gemeint ist die Erweiterung des Firmen-

netzwerkes über den traditionellen, etablierten Rahmen hinaus .

Zu der Vortragsreihe lädt der Verein ZELLCHEMING heute schon ein .

Dr . Frank Miletzky

Ahlstrom Osnabrück GmbH

frank .miletzky@ahlstrom .com

Höherwertige grafische Papiere, aber auch Hygienepapiere, weiß-

gedeckter Liner oder Deck- und Schonschicht von Faltschachtel-

karton, stellen an die optischen Eigenschaften und die Reinheit

höchste Anforderungen. Bei Einsatz von Altpapierstoffen für die

Herstellung dieser Papiere müssen daher die Druckfarbenparti-

kel bei der Altpapieraufbereitung möglichst vollständig entfernt

werden.

Für diese Anwendungen werden heute meist deinkte Altpapierstoffe

eingesetzt, die durch Aufbereitung von Deinkingware mittels Dop-

pelflotation und Dispergierbleiche produziert werden. Diese Techno-

logie ist mit entsprechenden Investitionskosten und hohen laufenden

Kosten für Chemikalien und Energie verbunden . Neben der weite-

ren Verbesserung der Aufbereitungstechnologie für Deinkingware

können auch höherwertigere Altpapiersorten eingesetzt werden . Sie

sind in der Regel teurer, erfordern aber nicht zwingend denselben

hohen Aufwand bei der Aufbereitung .

Umfassende Kenntnisse zum Ei-

genschaftspotenzial dieser Altpa-

pierstoffe in Abhängigkeit von der

eingesetzten Verfahrenstechnik sol-

len drei Forschungsprojekte liefern .

Die PTS untersucht hierbei, wie die

Prozesskombinationen Zerfaserung/

Flotation und Flotation/Dispergie-

rung gestaltet werden können, um

eine optimale Druckfarbenablösung

und -entfernung zu erreichen . Im

Ergebnis werden Erkenntnisse zu

ganzheitlichen Stoffaufbereitungs-

konzepten in Abhängigkeit von der

Altpapierzusammensetzung erwar-

tet . Im Rahmen des Gesamtvorha-

bens wurden vier grafische Altpapier-

sorten untersucht:

Deinkingware, Sorte 1 .11,•

Holzhaltige weiße Späne mit leich-•

tem Andruck, Sorte 2 .03 .01,

Sortiertes Büroaltpapier, Sorte 2 .05,•

High-quality graphic papers as well as sanitary papers, white top

test liners or the facing and middle ply of folding boxboard place

exacting requirements on optical properties and cleanliness.

When recovered paper pulps are used in the production of these

papers, the printing ink particles must be removed as completely

as possible while the recovered paper is being processed.

Nowadays, the deinked recovered paper pulps that are usually used

for these applications are being produced by subjecting graphic pa-

pers for deinking to double flotation and disperger bleaching. This

technology is encumbered with related investment costs and high

operating overheads for chemicals and energy . In addition to further

improving the technology for treating graphic papers for deinking,

higher-quality recovered paper grades may also be used . Although

they are normally more expensive, they do not necessarily require

treatment involving the same significant outlay of time and expense.

A full understanding of the property potential of these recovered

paper pulps as a

function of the

process technol-

ogy used is to be

supplied by three

research projects .

PTS is studying

how the com-

bined processes

of defibration/

flotation and flo-

tation/dispersion

can be organised

so as to achieve

optimum ink

detachment and

removal . In con-

clusion, findings

are expected on

holistic stock

preparation con-

cepts as a func-

Verfahren zur Druckfarbenentfernung für hochwertige grafische Massenpapiere

Stock preparation concepts for ink removal for high-quality graphic grades

Process flow for the pilot studies with wood-free recovered paper grades

Thickening FlotationDispersing

Thickening FlotationFlotation Dispersing

Dispersing

FlotationDispersingDefibration

Dispersing

Pn. O

Pn. 1

1

2 4 5 6

2 4 5 6

4 5 6

Pn. 2 Thickening FlotationFlotation Dispersing

Dispersing

FlotationDispersing

FlotationDispersing

3 DG

5 DG

80 kWh/t, 30%

40 kWh/t, 30%

40 kWh/t, 30%

40 kWh/t, 30%

40 kWh/t, 30%

40 kWh/t, 30%

40 kWh/t, 30%

40 kWh/t, 30%

40 kWh/t, 30%


Holzfreie weiße Späne mit leichtem Andruck, Sorte 3 .04 .•

Die ausgewählten Altpapierrohstoffe wurden hinsichtlich ihrer

Deinkbarkeit in Anlehnung an die INGEDE-Methode 11 „Bewer-

tung der Rezyklierbarkeit von Druckerzeugnissen – Prüfung der

Deinkbarkeit“ charakterisiert . Erwartungsgemäß unterscheiden sich

die charakterisierten Altpapiersorten in den Qualitätsparametern

Hellbezugswert Y, Weißgrad R457 und Schmutzpunktfläche A der

deinkten Stoffe . Die besten Ergebnisse wurden für das im Rahmen

dieses Projektes herangezogene sortenreine Büroaltpapier erzielt,

gefolgt von der zum Einsatz kommenden holzfreien Altpapiersorte .

Aufgrund der geringeren Ausgangsweißgrade können mit den holz-

haltigen Altpapiersorten auch nur geringere optische Eigenschaften

erwartet werden .

Die Untersuchungen zur Zerfaserung von Altpapier wurden mit der

Zielstellung einer effizienten Zerfaserung und maximalen Druck-

farbenablösung vom Papier bei Einstellung eines optimalen Druck-

farbenpartikelspektrums durchgeführt, wobei die wesentlichen im

grafischen Altpapier vorkommenden Papiersorten berücksichtigt

wurden. Es wurden sowohl der Einfluss der Papiersorte in Kombina-

tion mit den gebräuchlichen Druckverfahren (Offsetdruck, Tiefdruck

und Laserdruck) als auch die Wirkung wesentlicher Zerfaserungsag-

gregate (Pulper und Zerfaserungstrommel) in Verbindung mit den

Zerfaserungsbedingungen (Zerfaserungsdauer und Zerfaserungs-

temperatur) auf das Zerfaserungsergebnis untersucht .

Die Untersuchungen zur Verfahrenskombination Zerfaserung, Flo-

tation und Dispergierung wurden nach einem definierten Ablauf-

schema für jede Altpapiersorte im Technikum der PTS durchgeführt .

Variiert wurden im Wesentlichen die Flotationsdauer (Anzahl der

Durchgänge) und die Bedingungen und Schaltung bei der Disper-

gierung . Die Variation der Anordnung und Bedingungen bei der

Dispergierung sind in der Grafik auf Seite 15 exemplarisch für die

Untersuchungen der holzfreien Altpapiersorten zusammengefasst .

Holzfreie grafische Altpapiersorten weisen einen hohen Ausgangs-

weißgrad auf . Durch eine Flotation konnte der Weißgrad nur gering-

fügig verbessert werden . Die optische Reinheit wird durch Schmutz-

punkte beeinträchtigt . Der Aufbereitungsprozess muss deshalb so

gestaltete werden, dass vor allem Schmutzpunkte wirkungsvoll

reduziert werden . Eine wirkungsvolle Schmutzpunktreduzierung,

vor allem optisch störender großer Schmutzpunkte, wird durch die

Prozessstufe Dispergierung erzielt . Die Ergebnisse bei Einsatz dieser

Altpapiersorten lassen die Schlussfolgerung zu, dass auf eine Flota-

tion vor der Dispergierung verzichtet werden kann . Eine der Dis-

pergierung nachgeschaltete Flotation wird als erforderlich erachtet,

um die zerkleinerten Druckfarbenpartikel auch effektiv zu entfer-

nen . Eine Doppeldispergierung führte zu einer besseren Schmutz-

punktreduzierung als eine einstufige Dispergierstufe mit höherem

Energieeintrag .

Als Verfahrenskombination zur Druckfarbenentfernung bei holz-

freien Altpapiersorten ergibt sich aus den vorliegenden Ergebnissen

folgende Art und Reihenfolge:

Zerfaserung •

Eindickung•

Dispergierung (u.U. zweistufig) zur Schmutzpunktreduzierung•

Verdünnung•

Flotation zur Druckfarbenentfernung .•

Derzeit liegt der Schwerpunkt der weiteren Arbeiten bei der Aus-

wertung der Technikumsuntersuchungen mit holzhaltigen Altpa-

tion of the composition of the recovered paper .

Four graphic recovered paper grades were studied within the frame-

work of the overall study design:

Sorted graphic paper for deinking, grade 1 .11,•

Lightly printed white shavings without glue, grade 2 .03 .01,•

Sorted office paper, grade 2.05,•

Tear white shavings, grade 3 .04 .•

The deinkability of the selected recovered papers was characterised

according to INGEDE Method 11 “Assessing the Recyclability of Print

Products - Deinkability Test -” . As was expected, the characterised

recovered paper grades differed in the following quality parameters:

luminosity Y, brightness R457 and dirt speck area A of the deinked

pulps. The best results were achieved for the type-specific office

waste paper followed by the wood-free recovered paper grades that

were ranked in second place . Only inferior optical properties can be

expected with the wood-containing recovered paper grades owing

to the lower initial brightness values .

The studies on the defibration of recovered paper were conducted

with the goal of achieving efficient defibration and maximum ink de-

tachment from the paper, thus resulting in an optimum ink particle

spectrum . The paper grades that occur in graphic recovered paper

were taken into consideration for the most part . The study focuses

on both the impact of the paper grade in combination with conven-

tional printing methods (offset, rotogravure and laser) as well as the

impact of important defibration units (pulper and defibrator drum)

in combination with the defibration conditions (defibration time and

temperature) on the results of defibration.

The studies on the process combination of defibration, flotation and

dispersion were carried out at the PTS pilot plant for every recovered

paper grade according to a defined flow diagram. The factors that

were varied were basically the flotation time (number of passages)

and the conditions and circuitry used for dispersion . The variations

in the set-up and conditions during dispersion are summarised in the

figure on page 15 by way of example for the studies of the wood-free

recovered paper grades .

Wood-free graphic recovered paper grades have high initial bright-

ness . Flotation could only improve brightness slightly . Optical

cleanliness is impaired by dirt specks . The treatment process must

therefore be designed in such a way that the dirt specks in particu-

lar are reduced effectively. Efficient dirt speck reduction, especially

of large, optically disruptive dirt specks, is achieved by dispersion .

When these recovered paper grades are later used, the results are

sufficient to confirm that a flotation stage prior to dispersion is un-

necessary. A flotation stage after dispersion, however, is considered

necessary to effectively remove even the chopped up or crushed ink

particles . Double dispersion resulted in better dirt speck reduction

than single-stage dispersion with higher energy input .

The results obtained indicate the following types and sequence to be

the best process combination for ink removal in wood-free recovered

paper grades:

Defibration•

Thickening•

Dispersion (possibly two-staged) for dirt speck reduction•

Dilution•

Flotation for ink removal .•

Additional work is currently focused on evaluating the pilot plant stud-

ies with wood-containing recovered paper grades. The process flows


studied will then be compared based on the results obtained . The po-

tential of the different recovered paper grades will be pointed out, and

the process stages necessary to achieve the required optical indices

will be considered depending on the requirements placed on the fin-

ished stock quality . Additional pilot plant trials will examine whether

the derived concepts can be scaled up to industrial production .

Dr . Elisabeth Hanecker

0049 89 12146 495 �

elisabeth .hanecker@ptspaper .de

piersorten . Auf der Grundlage der Ergebnisse wird ein Vergleich

der untersuchten Verfahrensabläufe durchgeführt . Das Potenzial

der unterschiedlichen Altpapiersorten wird aufgezeigt und die er-

forderlichen Prozessstufen zur Erzielung der geforderten optischen

Kenngrößen in Abhängigkeit von den Anforderungen an die Fertig-

stoffqualitäten werden betrachtet . In weiteren Technikumsversuchen

soll die Übertragbarkeit der abgeleiteten Konzepte geprüft werden .

Dr . Elisabeth Hanecker

0049 89 12146 495 �

elisabeth .hanecker@ptspaper .de

In einem gemeinsamen Forschungsprojekt entwickelten PTS

und OPTUM Chemnitz ein rechnergestütztes Managementsy-

stem zur optimalen verfahrenstechnischen Betriebsführung von

Kläranlagen in der Papier erzeugenden Industrie.

Die Papierindustrie ist nach der chemischen Industrie, Bergbau und

Metallerzeugung mit mehr als 500 Mio . m³/a der viertgrößte Was-

sernutzer . Die durch die intensive Nutzung belasteten Abwässer

werden meist in betriebseigenen Anlagen gereinigt . Eine wichtige

Zielsetzung ist dabei die Sicherung einer stabilen Fahrweise . In der

betrieblichen Praxis wird dies jedoch dadurch erschwert, dass die zu

behandelnden Abwässer in Menge und Konzentration produktions-

bedingt stark schwanken . Wechselnde Belastungen führen oft zu

Störungen des Anlagenbetriebs . denen durch Maßnahmen einer ge-

eigneten Betriebsführung entgegengewirkt werden muss, um Über-

schreitungen der genehmigten Ablaufwerte zu vermeiden .

Ziel eines in Kooperation mit der Firma OPTUM Chemnitz durch-

PTS and OPTUM in Chemnitz developed in a joined research

project a computer-assisted, front-end management system that

will ensure optimum, process-related operation of effluent treat-

ment plants in the papermaking industry.

Using more than 500 million cubic metres per year, the paper in-

dustry takes fourth place as a water user after the chemical, mining

and metal production industries . As a result of the intensive use, the

effluents become polluted and are treated in on-site facilities in most

cases. An important objective in treating such effluents is to ensure

reliable operation. This is made more difficult under the conditions

that prevail in practice, however, by the fact that the volume and

concentration of the effluents to be treated fluctuate considerably as

a result of production conditions . Alternating loads often lead to pro-

duction problems that must be counteracted by measures to ensure

reliable operation management . Such action prevents authorised ef-

fluent concentrations from being exceeded.

The objective of a PTS research

project in co-operation with OP-

TUM in Chemnitz was therefore

to develop and test a computer-

assisted, front-end management

system that will ensure optimum,

process-related operation of efflu-

ent treatment plants in the paper-

making industry . Such a system

would make it possible for opera-

tors to operate their systems in a

stable, reliable manner . Desired

results include both savings of sys-

tem resources (energy, additives)

and a comprehensive documenta-

tion of the faultless operation of

the facility in accordance with its

design and rating .

The schematic diagram below

compares the process control of

effluent treatment plants in the pa-

per industry as they existed in the

past with the solution developed in

the course of the present research

Prozessparametergestütztes Managementsystem für Kläranlagen in der Papierindustrie

A process-parameter-based manage-ment system for effluent treatment plants in the paper industry

Approach up to nowSubjective, experience-dependent

New approachObjective, comprehensive, complex

Process-orientedbusiness management system

Currentoperating condition

Current operating condition

Data validationParameter

identification

Target-perform. comparison,

Control variableproposal

Change incontrol variables

Laboratory data(COD, BOD, N, P,SS,sludge index, …) Plant parameters

(Dimensions,rated values,

operating rules,…)

Target-performancecomparison

Change incontrol variables

New,optimised

operat. condition

New,optimised

operat. condition

DCS data (Q, temperature, pH, pO2,…)


project .

The system under development initially collects and registers all

process-relevant system data, validates these in accordance with

predefined rules and determines substitute values for missing or er-

roneous data, if any. Plant-specific performance characteristics are

then calculated on the basis of the validated information . Once the

plant parameters and process-related targets have been taken into

account, these performance characteristics are then used to monitor

system operation . Any deviations from the optimum parameters and

any trends indicated by such deviations are determined . On the basis

of this information, the system operation calculation determines the

most suitable parameters for the current operational state that will

ensure optimum plant operation . The results are suitably visualised

and provide the objective and comprehensive information required

for optimum operation of the facility to the operating personnel who

are thus relieved of their routine work .

A prototype system has been installed in the effluent treatment plant

of the Hainsberg paper mill (Golzern Holding) . This prototype sys-

tem was configured to the existing automation system and process

technology already in place in the Hainsberg mill . The functionality

of the system was put to the test in line with a test regimen that was

developed during the project. The efficiency of the project solution

proved successful .

Dr . Rainer Spörl

0049 3529 551 642 �

rainer .spoerl@ptspaper .de

geführten PTS-Forschungsvorhabens war deshalb die Entwicklung

und Erprobung eines rechnergestützten, prozessnahen Manage-

mentsystems zur optimalen verfahrenstechnischen Betriebsführung

von Kläranlagen in der Papier erzeugenden Industrie . Dieses soll den

Betreibern einen stabilen und sicheren Anlagenbetrieb ermöglichen .

Angestrebt wurde neben Einsparungen von Betriebsmitteln (Ener-

gie, Zusatzstoffe) auch eine umfassende Dokumentation des fehler-

freien und gemäß der Auslegung durchgeführten Anlagenbetriebes .

Die Grafik zeigt eine Gegenüberstellung der bisher üblichen Verfah-

rensweise der Prozessführung an Abwasserreinigungsanlagen der

Papierindustrie mit der im Projekt erarbeiteten Lösung .

Das entwickelte System erfasst zunächst alle prozessrelevanten An-

lagendaten, validiert diese nach vorgegebenen Regeln und ermittelt

ggf . für fehlerhafte oder fehlende Daten Ersatzwerte . Anschließend

werden auf der Grundlage validierter Informationen anlagenspezifi-

sche Prozesskenngrößen berechnet . Diese dienen, unter Berücksich-

tigung der Anlagenparameter und verfahrenstechnischer Vorgaben,

der Überwachung des Anlagenbetriebs . Abweichungen von den

Optimalparametern sowie Trends, die Abweichungen erwarten las-

sen, werden bestimmt . Die Betriebsführungsberechnung ermittelt

auf der Grundlage dieser Informationen die für den aktuellen Anla-

genzustand geeigneten Größen, die einen optimalen Anlagenbetrieb

sichern . Die Ergebnisse werden in geeigneter Form visualisiert und

bieten dem so von Routineaufgaben entlasteten Betriebspersonal die

zur optimalen Betriebsführung notwendigen objektiven und umfas-

senden Informationen .

Ein Prototyp wurde an der Abwasserreinigungsanlage der Papierfa-

brik Hainsberg (Golzern Holding) installiert und entsprechend der

vorhandenen Anlagenautomatisierung sowie der Verfahrenstechnik

konfiguriert. Nach einem erarbeiteten Testregime wurde die Funk-

tionalität des Systems erprobt und die Leistungsfähigkeit der entwi-

ckelten Lösung mit Erfolg getestet .

Dr . Rainer Spörl

0049 3529 551 642 �

rainer .spoerl@ptspaper .de

Dr .-Ing . Martin Haupt

Optum Systemtechnik GmbH

martin .haupt@optum .de

Dr .-Ing . Martin Haupt

Optum Systemtechnik GmbH

martin .haupt@optum .de

Wegschlagverhalten von Offsetpapieren

Setting of printing ink on offset paper

At 9th of May 2007 the startup meeting for the first joint indus-

trial research project from PTS and fogra took place at PTS in

Munich.

The initiative behind this research project originated from a sug-

gestion made by the FTP, an amalgamation of suppliers in the paper

sector . The objective of this project is to determine the impact paper

has on the setting of printing ink on coated offset papers .

The research work is being conducted within the framework of a

multi-client project financed by several industrial partners. The

project is being carried out jointly by PTS and FOGRA experts in

order to meet the high expectations placed on this theme from both

the paper and printing standpoints . Dr Rizzi from PTS and Dr Neu-

feld from FOGRA, the presidents and directors of both institutions,

participated in the kick-off meeting in addition to representatives

from the respective industrial companies .

A total of ten firms are participating in the project funding. It is they

Am 09. Mai 2007 fand in der PTS in München das Start-up-Mee-

ting zu dem ersten gemeinsamen Industrie-Forschungsprojekt

von PTS und Fogra statt.

Diese Initiative entstand auf Anregung der FPT (Forschungsverei-

nigung Papiertechnik e .V .), einem Zusammenschluss von Zuliefer-

unternehmen der Papierbranche . Ziel des Projektes ist die Bestim-

mung papierseitiger Einflussgrößen auf das Wegschlagverhalten von

gestrichenen Offsetpapieren . Die Forschungsarbeiten werden in

Form eines Multiclient-Projektes realisiert, das von mehreren Indus-

triepartnern finanziert wird. Um dem hohen Anspruch dieses The-

mas sowohl aus papiertechnischer als auch drucktechnischer Sicht

gerecht zu werden, erfolgt die Bearbeitung erstmals von PTS und

Fogra-Experten gemeinsam . Neben den Vertreten der interessierten

Industriefirmen nahmen deshalb auch mit den Herren Dr. Rizzi von

der PTS und Dr . Neufeld von der Fogra die Vorstände bzw . Instituts-

leiter beider Häuser am Start-up-Meeting teil .


Nach derzeitigem Stand werden sich 10 Firmen an der Finanzierung

dieses Projektes beteiligen, die maßgeblich Inhalte, Vorgehensweise

und Materialien bestimmen . Die Ergebnisse der Forschungsarbeit

stehen ausschließlich den beteiligten Firmen zur Verfügung, die die-

se nach Ihren Vorstellungen nutzen und weiterverwerten können .

Das umfangreiche Untersuchungsprogramm soll hauptsächlich mit

industriell hergestellten, gestrichenen Offsetdruckpapieren realisiert

werden . Die erforderlichen Druckversuche sollen sowohl mit neuen

Labordruckmöglichkeiten als auch an einer industriellen Druckma-

schine durchgeführt werden . Für diese wird eine besonders ange-

passte Konterstation gebaut, um das Wegschlagverhalten der Papiere

unter Industriebedingungen reproduzierbar bewerten zu können .

Die ersten Projektarbeiten begannen im September 2007 .

Irene Pollex

0 049 3529 551 611 �

irene .pollex@ptspaper .de

who have a major say in the project contents, the approach and the ma-

terials used . Both research institutions are contributing their expertise

and technical equipment to ensure that the project will be brought to

a successful conclusion . The results of the work will be available on an

exclusivity basis to the participating companies, allowing them to use

and further exploit the resultant expertise as they wish .

The broad-ranging study programme is being conducted mainly with

industrially manufactured coated offset papers . The necessary print

trials are to be performed using both new laboratory printers and

industrial printing presses. An especially modified counterprinting

unit will be built to be able to reproducibly evaluate the ink setting

of the papers under industrial conditions . Initial project work began

in September 2007 .

Irene Pollex

0 049 3529 551 611 �

irene .plolex@ptspaper .de

Laufzeit der COST-Aktion E36 verlängert!

COST Action E 36 prolonged!

Under PTS leadership, the duration of the COST Action E36 has

been effectively prolonged to allow the successful work to con-

tinue until mid-2008 . The 168th Meeting of the COST Senior

Officials Committee (CSO) held in Malmö, Sweden, on 20 - 21

June 2007, has approved the prolongation of the COST E36 Ac-

tion – Modelling and Simulation in Pulp and Paper Industry

– by five months. The initial end date of this Action under the

Domain of Forests, their Product and Services was 21 January

2008 . The new expiration date of COST E36 Action is now 21st

June 2008 . The Action participants were delighted to hear the

news . This means that additional work involving knowledge

acquisition and knowledge transfer to other COST Actions can

now be initiated .

The next COST meeting including a workshop on “Towards im-

proved productivity via advanced modelling and simulations”

will be organised in Manchester (6th and 7th November 2007) .

The final conference is planned to take place in Madrid in 2008.

Another important event around modelling and simulation will

be the Control Systems Conference . The 2008 meeting is incor-

porating the Pan Pacific Conference and is scheduled for 16-18

June 2008 in Vancouver BC (www .paptac .ca/english/layout/

index .htm) .

To find out more about COST E36, please visit:

www .coste36 .org .

Dr .-Ing . Johannes Kappen

0049 89 12146 462 �

johannes .kappen@ptspaper .de

Unter der Führung der PTS ist es gelungen, die Laufzeit der

COST-Aktion E36 zu verlängern, um die erfolgreiche Arbeit

bis zur Jahresmitte 2008 fortzusetzen . Auf dem 168 . Treffen

des COST-Ausschusses Hoher Beamter (AHB), das in Malmö,

Schweden, vom 20 . - 21 . Juni 2007 stattfand, wurde die Ver-

längerung der COST-Aktion E36 – Modellierung und Simula-

tion in der Zellstoff- und Papierindustrie – um fünf Monate be-

schlossen . Als Enddatum für diese Aktion aus dem Fachbereich

Forstwirtschaft, forstwirtschaftliche Produkte und Dienst-

leistungen war ursprünglich der 21 . Januar 2008 vorgesehen .

Neues Enddatum für die COST-Aktion E36 ist nun der 21 . Juni

2008 . Diese Nachricht wurde von den Teilnehmern der Aktion

mit großer Freude aufgenommen . Damit können zusätzliche

Arbeiten zur Wissensvermittlung und zum Wissenstransfer in

andere COST-Aktionen angeschoben werden .

Das nächste COST-Treffen und der Workshop „Produktivitäts-

steigerung durch Fortschritte in den Bereichen Modellierung

und Simulation“ werden vom 6 . - 7 . November 2007 in Man-

chester stattfinden. Die Abschlussveranstaltung ist für 2008 in

Madrid geplant . Eine weitere wichtige Veranstaltung auf dem

Gebiet der Modellierung und Simulation ist die Konferenz zu

Steuerungssystemen vom 16 . - 18 . Juni 2008 in Vancouver BC,

die der internationalen Pan Pacific Conference eine Plattform

bieten wird . (www .paptac .ca/english/layout/index .htm) .

Weitere Informationen zur COST-Aktion E36 finden Sie unter:

www .coste36 .org .


0049 89 12146 462 �



Deutsche Forschungsagenda nimmt Gestalt an

National research agendabegins to take shape

Several events and working group activities marked the begin-

ning of developments for national research agenda of the forest-

based sector in the first half of 2007.

A major milestone was the public workshop held in Munich on

26/27 July 2007, where more than 80 representatives from indus-

trial companies, scientific and governmental institutions identified

the subjects expected to be of particular relevance to research in the

years to come .

Starting point were the challenges our society is being faced with

today, but also the chances and opportunities offered by wood as

the sectors’ common resource. The delegates identified three main

strategic objectives for their national research agenda:

Mitigation and adaptation to climate change 1 .

The delegates agreed that climate change and its consequences will

have decisive effects on the future development of the forest-based

sector, even though they will be felt differently by each branch . Eu-

ropean forests are going to change in terms of wood species, qual-

ity and quantity . Non-renewable raw materials will increasingly be

replaced by CO2-neutral resources such as wood, cutting down sup-

plies of the latter .

Further research is therefore needed to

Analyse and monitor the economic and ecological consequences •

of climate change for the forest-based sector . This includes:

Investigating the effects of climate change on tree species,

growth, pests, losses, water, soil, nutrients, protective functions

and the response of forest ecosystems to changed environmental

conditions; developing measuring- and modelling tools as well as

scenarios to predict the economic and ecological consequences of

climate change .

Develop adaptation strategies •

Elaborating strategies for adapting wood structures, tree species

and forest management methods to changed climatic conditions;

developing concepts for the protection of endangered species and

Mit mehreren Veranstaltungen und in verschiedenen Arbeits-

gruppen starteten in der ersten Hälfte des Jahres 2007 die Akti-

vitäten zur Entwicklung einer Deutschen Forschungsagenda für

den Sektor Forst-Holz-Papier-Bioenergie.

Als ein entscheidender Meilenstein fand am 26 ./27 . Juli 2007 in

München ein öffentlicher Workshop statt, in dem über 80 Vertreter

aus Wirtschaft, Wissenschaft und Behörden die Themen heraus ar-

beiteten, die in den kommenden Jahren von besonderer Bedeutung

für die Forschung sein werden . Ausgehend von den Herausforderun-

gen, denen sich unsere Gesellschaft gegenüber sieht, aber auch den

Chancen, die sich insbesondere aus der Nutzung des gemeinsamen

Rohstoffs Holz ergeben, kristallisieren sich drei strategische Ziele für

die Deutsche Forschungsagenda des Forst-Holz-Papier-Bioenergie-

Sektor heraus:

Klimaschutz und Anpassung an den Klimawandel1 .

Es bestand Übereinstimmung, dass der Klimawandel und seine Fol-

gen entscheidenden Einfluss auf die Entwicklung des Sektors haben

werden . So ist mit einer Veränderung des Rohstoffs Holz in Art, Qua-

li tät und Aufkommen zu rechnen . Nichterneuerbare Rohstoffe wer-

den zunehmend durch CO2-neutrale Rohstoffe wie Holz ersetzt und

eine Verknappung bewirken .

Wesentlicher Forschungsbedarf ergibt sich

Zur Analyse und zum Monitoring der ökonomischen und ökolo-•

gischen Folgen des Klimawandels auf den Sektor

Die Auswirkungen des Klimawandels auf z .B . Baumarten, Wachs-

tum, Schädlinge, Schadensereignisse, Wasser, Boden, Nährstoffe,

Schutzfunktion und die Prozesse der Anpassung von Waldöko-

systemen an neue Umweltkonstellationen sind zu untersuchen .

Untersuchungs- und Modellierungswerkzeuge sind zu entwi-

ckeln und Szenarien zu entwerfen, mit welchen wirtschaftlichen

und ökologischen Folgen zu rechnen ist .

Zur Entwicklung von Strategien für die Anpassung•

Strategien zur Anpassung von Waldstrukturen, von Baumarten

und von Methoden des Wald-

managements an den Klima-

wandel müssen entwickelt

werden . Konzepte für den Ar-

tenschutz und den Erhalt der

Biodiversität bei notwendiger

Anpassung müssen erarbeitet

werden . Veränderte Baumarten

werden neue Aufbereitungs-

und Aufschlusstechniken er-

fordern sowie andere Material-

eigenschaften mit sich bringen .

Zu Strategien für die Kohlen-•

stoffbilanzierung in der Wert-

schöpfungskette

Der Sektor in der ganzen Brei-

te seiner Branchen und Wert-

schöpfungsketten liefert einen

wesentlichen Beitrag zur Spei-


cherung von CO2 . Die Wirkungen der einzelnen Maßnahmen,

Prozesse und Produkte in den verschiedenen Branchen, d .h .

nicht nur in der Forstwirtschaft sondern auch in der Holzwirt-

schaft, Papier- und Zellstoffindustrie und der Bioenergiebranche

hinsichtlich Minderung der CO2-Emission und CO2-Speicherung

im Vergleich zu anderen Branchen, Produkten und Prozessen gilt

es wissenschaftlich fundiert zu bewerten und die Methoden und

Werkzeuge hierfür bereitzustellen .

Entwicklung einer wissensbasierten Bio-Ökonomie2 .

Sowohl europäische wie auch nationale Politik sieht in der Ent-

wicklung einer wissensbasierten Bio-Ökonomie eine Schlüsselrolle

auf dem Wege zu einer global wettbewerbsfähigen und nachhaltig

agierenden Wirtschaft . Die Europäische Kommission trägt dieser

Tatsache Rechnung, indem sie als einen von sechs definierten Leit-

märkten – d .h . Märkten, in denen Europa globale Führerschaft an-

strebt – den Leitmarkt „Bio-basierte Produkte“ definiert. Dem Sektor

Forst-Holz-Papier-Bioenergie kommt hierbei zusammen mit Berei-

chen wie Lebensmittel, Biotechnologie etc . eine wesentliche Rolle

zu . Zielsetzungen von Forschungsaktivitäten sind:

Entwicklung von innovativen forst-/holzbasierten Produkten•

Orientiert an den sich ändernden Anforderungen der Verbraucher

und den Märkten gilt es eingeführte Produkte anzupassen und

neue Produkte auf Basis des Rohstoffes Holz zu entwickeln . Der

Bogen spannt sich hierbei von der Gewinnung von Grund- und

Feinchemikalien über die Entwicklung von Kompositwerkstof-

fen, neuen funktionalen Verpackungen und Medienprodukten

der Zukunft bis zu Bio-Energie aus Lignocellulose .

Entwicklung und Verwendung von neuen Technologien, Prozes-•

sen und Produktionsstrategien

Entscheidende Verbesserungen sind für Rohstoff- und Energie-

effizienz bei der Produktion holzbasierter Produkte erforderlich.

Neue Technologien wie Bio- oder Nanotechnologie bieten Chan-

cen, mit geringerem Einsatz von Rohstoff oder Energie Materi-

al- oder Produkteigenschaften zu generieren, als es gegenwärtig

Stand der Technik ist . Informations- und Kommunikationstech-

niken bieten Chancen Prozesse rationeller und sicherer zu planen

und steuern . Dieses Potenzial gilt es durch Forschungs- und Ent-

wicklungsaktivitäten auszuschöpfen . In entscheidendem Maße

wird ein Erfolg hierbei von einer intensiven interdisziplinären

Zusammenarbeit der verschieden Wissenschaftsbereiche abhängen .

Der sozioökonomische Beitrag des Sektors•

Die Komplexität mit der der Sektor seinen Beitrag zu einer wis-

sensbasierten Bio-Ökonomie liefert, drückt sich nicht nur in

seinen Produkten und Technologien aus, sondern ebenso in den

vielfältigen Wirkungen, die er in der Gesellschaft entfaltet . Dazu

zählen z .B . die Bedeutung für Wirtschaft und Beschäftigung in

ländlichen Räumen - sowohl im Rahmen der Holzproduktion

und -verarbeitung wie auch bei der touristischen Nutzung - es

zählen ebenso dazu Aspekte wie Artenschutz und Biodiversität .

Zukünftige Forschung kann dazu beitragen, dass diese Aspekte

des Sektors zum einen wissenschaftlich fundiert erfasst und zum

anderen ausgebaut werden können .

Rohstoffmobilisierung und -management zur stofflichen 3 .

und energetischen Nutzung

Die Chancen, die der Rohstoff Holz als Baustein zu einer wissens-

basierten Bio-Ökonomie eröffnet, werden nur dann nutzbar sein,

wenn es gelingt, ihn in erforderlichem Umfang und Qualität und

conservation of biodiversity in the face of necessary adaptations .

Changed tree species will require new treatment and pulping

methods and will lead to different material properties .

Prepare and evaluate strategies for carbon balancing within the •

value chain

The forest-based sector, with its broad spectrum of industries and

value chains, contributes considerably to carbon dioxide storage .

The various measures, processes and products employed by each

industry, i .e . not only in forestry, but also by the wood, pulp &

paper and bio-energy industries, must be assessed on their ef-

fects on CO2 emission control and –storage . These assessments

must be backed up by research, and benchmarked against other

industries, products and processes . Necessary methods and tools

must be provided .

Development of a knowledge-based bio-economy2 .

Both European and national politicians consider the development

of a knowledge-based bio-economy to be the key to establish-

ing a globally competitive, sustainable economy . The European

Commission has taken this into account by defining “bio-based

products“ as one of the six lead markets, i .e . markets where Eu-

rope must strive for global leadership . The forest based industries

must play a major role in this process, joining forces with the food

industry, bio-technology and other sectors within the bio-based

economy . Research activities must be aimed at:

Developing innovative wood- and fibre-based products•

Adaptation of established and development of new wood-based

products to accommodate changes in consumer demands (e .g .

due to changes in age distribution and lifestyle) and markets

(resulting from globalization, for example) . This covers a wide

range of areas: from the production of basic and fine chemicals

to the development of composite materials, new functional pack-

ages and future media products, to bio-energy generated from

lignocelluloses .

Development and application of new technologies, processes and •

production strategies

Significant improvements must be made in the raw material- and

energy efficiency of wood-based productions. New technologies

such as bio- and nanotechnology offer opportunities for gen-

erating material- or product properties by means of fewer raw

materials and/or less energy than state-of-the-art techniques .

Information- and communication technologies make it possible

to improve the efficiency and reliability of process planning and

-control . This potential must be fully utilized by research and

development activities, with intense cross-disciplinary co-opera-

tion among different sciences being the main key to success .

The socio-economic contribution of forest-based industries•

The complexity of the sectors’ contributions to a knowledge-

based bio-economy is reflected not only by their products and

technologies, but also by their manifold effects on society . The

latter include the importance to the economic and employment

situation of rural areas – via timber production, wood handling/

processing, travel and tourism – but also issues such as the pro-

tection of endangered species and biodiversity . Future research

can help to provide a well-founded scientific basis for these is-

sues, and contribute to their further development .

Mobilization and management of wood resources for ma-3 .

terial and energy uses


zu wettbewerbsfähigen Preisen zur Verfügung stellen zu können .

Die global steigende Nachfrage nach Rohstoffen insgesamt und nach

Holz und seinen daraus gewonnenen Materialen im Besonderen

führt schon jetzt zu steigenden Preisen . In Zukunft wird die Nach-

frage nach Holz, bedingt auch durch die Zielsetzungen zur Gewin-

nung von Energie aus erneuerbaren Quellen, weiter steigen . Eine

Befriedigung der Nachfrage kann nur dann sicher gestellt werden,

wenn es gelingt, ausreichend Rohstoff bei nachhaltiger Bewirtschaf-

tung zur Verfügung zu stellen, also mehr Holz als Primärrohstoff

und gebrauchte Holz- und Papierprodukte als Sekundärrohstoff zu

mobilisieren, effizient aufzuarbeiten und in Nutzungskaskaden ei-

ner mehrfachen stofflichen und am Ende des Lebenszyklusses einer

energetischen Verwertung zuzuführen . Die Forschung wird sich auf

folgende Schwerpunkte konzentrieren müssen

Erfassung der Rohstoffpotenziale und deren Mobilisierung•

Die Ermittlung der Waldholzvorräte, deren Qualität und Einsatz-

potenziale, die Möglichkeiten zur Steigerung der Produktivität

und deren Auswirkungen auf Nachhaltigkeit, Biodiversität und

Artenschutz, die Ermittlung der Potenziale an Restholz, Altholz

und Altpapier sowohl hinsichtlich Aufkommen, Qualität und

Verfügbarmachung werden im Fokus stehen .

Prozesse der Rohstoffbereitstellung und -aufarbeitung•

Um die Potenziale unter wirtschaftlichen Bedingungen nutzbar

zu machen, müssen Technologien zur Ernte und zum Transport

von Waldholz, zur Sortierung, Reinigung und Aufbereitung von

gebrauchten Holz- und Papierprodukten weiter entwickelt wer-

den . Werkzeuge zur Qualitätsbewertung und zur Ermittlung

wirtschaftlich optimaler Verwendungsmöglichkeiten, wie z . B .

modellbasierter Produkt- und Prozesssimulationen müssen ent-

wickelt werden .

Nutzungskonkurrenzen und Nutzungskaskaden•

Die Nutzungskonkurrenzen für den Rohstoff in verschiedener

stofflicher oder energetischer Verwertung wird wohl der Markt

regeln . Zu einer Versachlichung der Diskussion wird es aber nur

kommen, wenn tragfähige Methoden zur Verfügung stehen, mit

denen die gesamten Wirkungen der Nutzung unter wirtschaft-

lichen, ökologischen und sozialen Aspekten präzise kalkuliert

werden können und Grundlage für politische Entscheidungen

bieten können . Um den Rohstoff mehrfach in Nutzungskaskaden

einsetzen zu können, wird es neben der Entwicklung der Tech-

nologien zur Aufbereitung und Umwandlung ebenso auf eine

recyclinggerechte Produktgestaltung ankommen, die eine mehr-

fache Nutzung unter wirtschaftlichen Bedingungen ermöglicht .

Aufbauend auf diesen Ergebnissen wurde bis Ende Oktober ein ers-

ter Entwurf der Deutschen Forschungsagenda erarbeitet, der dann

in einer breiten öffentliche Diskussion in seine endgültige Form ge-

bracht wird . Alle Interessierten sind eingeladen, sich an dem Prozess

unter Nutzung der Webseite der Deutschen Gruppe der Forest-based

Sector Technology Platform www .forestplatform .de zu beteiligen .

Die öffentliche Präsentation der Deutschen Forschungsagenda des

Sektors Forst, Holz, Papier und Bioenergie findet voraussichtlich im

Februar 2008 statt .

Werner Förster

0049 89 12146 250 �

werner .foerster@ptspaper .de

To be able to use the opportunities offered by wood as a building

block of Europe’s knowledge-based bio-economy, the resource must

be made available in the required quantity and quality at competi-

tive prices . The growing global demand for raw materials in general,

and for wood and the materials obtained from it in particular, has al-

ready driven up wood prices . And the demand will continue to grow

– also in response to plans and targets for energy generation from

biomass . To satisfy the demand, adequate supply must be ensured by

sustainable forest management, i .e . by the increased mobilization of

wood as primary resource and of wood- and paper products as sec-

ondary raw materials, by efficient processing, by multiple recycling

enabling utilisation cascades, and by energy recovery at the end of

the lifecycle .

Research must focus on the following subjects

Determination of potential resources and how they can be mo-•

bilized

Work needs to focus on the determination of forest-based tim-

ber reserves including their quality and utilization potential, on

identifying options for productivity increase and their effects on

sustainability, biodiversity and the protection of endangered spe-

cies, on identifying the potential supply, quality and availability

of used wood, wood residues and waste paper .

Processes of raw material provision and -processing •

To utilize the full potential of resources under economically vi-

able conditions, technologies must be developed and improved

for the harvesting and transportation of forest-based timber, and

for sorting, cleaning and recycling used wood- and paper-based

products . Tools such as model-based product- and process simu-

lation must be developed for quality assessment and the identifi-

cation of economically sound uses .

Competing uses and utilisation cascades•

The competing uses of wood by the various processes of mate-

rial recycling and energy recovery are bound to be regulated by

the market . However, discussions can be de-emotionalized and

put on a more objective basis here if practically viable methods

are available to calculate the various effects of these uses with

adequate accuracy and as seen from the economic, ecological and

social points of view . This will also provide the basis for political

decisions . To enable multiple uses of wood by utilisation cascades,

it will be necessary to develop suitable treatment-, processing-

and converting techniques and ensure recycling-friendly product

designs permitting several economically efficient use cycles.

Based on these results, a first draft of a national research agenda of

the forest-based sector in Germany has been developed by the end

of October . Anyone interested in these issues is invited to visit the

website of the German national support group of the Forest-based

Sector Technology Platform www .forestplatform .de to actively con-

tribute to the discussion . The launch of the national research agenda

is planned for February 2008 .

Werner Foerster

0049 89 12146 250 �

werner .foerster@ptspaper .de


Simulationstools für eine prozess-übergreifende Optimierung

Developing simulation tools for cross-process optimisation

PTS envisages using process simulation to describe the paper-

making process as comprehensively as possible.

The purpose of process

simulation is to describe

as accurately as possible

the operations that occur

in papermaking and their

impact on product proper-

ties . The most important

benefit for industry is the

quantitative findings on

the efficiency of optimisa-

tion measures in (existing)

processes . The work that

is carried out for industry

normally involves a proc-

ess analysis that provides

the necessary database . Such a process analysis is offered by PTS

within the framework of the SystemCheck (SC) production series .

The production portfolio and the internal relationships between the

individual services are shown in the figure. The development work is

currently focused on stock preparation and the wet end (including a

description of the effect of functional additives) as well as the devel-

opment of algorithms designed to calculate product properties .

In addition, the developed simulation tools will also yield findings

relating to the design and construction of new plants . Based on this

information, PTS offers both the basic development and evaluation

of alternative process control strategies and the development of opti-

mum process concepts for individual plants . This of course involves

taking the specific local boundary conditions into consideration. An

important key to success is always the consideration of the raw mate-

rial composition and its optimisation as well as the product proper-

ties that can be achieved . Sound technological expertise is just as

important in mastering these complex relationships as is a strong

command of mathematical optimisation strategies .

An interesting perspective for expanding the use of the developed

algorithms is soft sensor technology and the model-based optimisa-

tion based on it . Algorithms that make it possible to optimise proc-

ess performance or product quality can thus provide benefits to the

respective paper mill on a daily online basis . Conducive to the ap-

plication of these developments is the sharp rise in the number of

mills which have data readily available in modern process control

systems. Together with other partners, PTS is working in the field of

soft sensor technology and model-based optimisation on designing

and elaborating attractive solutions for industry .


0049 89 12146 462 �


Die PTS strebt an, mit der Prozesssimulation den Papiererzeu-

gungsprozess möglichst vollständig zu beschreiben.

Zweck der Prozesssimu-

lation ist dabei immer die

präzise Beschreibung der

Vorgänge der Papiererzeu-

gung und deren Auswir-

kungen auf die Produkt-

eigenschaften . Wichtigster

Nutzen für die Industrie

sind quantitative Aussagen

zur Wirksamkeit von Op-

timierungsmaßnahmen in

(bestehenden) Prozessen .

Diese Arbeiten für die In-

dustrie sind in der Regel

mit einer Prozessanalyse

verbunden, die die notwendige Datenbasis zur Verfügung stellt, und

werden durch die PTS im Rahmen der Produktreihe SystemCheck

(SC) angeboten . Das Produktportfolio und den inneren Zusammen-

hang der einzelnen Dienstleistungen beschreibt die Abbildung .

Derzeit liegt der Schwerpunkt der Entwicklungsarbeiten im Bereich

der Stoffaufbereitung und im Wet End (dies umfasst auch die Be-

schreibung der Wirkung funktioneller Additive) sowie die Erarbei-

tung von Algorithmen zur Berechnung von Produkteigenschaften .

Darüber hinaus sind aber mit den entwickelten Simulationstools

auch Aussagen zur Auslegung und zur Gestaltung von Neuanlagen

möglich . Dies nutzt die PTS und bietet sowohl die grundlegende Ent-

wicklung und Bewertung alternativer Strategien zur Prozessführung

als auch die Entwicklung optimaler Verfahrenskonzepte für einzel-

ne Anlagen. Hier müssen die spezifischen lokalen Randbedingungen

berücksichtigt werden . Ein wichtiger Schlüssel zum Erfolg ist im-

mer die Berücksichtigung der Rohstoffzusammensetzung und deren

Optimierung sowie natürlich die erzielbaren Produkteigenschaften .

Um diese komplexen Zusammenhänge zu beherrschen, ist fundier-

tes technologisches Wissen ebenso wichtig wie die Beherrschung

von mathematischen Optimierungsstrategien .

Eine interessante Perspektive zur Erweitung der Nutzung von ent-

wickelten Algorithmen ist die Softsensorik und die darauf aufbauen-

de modellbasierte Optimierung . Algorithmen, die eine Optimierung

der Prozessperformance oder der Produktqualität ermöglichen, kön-

nen so online täglich einen Nutzen für die jeweilige Papierfabrik

erzielen . Förderlich für die Anwendung dieser Entwicklungen ist die

deutlich gestiegene Anzahl von Betrieben, in denen Daten in moder-

nen Prozessleitsystemen einfach verfügbar sind . PTS arbeitet in der

Softsensorik und der darauf aufbauenden modellbasierten Optimie-

rung mit Partnern an attraktiven Lösungen für die Industrie .


0049 89 12146 462 �


SCStockPrep

SCWetEnd

SCPaper

machine

SCCoating

SCConvert

SC Energy

SC Water

Product Optimisation

SC Recycling

Pulp

Paper

Overview of simulation-based process and product optimisation


Fokussierte Forschungim Wet End

Focused research into wet end processes

Which chemicals must be added? How and where must they be

added? Which methods or strategies are available to optimize their

interactions? How to identify the optimum operating points? How to

increase the informative value of laboratory and pilot results? Which

findings can be derived from online data? PTS scientists are dealing

with these complex questions to develop solutions which are both

systematically generated and readily applicable to industrial proc-

esses . Focused research into the following issues is the key to an-

swering these questions:

Simultaneous optimization of retention, dewatering and forma-•

tion processes, taking into account also flocculation

Improved sizing efficiency achieved by alternative dosing strat-•

egies and controlled interactions with other additives and con-

taminants

Efficient identification of the causes of deposits and dirt specks •

in paper

Fibre surface charge - a balanceable and predictable measure of •

the reactivity of stock suspensions with electrostatically acting

additives

Data Mining (findings from the vast data bases of process control •

systems) to identify the causes of problems and the potential for

optimization

Combining physical simulation and data-based modelling to sta-•

bilize processes and product quality

Targeted research to identify the chemical mechanisms involved

helps to improve and deepen the understanding of wet end process-

es . All research activities are aimed at producing practically relevant

findings which can directly be used by and facilitate the work of

production managers in paper mills, chemical suppliers or producers

of measuring and data processing systems. Especially in the field of

wet end processes, PTS has set itself the task of revealing the vast

economic benefits and potential offered by chemical-physical rela-

tionships yet to be discovered, and by advanced measurement and

data evaluation techniques .

Dr . Wolfram Dietz

0049 89 12146 279 �

wolfram .dietz@ptspaper .de

Welche Additive sind einzusetzen? Wie und wo sind diese zu do-

sieren? Welche Wege gibt es, das Zusammenspiel der Additive zu

optimieren? Wie lassen sich optimale Betriebspunkte identifizieren?

Wie lässt sich die Aussagekraft von Labor und Pilotergebnissen erhö-

hen? Welche Erkenntnisse lassen sich aus Online-Daten gewinnen?

PTS widmet sich diesen komplexen Fragestellungen und entwickelt

dafür in der Praxis anwendbare und gleichzeitig systematisch gene-

rierte Lösungen . Ein Schlüssel zur Beantwortung der Fragen ist die

fokussierte Forschung in folgenden Bereichen:

Gleichzeitige Optimierung von Retention, Entwässerung und •

Formation unter Einbeziehung der Flockung

Verbesserung der Leimungseffizienz durch alternative Dosier-•

strategien und durch Kontrolle der Wechselwirkungen mit ande-

ren Additiven und Störstoffen

Effiziente Ursachenforschung für Ablagerungen und Flecken im •

Papier

Die Faserstoff-Oberflächenladung als bilanzierbares und prognos-•

tizierbares Maß für die Reaktionsfähigkeit von Stoffsuspensionen

mit elektrostatisch wirkenden Additiven

Data Mining (Erkenntnisse aus großen Datenbeständen der Pro-•

zessleitsysteme) zur Ursachenforschung für Probleme und zur

Aufdeckung von Optimierungspotenzialen

Kombinierte physikalische Simulation und datenbasierte Model-•

lierung zur Stabilisierung von Prozess und Produktqualität

Um die Prozesse im Wet End transparenter zu machen, wird ge-

zielt die Aufklärung chemischer Mechanismen einbezogen . Dabei

steht den Forschungsaktivitäten stets das Ziel voran, praxisgerech-

te und unmittelbar umsetzbare Erkenntnisse zu gewinnen, die die

Produktionsverantwortlichen der Papierfabriken sowie die Anbieter

chemischer Additive und von Mess- und Datenverarbeitungstechnik

unterstützen . Für das Wet End macht sich die PTS zur Aufgabe, den

hohen wirtschaftlichen Nutzen aufzudecken, der in bislang nicht

erkannten chemisch-physikalischen Zusammenhängen und in fort-

schrittlichen Mess- und Datenauswerte-Technologien liegt .

Dr . Wolfram Dietz

0049 89 12146 279 �

wolfram .dietz@ptspaper .de

Herausgeber/Publisher Papiertechnische Stiftung (PTS)

Heßstr . 134, 80797 München

Redaktion und Layout Erwin Polmann, PTS

Editor and Layout Tel: +49 89 12146 230

Mail: erwin .polmann@ptspaper .de

Titelgestaltung/Front page Ivan Saavedra, PTS

Übersetzung/Translation Bryant McEwen, PTS

Corina Schmidt, PTS

Bereichsleitung Petra Hanke, Keppler Medien Gruppe

Publication Tel: +49 6104 606 360

manager Mail: p .hanke@kepplermediengruppe .de

Anzeigen Monika Apitz, Keppler Medien Gruppe,

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Mail: m .apitz@kepplermediengruppe .de

Druck/Print Central-Druck Trost GmbH & Co .

Borsigstr . 1-3, 63150 Heusenstamm

Impressum / Imprint


ODOUR CONTROLBekämpfung von Geruchsproblemen in der Papierindustrie

ODOUR CONTROLEliminating odour problems

in the paper industryResearchers from three European universities and two research

institutes in collaboration with five SME and three big enter-

prises from five European countries lead-managed by PTS have

joined forces in a cooperative research project called ODOUR

CONTROL.

In papermaking processes, odorants affect product quality and cause

odour emissions leading to complaints from customers, residents and

authorities . Odour problems are associated with the increasing clo-

sure of water circuits and higher recovered paper utilisation rates .

Consequently several mills are facing problems related to odour

emissions and some declare that odour control is one major concern

of their activities .

In most cases, microbial metabolic processes in the water circuit pro-

ducing hydrogen sulphide, volatile organic acids and other odorous

compounds are the reason for odour problems in the paper industry .

A multitude of interacting micro-organisms form the biocenosis in

water and pulp systems of paper mills . Whilst anaerobic metabolic

processes have been studied comprehensively in the past, knowl-

edge is poor when dealing with relevant influences of papermaking

systems .

EU research project Odour Control

Biological odour formation is a complex and challenging process

whose full description and control requires a critical mass of dis-

ciplines . Therefore ODOUR CONTROL combines biotechnological,

physical, chemical and process engineering tools .

In October 2005 the project was successfully started . Thanks to very

active industrial and research partners the progress made so far in

the entire research project is promising .

As a reliable odour control routine for the paper industry does not

exist the aim of this project was to develop systems suitable for con-

trolling odour relevant micro-organisms and metabolites . To achieve

the ambitious goal rapid monitoring products for detecting odour

forming micro-organisms and odorous compounds and furthermore

tailor-made countermeasures for odour control are developed .

Concepts for odour reduction by means of mill process opti-

misation

PTS has developed an efficient and methodical approach for the

identification and evaluation of critical points for odour formation in

ODOUR CONTROL ist ein europäisches Gemeinschaftspro-

jekt, in dem Wissenschaftler aus drei Universitäten und zwei

Forschungseinrichtungen mit fünf mittelständischen sowie drei

großen Unternehmen aus insgesamt fünf Ländern Europas unter

Leitung der PTS zusammenarbeiten.

Geruchsstoffe beeinträchtigen bei

der Papierherstellung die Pro-

duktqualität und führen zu Ge-

ruchsemissionen, die Beschwerden

von Kunden, Anwohnern und Be-

hörden zur Folge haben können .

Geruchsprobleme sind eine Be-

gleiterscheinung der zunehmenden

Schließung von Wasserkreisläufen

und steigender Altpapier-Einsatz-

quoten . Folglich haben eine ganze

Reihe von Fabriken mit Geruch-

sproblemen und deren Folgen zu

kämpfen und dies zu einer ihrer Schwerpunktaufgaben erklärt .

In der Papierindustrie sind Geruchsprobleme meist auf mikrobiolo-

gische Stoffwechselprozesse im Wasserkreislauf zurückzuführen,

durch die Schwefelwasserstoff, flüchtige organische Säuren und an-

dere zum Teil übel riechende Verbindungen entstehen .

Die Biozönose der Stoff- und Wasserkreisläufe von Papierfabriken

wird von einer Vielzahl miteinander in Wechselwirkung stehender

Mikroorganismen gebildet . Während anaerobe Stoffwechselvorgän-

ge bereits hinreichend erforscht sind, weiß man über die relevanten

Einflüsse der Produktionssysteme jedoch nur sehr wenig.

EU-Forschungsprojekt Odour Control

Die mikrobiologische Geruchsbildung ist ein sehr komplexer Pro-

zess, der nur mit Hilfe mehrerer Wissenschaftsdisziplinen vollstän-

dig erklärbar und in den Griff zu bekommen ist . Daher wurden in

dem Projekt „Odour Control“ biotechnologische, physikalische,

chemische und verfahrenstechnische Lösungsansätze vereinigt . Das

Projekt ist im Oktober 2005 erfolgreich angelaufen . Dank der akti-

ven Beteiligung der Partner aus Industrie und Forschung sind die

bisher erzielten Fortschritte äußerst vielversprechend .

Da es bislang keine zuverlässige Methode zur Geruchsbekämpfung

in der Papierindustrie gibt, steht die Entwicklung von Bekämpfungs-

und Überwachungssystemen für geruchsrelevante Mikroorganismen

und Stoffwechselprodukte im Mittelpunkt des Projekts . Diese an-

spruchsvolle Zielsetzung soll durch die Entwicklung von Produkten

zum schnellen Nachweis und zur Überwachung geruchsbildender

Mikroorganismen und Verbindungen erreicht werden, sowie durch

maßgeschneiderte Vorgehensweisen zur Geruchsbekämpfung .

Prozessoptimierung zur Reduzierung der Geruchsbildung in

Papierfabriken

Wissenschaftler der PTS haben eine effiziente und systematische Vor-

gehensweise zur Ermittlung und Bewertung der für die Geruchsent-

stehung kritischen Punkte in den Stoff- und Wasserkreisläufen von

Papierfabriken entwickelt . Entsprechende Untersuchungen wurden

ODOUR CONTROL partners


in den drei beteiligten Papierfab-

riken von der PTS und Lucense

ScpA durchgeführt . Nach voll-

ständiger Auswertung aller Daten

konnten die für anaerobe Geruchs-

bildung kritischen Systemorte in

den Stoff- und Wasserkreisläufen

benannt werden . Daraus ergeben

sich mögliche Ansatzpunkte für

technologische Maßnahmen zur

Geruchsvermeidung .

Basierend auf diesen Ergebnissen

wurde von der PTS für jede Fab-

rik ein aus zirka 20 Einzelmaßnah-

men bestehendes Optimierungs-

konzept entwickelt . Die Mehrzahl

der Maßnahmen lässt sich ohne

größeren Investitionsaufwand in

den Fabriken realisieren . In Fab-

rik C konnten durch Umbau des

Wasserkreislaufs bereits viele der

vorgeschlagenen Maßnahmen um-

gesetzt und die Geruchssituation

verbessert werden .

Aus den Ergebnissen der Fabrikuntersuchungen lassen sich Schluss-

folgerungen für eine effiziente und wirtschaftliche Prozessoptimie-

rung ziehen . Der erste Schritt ist das Aufzeigen und Bekämpfen von

Bedingungen, die das Entstehen von Geruch begünstigen. Häufig

reicht schon eine einmalige Umstellung ohne langfristige Zusatzkos-

ten, um z .B . Verweilzeiten zu senken und Totzonen zu vermeiden .

Die nächsten Schritte sind der Einbau leistungsfähiger Rührwerke

und gegebenenfalls Belüftungseinrichtungen in kritische Bütten .

Reicht das noch nicht aus, können zusätzlich Biozide oder andere

Chemikalien eingesetzt werden . Weitere Maßnahmen müssen dann

von Fall zu Fall diskutiert werden .

Die Ableitung von Optimierungskonzepten erfordert neben dem

grundlegenden Verständnis der mikrobiologischen Prozesse der Ge-

ruchsbildung die genaue Kenntnis aller Prozessbedingungen .

Überwachung geruchsbildender Mikroorganismen durch

Fluorescence In Situ Hybridisation

vermicon hat die Zusammensetzung der Bakterienpopulationen der

drei beteiligten Papierfabriken anhand verschiedener Proben (Pro-

zesswässer und Stoffaufbereitungsproben) mit dem kultivationsun-

abhängigen FISH-Verfahren (Fluorescence In Situ Hybridisation)

analysiert . Dazu wurden spezielle, mit einem Fluoreszenzfarbstoff

markierte Sonden zum Nachweis verschiedener Mikroorganismen-

gruppen verwendet . Der relative Anteil jeder Gruppe an der Gesamt-

Bakterienpopulation wurde quantifiziert, und die einzelnen Mikro-

organismengruppen konnten erfolgreich charakterisiert werden .

Die Analyse zeigte, dass jede Anlage ihr ganz eigenes Populationspro-

fil hat. Dabei waren die Populationen innerhalb einer Fabrik jeweils

sehr ähnlich zusammengesetzt, ganz gleich aus welchen Anlagen-

teilen die untersuchten Proben stammten . Solange in der Anlage kei-

ne größeren Umbauten erfolgten, blieben die Zusammensetzungen

der Mikroorganismen über mehrere Monate hinweg relativ kons-

tant. Im Gegensatz zu den weitgehend stabilen Populationsprofilen

innerhalb jeder Anlage zeigten sich jedoch im Fabrikvergleich gro-

the paper mills’ water and stock systems . Odour checks were per-

formed at three paper mills involved in the research project by PTS

in cooperation with Lucense ScpA .

After a comprehensive evaluation of all gained data PTS was able to

pinpoint critical system parts in the water and stock systems focuss-

ing on anaerobic odour formation . This knowledge leads to possible

starting points for a process technological prevention of odour for-

mation .

A total of approximately 20 individual measures per mill were pro-

posed in the tailor-made optimisation concepts elaborated by PTS .

Most of the measures could be realised by the paper mills without

high investment . By reconstructing its water circuit mill C has al-

ready implemented many of the proposed measures leading to an

improved status regarding odour formation .

The results of the mill investigations make it possible to draw con-

clusions about effective and economic process optimisation . As a

first step conditions favouring odour formation have to be tackled

and disposed . A reduction of dwell times and the avoidance of dead

zones often mean only one-time changeovers without permanent

extra costs . The next steps are the installation of effective agitators

and if necessary aerators at critical chests . In the case that these steps

are not sufficient, biocides or other chemical additives can be used.

Further measures have to be discussed in particular cases .

Beside a fundamental expertise of microbiological odour formation

a detailed knowledge of the overall process conditions is a precondi-

tion for deriving optimisation concepts .

Monitoring of odour forming micro-organisms by fluores-

cence in situ hybridisation

vermicon analysed the composition of microbial populations at the

three partner mills using the cultivation-independent FISH technol-

ogy (Fluorescence in situ hybridisation). Specific fluorescent-labelled

probes targeting different microbial groups were applied on various

sample types like process water and stock preparation samples . The

relative share of each population compared with the overall bacteria

ODOUR CONTROL Meeting March 2007, Parma/Italy


ße Unterschiede . Dabei konnte für jede Fabrik eine vorherrschende

Bakteriengruppe nachgewiesen werden .

Klonbibliotheken (erstellt vom Lehrstuhl für Mikrobiologie der

Schwedischen Universität für Agrarwissenschaften) der ein-

zelnen Fabriken zeigten die jeweils vorherrschenden Mikroorganis-

men . Mit Hilfe der Daten der Klonbibliotheken wurden spezielle

Sonden zum Nachweis der jeweils dominierenden Arten entwickelt

und in ein benutzerfreundliches Nachweis-Kit integriert . Jede An-

lage scheint eine ganz spezielle, nirgendwo sonst vorkommende

dominierende Spezies zu haben . vermicon hat bislang drei Nach-

weis-Kits für die beteiligten Fabriken entwickelt: VIT-“B . thermo-

amylovorans” zum Nachweis von Bacillus thermoamylovorans, der

dominanten Spezies in der Bakterienpopulation von Fabrik A, wo

50 – 80 % der Gesamtpopulation als Bacillus thermoamylovorans

identifiziert worden waren. Für Fabrik C wurden zwei Nachweis-

Kits entwickelt: VIT-“Flavobacteria” und VIT-”Tepidimonas” . Die

Test-Kits sind nützliche Werkzeuge zur Überwachung der Bakteri-

enpopulationen in den jeweiligen Anlagen . Sie werden in weiteren

Vor-Ort-Untersuchungen zur Geruchsbekämpfung zum Einsatz

kommen .

Maßgeschneiderte Biokidney-Konzepte zur Bekämpfung ge-

ruchsbildender Verbindungen

AnoxKaldnes hat den möglichen Einsatz integrierter biologischer

Reinigungsstufen (engl . Biokidney – Bio-”Niere”) zur Bekämpfung

von Geruchsproblemen in Papierfabriken untersucht . Praxisversuche

zur Reinigung von Prozesswässern aus zwei der beteiligten Fabriken

mittels aerober und anaerober Laboranlagen zeigten das Potenzial

zur Beseitigung von Geruchsstoffen bei gleichzeitiger Reduzierung

löslicher organischer Substanzen . Die Ergebnisse wurden sowohl

durch chemische Analysen als auch mit Hilfe speziell ausgebildeter

Versuchspersonen gemessen .

Weiter wurde von AnoxKaldness für jede Fabrik ein optimales

Biokidney-Konzept (Kombination aus Biokidney und Feststoffab-

scheidung) ermittelt . Die jeweilige Kombination er gab sich aus den

speziellen Be-

dingungen, Pro-

ze s swa s sere i -

gen schaften und

Rein igungsan-

f o r d e r u n g e n .

Fabrikspezifisch

wurden Kom-

binationen aus

aerober Biokid-

ney (z .B . MBBR,

MBR oder Be-

lebt s ch la m m-

verfahren) und

Feststoffabtren-

nung mittels

Flotation, Filter

oder Membran

erarbeitet .

Die Ergebnisse

haben gezeigt,

dass Biokidneys

ein wirksames

population was quantified and microbial populations were success-

fully characterised .

The analysis reveals that each plant has its own population pro-

file. The compositions of microbial populations within one paper

mill are very similar to each other, irrespective of the origin of the

sample within the plant . Populations varied only slightly over sev-

eral months provided that no big rebuilding of the plant occurred .

Moreover, in contrast to the rather stable population profile within a

plant, the studies demonstrated great differences between microbial

populations of different paper mills. The dominance of one specific

bacterial group for each single paper mill was demonstrated .

Clone libraries (elaborated by the Department of Microbiology

of the Swedish University of Agricultural Sciences) of the

different paper mills revealed the predominant micro-organisms in

these paper mills. Based on the obtained clone library data specific

probes were developed for the identification of these predominant

species and included in an easy-to-use detection kit. The identified

dominant species seem to be unique for each plant . So far three dif-

ferent detection kits were developed by vermicon for the partner

mills. VIT-“B. thermoamylovorans” for the identification of Bacillus

thermoamylovorans, which is the dominant species of the microbial

population in paper mill A . Shares of 50 – 80 % of the total microbial

population were identified as Bacillus thermoamylovorans. For paper

mill C two kits were elaborated by vermicon, VIT-“Flavobacteria”

and VIT-”Tepidimonas” . The developed test kits are valuable tools

for monitoring the microbial populations in the plant for which they

were developed . They will be used in further studies on site to over-

come odour problems .

Tailor-made biokidney concepts for removal of odorous com-

pounds

AnoxKaldnes investigated the possible use of an in-mill biological

treatment process, a so-called biokidney, to prevent and reduce the

odour problems in paper mills . Practical trials in aerobic and anaer-

obic laboratory scale biokidneys treating process waters from two

of the partner

mills showed

the potential for

odour removal

and simultane-

ous decrease of

soluble organic

matter . The

results were

measured both

by chemical

analyses and by

a trained nose

panel .

AnoxKaldness

evaluated an

optimal biok-

idney concept

c o m p r i s i n g

both the biok-

idney and a sol-

ids separation

unit for each of ODOUR CONTROL Meeting September 2007, München/Germany


the partner mills. The elaborated combinations depended on specific

mill conditions, process water characteristics, and the demands on

treated water . Combinations of an aerobic biokidney, as MBBR, MBR

or activated sludge process, and a solids separation unit in the form

of flotation, filter or membrane were worked out.

The results showed that the introduction of a biokidney can effi-

ciently prevent odour in paper mills, but will also have a potential

for improved runnability due to the better over-all quality of the

process water .

Artificial Olfactory Systems - an alternative to traditional

analyses

In cooperation with the Department of Organic and Industrial

Chemistry of the University of Parma, SoaTec and I.S.E. are

developing artificial olfactory systems (AOS) for paper odour control

in order to replace panel test evaluations of paper products by an

automated and objective system . AOS is a tool made up of an array

of sensors (Metal Oxide Semiconductor) with partial specificity and

a suitable data processing system capable of characterising and rec-

ognising simple and complex odours, thus reaching ratings that are

comparable to human ratings .

The advantages of AOS compared to the traditional techniques (gas-

chromatographic analysis or olfactory sensor analysis through panel

testing) can be summarised as follows:

Reduced response times and hence possibility of a higher sam-•

pling rate .

Possibility of working continuously for many hours .•

Absence of pre-treatment of the samples before the analysis .•

Results expressed in a simple, synthetic and easily interpretable •

manner .

SoaTec developed an AOS for the objective determination of the

odour quality - subdivided into proper classes for convenience - of

the paper product through off-line analyses and hence the orga-

noleptic suitability of the paper for the specific product uses (e.g.

healthcare or foodservice) .

I.S.E. optimised the data acquisition and processing program, so as

to configure the interface to make it easy to use even by a non expert

user, but that at the same time leaves space for a more expert user to

broaden the applicability of the system . For this purpose the program

was divided up into two modules, to be described as follows:

Non expert user module - The user has the task of using the AOS •

only for carrying out the quality control of paper product .

Supervisory module - If necessary the user can add (or remove) •

types of samples and/or products, or classes (database manager) .

The AOS judgement on unknown paper samples to be rated is easy

to interpret and the results of trials in mills A and C are promising

leading to the objective of introducing the AOS in the off-line quality

control labs of paper mills .

Odour reduction by environmentally sound additives

KOLB, in collaboration with the Chemical Engineering Depart-

ment of the Complutense University of Madrid, has elaborated

the concept of reducing odour problems due to microbiological de-

posits by the use of environmentally sound additives, also called bio-

dispersants . These surfactant mixtures act by preventing the growth

of biofilms on surfaces or by reducing the thickness of biofilms. Vari-

ous mixtures of surfactants were tested on process waters of paper

mills with the aim of reducing odour produced by malodour-forming

micro-organisms in biofilms.

Mittel zur Geruchsvermeidung in Papierfabriken sind . Sie können

auch zur Runnabilitätssteigerung beitragen, da sie die Prozesswas-

serqualität insgesamt verbessern .

Elektronische Nasen – eine Alternative zu herkömmlichen

Analysen

Der Lehrstuhl für Organische und Industrielle Chemie der

Universität Parma, SoaTec und I.S.E. entwickelten gemeinsam

künstliche olfaktorische Systeme (AOS – Elektronische Nasen) zur

Geruchsanalyse in der Papierindustrie, die als automatisierte und

objektive Verfahren zur Produktbewertung anstelle der subjekti-

ven Bewertung durch Testpersonen eingesetzt werden sollen . Die

entwickelten elektronischen Nasen bestehen aus einer Anordnung

von Sensoren (Metalloxid-Halbleiter) mit partieller Spezifität sowie

einem geeigneten Datenverarbeitungssystem zur Charakterisierung

und Erkennung einfacher und komplexer Gerüche . Die Bewertungs-

ergebnisse sind mit denen von Versuchspersonen vergleichbar .

Gegenüber konventionellen Verfahren wie Gaschromatographie

oder der geruchssensorischen Prüfung durch Testpersonen weisen

die elektronischen Nasen folgende Vorteile auf:

Kürzere Analysezeiten ermöglichen eine höhere Probenanzahl .•

Kontinuierliche Arbeitsweise über mehrere Stunden möglich .•

Keine Probenvorbehandlung erforderlich .•

Ergebnisse sind synthetisch erstellt und daher einfach formuliert •

und leicht interpretierbar .

Die von SoaTec entwickelte elektronische Nase zur objektiven Be-

wertung der Geruchsqualität durch Offline-Analyse und damit zur

Bewertung der sensorischen Eignung von Papierprodukten für den

jeweiligen Verwendungszweck (Hygienepapiere oder Nahrungsmit-

tel) unterteilt die Proben in Geruchsklassen .

I.S.E. war für die Optimierung des Datenerfassungs- und –verar-

beitungsprogramms zuständig . Die Benutzerschnittstelle wurde so

konfiguriert, dass die elektronische Nase einerseits von Nichtfach-

leuten benutzt werden kann und andererseits dem Fachmann zu-

sätzliche Anwendungsmöglichkeiten bietet . Zu diesem Zweck wur-

de das Programm in zwei Module unterteilt:

Benutzermodul für Nichtfachleute – Einsatz der elektronischen •

Nase zur reinen Qualitätskontrolle von Papierprodukten .

Überwachungsmodul – Proben- und/oder Produktarten/-klas-•

sen können vom Nutzer hinzugefügt oder entfernt werden (Da-

tenbankverwaltung) .

Die vom Gerät gelieferten Bewertungen unbekannter Papierproben

sind einfach zu interpretieren, und die guten Ergebnisse von Pra-

xistests in den Fabriken A und C lassen die Einführung des Gerätes

zur Offline-Qualitätskontrolle in den Labors von Papierfabriken er-

warten .

Geruchsreduzierung durch umweltfreundliche Additive

Ein Konzept zum Einsatz umweltfreundlicher Additive (Biodisperga-

toren) zur Bekämpfung von Geruchsproblemen infolge bakterieller

Ablagerungen wurde gemeinsam von KOLB und dem Institut für

Chemieingenieurwesen der Complutense-Universität Mad-

rid entwickelt. Mischungen oberflächenaktiver Stoffe verhindern

hierbei das Biofilmwachstum auf Oberflächen oder reduzieren die

Filmdicke . An Fabrik-Prozesswässern wurden verschiedene Mi-

schungen getestet, um Geruchsemissionen durch Mikroorganismen

in Biofilmen zu verringern.

Die Biodispergatoren der Firma KOLB sind oberflächenaktive Subs-

tanzen mit mindestens einem ethoxylierten nichtionischen Bestand-


KOLB biodispersants are surfactants with at least one ethoxylated

non-ionic surfactant used in paper industry water systems to delay

and/or reduce the formation of biofilms. They are subdivided into

two functional subclasses: The first components, biostabilisers, act

on the initial steps of biofilm formation by reducing the probability

of micro-organisms to attach to surfaces and prevent the covering

of surfaces . The other components, biowettants, act like detergents

on developing or mature biofilms, by breaking up the exopolymeric

substances and enhancing the detachment of biofilms, thus reduc-

ing the thickness of existing biofilms. Since the anaerobic conditions

in biofilms can lead to odour production, these approaches reduce

odour problems at the place of their formation: in the biofilm.

The biostabilisers alter the wettability of surfaces in the paper ma-

chine, which influences the conditioning layer. The conditioning lay-

er is being formed by abiotic (non-living) substances, like salts such

as carbonates, silicates and others, but also by polymers, stickies,

process chemicals and further organic substances which are present

in the surrounding environment of a paper machine circuit . The

physical modification of the surface by biostabilisers delays the initial

adhesion of bacteria and the conditioning layer and therefore delays

biofilm formation, anaerobic conditions and thus odour formation.

Biowettants act similarly to cleaning agents by breaking up and thus

removing existing deposits where odour can develop . The addition

of effective amounts of a biodispersant leads to an enhanced biofilm

and odour control without being biocidal .

Acknowledgement: This project was sponsored by the European

Commission under the umbrella of the sixth Framework Programme

on research and technological development . We would like to ex-

press our warm gratitude for this support . For further information

about the research project ODOUR CONTROL please visit the web-

site www .odour-control .info .

Holger Jung

0049 89 12146 131 �

holger .jung@ptspaper .de

teil, die in Wasserkreisläufen der Papierindustrie zur Verlangsamung

und/oder Verringerung des Biofilmwachstums eingesetzt werden.

Sie lassen sich in zwei Funktionsklassen unterteilen: Bio-Stabilisato-

ren, die das Biofilmwachstum noch im Anfangsstadium bekämpfen,

indem sie die Anlagerung von Mikroorganismen an die Oberflächen

erschweren und so den vollständigen Bewuchs der Oberfläche ver-

hindern/minimieren . Die zweite Gruppe sind Bio-Benetzungsmittel,

die wie Detergenzien auf entstehende oder bereits vorhandene Bio-

filme wirken. Durch Aufspalten exopolymerer Substanzen fördern

sie das Ablösen des Biofilms von der Oberfläche und verringern so

dessen Dicke. Da die anaeroben Bedingungen im Biofilm oftmals zu

Geruchsbildung führen, bekämpfen diese Mittel Geruchsprobleme

direkt am Entstehungsort: im Biofilm.

Bio-Stabilisatoren verändern die Benetzbarkeit der Oberflächen von

Papiermaschinen, was sich wiederum auf den Konditionierungsfilm

auswirkt . Dieser kann aus abiotischen (nichtlebenden) Stoffen wie

Karbonat-Salzen, Silikaten u . a . bestehen, oder auch aus Polymeren,

klebenden Verunreinigungen (Stickies), Prozesschemikalien und

anderen organischen Stoffen, die in unmittelbarer Umgebung des

Papiermaschinenkreislaufs zu finden sind. Die physikalische Ober-

flächenmodifikation durch Bio-Stabilisatoren verzögert den Beginn

der Bakterienanlagerung an den Konditionierungsfilm und somit das

Biofilmwachstum, anaerobe Bedingungen und folglich die Geruchs-

bildung . Bio-Benetzungsmittel wirken ähnlich wie Reinigungsmit-

tel – sie lösen und entfernen Ablagerungen, die zur Geruchsbildung

führen können . Bio-Dispersionsmittel ermöglichen also bei geeig-

neter Dosierung eine verbesserte Bekämpfung von Biofilm- und Ge-

ruchsbildung bei minimiertem Biozideinsatz .

Danksagung: Das Projekt wurde innerhalb des 6 . Forschungsrah-

menprogramms der EU durchgeführt und gefördert . Dafür sei an

dieser Stelle herzlich gedankt . Weitere Informationen zu ODOUR

CONTROL finden Sie auch im Internet unter www.odour-control.info.

Holger Jung

0049 89 12146 131 �

holger .jung@ptspaper .de

Keramische Filtersysteme auf der Basis präkeramischer Sinterpapiere

Ceramic filter systems based on pre-ceramic papers

Die PTS setzt die Kooperation mit dem Lehrstuhl für Glas und

Keramik der Universität Erlangen/Nürnberg (Prof. Dr. Peter

Greil, Institutsleiter) fort, um die Anwendung präkeramischer

Sinterpapiere im Bereich der Filtrationstechnik durch Steuerung

der Porosität zu untersuchen.

Bei Fluidfiltration stehen keramische Materialien in direkter Konkur-

renz zu Membransystemen auf der Basis von Polymeren . Keramische

Membranen weisen gegenüber den Kunststoffmembranen Vorteile

wie höhere Bioinertheit, Lebensdauer, Betriebstemperaturen, besse-

rer Regenerierbarkeit oder direkte Beheizbarkeit auf . Im Gegenzug

sind Polymerfiltersysteme wesentlich günstiger, so dass in Low-Cost

Bereichen der Mikro-, Ultra- und Partikelfiltration Keramikfiltersys-

teme wenig Zugang finden. In erster Linie werden keramische Fil-

tersysteme mittels Extrudiertechnik erstellt, was einerseits teuer ist

und andererseits ausschließlich röhrenförmige Strukturen erlaubt .

PTS is going to continue its co-operation with the Chair of Glass

and Ceramics at Friedrich-Alexander University Erlangen-Nu-

remberg (Prof. Dr. Peter Greil, head of institute) to study con-

crete applications of pre-ceramic papers in the field of filtration

technology, in particular for porosity control.

Ceramic materials compete directly with polymer-based membrane

systems for fluid filtration. Ceramic membranes have several advan-

tages over their plastic counterparts, e . g . higher biological inertness

and operating temperatures, longer service life, superior regenera-

tion capacity or direct heating. However, ceramic filter systems have

hardly made inroads into the low-cost segments of micro-, ultra- and

particle filtration so far because their polymer-based competitors are

available at much lower prices. Ceramic filter systems are manufac-

tured mainly by extrusion moulding, a technique which is both ex-

pensive and limited to tubular structures only .

Dr .-Ing . Dieter Pauly

0049 89 12146 160 �

dieter .pauly@ptspaper .de

Dr .-Ing . Dieter Pauly

0049 89 12146 160 �

dieter .pauly@ptspaper .de

PTS NEWS30 Forschungsprojekte / Research projects

Der Einsatz „präkeramischer Sinterpapiere“ als Ausgangssystem in

Kombination mit papiertechnologischer Formgebung erlaubt es, ana-

log zu Polymersystemen völlig neue und großflächige Filterstrukturen

in Keramik zu realisieren (z .B . Wellpappenstrukturen) . Dieser neue

Ansatz soll es ermöglichen, keramische Filterstrukturen wesentlich

günstiger herstellen zu können und damit neue Marktsegmente im

Bereich der Filtrationstechnik zu erschließen . Der Filtrationsmarkt

insbesondere im Bereich Wasseraufbereitung (z .B . Trinkwasserauf-

bereitung oder Abwasserbehandlung in Papierfabriken) ist ein stark

wachsender Markt . Ein „Low cost“ - Ansatz im Bereich keramischer

Filter- und Membrantechnik verspricht demnach einen relevanten

Absatz für die sogenannten präkeramischen Sinterpapiere .

In dem Forschungsprojekt IGF-ZN04104/07 (Projektstart voraus-

sichtlich Januar 2008) soll erarbeitet werden, welche verschiedene

keramische Filterstrukturen prinzipiell möglich sind und in wel-

chem Maße papiertechnologisch die resultierende Porosität in der

papierabgeleiteten Keramik gesteuert werden kann . Das präkerami-

sche Sinterpapier soll in diesem Zusammenhang den Filter-Support

darstellen . Die eigentliche aktive Filtermembran wird im Projekt an-

satzweise mittels papiertechnologischen Streich- und im Vergleich

dazu mittels konventionellen Beschichtungsverfahren aufgebracht .

Zudem sollen innovative alternative Möglichkeiten (z .B . Imprägnie-

rung bzw . Teilimprägnierung mit präkeramischen Polymeren) zur

Steuerung der Porenweite entwickelt werden .

Christoph Sorg

0049 89 12146 175 �

christoph .sorg@ptspaper .de

The use of “pre-ceramic papers“ as a starting system in combina-

tion with paper-technological forming processes makes it possible

to realize completely new, large-area ceramic filter structures (like

corrugated board structures) similar to polymer systems . This new

approach is to render the production of ceramic filter structures

much more cost-effective, thus opening up new market segments

in the field of filtration technology. Filtration, especially for water

treatment (e.g. drinking water treatment or waste water purification

in paper mills) is a rapidly growing market . Based on this “low cost“

approach in the field of ceramic filter- and membrane technology,

pre-ceramic papers can be expected to find a ready market.

A research project (IGF-ZN04104/07, expected to start in January

2008) will investigate which ceramic filter structures are possible

in principle, and to what extent it is possible to control the resulting

porosity of paper-derived ceramics by paper-technological measures .

Pre-ceramic paper will serve as the filter-support here, whereas ac-

tive filter membranes will initially be applied by paper-technologi-

cal coating and, for comparison, conventional coating techniques .

Moreover, innovative alternatives (such as impregnation or partial

impregnation with pre-ceramic polymers) are to be developed for

pore size control .

Christoph Sorg

0049 89 12146 175 �

christoph .sorg@ptspaper .de

Um die Stickysituation im Papierherstellungsprozess transpa-

rent zu machen, entwickelt die PTS ein Bewertungstool für den

Konstanten Teil.

Bei Massendruckpapieren auf Altpapierbasis können die ablage-

rungsbedingten Produktionsstillstände schnell eine Größenordnung

von mehr als 5 % erreichen . In einer mittelgroßen Papierfabrik mit

einer Tagesproduktion von 500 t betragen die jährlichen Umsatzver-

luste bei einem Papierpreis von 500 €/t deutlich mehr als 4 Mio € .

Hauptursachen der Ablagerungen

an der Papiermaschine sind die

hohe Stickybeladung im Altpapier,

eine unzureichende Stickyabtren-

nung in der Stoffaufbereitung und

eine mögliche Reagglomeration

(Sekundärstickybildung) infolge

Chemikalieneinsatz im Konstan-

ten Teil (Papiermaschinen-Loop) .

Für die effektive Messung und

Bewertung der Performance der

Stoffaufbereitung bei der Sticky-

reduzierung hat die PTS bereits

eine systematische Vorgehens-

To make the stickie situation in the papermaking process com-

pletely transparent PTS is developing an evaluation tool for the

stock approach system.

Deposit-induced production outages in the manufacture of recov-

ered fibre based mass printing papers can quickly reach a magnitude

of 5 % or more . In a medium-sized paper mill with a daily production

of 500 tonnes, the annual losses in revenue would far exceed € 4m at

a paper price of € 500 /tonne . The principal causes of deposit forma-

tion on and in the paper machine

include the high stickie loading of

the recovered paper, inadequate

stickie separation in the stock

preparation department and pos-

sible reagglomeration (secondary

stickie formation) due to the use of

chemicals in the approach system

(paper machine loop) .

PTS has already developed a sys-

tematic approach in stickie reduc-

tion for effectively measuring and

evaluating stock preparation per-

formance . Within the scope of re-

Bewertungstool für Stickys im Konstanten Teil bei grafischen Papieren auf Altpapierbasis

Systematic evaluation of the stickie situation in the approach system of recovered fibre based graphic papers

-20100 20 30 40 50 60 70 80 90

0

-10

20

40

60

10

30

50

80

70

Mic

ro s

ticki

e re

tent

ion

(DM

F ex

trac

t) [%

]

Total retention [%]

R = 0.722

R = 0.882

Extract corrected (removal of extract from paper fibres)

Total extract

11 2007 31Forschungsprojekte / Research projects

search project IGF 14762 (sponsored by the Federal Ministry of Eco-

nomics and Technology within the industrial collective research),

PTS is currently working on a corresponding evaluation tool for the

stock approach system . This will make the stickie situation in the

papermaking process completely transparent .

Within the scope of the project, extensive process data of the stickie

loading in the PM loop are being collected in two paper mills . In so

doing, stickie mass flows are being used to show what volume of

stickies enters the paper via the main stock flow and what percent-

age of stickies is retained in the water circuits or is discharged via

the rejects . The determination of the stickie mass balance also allows

conclusions to be drawn about undesirable secondary stickie forma-

tion that may be occurring in the PM loop . In addition, a deposition

tendency profile extending from the finished stock in the DIP plant

right up to the headbox is intended to document possible changes in

the particle size spectrum of the stickies and thus in the deposition

behaviour of the particles . PTS has developed a deposition method

for this purpose that employs chrome plates .

High total retention in the paper machine leads directly to increased

stickie loading in the fibre mat and in the paper web (refer to the

figure). Only if this is done without the formation of stickie ag-

glomerates and thus without a greater deposition tendency will it

be acceptable to discharge the stickies together with the finished

paper. In addition to the basic stickie loading in the finished stock,

the very sensitive area of additive dosing is of utmost importance for

the stickie situation in the PM loop and constitutes the primary focus

of this research project .

This project is intended to in future provide a rapid evaluation of the

stickie situation in the PM loop considering the following aspects:

Macro stickies, quantitative loading and separation•

Micro stickies, quantitative loading and separation•

Secondary stickie formation due to additives•

Secondary stickie formation due to in-house and external broke•

Secondary stickie formation due to reject recirculation (DAF flo-•

tates, recovered stock)

The actual effect and potential for circulation water treatment•

Lutz Hamann

0049 3529 551 657 �

lutz .hamann@ptspaper .de

weise entwickelt . Im Forschungsprojekt IGF 14762 (gefördert vom

Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie im Rahmen der

industriellen Gemeinschaftsforschung) erarbeitet die PTS derzeit

ein entsprechendes Bewertungstool für den Konstanten Teil . Damit

wird die Stickysituation im Prozess der Papierherstellung lückenlos

transparent und eine genaue Priorisierung der Ablagerungsverursa-

cher wird ermöglicht .

Im Projekt werden in 2 Papierfabriken ausführliche Prozessaufnah-

men der Stickybeladung im PM-Loop durchgeführt . Dabei wird an-

hand der Sticky-Massenströme aufgezeigt, welche Stickymenge mit

dem Hauptstoffstrom ins Papier gelangt und welcher Stickyanteil im

Wasserkreislauf zurück bleibt bzw . über Rejekte ausgeschleust wird .

Die Ermittlung der Sticky-Massenbilanz lässt auch Rückschlüsse auf

eine im PM-Loop erfolgte unerwünschte Sekundärstickybildung zu .

Darüber hinaus soll ein Profil der Ablagerungsneigung vom Fertig-

stoff der DIP-Anlage bis zum Stoffauflauf mögliche Veränderungen

im Partikelgrößenspektrum der Stickys und damit im Ablagerungs-

verhalten dokumentieren . Dazu wird eine in der PTS entwickelte

Ablagerungsmethode an Chromplatten genutzt .

Eine hohe Gesamtretention an der Papiermaschine führt unmittelbar

zu einer erhöhten Stickybeladung im Faservlies bzw . in der Papier-

bahn (siehe Abbildung) . Nur wenn dies weitgehend ohne Agglome-

ratbildung von Stickys und damit ohne erhöhte Ablagerungsneigung

erfolgt, ist der Weg eines Stickyaustrages über das Fertigpapier ak-

zeptabel . Neben der Sticky-Grundbeladung im Fertigstoff ist somit

der sehr sensible Bereich der Additivdosierung für die Stickysituati-

on im PM-Loop von großer Bedeutung und steht im Fokus .

Die Projektergebnisse sollen eine schnelle Bewertung der Stickysitu-

ation im PM-Loop zu folgenden Punkten verfügbar machen:

Makrostickys, Beladung und Abtrennung quantitativ•

Mikrostickys, Beladung und Abtrennung quantitativ•

Sekundärstickybildung durch Additive•

Sekundärstickybildung durch eigenen bzw . Fremdausschuss•

Sekundärstickybildung durch Rejektrückführung (DAF-Flotate, •

Fangstoff)

IST-Wirkung und Potenzial der Kreislaufwasserreinigung•

Lutz Hamann

0049 3529 551 657 �

lutz .hamann@ptspaper .de

Die Regelungskonzepte der „Dezentralen Entkopplung“ und der

Rakelvorsteuerung führen zu einem deutlich ruhigeren Bahnlauf

und stabilisierten Bahnzügen.

Beim Herstellungsprozess von gestrichenem Papier kommt es im-

mer wieder zu Bahnverläufen und auch zu Bahnabrissen, die jedoch

ganz unterschiedliche Ursachen haben können . Ein wesentlicher

Aspekt für einen stabilen, abrissfreien Lauf der Papierbahn in einer

Streichmaschine ist der stabile Bahnzug von der Abrollung über das

Streichaggregat, die Trocknung bis hin zur Aufrollung . Herkömmli-

che Bahnzugregelungen können Schwankungen im Bahnzug, ver-

The control concepts of “decentralised decoupling” and blade

feed forward control reveal a smoother web run owing to stabi-

lised web tension.

During the paper coating process, unstable paper web run and web

breaks occur repeatedly, although the factors that cause them may

be very different . One essential aspect of a stable, break-free course

of the paper web through a coater is stable web tension in every

section of the coating machine (unwinder, coating head, dryer and

rewinder) . Conventional web tension control systems have been un-

able to compensate at all or compensate inadequately for fluctua-

Optimierung der Bahnspannungs-regelung durch dezentraleRegelsysteme

Optimising web tension control by using decentralised control systems


tions in web tension caused by (non-linear) changes in the physical

parameters of the web, by disruptions (e .g . coating head –blade- on/

off, phases of acceleration) or by coupling effects (through out the pa-

per web) . Uneven web run then results in production losses (breaks)

and/or a deterioration of quality (e .g . creasing, winding quality) .

The objective of the research project IGF 14140 (sponsored by the

Federal Ministry of Economics and Technology within the industrial

collective research) was to implement an improved web run control

system by stabilising web tension in an industrial-like environment .

New control structures were to be designed, implemented and tested

while taking into consideration all of the electrical and mechanical

systems including all of their non-linear and time-variant properties .

For this purpose, the “decentralised decoupling” procedures and

blade feed forward control that were developed by the Lehrstuhl für

Elektrische Antriebssysteme (EAT) (Chair for Electric Drive Systems)

at Technische Universität Munich were implemented and validated

on the PTS VESTRA pilot coater .

Not only an extensive database was created within the scope of the

project, but also a simulation toolbox with simulation modules, in-

dividual clamping points (drive system, rolls and paper web) as well

as the entire pilot coater facility . These measures made it possible to

effectively test and verify offline the new control structures.

An expanded electronic interface at the pilot coater connected the

new control structures to the hardware of the pilot coater . Adaptation

and optimisation work were conducted in the laboratories at Tech-

nische Universität and on-site at PTS . The results of measurement

on the pilot coater operating under full-scale conditions in practice

demonstrated a significant stabilisation of web run. It was thus pos-

sible to overcome the drawbacks of a conventional control system .

The development of the simulation toolbox with a set of simulation

modules permits generalisation and scale-up to any facilities that are

in continuous operation (e.g. in the film and foil industries and/or

packaging and printing industries) .

Beatrix Mair

0049 89 12146 156 �

beatrix .mair@ptspaper .de

ursacht durch (nichtlineare) Änderung physikalischer Parameter der

Papierbahn (Elastizitätsmodul), durch Störungen (z .B . Rakelan- bzw .

ablegen, Beschleunigungsphasen) oder durch Verkopplungseffekte

(über die Papierbahn) bisher nicht oder nicht ausreichend kompen-

sieren . Der unruhige Bahnlauf führt dann zu Produktionsverlusten

(Abrisse) oder einer Minderung der Qualität (z .B . Faltenbildung,

schlechte Wickelgüte der Rolle) .

Ziel des Forschungsprojektes IGF 14140 (gefördert vom Bundesmi-

nisterium für Wirtschaft und Technologie im Rahmen der industriel-

len Gemeinschaftsforschung) war es, eine verbesserte Regelung des

Bahnlaufes über eine Stabilisierung der Bahnspannung in einem in-

dustrieähnlichen Umfeld zu verwirklichen . Unter Berücksichtigung

des gesamten elektrischen sowie mechanischen Systems, mit all

seinen nichtlinearen und zeitvarianten Eigenschaften, sollten neue

Regelstrukturen entworfen und getestet werden . Hierzu wurden die

am Lehrstuhl für Elektrische Antriebssysteme (EAT) der TU Mün-

chen entwickelten Verfahren der „Dezentralen Entkopplung“ und

der Rakelvorsteuerung (Störgrößenaufschaltung) an der VESTRA

Versuchsstreichanlage der PTS implementiert und validiert .

Im Rahmen des Projektes wurde neben einer umfangreichen Da-

tensammlung eine Simulationstoolbox mit modularen Simulations-

bausteinen einzelner Klemmstellen (Antrieb, Walze und Papierbahn)

sowie der gesamten Versuchsstreichanlage erstellt . Damit konnten

die entwickelten neuen Regelstrukturen effektiv getestet und offline

verifiziert werden. Mit einer erweiterten elektronischen Schnittstel-

le an der Versuchstreichanlage wurde dann der Kontakt zwischen

den neuen Regelstrukturen und der Hardware der Anlage herge-

stellt . Nach umfangreichen Anpassungs- und Optimierungsarbeiten,

in den Laboren der TU München und an der PTS, belegten die unter

Praxisbedingungen an der Versuchstreichanlage ermittelten Messer-

gebnisse eine deutliche Stabilisierung des Bahnlaufs . Die Nachteile

einer herkömmlichen Regelung konnten damit überwunden werden .

Der Aufbau der Simulationstoolbox mit modularen Simulationsbau-

steinen erlaubt eine Verallgemeinerungsfähigkeit und Übertragbar-

keit auf jegliche Anlagen der kontinuierlichen Fertigung (z .B . auch

Folienindustrie und/oder Verpackung bzw . Druckindustrie) .

Beatrix Mair

0049 89 12146 156 �

beatrix .mair@ptspaper .de

The VESTRA pilot coater with the PTS interface between the dSPACE test computer and the VESTRA process control system S5 for drives M8/9 (tension press 1), M47 (JetFlowF coating unit) and M31/32 (tension press 2)

F

C

Rewindreel

ER

M 20M 21 M 22 M 23 M 24 M 25 M 26

M 27

M 28

M 29

M 30

M 31 M 32

M 33M 34M 36

M 35

M 1

M 2

M 3M 4

M 5M 6M 7

M 8 M 9M 10

M 11

M 12

M 13M 14M 15

M 17 M 16

M 18

M 19

FC

F

C

Control drivegroup M33

Control drive groupM22

Control drive groupM29

T

TTT

FCFC

M 37M 38

Film press(FP)

Display only(automation X)

T

T

T

T

TT

T

M 45

M 46

M 47

M 50

M 51

TT

T

TT

FC

Combi-Blade(CB)

dSPACE test computerControl for drives M8/9, M47 und M31/32)

VESTRA & SIEMENS S5

Sensors, system status, set points

JetFlowF(JF)



Unwindreel


Das Ziel des Forschungsvorhabens AiF 14141 war die Verbesse-

rung der Entwässerung von Faserstoffsuspension durch Opti-

mierung der Wechselwirkungen zwischen Nasssieb, Flocke und

Füllstoffen.

Als Praxisreferenz wurden an Papiermaschinen mit Langsieben der

Stand der Technik und auftretende Abweichungen erfasst . Die un-

tersuchten Papiermaschinen wiesen eine erhebliche Bandbreite an

Einstellungen und Messwerten auf: In der Praxis konnte der gesamte

Spielraum der Siebparameter wiedergefunden werden . Der Drainage

Index (DI) reichte von 14,1 bis 34, der Fibre Support Index (FSI) von

86 bis 181 . Die Entwässerungsleistung lag im Bereich von 217 bis

627 l/m²/min und die Retention im Bereich von 49 bis 86 % .

Im Labormaßstab wurde der Einfluss variierter Retentionsmittel und

Nasssieb-Typen auf die Entwässerung und die Retention untersucht .

In den Laborversuchen korrelierte die Retention mit dem DI-Wert .

Die Gesamtretention stieg mit dem DI-Wert. Der Einfluss der Reten-

tionsmittel auf die Retention war höher als der Einfluss der Nass-

siebe .

Abschließend wurden ausgewählte Nasssiebe auf zwei Pilotanlagen

(PTS und VTT) hinsichtlich erreichbarer Prozess- und Produkteigen-

schaften verglichen. Damit konnten der Einfluss der Geschwindigkeit

und Dynamikunterschiede untersucht werden . An den Versuchsan-

lagen beeinflussten die Siebcharakteristika die initiale Blattbildung

und den Verlauf des Entwässerungsprofils. Mit höheren FSI-Werten

und geringeren Luftdurchlässigkeiten wurde das Entwässerungspro-

fil flacher. Feinere Siebe erzielten eine geringere mittlere Flockengrö-

ße nach dem Sieb .

Das Retentionsmittel Polyacrylamid (PAM) zeigte eine stärkere Flo-

ckung, höhere Retention und höhere Entwässerungsleistung im

Vergleich zu Polyethylenimin (PEI) . Der Retentionsmitteleinsatz ist

entscheidend für die Optimierung der Retention, Entwässerung und

Formation .

Wichtigstes Ergebnis einer Optimierung der Entwässerung ist ein

hoher Trockengehalt nach dem Sieb . Er bietet ein für den Anlagen-

betreiber nutzbares Potenzial zur Reduzierung der Energiekosten in

der Trocknung .

Aus den Ergebnissen des Projektes

kann abgeleitet werden, dass eine

Verbesserung der Entwässerung

ohne Retentionsverlust nur durch

eine Optimierung des gesamten

Entwässerungsverlaufes erreicht

werden kann . Die Vorgänge zu

Beginn der Entwässerungsstrecke

haben eine hohe Bedeutung für

die Konsistenz des Faservlieses,

den Verlauf der Entwässerung und

damit letztlich für Retention, Tro-

ckengehalte und Papierstrukturei-

genschaften . Eine initial ungünstig

ausgebildete Blattstruktur ist im

weiteren Prozess kaum ausgleich-

The aim of the research project IGF 14141 was to improve the

dewatering of pulp suspensions by the optimised interactions

between the wires, flocculation and fillers.

Industrial Fourdrinier paper machines were investigated as refer-

ences, determining the state of the art and any deviations therefrom .

The industrial paper machines differed considerably in parameter

settings and measured values, with wire parameters covering the

entire spectrum: Drainage Index (DI) values ranged from 14 .1 to 34;

Fibre Support Index (FSI) values from 86 to 181 . Dewatering per-

formance values ranged from 217 to 627 l/m²/min and retention

levels from 49 to 86 % .

Retention aids and wire designs were varied in the laboratory to

study their effects on dewatering and retention . Retention was found

to correlate with DI levels in the laboratory trials, with total reten-

tion increasing the higher the DI. Retention was influenced more

strongly by retention aids than by wire design .

Finally, selected wire designs were studied in pilot paper machines

(at PTS and VTT) to compare the process and product characteris-

tics they were capable of achieving, and to investigate the effects of

speed and dynamic differences .

In the pilot paper machines wire characteristics were found to have

an effect on initial sheet formation and dewatering profiles. Dewa-

tering profiles were lower at higher FSI and lower air permeability

levels. Finer wires led to smaller average floc sizes after the wire

Compared to polyethylene imine (PEI), polyacrylamide (PAM) was

the retention aid that produced greater flocculation, higher retention

and better dewatering performance . Retention chemicals are there-

fore decisive when optimising retention, dewatering and formation .

The main result of dewatering optimisation is a high dry content

after the wire, as this enables plant operators to save energy costs

for drying . The project results led to the conclusion that improved

dewatering without retention losses can be achieved only by opti-

mising the overall dewatering process .

Processes at the beginning of the wire section are highly impor-

tant to fibre mat consistence, dewatering profiles and ultimately to

retention, dry content and the

properties of the paper structure

as well . An unfavourable initial

sheet structure can hardly be

corrected or compensated for

later in the process . Optimum

retention, dewatering and forma-

tion are achievable by adjusting

the machine settings to the re-

tention programme, stock system

and wire design actually used in

each specific case.

Dewatering profile adjustments

present papermakers with an ad-

ditional degree of freedom which

should be used more often to sys-

Verbesserung der Entwässerung von Fasersuspensionen

Improving the dewatering of pulp suspensions

Influence of the FSI on the dry content after the forming fabric

A B C D12

9070 110 130 150 170 190 210

14

13

16

18

20

15

17

19

Fibre Support Index (FSI)

Dry

cont

ent a

fter t

he fo

rmin

g fa

bric

in % reference fibre

fibre + filler + PEIfibre + filler

fibre + filler + PAM


bar . Eine optimale Retention, Entwässerung und Formation kann

durch Anpassung der Maschineneinstellungen auf das aktuelle Re-

tentions- und Stoffsystem in Verbindung mit dem eingesetzten Sieb

erreicht werden. Die Einstellung des Entwässerungsprofils stellt damit

einen Freiheitsgrad dar, der verstärkt zur gezielten Optimierung von

Retention, Entwässerung und Formation genutzt werden sollte . Das

Projekt wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technolo-

gie im Rahmen der industriellen Gemeinschaftsforschung gefördert .

Christian Mannert

0049 89 12146 192 �

christian .mannert@ptspaper .de

tematically optimise retention, dewatering and formation processes .

The project was sponsored by the Federal Ministry of Economics and

Technology within the industrial collective research .

Christian Mannert

0049 89 12146 192 �

christian .mannert@ptspaper .de

Im Forschungsprojekt IGF 14372 „Verringerung der AOX-Kon-

zentrationen im Abwasser zur Einhaltung von AOX-Grenzwerten

bei direkt und indirekt einleitenden Papierfabriken“ wurden

die relevanten AOX-Quellen in verschiedenen Sortenbereichen

identifiziert und aus den Erkenntnissen wirtschaftlich vertret-

bare Maßnahmen zur AOX-Minderung abgeleitet.

Zu Problemen mit der Einhaltung von AOX-Grenzwerten kommt es

vorwiegend bei indirekt einleitenden Papierfabriken, da die ange-

schlossenen kommunalen bzw . Verbandskläranlagen bestrebt sind,

die AOX-Konzentrationen bereits

in ihren Zuläufen zu minimieren .

Bei den Herstellern von Druck-

oder Verpackungspapieren domi-

niert der Rohstoff Altpapier (AP)

als AOX-Quelle mit bis zu 100 %,

ebenso bei Hygienepapieren (bis 65

%) sofern AP maßgeblich am Faser-

stoffeinsatz beteiligt ist . Im weiten

Bereich der Spezialpapiere bestim-

men Nassfestmittel (NFM) auf Epi-

chlorhydrinbasis häufig mit bis zu

100 % die AOX-Konzentration im

Abwasser . Im Hygienepapiersektor können sowohl NFM (AOX-Anteile

von 16 bis 98 %) als auch die Faserstoffe (Altpapiere, AOX-abgebende

Zellstoffe) mit 2 bis 84 % dominieren, das Verarbeitungsabwasser kann

bis zu 20 % zum AOX im Gesamtabwasser beitragen .

Durch Einsatz von (noch) AOX-ärmeren NFM oder von Zellstoffen

ohne AOX-Abgabe kann die Belastung um bis zu 80 % reduziert

werden . Voraussetzung ist allerdings, dass die NFM-Retention an-

nähernd konstant gehalten werden kann . In einigen Fällen könnte

Project IGF 14372 “Lowering the AOX concentrations in ef-

fluents to comply with AOX limits of directly and indirectly

discharging paper mills“ has resulted in the identification of

relevant AOX sources in various grade groups as well as eco-

nomically viable measures for AOX reduction.

In particular indirectly discharging paper mills find it difficult to

comply with their AOX limits because linked municipal or co-oper-

ative sewage treatment plants are trying to minimize the incoming

AOX concentrations .

Recovered paper has been identified as the predominant AOX source

in printing or packaging (up to 100 %) as well as tissue paper produc-

tions (up to 65 %) using RCF pulps as main raw material source . In

the vast area of specialty papers, AOX concentrations are frequently

determined by wet strength agents (WSA) based on epichlorohydrin

(up to 100 %) . In the tissue sector, both WSA (AOX shares of 16 to 98

%) and fibres (RCF and AOX-releasing chemical fibres accounting for

between 2 and 84 %) can dominate, with processing waters contrib-

uting up to 20 % to the AOX present in final effluents.

Mills can reduce their AOX loads by up to 80 % if they use WSA con-

taining (even) less AOX or fibres releasing no AOX. This is only pos-

sible, however, if WSA retention can be kept more or less constant . In

some cases, improved WSA retention due to promoters could lower

AOX concentrations by up to 20 %. Biological effluent treatment and

ozone treatment of chemically-mechanically pretreated effluents can

reduce AOX loads by 25 to 95 % (see the diagram illustrating the

whereabouts of AOX after biological treatment) and 60 % (ozone), re-

spectively . More “recent“ technologies such as anaerobic treatment,

AOX-Frachten weiter gesunken Further reduction in AOX loads

AOXinflow100% biological

degradation:25-89%

stripping: < 4%

outflow: 3-74%

excesssludge:1-22%

shares [%] of AOX load in discharged effluent

millpapergrade

type of discharge

rawmaterial

fibres biocideswet strength

agentscoloring agents

others

A tissue indirect pulp 15 - 98 2 - 85 <5

B special indirect pulp ü ü

C special indirect pulp 100

D packaging direct rp 15 85

E tissue indirect pulp 80 20

F tissue indirect rp 66 15 20

G/H printing direct rp, tmp 100

ü = identified, but not quantifiable; rp = recovered paper; tmp = thermo-mechanical pulp


eine Verbesserung der NFM-Retention durch Promotoren die AOX-

Konzentration um bis zu 20 % verringern . Die biologische Abwas-

serreinigung sowie die Ozonbehandlung von chemisch-mechanisch

vorgereinigten Abwässern kann die AOX-Belastung um 25 bis 95 %

(siehe Grafik zum Verbleib des AOX bei der biologischen Reinigung)

bzw . um bis zu 60 % (Ozon) verringern . Die „neueren“ Reinigungs-

verfahren Anaerobie, Schwebebettreaktoren und Membranbiologie

wurden erstmal im Hinblick auf die AOX-Elimination genauer un-

tersucht . Sie weisen aber für sich alleine oder in Kombination mit

weiteren biologischen Stufen keine Vorteile gegenüber den „klassi-

schen“ Verfahren bzw . Verfahrenskombinationen auf .

Die AOX-Abgabe (nach PTS-Methode RH 01/91) der untersuchten

Altpapiere und der Zellstoffe lag meistens unterhalb bzw . im Be-

reich der Erfassungsgrenze von 5 mg AOX/g Faserstoffotro und war

damit abermals niedriger als in früheren Untersuchungen . Im Ver-

gleich zu den letzten systematischen Untersuchungen in den Jahren

1992/1993 sind die spezifischen AOX-Frachten [g AOX/tProdukt] in den

Papierfabriksabwässern um rund 50 % zurückgegangen . Das Projekt

wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie im

Rahmen der industriellen Gemeinschaftsforschung gefördert .

Dr . Hans-Jürgen Öller

0049 89 12146 465 �

hans-juergen .oeller@ptspaper .de

PSB reactors or membrane biology were carefully examined for AOX

elimination for the first time here. They showed no advantages over

conventional treatments or treatment combinations, however, nei-

ther when used on their own nor in combination with other biologi-

cal stages .

The AOX release (as determined by PTS method RH 01/91) of the

recovered papers and chemical fibres investigated in the project was

below or close to the detection limit of 5 mg AOX/g fibreso .d . in most

cases, and thus again lower than in earlier studies . As compared to

previous systematic studies performed in 1992/1993, specific AOX

loads [g AOX/tproduct] have gone down by around 50 % in paper mill

effluents. The project was sponsored by the Federal Ministry of Eco-

nomics and Technology within the industrial collective research .

Dr . Hans-Juergen Oeller

0049 89 12146 465 �


SiOX-Schichten, die durch Plasmapolymerisation aufgebracht

wurden, können die Sperrwirkung von Kunststofffolien erheb-

lich steigern. Aufgrund der geringen Schichtdicken werden

dadurch die Rezykliereigenschaften der so behandelten Folien

nicht beeinflusst.

Als poröser, aus natürlichen Fasern aufgebauter Werkstoff hat Papier

keine ausreichende Barrierewirkung gegenüber Gasen und Dämpfen .

Es muss dazu entweder kaschiert, imprägniert oder beschichtet wer-

den, wobei heute die Erzielung ausreichend hoher Barrierewirkung

durch eine Verminderung der ökologischen Vorteile insbesondere

der guten Rezyklierbarkeit erkauft werden muss . Speziell für Be-

schichtungen gilt, dass diese nach heutigen Maßstäben vergleichs-

weise dick auf Papier und Karton aufgebracht werden müssen, um

ausreichende Barrierewirkung zu erzeugen .

Das Forschungsprojekt IGF 14440 (gefördert vom Bundesministeri-

um für Wirtschaft und Technologie im Rahmen der industriellen Ge-

meinschaftsforschung) baut auf die Erfolge in der Kunststoffindustrie

auf und zielt auf die Erhöhung der Sperreigenschaften von Verpa-

ckungspapieren gegenüber Wasser, Wasserdampf und Luftsauerstoff

durch das Aufbringen von sehr dünnen SiOX-Beschichtungen ab . Es

wird in Zusammenarbeit mit dem Forschungsinstitut für Leder und

Kunststoffbahnen GmbH (FILK), Freiberg, durchgeführt .

In Voruntersuchungen an Industriepapieren wurde deutlich, dass

die Poren in Strichoberflächen von herkömmlichen Offset- und

Tiefdruckpapieren durch die SiOX-Schichten nicht ausreichend ver-

schlossen werden können . So konnten an den im Labor erzeugten

Mustern zwar eine deutlich niedrigre Wasseraufnahme festgestellt

The barrier effect of plastic films is able to be enhanced consid-

erably by SiOX layers applied by plasma polymerisation. Since

the layers are very thin, the recyclability properties of the films

thus treated are not affected.

Paper, a porous material made from natural fibres, does not create

an adequate barrier to gases and vapours . It must therefore be lami-

nated, impregnated or coated . Nowadays, achieving an adequately

high barrier effect must be won at the great cost of reducing the

ecological advantages of the product, in particular good recyclabil-

ity . Especially as far as coatings are concerned, this means that they

must be applied to paper and board in a layer that is comparatively

thick compared to current standards in order to achieve an adequate

barrier effect .

The research project IGF 14440 (sponsored by the Federal Ministry of

Economics and Technology within the industrial collective research)

is based on the success achieved in the plastics industry and aims at

enhancing the barrier properties of packaging papers to water, water

vapour and atmospheric oxygen by applying very thin SiOX coatings .

The project is being carried out in co-operation with the Research

Institute for Leather and Plastic Sheets (FILK), Freiberg .

It became clear in preliminary tests on industrial papers that the

SiOX layers were not able to adequately close the pores in the coat-

ing surfaces of conventional offset and gravure papers . Although the

laboratory samples were found to have much lower water absorption,

the barrier effect with respect to gases left much to be desired .

Later phases of the project were designed to combat this problem

with the development of very smooth precoats which also featured

Entwicklung von Verpackungspapie-ren mit SiOX-Barriereschichten

Developing packaging papers with SiOX barrier layers


werden, die Sperrwirkung gegen-

über Gasen blieb aber hinter den

Erwartungen zurück .

Im weiteren Verlauf des Projektes

wurde diesem Problem mit der

Entwicklung von sehr glatten Vor-

strichen begegnet, die als weiteres

Kennzeichen sehr niedrige Porosi-

täten aufwiesen . Den Streichfar-

ben wurden dazu Bindemittel in

Mengen deutlich oberhalb der kri-

tischen Pigmentvolumenkonzent-

ration zugemischt . Es wurden au-

ßerdem Bindemittel ausgewählt,

die bekanntermaßen bereits über eine Sperrwirkung gegenüber

Wasserdampf und Luftsauerstoff verfügen . Als Pigment wurde Kao-

lin wegen seiner ausgeprägten Plättchenform bevorzugt . Durch die-

se werden die Diffusionswege von Gasmolekülen in Pigmentstrichen

verlängert und damit die Gasdurchlässigkeiten erniedrigt . Zur Glät-

tung der Oberflächen wurden Satinage-Verfahren eingesetzt.

Die Graphik zeigt die Wasserdampfdurchlässigkeiten von Mustern,

die im Labor vorgestrichen und anschließend mit dem Normaldruck-

Plasmaverfahren mit einer SiOX-Schicht versehen wurden . Das Nor-

maldruck-Plasmaverfahren eignet sich besonders gut zum Beschich-

ten von bahnförmigen Materialien, da es im Gegensatz zu anderen

Plasmaverfahren auch ohne Vakuum anwendbar ist .

Als Substrat wurde ein geleimtes holzfreies Streichrohpapier mit ei-

ner flächenbezogenen Masse von 200 g/m² verwendet. Der Auftrag

der Vorstriche betrug einheitlich 15 g/m² . Die Trocknung erfolgte

im Wärmeofen für 90 s bei 150°C . Die SiOX-Beschichtung wurde mit

Hilfe eines Precursors erzeugt, bei dem es sich um Hexamethyldisilo-

xan (HMDSO) handelte . Die Schichtdicke betrug jeweils ca . 0,5 µm .

Aus der Abbildung wird ersichtlich, dass bereits durch diese dünne

Schicht eine weitere Absenkung der Wasserdampfdurchlässigkeit

gegenüber den vorgestrichenen Mustern erreicht werden konnte .

Insgesamt betrachtet sind die Untersuchungen darauf ausgelegt,

wichtiges Grundlagenwissen zur Verbesserung der Funktionalität

von Verpackungspapieren mittels Plasmaverfahren zu erarbeiten .

Dr . Markus Kleebauer

0049 89 12146 387 �

markus .kleebauer@ptspaper .de

very low porosity values . Binders

in amounts much above the criti-

cal pigment volume concentration

were added to the coating colours .

In addition, binders were chosen

that were already known to pos-

sess a barrier effect to water va-

pour and atmospheric oxygen . Ka-

olin was preferred as the pigment

due to its pronounced platelet

shape . The latter causes the diffu-

sion pathways of gas molecules in

pigment coatings to be extended,

thus lowering the gas permeabil-

ity values . Supercalendering was used to smooth the surfaces .

The graph shows the water vapour transmission of samples that

were precoated in the laboratory and subsequently provided with a

SiOX layer using normal pressure plasma treatment . Normal pressure

plasma technology is particularly suitable for coating web-shaped

materials since, unlike other plasma processes, it can be used with-

out a vacuum .

A sized, wood-free coating base paper with a grammage of 200 g/m²

was used as the substrate . All precoats were applied at 15 g/m² . The

papers were dried in a warming cupboard for 90 s at 150°C . The SiOX

coating was produced with the aid of a precursor, i .e . hexamethyl-

disiloxane (HMDSO) . The thickness of each layer was approx . 0 .5

µm . The graph shows that even this thin layer was able to achieve

an additional reduction in water vapour transmission compared to

the precoated samples .

In summary, the tests were designed within the framework of the

project to provide important basic research findings on how to en-

hance the functionality of packaging papers by plasma technology .

Dr . Markus Kleebauer

0049 89 12146 387 �

markus .kleebauer@ptspaper .de

0

100

50

200

300

400

150

250

350

500

450

Wat

er v

apou

r tra

nsm

issi

on [g

/(m

d)]

WVT precoat

WVT precoat+SiOx

PVOHOHP starchPU dispersionSB latex2

(50 parts in each case)

Das Forschungsvorhaben IGF 14761 wurde initiiert, um gestri-

chene Verpackungspapiere speziell für den Flexodruck - im Hin-

blick auf Verbesserung der Druckqualität und Kostensenkung

- zu optimieren.

In den letzten Jahren wurde der Offsetdruck als das dominierende

Druckverfahren bei der Herstellung von gestrichenen Verpackungs-

papieren in vielen Fällen vom Flexodruck abgelöst . Die Strichrezep-

turen sind aber für dieses Druckverfahren nicht optimiert . Da Fle-

xodruck traditionell eher auf Kunststoffsubstraten ausgeführt wird,

Research project IGF 14761 was initiated to optimise coated

packaging papers for flexographic printing in particular with a

view to print quality improvement and cost reduction.

In the last few years, offset printing, the dominant printing method

in the production of coated packaging papers, has been superseded

in many cases by flexographic printing. The coating formulations,

however, have not been optimised for flexography. Since flexography

is traditionally carried out preferably on plastics substrates, the basic

Für den Flexodruck optimierte Verpackungspapiere

Optimising packaging papers for flexographic printing


waren die grundlegenden Anforderungen des Flexodruckes an den

Bedruckstoff Papier nicht eindeutig definiert. Aufgrund der niedri-

gen Viskosität und damit geringeren Zügigkeit von Flexodruckfarben

war zudem das Potenzial vorhanden, die Kosten für die „Flexodruck-

Papiere“ durch Verminderung der Bindemittelgehalte in den Streich-

farben erheblich zu senken .

Der Schwerpunkt der Forschungsarbeiten lag auf der Herstellung

praxisnaher Streichfarbenrezepturen für hochwertige, flexible

Verpackungspapiere als auch für gestrichenen Liner . Dabei sollten

durch die optimierte Auswahl von Streichfarbenkomponenten und

den gesteuerten Strichaufbau Papiere erzeugt werden, die für den

Flexodruck geeignet sind, deren Verarbeitbarkeit und Bedruckbar-

keit gewährleistet ist, und die gegenüber den bisherigen Papieren

Kostenvorteile haben .

Bisher wurde ein erstes Anforderungsprofil für die Entwicklung von

“Flexodruck-Papieren“ erstellt. Als wichtigste Papieroberflächenei-

genschaften erwiesen sich die Oberflächenglätte (1,5 – 2,5 µm, PPS),

die Oberflächenspannung (≥ 38 mN/m) sowie eine möglichst hohe

Mikroporosität . In den darauf folgenden Laborstreichversuchen wur-

den mit unterschiedlichen Pigmenten Streichfarben entwickelt, um

die erforderlichen Papierkennwerte zu erreichen . Die gestrichenen

Papiermuster wurden mit einem Labor-Flexodruckgerät bedruckt .

Zusätzlich wurde stets die Weiterverarbeitbarkeit (Rill-, Falz- und

Verklebbarkeit) der gestrichenen Laborpapiere untersucht . Am Ende

der Laborarbeiten konnte mit einem feinen Calciumcarbonat-Pig-

ment mit enger Korngrößenverteilung die erforderlichen Werte für

Glätte und Mikroporosität erreicht werden. Die geforderte Oberflä-

chenspannung konnte mit einem harten Styrol-Acrylat-Binder einge-

stellt werden . Der Bindemittelgehalt in den Strichrezepturen konnte

ohne Beeinträchtigung der Weiterverarbeitbarkeit der Papiere auf 8

Teile reduziert werden . Die Übertragbarkeit der Laborergebnisse in

die industrielle Produktion konnte durch Streichversuche an einem

Pilot Coater und Druckversuche an einer industriellen Zentralzylin-

derdruckmaschine verifiziert werden (siehe Abbildung).

In den nächsten Optimierungsschritten werden die Einflüsse des

Kationisierungsgrads und der Polarität des Papierstrichs sowie der

Satinageeinfluss auf die Flexodruckqualität untersucht. Des Weite-

ren soll aufgezeigt werden, dass die Bindemittelgehalte im Papier-

strich noch weiter gesenkt werden können, falls diese Papiere nur

bedruckt und nicht weiterverarbeitet werden . Das Projekt wurde

vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie im Rah-

men der industriellen Gemeinschaftsforschung gefördert .

Mustafa Kemal Güzelarslan

0049 89 12146 181 �

mustafa .guezelarslan@ptspaper .de

requirements of flexography on paper as a printing substrate have

not been clearly defined. Furthermore, since flexographic inks have

lower viscosity and thus lower tack, there is indeed potential for

significantly lowering the costs of “flexographic papers” by reducing

the binder content in the coating colours .

The research work focused on the production of practice-oriented

coating colour formulations for flexible, high-quality packaging pa-

pers and for coated liner . The optimised choice of the coating colour

components and the controlled coating structure was intended to

produce papers that are suitable for flexographic printing, that have

guaranteed convertibility and printability and that have cost advan-

tages over conventional papers .

So far, an initial requirement profile for the development of “flexo-

graphic papers” was created . The most important paper surface

prop erties proved to be surface smoothness (1 .5 – 2 .5 µm, PPS),

surface tension (≥ 38 mN/m) and the greatest possible microporos-

ity . Coating colours with different pigments were developed in the

subsequent laboratory coating trials in order to achieve the required

characteristic paper values . The coated paper samples were then

printed using a laboratory flexographic printing press. In addition,

the converting properties (creasability, foldability and gluability) of

the coated laboratory papers were tested in all cases . At the conclu-

sion of the laboratory work, the necessary smoothness and micropo-

rosity values were achieved using a fine calcium carbonate pigment

with a narrow grain size distribution . The required surface tension

was obtained using a hard styrene-acrylate copolymer-based binder .

The binder content in the coating formulations could not be reduced

to 8 parts without impairing the converting properties of the papers .

The scale-up of the laboratory results to industrial production was

verified by coating trials on a pilot coater and printing test runs on an

industrial central cylinder flexographic printing press (see Figure).

The next optimisation steps will examine the impacts of the degree

of cationisation, the polarity of the paper coating and the effect of

supercalendering on the quality of flexographic printing. Further-

more, the project is intended to demonstrate that the binder contents

in the paper coating can be reduced even more if these papers are

only printed and not converted . The project was sponsored by the


collective research .

Mustafa Kemal Guezelarslan

0049 89 12146 181 �

mustafa .guezelarslan@ptspaper .de

Schematic structure of a central cylinder (flexographic) printing press


Ziel des Forschungsprojektes IGF 14764 ist es, die Vorhangstabi-

lität beim Curtain Coating bei geringen Maschinengeschwindig-

keiten und geringer Auftragsmenge durch den Einsatz grenzflä-

chenaktiver Tenside zu erhöhen.

Curtain Coating ist ein bislang nur

im Spezialpapierbereich eingesetz-

tes, kontaktloses Streichverfahren,

das ohne Überschuss an Streich-

farbe auskommt . Einige Studien

konnten bereits zeigen, dass es sich

mit einem idealen Konturstrich

auch auf grafische Papiere und Ver-

packungspapiere übertragen lässt .

Grenzflächenaktive Tenside sen-

ken die Oberflächenspannung von

Streichfarben, idealerweise ohne

negative Auswirkungen auf die

Produktqualität . Zusätzlich kann aufgrund des idealen Konturstrichs

mittels Curtain Coater eine sehr gute Strichopazität erreicht werden,

die sich u .a . in einer verbesserten Druckqualität widerspiegelt .

Um die speziellen Anforderungen an die Streichfarbenrheologie und

insbesondere beim Curtain Coating an die dynamische Oberflächen-

spannung zu erfüllen, muss für den jeweiligen Anwendungsfall eine

eigene Lösung erarbeitet werden. Die Grafik zeigt den Einfluss eines

mizellaren Tensids hoher Mobilität auf die dynamische Oberflächen-

spannung des Streichfarbenserums innerhalb 1s Oberflächenalter.

Alle vier Streichfarben konnten einen stabilen Vorhang auf dem

Labor-Curtain-Coater bilden. Der minimal mögliche Durchfluss, als

Kriterium für die Vorhangstabilität, konnte dabei entsprechend der

Einsatzmenge an Tensid bis zu 25 % reduziert werden (0,6 T) . Wirt-

schaftlich interessant ist die Einsatzmenge von 0,2 T, da hier bereits

eine Reduzierung von rund 20 % an Durchflussmenge erreicht wer-

den konnte . Eine Verdreifachung der Tensidzugabe verbessert die

Vorhangstabilität nur geringfügig . Das Projekt wurde vom Bundes-

ministerium für Wirtschaft und Technologie im Rahmen der indust-

riellen Gemeinschaftsforschung gefördert .

Ralf Gericke

0049 89 12146 406 �

ralf .gericke@ptspaper .de

The objective of research project IGF 14764 was to enhance cur-

tain stability in curtain coating at low machine speeds and with

a minimum coat thickness by the use of surfactants.

Curtain coating is a non-contact

coating method which functions

without an excess of coating col-

our and which has hitherto been

used only in the specialty paper

sector . A few studies have been

able to demonstrate that non-con-

tact coating with an ideal contour

coating, can also be employed in

the sector of graphic and packag-

ing papers .

The use of surfactants reduces the

surface tension of coating colours,

ideally without any negative impact on product quality . At the same

time, very good coating opacity can be achieved by virtue of the ide-

al contour coating applied by the curtain coater . This among other

things, results in improved print quality .

To fulfill special requirements on paper coating rheology and especially

in curtain coating on dynamic surface tension, an individual solution

must be developed for each and every application . The diagram shows

by way of example the impact of a highly mobile micellar surfactant

on the dynamic surface tension of the coating colour serum within a

surface age of 1 second .

All four coating colours were capable of forming a stable curtain in

the laboratory curtain coater . It was possible to reduce the minimum

possible flow volume – a criterion of curtain stability – to 25 % as

a function of the amount of surfactant used (0 .6 T) . A surfactant

volume of 0 .2 T is economically interesting, since even this amount

brings about a reduction of approx. 20 % in flow volume. Tripling

the amount of surfactant only marginally improves curtain stability .

The project was sponsored by the Federal Ministry of Economics and


Ralf Gericke

0049 89 12146 406 �

ralf .gericke@ptspaper .de

Vorhangstabilität beim Curtain Coating Curtain stability in curtain coating

02000 400 600 800 1000

20

10

40

60

30

50

bubble life time [ms]

σ [m

N/m

]

0.0 T 0.4 T0.2 T 0.6 T

Bietet der Einsatz von modernen Laubholz-BCTMP-Typen in

technischen Spezialpapieren und hochwertigen grafischen Pa-

pieren papiertechnologische und wirtschaftliche Vorteile?

Dieser Frage geht das Forschungsprojekt IGF 14811 nach (gefördert


men der industriellen Gemeinschaftsforschung) . Der Einsatz von

Kurzfaserzellstoffen wächst seit geraumer Zeit kontinuierlich . Das

Technical and economic advantages for technical specialty pa-

pers and high-grade graphic papers by the use of modern hard-

wood BCTMP types?

This is the question of research project IGF 14811 (sponsored by the

Federal Ministry of Economics and Technology within the indus-

trial collective research). The use of short-fibre pulps has been stead-

ily growing for some time now . This applies to the market for both

Substitution von Ahorn- und Birken-zellstoff durch Eukalyptus nitens, Aspenzellstoff und BCTMP

Substitution of Eucalyptus nitens, aspen pulp and BCTMP for maple and birch pulp


betrifft sowohl den Markt der hö-

herwertigen grafischen Papiere als

auch der Spezialpapiere . Die Kul-

tivierung der schnellwüchsigen

Eukalyptusarten E . globulus und

E . grandis war die Voraussetzung

für eine ausreichende Bereitstel-

lung von Kurzfaserholz für die

Zellstofferzeugung . Die kurzen

Umtriebszeiten dieser Hölzer

ermöglichen eine äußerst wirt-

schaftliche Erzeugung von Kurz-

faserzellstoffen aus subtropischem

und tropischem Klima . Diesen

Wettbewerbsbedingungen können die traditionell eingesetzten

Laubhölzer der nördlichen Breiten in Europa und Nordamerika nur

wenig entgegensetzen . Die Entwicklung führte dazu, dass die Bir-

ken- und Ahornzellstoffe mehr und mehr aus den hochwertigen gra-

phischen Papieren und den Spe-

zialpapiersortimenten zugunsten

der Zellstoffe aus schnellwüchsi-

gen Hölzern verdrängt wurden .

Die Forschungsergebnisse zeigen

deutliche Unterschiede in den

morphologischen Eigenschaften

zwischen den Laubhölzern der

gemäßigten Zone und den unter

subtropischem oder tropischem

Klima gewachsenen (Abbildung

1) . Laubhölzer aus dem gemäßigten Klima besitzen eine größere Fa-

serlänge und eine größere Faserbreite . Die Faserwandstärke ist im

Verhältnis zu den unter tropischem oder subtropischem Klima ge-

wachsenen geringer. Dies hat Auswirkungen auf die Fasersteifigkeit

und die Faserform (Röhren- oder Bändchenform) .

Durch Mahlung ist nur eine bedingte Eigenschaftsverbesserung mög-

lich, die vor allem durch die Wahl der am besten geeigneten Mah-

lungsbedingungen eingestellt werden kann. Die Auswahl der Refiner-

garnitur hängt im Wesentlichen von der zu mahlenden Faserart und

der Erzeugungsvorgeschichte ab . Kurzfaserzellstoffe sind schlanker

und kürzer, die Mahlresistenz ist viel geringer als bei Langfaserzell-

stoffen, deshalb werden hier Garnituren einer neuen Generation ein-

gesetzt, welche sich vornehmlich durch schmale Messerbreiten und

daraus resultierend hohen sekundlichen Schnittlängen auszeichnen .

Die spezifische Arbeit reicht nicht

aus, um den Mahlprozess exakt

zu beschreiben, deshalb wurden

Kennzahlen erarbeitet, die die

Intensität oder die Häufigkeit der

Mahlung ausdrücken . Hinter der

Mahlintensität verbirgt sich die

spezifische Kantenbelastung (SEL)

und die spezifische Oberflächen-

belastung (SSL) . Je höher die spezi-

fische Kantenlast, desto intensiver

ist die Mahlbehandlung . Fasern

werden gekürzt . Eine niedrige

Belastung hat einen verstärkten

high-quality graphic papers and

specialty papers . The cultivation

of the fast-growing Eucalyptus

species E . globulus and E . grandis

was a prerequisite for supplying

adequate amounts of short-fibre

wood for pulp production . The

short crop rotation cycles of these

woods makes it extremely eco-

nomical to produce short-fibre

pulps from subtropical and tropi-

cal climates . The hardwoods from

the northern latitudes in Europe

and North America that are tradi-

tionally used can hardly compete under such conditions . This de-

velopment has caused maple and birch pulps to be displaced from

the high-quality graphic and special paper product lines to an ever

greater extent by the pulps from fast-growing types of wood .

Significant differences exist in the

morphological properties between

the hardwoods from temperate

forests and those that grow in

subtropical or tropical climates

(Figure 1) . Hardwoods from the

temperate zone have fibres that

are greater in length and breadth .

The fibre wall is thinner com-

pared to woods that have grown

in subtropical or tropical climates .

This has consequences for fibre stiffness and fibre shape (tubular or

ribbon-shaped) .

Refining is only capable of improving the properties to a limited ex-

tent, the improvement being due in particular to the selection of the

most suitable refining conditions. The choice of the refiner fillings

depends essentially on the type of fibre to be refined and the previous

history of the production process. Short-fibre pulps are slender and

shorter; the refining resistance is much lower than with long-fibre

pulps. This also explains why a new generation of refiner fillings is

being used that mainly exhibit narrow bars and resulting long sec-

ondary cutting lengths. The specific work is not sufficient to describe

the refining process accurately. For this reason, indices were devel-

oped to express the intensity or frequency of refining. The concept of

refining intensity is understood to mean the specific edge load (SEL)

and the specific surface load (SSL).

The higher the specific edge load,

the more intensive the refining

operation . Fibres are shortened . A

low load intensifies the fibrillating

effect .

The refiner should be operated

under “low intensity” conditions,

i .e . with a low edge load (less than

0 .1 J/m), a long secondary cut-

ting length and an optimum cut-

ting angle . This allows optimum

Figure 1: Hardwood fibres, typical genetic variations among species

Figure 2: Refiner fillers (disk), cutting angle 60°, Edge load 0.5 to 1.2 Ws/m(Filling 1, left), 0.1 to 0.5 Ws/m (Filling 2, right)

15250 50 75 100 125 150 175 200

25

20

35

45

55

30

40

50

65

60

Spec. refining energy [kWh/t]

Dew

ater

ing

resi

stan

ce [S

R]

Euc nitens 1 Ws/mmaple 1 Ws/mBirch 1 Ws/mAspen 1 Ws/m

0,3 Ws/m0,3 Ws/m0,3 Ws/m0,3 Ws/m

Figure 3: Impact of refining on the drain-age resistance, filler filling 1 vs. 2


fibrillierenden Effekt.

Der Refiner sollte unter „low intensity“- Bedingungen betrieben

werden . Dabei wird mit einer niedrigen Kantenbelastung (bis unter

0,1 J/m), einer hohen sekundlichen Schnittlänge und einem optima-

len Schnittwinkel gearbeitet . Dadurch können optimale Festigkei-

ten, Oberflächen- und optische Eigenschaften, bei niedrigeren spezi-

fischen Energieeinträgen erzielt werden. Deshalb werden für dieses

Projekt Garnituren eingesetzt, deren konstruktive Parameter diesen

Anforderungen genügen, so dass die spezifische Kantenbelastung die

Grundlage für den Vergleich der bei der Mahlung erzielten Faser-

stoffmerkmale und Papiereigenschaften darstellt (Abbildung 2) .

Welche Eigenschaften die neuen, schnellwüchsigen Laubholzfasern

aufweisen und wie sich diese auf die Faserstoffmerkmale und Papier-

eigenschaften auswirken ist in diesem Projekt zu untersuchen . Vor

allem der Einsatz von modernen Laubholz-BCTMP-Typen in techni-

schen Spezialpapieren und hochwertigen graphischen Papieren soll

hinsichtlich papiertechnologischen und wirtschaftlichen Vorteilen

untersucht werden . In der Abbildung 3 wird deutlich, wie verschie-

den der Eukalyptus nitens und der Aspenzellstoff das Entwässe-

rungsverhalten in Abhängigkeit von der Kantenlast im Vergleich zu

Birke und Ahorn entwickeln und welche Potenziale eine angepasste

Mahlung eröffnet .

Manuela Fiedler

0049 3529 551 620 �

[email protected]

strength values, surface and optical properties to be achieved with

low specific energy inputs. More fibres are worked upon during re-

fining. This is the reason why refiner fillers are being used in this

project whose structural parameters comply with these require-

ments so that the specific edge load is the basis upon which the pulp

features and paper properties achieved by refining can be compared

(Figure 2) .

What properties the new, fast-growing hardwood fibres exhibit

and how these affect the pulp features and paper properties is be-

ing studied in this research project . This project aims in particular

at studying the technological and economical advantages of using

modern BCTMP hardwood species in technical specialty papers and

high-quality graphic papers . Figure 3 shows how differently Euca-

lyptus nitens and the aspen pulps develop dewatering behaviour as

a function of the edge load compared to birch and maple and what

potentials adapted refining opens up.

Manuela Fiedler

0049 3529 551 620 �

[email protected]

Dr . Klaus Erhard

0049 3529 551 627 �

klaus .erhard@ptspaper .de

Dr . Klaus Erhard

0049 3529 551 627 �

klaus .erhard@ptspaper .de

In dem Forschungsvorhaben IGF 15023 wird eine Methode ent-

wickelt, um möglichst vollständig die Beiträge aller Rohstoffe,

Additive und Aufbereitungsprozesse auf die Ladungsbilanz des

Papiermaschinenkreislaufs zu erfassen.

Der Sektor „Nassfeste Papiere“ umfasst eine Vielzahl von Produkten, u .

a . Dekor-, Etiketten-, Filtrier-, Tissue-, Sicherheits- und Ver packungs-

papiere . Die Nassfestigkeit wird meist mit chemischen Additiven auf

der Basis von Epichlorhydrinharzen erzielt . Ein nicht optimaler Ein-

satz dieser Additive führt zu Produktionsstörungen, Beeinträchtigun-

gen der Produktqualität und Mehrkosten durch den erhöhten Chemi-

kalienverbrauch und vermehrt anfallenden Ausschuss .

Zur Verbesserung der Nassfestigkeit von Papieren wurden im Rah-

men eines früheren Forschungsprojekts ladungsbasierte Kennzahlen

entwickelt, die Faserstoff-Additiv-Wechselwirkungen beschreiben

und vom Papiermacher als Werkzeug zur Kostensenkung und Qua-

litätsoptimierung verwendet werden können . In der Praxis ist die

Verwendung dieser Methoden derzeit noch zu zeit- und arbeitsauf-

wändig, um breite Anwendung finden zu können. Vor allem fehlen

noch systematische Arbeiten zur Klärung der Abhängigkeiten von

Ladungsverhältnissen von den einzelnen Aufbereitungsschritten der

Papierherstellung und den Wechselwirkungen von Additiven unter-

einander. Defizite bestehen auch noch bei der optimalen Auswahl

der Messstellen und der richtigen Anwendung der Ladungsmessme-

thoden . Daher können aus Ladungsmessungen bisher keine eindeu-

tigen, detaillierten Empfehlungen für Optimierungsmaßnahmen in

Research project IGF 15023 is intended to develop a method for

the most complete possible determination of the contributions

made by all raw materials, additives and treatment processes to

the charge balance in the paper machine loop.

The sector of “wet-strength papers” includes a great diversity of

products such as decor papers, label papers, filter papers, tissue pa-

pers, safety papers and packaging papers . Wet-strength is usually

achieved by using chemical additives based on epichlorohydrin res-

ins . The non-optimal use of these additives results in production fail-

ures, impairment of product quality and extra expense caused by the

greater consumption of additives and greater amounts of broke .

An earlier research project aimed at enhancing the wet strength of

papers using charge-based indices that describe the fibre/additive in-

teractions . Papermakers may also use these indices as a tool for cost

reduction and quality optimisation . These methods, however, are

currently too time- and labour-consuming to be of use in everyday

practice and for this reason have not found widespread acceptance .

In particular, there has been a lack of systematic studies designed to

clarify the dependencies of the charge conditions on the individual

processing steps in the papermaking process and on the interactions

of the different additives. There are still deficiencies in the optimum

selection of measuring points and the proper use of the charge meas-

urement methods as well. For this reason, no well-defined, in-depth

recommendations for practical optimisation measures can be derived

from charge measurements . This latter circumstance is also due to

Reduzierung der Kosten bei der Pro-duktion von nassfesten Papieren durch Erhöhung der Additiveffizienz

Cost reduction in wet-strength paper production by enhancing additive performance


der Praxis abgeleitet werden . Dies ist

auch dadurch bedingt, dass Ladungs-

messmethoden in der Papierindustrie

zum Teil unkritisch angewandt und

meist nicht auf die akuten Gegebenhei-

ten des Systems abgestellt werden . Die-

se Lücke soll durch eine Methode zur

möglichst vollständigen Erfassung der

Beiträge aller Rohstoffe, Additive und

Aufbereitungsprozesse auf die Ladungs-

bilanz des Papiermaschinenkreislaufs

geschlossen werden . Diese Methode

soll als Grundlage systematischer Op-

timierungsarbeiten beim Einsatz von

Nassfestmitteln dienen . Durch eine ver-

besserte Beherrschung des Wet Ends auf Basis von Ladungsbilanzen

soll die Effizienz von Nassfestmitteln bei der Herstellung von Spezial-

papieren verbessert werden .

Im ersten Schritt wurden mögliche Störeffekte sowohl bei der Pro-

benvorbereitung (Haltbarkeit der Proben, siehe Abbildung) als auch

der eigentlichen Messung so weit wie möglich eliminiert, um die

Messgenauigkeit zu erhöhen und die Zuverlässigkeit zu verbessern .

Derzeit werden umfangreiche, systematische Messungen an der

Versuchspapiermaschine durchgeführt, um die in der Praxis ge-

messenen Ladungsparameter den mit aufwändigen Laborverfah-

ren ermittelten Ladungs-Kennzahlen der eingesetzten Faserstoffe

zuzuordnen . Die Ladungsverhältnisse werden in allen Stufen der

Papiererzeugung vor und nach Veränderungen erfasst . Außerdem

werden weitere prozess- und produktionsrelevante Summen- und

Einzelparameter bestimmt .

Aus den einzeln variierten Einflussparametern, den Messergeb-

nissen an den einzelnen Messstellen der Versuchspapiermaschine

und den Ladungskennzahlen soll eine Matrix erstellt werden, die

eine Ermittlung der relevanten Messstellen und der aussagefähigen

Messverfahren erlaubt . Um die an der Pilotpapiermaschine durch-

geführten Messungen zu validieren, sollen Untersuchungen in Pa-

pierfabriken durchgeführt werden, die Dekorpapier, Etikettenpapier

oder Tissuepapiere unter Verwendung von Nassfestmitteln auf Epi-

chlorhydrinbasis produzieren .

Anhand der gewonnenen Ergebnisse soll eine systematische Vor-

gehensweise zur Erarbeitung gezielter Messprogramme für Be-

triebsuntersuchungen im Vorfeld der Einsatzoptimierung von Nass-

festmitteln erarbeitet werden . Für die Papierwirtschaft führt eine

Optimierung des Nassfestmitteleinsatzes zu einer Erhöhung der

Produktivität und der Produktqualität sowie zu einer Kosteneinspa-

rung durch Verminderung von Ausschuss, Abfall, Chemikalien- und

Energieeinsatz sowie durch Entlastung der Abwässer . Dieses Projekt

wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie im

Rahmen der industriellen Gemeinschaftsforschung gefördert .

Dr . Reinhard Grenz

0049 89 12146 272 �

reinhard .grenz@ptspaper .de

the fact that the paper industry sometimes uses charge measurement

methods in a rather uncritical fashion, and they are not always di-

rected at the acute circumstances prevailing in the system . This gap

is intended to be closed by creating a method for the most complete

possible determination of the contributions made by all raw materi-

als, additives and treatment processes to the charge balance in the

paper machine loop . This method is intended to serve as a basis for

systematic optimisation in the use of wet strength agents . A better

command of the wet end based on charge balances is intended to

enhance the performance of wet strength agents in the production

of specialty papers .

In a first step possible adverse effects both in sample preparation (for

the storage life of the samples, refer to the figure) and during the

actual measurement were eliminated as far as possible to enhance

the accuracy of measurement and to improve reliability .

Extensive, systematic measurements are currently being carried out

on the pilot paper machine to correlate the charge parameters meas-

ured in practice with the charge indices of the pulps determined by

rather involved laboratory procedures . Charge ratios are determined

at all stages of papermaking before and after changes . Moreover, ad-

ditional process- and production-relevant sum parameters and indi-

vidual parameters are determined .

A matrix is to be created from the individually varied influence quan-

tities, the results of measurement at the individual measuring points

in the pilot paper machine and the charge indices . This matrix will

allow relevant measuring points and reliable measuring procedures

to be established . To validate the measurements conducted on the

pilot paper machine, studies will be carried out in paper mills that

produce decor papers, label papers or tissue papers using epichloro-

hydrin-based wet strength agents .

Based on the results obtained, a systematic approach will then be

taken to develop selective measuring programmes for on-site mill

analyses prior to optimising the wet strength agents . In the paper

industry, optimisation of the use of wet strength agents will lead to

an increase in productivity and product quality as well as to cost sav-

ings as a result of less broke and waste, lower chemicals and energy

consumption and a reduced effluent load. This project is sponsored

by the Federal Ministry of Economics and Technology within the

industrial collective research .

Dr . Reinhard Grenz

0049 89 12146 272 �


0

200

400

600

P1 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13 P14

800

1000

Sampling points

Catio

nic

dem

and

1200

On site

After 5 days

After 10 days

Storage stability of circulation water samples: influence of storage duration on cationic demand


Das Forschungsprojekt IGF 15078 zielt auf die Verbesserung der

optischen Eigenschaften deinkter Stoffe durch Minimierung des

Restdruckfarbenanteils im Faserstoff.

Das heute vorliegende hohe Sammel-

niveau von Altpapier hat erfahrungsge-

mäß zu einer zunehmenden qualitativen

Verschlechterung des zur Verfügung

stehenden Altpapiers geführt . Auch

Veränderungen der Druckerzeugnisse

tragen zu Qualitätsproblemen bei . Beim

Deinkingprozess nicht entfernbare Rest-

druckfarben beeinträchtigen die Deink-

stoffqualität und führen zu geringeren

Weißgraden des deinkten Stoffes . Ursa-

chen für Restdruckfarben (an Faserma-

terial anhaftende Druckfarbenpartikel)

im deinkten Stoff sind zum einen eine

schlechte Ablösung der Druckfarben

von den Fasern, zum anderen die Wie-

deranlagerung von freien Druckfarben-

Partikeln an die Faser in verschiedenen

Stellen des Aufbereitungsprozesses .

Vorrangige Ziele der Arbeiten sind die Aufklärung der Ursachen für

das Vorhandensein von Restdruckfarben im Deinkstoff und darauf

aufbauend die Herleitung von möglichen technologischen Maß-

nahmen zu ihrer Minimierung . Insbesondere soll geklärt werden,

welcher Mechanismus – mangelnde Ablösbarkeit der Druckfarben-

partikel von den Fasern oder Wiederanlagerung (Redeposition) von

Druckfarbenpartikel an die Faser – der maßgebliche Vorgang für das

Vorhandensein von Restdruckfarben ist . In Modellversuchen soll dazu

der Beitrag der Wiederanlagerung von Druckfarbenpartikeln an der

Entstehung von Restdruckfarben in Abhängigkeit von relevanten Ein-

flussgrößen (Prozessstufen, Prozessbedingungen) geklärt werden.

Der dafür vorgesehene Lösungsansatz basiert auf der getrennten

Betrachtung der Vorgänge beim Ablösen und bei der Wiederanlage-

rung, d .h . es erfolgt in Modellversuchen eine gezielte Untersuchung

des Redeposition-Phänomens für Standarddruckfarben, wobei

Druckfarbenpartikel mit unbedrucktem Faserstoff unter Variation

relevanter Einflussgrößen aufbereitet werden.

Die bislang durchgeführten Untersuchungen für den Bereich der

Prozessstufe Zerfaserung zeigen, dass eine Wiederanlagerung von

Druckfarbenpartikeln unter bestimmten Bedingungen stattfindet.

Wesentliche Einflussparameter sind dabei die Faserstoffart, die che-

mischen Verhältnisse bei der Zerfaserung und die Zerfaserungsdau-

er . Auch deuten die bisherigen Ergebnisse darauf hin, dass das Vor-

handensein von sehr kleinen Druckfarbenpartikeln eine wesentliche

Voraussetzung für eine Wiederanlagerung ist . Dieses Projekt wird


men der industriellen Gemeinschaftsforschung gefördert .

Johann Strauß

0049 89 12146 491 �

johann .strauss@ptspaper .de

Research project IGF 15078 focuses on improving the optical

properties of deinked pulps with an emphasis on minimising the

residual ink content in the pulp.

Since the quantities of recovered papers

that are currently being collected are

growing, experience has shown that

the quality of the available recovered

paper is steadily declining . Changes

in the print products also contribute

to quality problems . Residual printing

inks that are not removed during the

deinking process impair DIP quality

and result in lower brightness values of

the DIP . The causes of residual print-

ing inks (ink particles still adhering

to the fibres) in the DIP are poorer

ink detachment from the fibres on the

one hand and redeposition of free ink

particles on the fibres at various stages

in the pulp preparation process on the

other hand .

The major goals of the research project

are to elucidate the reasons for the presence of residual printing ink

in the DIP and, on this basis, devise possible technological measures

aimed at minimising them . This project is intended in particular to

clarify what mechanism – poor detachment of the ink particles from

or ink redeposition onto the fibres – is the process responsible for the

presence of residual ink particles . The contribution that ink redepo-

sition makes to the creation of residual printing inks as a function of

the relevant influence factors (process stages, process conditions) is

to be clarified in model experiments.

The planned approach is based on the separate, detached observation

of the processes that occur during detachment on the one hand and

during redeposition on the other . This means that the model experi-

ments will selectively investigate the redeposition phenomenon for

standard printing inks, the unprinted pulp being prepared with ink

particles while the relevant influence factors are being varied.

The experiments that have so far been carried out for the defibration

process stage have demonstrated that ink redeposition occurs under

specific conditions. Essential influence factors for such redeposition

include the type of pulp, the chemical conditions during pulping and

the pulping time . The results that have been achieved so far also

indicate that the presence of very small particles of printing ink is

an important prerequisite for redeposition . This project is sponsored

by the Federal Ministry of Economics and Technology within the

industrial collective research .

Johann Strauss

0049 89 12146 491 �

johann .strauss@ptspaper .de

Minimierung des Restdruckfarben-anteils im Faserstoff

Minimising the residual ink content in the pulp

An example of redeposited printing ink particles – a photomicro-graph of the hyperwashed pulp (a combination of groundwood – coldset offset printing ink particles)


Ziel des Forschungsprojektes IGF 15172 ist die Reduzierung der

Additivkosten durch Identifizieren, Quantifizieren und Mini-

mieren der negativen Wechselwirkungen von Leimungsmitteln

mit ausgewählten Papierchemikalien, wie Retentionsmitteln und

optischen Aufhellern.

Der Leimungsgrad ist ein zentra-

les Qualitätsmerkmal bei Druck-,

Büro- und Administrationspapie-

ren . Diese müssen in der Regel hy-

drophobiert bzw . geleimt werden,

um die geforderte Beschreib- und

Bedruckbarkeit zu erzielen sowie

ihre Weiterverarbeitbarkeit zu

verbessern . Zur Hydrophobierung

werden heute meist synthetische

Masseleimungsmittel auf der Ba-

sis von Alkylketendimeren (AKD)

oder Alkenylbernsteinsäureanhy-

drid (ASA) eingesetzt . Als Hemm-

nis für eine nachhaltig optimale Effizienz verfügbarer Leimungsmit-

tel stellen sich heute wirkungsmindernde Wechselwirkungen mit

anderen zugesetzten Additiven oder nicht vermeidbaren Komponen-

ten des Papierstoffs heraus . Diese führen einerseits zu kosteninten-

siven Höherdosierungen . Außerdem können sich Agglomerate durch

unerwünschte Wechselwirkungen bilden, die zu Qualitätsverlusten

(z . B . Flecken) und zu Produktionsproblemen durch Ablagerungen

oder Abrisse führen . Trotz Produktverbesserungen in den letzten

Jahren gelten gerade die synthetischen Leimungsmittel ASA und

AKD als potenzielle Ablagerungsquellen . Darüber hinaus sind ge-

genseitige Wirkungsbeeinträchtigungen dieser Mittel in der Kombi-

nation mit Retentionsmitteln und optischen Aufhellern bekannt .

Die genaue Kenntnis der chemischen/physikalischen Wechselwir-

kungen chemischer Additive untereinander ist unabdingbare Voraus-

setzung für deren optimalen Einsatz in der papiertechnischen Praxis .

Der Wissensstand ist jedoch bislang unzureichend . Eine Reihe von

Effekten ist zwar aus der Betriebspraxis und aus Studien empirisch

bekannt . Bestehende Erklärungsansätze für erwünschte und uner-

wünschte Wechselwirkungen von

Leimungsmitteln erlauben jedoch

nur für einen Teil der beobachteten

Effekte plausible Erklärungen und

sind damit für eine systematische

Optimierung nicht ausreichend .

Im ersten Schritt der Forschungs-

arbeiten wurden bereits verschie-

dene, repräsentative Gruppen von

Leimungsmitteln, Retentionsmit-

teln und optischen Aufhellern

ausgewählt und hinsichtlich ihrer

Eigenschaften und ihrer Bestand-

teile charakterisiert . Unter Zusatz

verschiedener, praxisrelevanter

The aim of the research project IGF 15172 is to reduce the costs

of additives by identifying, quantifying and minimising the nega-

tive interactions of sizing agents with selected paper chemicals

such as retention agents and optical brighteners.

The degree of sizing is a vital qual-

ity parameter especially for print-

ing papers, office papers and ad-

ministration papers . These papers

must normally be hydrophobised

or sized to achieve the required

writing and printability proper-

ties as well as to improve their

converting properties . Nowadays,

papers are usually hydropho-

bised using synthetic AKD- and

ASA-based internal sizing agents .

Effect-reducing interactions with

other additives or unavoidable

constituents of the paper stock today prevent the sustainable, opti-

mum efficiency of the available sizing agents. This then leads on the

one hand to cost-intensive overdosage . On the other hand, undesir-

able interactions may cause agglomerates to form that then result in

quality losses (e .g . specks on paper) and production problems due

to deposits or web breaks . Despite product improvements in the

past few years, synthetic sizing agents, ASA and AKD in particular,

are regarded as potential causes of deposits . Moreover, these agents

in combination with retention agents and optical brighteners are

known to mutually impair the action of the other .

An in-depth knowledge of the physico-chemical interactions of

chemical additives with one another is an indispensable prerequi-

site for the optimum use of additives in the practical papermaking

process . Up to now, however, what is known has been inadequate .

A number of effects are empirically known from studies and from

practical experience, although existing explanations of desirable

and undesirable interactions of sizing agents only provide plausible

explanations for some but not all of the observed effects and are

therefore inadequate for system-

atic optimisation work.The first

step in the research work involved

selecting different, representative

groups of sizing agents, retention

agents and optical brighteners .

Their properties and constituents

were then characterised . Sized

handsheets were then produced

using different, practice-oriented

amounts of sizing agents, reten-

tion agents or optical brighteners .

These were examined for relevant

parameter such as degree of siz-

ing and brightness (Figures 1 and

Reduzierung der Additivkosten bei der Herstellung massegeleimter Papiere

Reducing additive costs in the production of internal sized papers

Figure 1: Degree of sizing: Sheet formation trials without retention agents

0100 20 30 40 50 60

40

20

60

80

100

120

Inte

nsity

in %

Time in s

0.2/0.3/0.4 % AKD without retention aids

0.2-oR-US 0.2-oR-US 0.3-oR-US0.3-oR-US 0.4-oR-US 0.4-oR-US

0.2-OS6.47

0.3-OS4.57

0.4-OS5.90

0.2-US13.16

0.3-US4.55

0.4-US3.10

0.3-OSPEI

0.2-OSPEI

0.2-OSPAA

0.3-OSPAA

0.2-USPEI

0.3-USPEI

0.2-USPAA

0.3-USPAA

0100 20 30 40 50 60

40

20

60

80

100

120

Inte

nsity

in %

Time in s

0.2/0.3 % AKD with retention aids

0.2+PEI_OS 0.2+PEI_US 0.2+PAA_OS 0.2+PAA_US0.3+PEI_OS 0.3+PEI_US 0.3+PAA_OS 0.3+PAA_US

Figure 2: Degree of sizing: Sheet formation trials with retention agents


Mengen an Leimungsmittel, Retentionsmittel oder optischen Auf-

heller wurden geleimte Laborblätter hergestellt und auf relevante

Parameter untersucht, wie Leimungsgrad und Weißgrad (Abbildun-

gen 1 und 2) . Anhand der Ergebnisse wurden Rezepturen für Labo-

runtersuchungen festgelegt, die die Wechselwirkungsmechanismen

von reinen Wirkstoffen von Leimungsmitteln und Additiven unter

definierten Bedingungen mit modernen instrumentellen Analysen-

methoden aufklären sollen . Diese Untersuchungen zur analytischen

Charakterisierung im Sinne der Reaktionsverfolgung werden derzeit

durchgeführt .

Auf der Grundlage der Erkenntnisse an den reinen Stoffen sollen An-

wendungsexperimente in praxisrelevanten Systemen durchgeführt

werden . Zunächst sollen Untersuchungen an der Versuchspapierma-

schine der PTS durchgeführt werden, um die Nachweisbarkeit der im

Labor gefundenen Wechselwirkungen unter praktischen Bedingungen

zu klären . Abschließend sollen in einem konkreten Anwendungsfall

einer Papierfabrik vermutete Wechselwirkungen anhand der erarbei-

teten Methoden belegt und Optimierungen geprüft werden .

Endziel ist eine Methode zur Identifikation von Wechselwirkungen

synthetischer Leimungsmittel in der Praxis der Papierherstellung .

Diese soll praxistauglich, zeit- und kosteneffizient sein, mit hoher

Aussagekraft in der konkreten Anwendung Wechselwirkungen

nachweisen und Optimierungspotenziale ausweisen .

Für die Papierwirtschaft ergibt sich damit die Möglichkeit, ihren

Leimungsmitteleinsatz aus Kosten- und Qualitätsgesichtspunkten

zu optimieren, indem unerwünschte Wechselwirkungen zu anderen

Additiven erkannt und reduziert bzw . vermieden werden können .

Außerdem sollen die Produktivität und Produktqualität bei der Her-

stellung massegeleimter Papiere durch die Vermeidung von Ablage-

rungen verbessert werden . Dieses Projekt wird vom Bundesministe-

rium für Wirtschaft und Technologie im Rahmen der industriellen

Gemeinschaftsforschung gefördert .

Dr . Reinhard Grenz

0049 89 12146 272 �


2) . Based on the results obtained, formulations were established for

laboratory studies designed to clarify the interaction mechanisms of

the pure active substances contained in sizing agents and additives

under defined conditions by modern analytical methods. These stud-

ies that are aimed at characterising the substances based on reaction

analysis are still ongoing .

On the basis of the findings gained with the pure substances, ap-

plication experiments are then to be conducted in practice-oriented

systems . First of all, studies will be conducted on the PTS pilot paper

machine to clarify whether the interactions found on a laboratory

scale can also be detected under practical conditions . At a later stage,

the methods developed are to confirm the interactions that are sus-

pected in a concrete case in a paper mill and to check the possibili-

ties of optimising them .

The final aim is to develop an approach for identifying the interac-

tions of synthetic sizing agents in papermaking practice . This meth-

od should exhibit the following features: it should be suitable for

practical use, time- and cost-efficient, prove the existence of interac-

tions with a high degree of reliability in the concrete application and

exhibit optimisation potentials .

For the paper industry, this opens up the possibility of optimising the

use of sizing agents based on cost and quality considerations by not

only recognising but also mitigating or even preventing an undesir-

able interaction with other additives . Furthermore, the productivity

and product quality in the production of internal sized papers are to

be improved by avoiding the formation of deposits .

This project is sponsored by the Federal Ministry of Economics and


Dr . Reinhard Grenz

0049 89 12146 272 �


Die Entwicklung leitfähiger Polymere und deren Einsatz in

Druckfarben eröffnen neue Möglichkeiten bei der Kostenredu-

zierung von elektronischen Schaltkreisen.

Bisher haben sich vor allem Kunststofffolien als geeignete Bedruck-

stoffe erwiesen, auf die leitende Strukturen gedruckt werden kön-

nen . Umfangreiche Untersuchungen mit gestrichenen Papieren

haben aber auch deren prinzipielle Eignung belegt, wobei sehr un-

terschiedliche Qualitäten erreicht werden konnten . Erste Ansätze für

ein benötigtes Eigenschaftsprofil solcher gestrichener Papiere soll-

ten im Rahmen des Forschungsvorhabens IGF 199Z (gefördert vom

Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie im Rahmen der

industriellen Gemeinschaftsforschung) weiter spezifiziert werden,

um daraus Wege abzuleiten, das Zusammenwirken von Papier als

Bedruckstoff und polymeren leitfähigen Tinten in einem adaptierten

The development of conductive polymers and their use in print-

ing inks opens up new possibilities of reducing the costs of elec-

tronic circuits.

Up to now, plastic films have proved to be suitable printing substrates

onto which the conducting structures may be printed . Extensive stud-

ies conducted with coated papers, however, have verified that they

would also be suitable in principle, although very different qualities

have been achieved thus far . Initial approaches for a necessary prop-

erties profile of such coated papers was to be specified in more detail

within the framework of research project IGF 199Z (sponsored by the


collective research) . This would make it possible to develop ways of

optimising the interaction of paper as the printing substrate with

polymeric, conductive printing inks in an adapted printing process

Erzeugung polymerelektronischer Bauelemente und integrierter Schaltungen auf Papier

Producing polymer electronic components and integrated circuits on paper


Druckprozess so zu op-

timieren, dass qualitativ

hochwertige elektronische

Schaltkreise erzeugt wer-

den können .

Die Untersuchung von

kommerziell erhältlichen,

gestrichenen Papieren

zeigte im Wesentlichen

zwei Eigenschaften, die

Voraussetzung für eine

gute Eignung von gestri-

chenem Papier sind: Das

Papier muss eine außerge-

wöhnlich hohe Glätte auf-

weisen und die Leitfähig-

keit der Papieroberfläche

muss möglichst gering sein .

Die Untersuchungen mit Papieren, die an einer Pilotstreichmaschine

hergestellt wurden, belegten dies . Hier war die Zusammensetzung

der Streichfarben exakt bekannt . Mit Calciumcarbonat als alleinigem

Streichpigment waren weniger gute Ergebnisse zu erzielen . Der Ein-

satz von Kaolinen, die für Papiere optimiert waren, die im Tiefdruck

bedruckt werden und damit eine besonders hohe Glätte aufweisen,

führte zu deutlich besseren Ergebnissen . Wichtig für die erforderliche

hohe Glätte ist auch der Prozessschritt der Satinage . Im Rahmen der

durchgeführten Untersuchungen führte eine Verschärfung der Sati-

nagebedingungen auch zu einem verbesserten Ergebnis bezüglich des

Schichtwiderstands .

Für eine weitere Verbesserung der Papiereigenschaften wurden Hohl-

kugelpigmente auf Kunststoffbasis in der Streichfarbe eingesetzt . Mit

diesen Bestandteilen konnten die bisher besten Ergebnisse erzielt wer-

den . Die im halbindustriellen Maßstab hergestellten Papiere wurden

von der Rolle in Druckmaschinen verdruckt, wobei sowohl das Tief-

druck- als auch das Offsetdruckverfahren zum Einsatz kamen .

Die Bedruckbarkeit der Papiere entspricht aber momentan noch

nicht dem Standard von Offset- bzw Tiefdruckpapieren . Die leitfä-

higen Polymere verändern auch die Druckfarbeneigenschaften, und

damit die Wechselwirkungen zwischen Druckfarbe und Papier . Ver-

änderungen in der Chemie der leitfähigen Polymere sowie im pH der

Streichfarben sollen zeigen, welche Modifikationen sich als zielfüh-

rend erweisen, um auf effiziente und kostengünstige Weise elektro-

nische Schaltungen in einem Druckprozess auf Papier zu erzeugen .

Es wird erwartet, dass das Marktvolumen für gedruckte Elektronik

in den kommenden 10 Jahren um ein Vielfaches wachsen wird, wo-

bei sich das Wachstum auf folgende Segmente konzentrieren wird:

Leitfähige Tinten für Membrane Keyboards, Printed Circuit •

Boards (PCBs), flexible Verbindungen,

Sensoren, z .B . Zuckersensoren für Diabetiker,•

Organic Light Emitting Diode displays (OLEDs), die es v .a . auf •

Glas-Substraten gibt und die heute noch nicht gedruckt werden .

Dieses Projekt wird in Kooperation mit dem Institut für Print- und Me-

dientechnik (IPM) der TU Chemnitz und dem Institut für Polymertech-

nologie (IPT) der Bergischen Universität Wuppertal durchgeführt .

Dr .-Ing . Reinhard Sangl

0049 89 12146 496 �

reinhard .sangl@ptspaper .de

in such a way that high-

quality electronic circuits

are produced .

An investigation of com-

mercially available coated

papers showed essentially

two properties that are

prerequisites for the good

suitability of coated pa-

pers: paper must have ex-

ceptionally high smooth-

ness and the conductivity

of the paper surface must

be as low as possible .

The studies conducted

with papers produced on

a pilot coater have sub-

stantiated this . The exact composition of the coating colours was

known in this case . Somewhat poorer results were obtained using

calcium carbonate as the sole coating pigment . The use of kaolins

that had been optimised for rotogravure papers and thus possessed

especially high smoothness yielded much better results . The process

step of supercalendering is also important for the necessary degree

of smoothness . Within the framework of the studies performed, an

intensification of the supercalendering conditions also improved the

resistance of the layer .

In order to further improve the paper properties, plastic hollow-

sphere pigments were used in the colour coating . The best results

so far were obtained using these constituents . The papers that were

produced on a pilot coater were roll-printed in printing presses, both

rotogravure and offset printing methods being used .

The printability of the papers, however, does not comply with the

standard of offset and rotogravure papers at present . The conductive

polymers also change the properties of the printing ink and thus the

interactions between the ink and the paper . Changes in the chem-

istry of the conductive polymers as well as in the pH of the coating

colours are intended to show which modifications will prove to be

critical to success in producing electronic circuits in a printing proc-

ess on paper in an efficient and cost-effective manner.

It is expected that the market volume for printed electronics will

grow many times over in the next ten years and that growth will be

concentrated in the following market segments:

Conductive printing inks (for membrane keyboards, printed cir-•

cuit boards (PCBs), flexible connectors)

Sensors (e .g . sugar sensors for diabetics)•

Organic light emitting diode displays (OLEDs) which exist mainly •

on glass substrates, but which cannot be printed using current

printing methods .

This research project is conducted in co-operation with the Institut

für Print- und Medientechnik (IPM) of Technical University Chem-

nitz and the Institut für Polymertechnologie (IPT) of Bergische Uni-

versität Wuppertal .

Dr .-Ing . Reinhard Sangl

0049 89 12146 496 �


0,0

G6A 15

0

G6A 25

0

G6B 15

0

G6B 25

0

G7B 15

0

G7B 25

0

G8A 15

0

G8A 25

0

G8B 15

0

G8B 25

0 D1 D2 D3

G7A 15

0

G7A 25

0

0,4

0,2

0,8

1,2

0,6

1,0

1,4

1,6

Roug

hnes

s Ra

[µm

]

Average roughness (Ra) of paper samples from PTS


Ziel des Forschungsprojektes IGF 14410 war es, eine Messme-

thode zu entwickeln, die die prozessnahe Bewertung der spezi-

fischen Retention von einzelnen Papierinhaltsstoffen und Addi-

tiven ermöglicht.

Die gegenwärtig online, d . h .

direkt in den Stoffströmen der

Papiermaschine durchgeführten

Retentionsmessungen können die

Gesamtfeststoff-, Gesamtfaserstoff-

und Gesamtfüllstoffretention

bestimmen . Eine zeitnahe Bewer-

tung der spezifischen Retention

von einzelnen Papierinhaltsstoffen

ist derzeit noch nicht technisch

realisiert . Die Betrachtung der

spezifischen Retention verschie-

dener Papierinhaltsstoffe ist aber

von Interesse, um die Vorgänge

im Wet-End bzw . bei der First-

Pass-Retention genau beschreiben

zu können .

Mittels NIR-spektroskopischer Verfahren ist es möglich, die Inhalts-

stoffe in Papieren oder Faserstoffen spezifisch und mit Genauigkeiten

von z . T . weit unterhalb 1 % (bezogen auf den Feststoffgehalt) quan-

titativ zu bestimmen . Voraussetzung dafür ist die Gewinnung einer

festen, trockenen Probe aus der Stoffsuspension .

Im Forschungsprojekt wurde eine Probenaufbereitungstechnik ent-

wickelt, mit der aus Suspensionen in ca . 8 Minuten eine trockene

NIR-spektroskopisch messbare Probe erhalten werden kann . Des

Weiteren wurden für ein NIR-Laborspektrometer und ein NIR-Pro-

zessspektrometer Kalibriermodelle zur quantitativen Bestimmung

der Füllstoffe Kaolin und Kreide, von Holzstoff (Lignin) und des Lei-

mungsmittels AKD entwickelt .

Das gesamte Verfahren, von der

Probenpräparation bis zur NIR-

Messung, wurde mit verschiede-

nen Stoffsuspensionen und Sieb-

wässern aus der Praxis erfolgreich

erprobt und getestet . Es konnte

gezeigt werden, dass mit einer

schnellen Probenpräparation aus

Suspensionen und einer sich so-

fort anschließenden analytischen

Bewertung mit der NIR-Spektroskopie Aussagen zur spezifischen

Retention von Papierinhaltsstoffen gewonnen werden . Stoffsuspen-

sionen aus dem Stoffauflauf können so zeitlich prozessnah qualitativ

und quantitativ analytisch bewertet werden . Damit wurden die Zie-

le des Forschungsprojektes erreicht .

Das Verfahren ist in der Papierindustrie sofort anwendbar und soll

in Kooperation mit Industriepartnern weiterentwickelt werden . Die

dabei zu bearbeitenden Fragestellungen sind:

Entwicklung einer standardisierten Probenpräparationsmethode•

The objective of research project IGF 14410 was to develop a

measuring technique that makes the process-linked evaluation

of the specific retention of individual paper components and ad-

ditives.

Retention measurements are cur-

rently carried out online, i .e . right

in the paper machine pulp flows,

and are thus capable of determin-

ing the total solids, fibre and filler

retention values . Real-time evalu-

ation of the specific retention of

the individual paper components,

however, is not technically fea-

sible at present . The analysis of

the specific retention of different

paper components is important,

however, to be able to describe ac-

curately the processes occurring

in the wet end and during first-

pass retention .

NIR-spectroscopic processes make

it possible to quantify the specific components in papers or pulps

with accuracies in some cases far greater than 1 % (based on the

solids content) . This, however, presupposes obtaining a solid, dry

sample from the pulp suspension .

During the course of the research project, a sample preparation tech-

nique was developed which is capable of producing a dry, measur-

able sample from suspensions in about eight minutes . In addition,

calibration models were also developed for a NIR laboratory spec-

trometer and a NIR process spectrometer for quantifying the specific

contents of fillers such as kaolin, chalk, mechanical pulp (lignin) and

AKD size .

The entire procedure, from sample

preparation to NIR measurement,

has been successfully tried and

tested using a variety of different

pulp suspensions and white wa-

ters from mills . It was found that

it is possible in principle to obtain

information regarding the specific

retention of paper components by

rapidly preparing a sample of a

suspension and immediately ana-

lysing it by NIR spectroscopy . This means that pulp suspensions can

be analysed in real time both qualitatively and quantitatively in a

process-linked manner, thus meeting the objectives of the research

project .

The process can be used immediately for the NIR spectroscopic

evaluation of pulp suspensions in the paper industry . In addition,

the process will be further developed in follow-up projects, in some

cases in co-operation with industrial partners . The issues to be ad-

dressed in the follow-up projects include:

Retentionsbewertung mit Hilfe der NIR-Spektroskopie

Evaluating specific retention by NIR spectroscopy

0.1200

72007600 6800 6400 6000 5600

0.1600

0.1400

0.2000

0.2400

0.1800

0.2200

Abso

rptio

n

Wave number cm -1

Kaolin

Cellulose

Figure 1: A section of the NIR spectrum of a paper sampleshowing specific bands for kaolin and cellulose

Figure 2: Fibre mat samples (diameter approx. 4 cm, grammage approx. 240 g/m²) obtained from suspensions using the suggested preparation method


Verbesserung der Präparationsmethode für Siebwässer•

Erweiterung der NIR-Bestimmungsmethoden für weitere Papie-•

rinhaltsstoffe

Integration der NIR-Bestimmungsmethoden und einer entspre-•

chenden Auswertesoftware in ein transportables Diodenarray-

Prozess-Spektrometer

Dieses Projekt wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und

Technologie im Rahmen der industriellen Gemeinschaftsforschung

gefördert .

Dr . Enrico Pigorsch

0049 3529 551 678 �

enrico .pigorsch@ptspaper .de

Development of a standardised sample preparation method•

Improvement of the preparation method for white water•

Extension of the NIR determination method to include additional •

paper components

Integration of the NIR determination method and correspond-•

ing evaluation software into a transportable diode array process

spectrometer .

This project was sponsored by the Federal Ministry of Economics

and Technology within the industrial collective research .


0049 3529 551 678 �


Die PTS entwickelt eine Methode zur Bewertung und ein Verfah-

ren zum Wiedereinsatz von Flotaten in der Produktion.

Das in den letzten Jahrzehnten zu verzeichnende erhöhte Umwelt-

bewusstsein sowie ökonomische Erwägungen haben in der Papierin-

dustrie zu wesentlichen Änderungen in der Produktionstechnologie

geführt. Diese betreffen insbesondere die Reduzierung der spezifi-

schen Abwassermenge durch Einengung der Wasserkreisläufe, die

Steigerung der Altpapiereinsatzquote, die zunehmende Veredelung

der Papiere (z .B . durch Streichen), die Erhöhung der Papiermaschi-

nengeschwindigkeit und den vermehrten Einsatz von Additiven im

Produktionsprozess .

Gleichzeitig hat sich die Altpapierqualität immer weiter verschlech-

tert . Aufgrund der z .T . sehr hohen Preise und der schlechten Ver-

fügbarkeit einzelner Sorten muss häufig auf schlechtere Sorten aus-

gewichen werden . Die gleichzeitige Steigerung der Anforderungen

an Produktqualität und Produktivität einerseits und die schlechtere

Rohstoffqualität andererseits erfordern unter diesen Randbedingun-

gen die Entwicklung immer neuer Verfahren zur produktverträgli-

chen Vermeidung von Reststoffen .

Bei der Erreichung dieser Zielstellungen kommt der selektiven Aus-

schleusung von Störstoffen ein hoher Stellenwert zu . Ein wichtiger

Prozessbaustein zur Reduzierung der Kreislaufbelastung ist die in-

terne Kreislaufwasserreinigungsanlage . Dabei wird im Allgemeinen

überwiegend Siebwasser in Flotationsanlagen gereinigt . Die Flotat-

menge, die bei der Reinigung des Kreislaufwassers anfällt, beträgt 1

bis 10 % der Gesamtproduktionsmenge . Das Flotat besteht aus Faser-

stoffen, Füllstoffen, Feinstoffen sowie den für die Papiererzeugung

hochproblematischen Makro- und Mikrostickys .

Die Entsorgung der Flotate ist mit hohen Kosten von ca . 50 – 100 €/t

verbunden . Dies bedeutet eine Belastung des Produktes Papier mit

zusätzlichen Kosten von ca . 1 – 10 €/t . Alternativ kann das Flotat

auch in die Produktion zurückgeführt werden . Dies erfolgt generell

empirisch und häufig ohne gesichertes Wissen über die damit ver-

bundenen Auswirkungen .

Zur Klärung der offenen Fragestellungen wurde an der PTS das

Forschungsprojekt 208/03 (gefördert vom Bundesministerium für

Wirtschaft und Technologie im Programm INNOWATT) durchge-

PTS is developing an evaluation method and a process for the

reuse of flotates in production.

Enhanced environmental awareness has made itself felt in the past

few decades . That and economical considerations have led to essen-

tial changes in production technology in the paper industry . These

changes involve in particular reductions in specific effluent volumes

by narrowing water circuits, increases in the recovered paper uti-

lisation rate, the rising upgrading of papers (e .g . by coating them),

increases in paper machine speeds and the greater use of additives in

the production process .

At the same time, the quality of recovered paper has deteriorated to

an ever greater extent . Owing to the current very high prices and

the poor availability of individual grades, one is frequently forced to

revert to poorer grades . The concurrent increase in the requirements

placed on product quality and productivity on the one hand and the

poorer quality of the raw materials on the other hand make it neces-

sary under these constraints to develop newer and newer methods

for avoiding residues while still maintaining product compatibility .

The selective elimination of contaminants must be accorded high

priority in achieving these goals . An important process module for

reducing white water loads is an on-site circuit water treatment

plant . Generally speaking, such a plant serves primarily to treat

white water in flotation plants. The flotate volume that accumulates

while the circulation water is being treated ranges from 1 to 10%

of the total production volume. The flotate consists of pulps, fillers,

fines as well as macro stickies and micro stickies that are so very

problematical in papermaking .

Flotate disposal is associated with high costs that may amount to €

50 – 100 /tonne . This means tacking additional costs of approx . €

1 – 10 /tonne onto the paper product. Alternately, the flotate can be

recirculated back into production . This is generally done pragmati-

cally and frequently without a sound realisation of the consequences

associated with such action .

Research project 208/03 (sponsored by the Federal Ministry of Eco-

nomics and Technology within the programme INNOWATT) was

conducted at PTS to clarify these unanswered questions . In this

project, a method was developed for evaluating the reuse of flotates

Wiedereinsatz von Faserreststoffen in mehrlagigen Verpackungspapieren und Karton

The reuse of recovered fibre in multi-ply packaging papers and board


führt, bei dem eine Methode zur Bewertung des Wiedereinsatzes

von Flotaten in der Produktion und ein Verfahren zur Rückführung

der bei der Kreislaufwasserreinigung anfallenden (Faser-) Reststoffe

(Flotate) in die Produktion entwickelt wurde . Das Verfahren bezieht

sich dabei sowohl auf die fraktionierte Abscheidung der Reststoffe

als auch auf deren gezielten Wiedereinsatz in einzelnen Lagen bei

der Erzeugung von mehrlagigen Papieren und Karton .

Folgende Fragen sollten vor allem geklärt werden: Gefährdet die

Rückführung von Flotaten die Produktivität und die Produktqua-

lität? Ist die sogenannte Langfaserfraktion der einzig wertvolle Be-

standteil der Flotate? Kann ein Aufbereitungsverfahren eingesetzt

werden, um Flotate besser einsetzbar zu machen? Ist ein Wiederein-

satz von Flotaten wirtschaftlicher als eine Entsorgung?

Basis der Untersuchungen waren Anlagen zur Herstellung von mehr-

lagigen Papieren und Karton . Eine Entsorgung der Flotate erfolgt

meistens mit den Faserreststoffen . In einigen Betrieben wird das

Flotat wieder verwendet . Dies erfolgt vorwiegend vor der Stoffaufbe-

reitung, so dass diese durch das Flotat zusätzlich belastet wird .

Die Flotate bestehen zum größten Teil aus Fein- und Füllstoffen . Der

Anteil von papiertechnisch verwertbaren Kurz- und Langfasern ist

sehr gering . Die Flotate unterliegen insgesamt starken Schwankun-

gen hinsichtlich der stofflichen Zusammensetzung.

Flotatein %

Fertigstoff (Einlage) in %

Langfasern < 10 25 - 35

Feinstoffe 70 – 90 25 – 50

Asche 40 – 70 20 - 30

Die Untersuchungen an der PTS zeigten auch, dass eine Rückführung

von Flotaten die Prozesseffizienz aufgrund der Störstoffe und der

Feinstoffe geringfügig verschlechtern kann . Dabei veränderten sich

die Entwässerungsgeschwindigkeiten um 5 – 20 % bei Zumischun-

gen von 10 % Flotat zum Einlagenstoff . Eine Zumischung von bis zu

50 % führt zu deutlich schlechteren Entwässerungseigenschaften .

Damit deutet sich an, dass der Wiedereinsatz von Flotaten negative

Auswirkungen auf die Wirtschaftlichkeit des Papiererzeugungspro-

zesses haben kann . Durch die Flotatzumischung verändern sich die

Festigkeiten und die optischen Eigenschaften in den Prüfblättern

nur geringfügig . In den Flotaten enthaltene bindungsaktive Schleim-

stoffe führen in einzelnen Fällen zu einer Festigkeitssteigerung, d .h .

die Produktqualität wird durch den Flotateinsatz nicht nachhaltig

verschlechtert .

Die Störstoffgehalte (z .B . anioni-

sche Störstoffe oder Mikrostickys)

sind in der Regel in den Flotaten

nicht höher als in den Fertigstof-

fen . Durch die Flotatzugabe ist in

diesem Bereich keine Verschlechte-

rung zu erwarten . Eine Ausnahme

bilden Makrostickys . In einzelnen

Flotaten wurden gegenüber dem

Fertigstoff deutlich erhöhte Bela-

dungen festgestellt . Diese Flotate

können dann erhebliche negative

Auswirkungen auf die Runability

der Papiermaschine haben .

in production as was a process for recirculating back into production

the (fibre) residues (flotates) that accumulate during circuit water

treatment . The process relates both to the fractionated separation

of the residues and to their selective reuse in individual plies in the

production of multiply papers and paperboard .

The following questions in particular were to be clarified: Does the

recirculation of flotates endanger productivity and product quality?

Is the long-fibre fraction the only valuable constituent in the flotates?

Can the recycling procedure be used to upgrade the flotates? Is reus-

ing flotates more economical than disposing of them?

The studies were based on mills that produce multiply paper and

paperboard. The flotates are usually disposed of together with the

recovered fibre. The flotate is reused in some mills. In most cases,

this is done upstream of stock preparation so that the flotate actually

adds an additional load to the stock preparation system .

Flotates consist largely of fines and fillers. The share of useable short

and long fibres is very low. The flotates as a whole are subject to

strong fluctuations with respect to their material composition.

Flotatesin %

Finished stock (mid-dle ply) in %

Long fibres < 10 25 - 35

Fines 70 – 90 25 – 50

Ashes 40 – 70 20 - 30

The studies carried out at PTS also revealed that flotate recircula-

tion may cause process efficiency to deteriorate slightly owing to the

contaminants and fines. The dewatering rates changed by 5 % – 20

% when 10 % flotates were added to the middle ply stock. Adding

as much as 50 % leads to significantly poorer dewatering proper-

ties. This indicates that the reuse of flotates may have a negative

impact on the economy of the papermaking process . The addition

of flotate causes only slight changes in the strength values and opti-

cal properties of the handsheets . Fibrils that readily form bonds and

are contained in the flotates bring about an increase in strength in

isolated cases, i.e. the use of flotates does not cause product quality

to deteriorate for a long time .

The contaminant contents (e .g . anionic trash, micro stickies) in the

flotates are usually not higher than in the finished pulps. No dete-

rioration is expected from the addition of flotate in this respect. An

exception is macro stickies. Significantly higher loadings were found

in individual flotates compared to the finished stock. These flotates

may then have considerable negative impacts on the runnability of

the paper machine .

The pressure filter, heavyweight

cleaner, pressure screen and spray

filtration units were tested indi-

vidually and in combination with

one another to determine their

suitability for pretreatment . The

reuse of individual fractions of

the separated stock does not show

any substantial advantages when

compared with the reuse of the

entire untreated flotate. The sepa-

ration of ash and recirculation of

the long fibres in particular does

FeedFlotate

Discharge of high density contaminants

Fraction 1Long fibrefraction

Fraction 2Short fibre

fraction


Die Aggregate Druckfilter, Schwer schmutzcleaner, Druckfilter und

Sprühfiltration wurden einzeln und in Kombination hinsichtlich ei-

ner Eignung zur Vorbehandlung getestet . Der Wiedereinsatz einzel-

ner Fraktionen der Stofftrennung zeigt im Vergleich zum Wiederein-

satz des unbehandelten Gesamtflotats keine wesentlichen Vorteile.

So bringen insbesondere die Abscheidung von Asche und die Rück-

führung der Langfasern keine nennenswerten Vorteile .

Eine Behandlung von Flotaten ist nur bei einer Belastung mit Stör-

stoffen sinnvoll . Hier ist insbesondere die Vorbehandlung der Flotate

mit Cleaner und Drucksortierer zur Aufkonzentrierung der Langfa-

sern und zur Abscheidung von Makrostickys zu nennen .

Grundsätzlich stellt eine Rückführung von Flotaten eine wirtschaft-

lich und technologisch sinnvolle Lösung gegenüber einer externen

Entsorgung dar . Je nach Verfahren kann die Wirtschaftlichkeit um

bis zu 4 €/t Produkt gesteigert werden . Eine Vorbehandlung redu-

ziert die Störstoffbelastung, aber auch die zurückzuführende Men-

ge . Damit fallen Kosten für die Vorbehandlung und die Entsorgung

an . Eine Verbrennung von Flotaten ist wenig sinnvoll, da aufgrund

des hohen Aschegehalts die zu entsorgende Menge nur wenig redu-

ziert werden kann .

Christian Bienert

0049 89 12146 469 �

christian .bienert@ptspaper .de

not result in appreciable advantages .

The treatment of flotates is only meaningful if they are loaded solely

with contaminants. The pretreatment of the flotates with cleaners

and pressure screens should be mentioned in this case to increase

the concentration of long fibres and to separate out macro stickies.

Generally speaking, flotate recirculation constitutes an economic

and technologically meaningful solution when compared to external

disposal . Depending on the method, the economy of the process can

be increased by as much as € 4 /tonne of product . Pretreatment re-

duces the contaminant load as well as the volume to be recirculated .

This in turn incurs costs for pretreatment and disposal . Incineration

of flotates would not make good economic sense since, in view of

the high ash content, the amounts to be disposed of would be only

reduced slightly .

Christian Bienert

0049 89 12146 469 �

christian .bienert@ptspaper .de

Im Rahmen des INFOR-Projektes Nr. 85 „Untersuchungen zur

Anwendung von Additiven zur Kontrolle unerwünschter Gerü-

che“ wurde Mitte 2006 in Kooperation von PTS und PMV (TU

Darmstadt) eine Umfrage unter 36 deutschen Papierfabriken

zum Thema der Geruchsproblematik durchgeführt.

Ziel war es aufzuklären, inwieweit die deutsche Papierindustrie von

Geruchsproblemen betroffen ist und welche Gegenmaßnahmen ein-

gesetzt werden . Für die Umfrage wurden gezielt Werke angeschrie-

ben, bei denen Geruchsprobleme zu erwarten waren (v . a . Altpapier

verarbeitende Werke) . In dem abgebildeten Diagramm sind die An-

zahl der Antworten angegeben,

aufgeteilt auf die möglichen Orte

der Geruchsprobleme . Die befrag-

ten Werke beurteilten die Prob-

leme zum Großteil als „gering“

(49 Antworten; die Nennung von

mehreren Geruchsproblemen

war möglich) . Von „mäßigen“ (22

Antworten) oder gar „starken“ (6

Antworten) Geruchsproblemen

sind erfreulicherweise deutlich

weniger Papierfabriken betroffen .

Positiv ist auch das Umfrageer-

gebnis bezüglich der Dauer der

Geruchsprobleme . In fünf von

sechs Fällen bestehen die Geruch-

sprobleme nur kurzfristig oder

In mid-2006 PTS and PMV (TU Darmstadt) conducted a joint

survey among 36 German paper mills (INFOR project no. 85

“Studies on the use of additives for controlling undesirable

odours”) to establish their odour situation, and which counter-

measures are being used in the German paper industry.

The project partners contacted primarily mills which could be ex-

pected to be faced with odour problems (especially paper recycling

mills) . The diagram below shows the number of replies received for

each possible source or cause of malodour formation . The majority

of mills reported only “minor“ odour problems (49 replies; answers

were allowed to include more

than one odour problem) . Fortu-

nately, the number of mills faced

with “moderate“ (22 replies) or

even “serious “ (6 replies) odour

problems was much smaller .

Another positive result of the

survey was the average dura-

tion of odour problems: Five out

of six mills reported that odour

problems occurred seldom or

only briefly, and mainly in con-

nection with cleaning processes,

standstills, production problems,

elevated outdoor temperatures or

the prolonged storage of residues .

Process-technological counter-

Geruchsprobleme in der Papierindus-trie und verfügbare Gegenmaßnahmen

Odour problems and existing counter-measures in the paper industry

0,0

Interv

iewed

mills

In-pla

nt od

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Wastew

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Odour

of the

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eriod

20

10

30

40

Num

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pons

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36

21 20

16 1412

6 6

Where do odour problems occur?


selten, dabei meist bei Reinigungsarbeiten, Stillständen, Produkti-

onsproblemen, erhöhten Außentemperaturen oder zu langen Rest-

stofflagerzeiten.

Verfahrenstechnisch wird der Geruchsbildung vor allem entgegen-

gewirkt durch Maßnahmen, die einer Ausbildung von anaeroben

Zonen im Wasserkreislauf entgegenwirken (Rühren, Belüften, Totzo-

nen vermeiden) . An Stellen, an denen dies nur eingeschränkt mög-

lich ist, werden diskontinuierliche Prozesse eingesetzt . Dies können

zum Beispiel Reinigungs- oder Spülvorgänge sein oder im Fall der

Reststoffe und Schlämme auch eine möglichst schnelle Entsorgung .

In rund einem Drittel der befragten Werke wird die Geruchsemis-

sion in speziellen Bereichen durch Abdecken, Kapseln oder durch

eine Abluftabsaugung vermieden . Magnete werden in drei der 36

Papierfabriken eingesetzt .

Zur chemischen Reduktion der Geruchsbildung sind vor allem Biozi-

de und auch Oxidationsmittel üblich . Seltener kommen Eisensalze,

Kalk, Nitrat oder Enzyme zum Einsatz . Geruchsneutralisierer auf

der Basis von ätherischen Ölen wurden zum Zeitpunkt der Umfrage

in keinem der teilnehmenden Werke verwendet .

Neben der Umfrage wurden im Rahmen des Projektes noch einige

ausgewählte Geruchsneutralisierer auf ihre Wirksamkeit hin getes-

tet . Zudem wurde eine Methode entwickelt, mit der von möglichen

Anwendern aus der Papierindustrie schnell und einfach die Wirk-

samkeit eines Geruchsneutralisierers bewertet werden kann . Dieses

Projekt wurde vom Verband Deutscher Papierfabriken e .V . (VDP)

gefördert .

Benjamin Simstich

0049 89 12146 388 �

benjamin .simstich@ptspaper .de

measures were mostly aimed at preventing anaerobic conditions in

the water system (agitation, aeration, avoidance of dead zones) . In

places where this was possible only to some extent, mills resorted to

discontinuous processes such as cleaning or rinsing/flushing opera-

tions or, to eliminate the odour of sludge and residues, to prompt

disposal . Around one third of the mills surveyed combated malodour

emissions from critical system parts by means of covers, capsules or

exhaust systems . Magnets were used by only three of the 36 mills .

The most commonly used chemical control strategies were biocides

and oxidizing agents . Iron salts, lime, nitrates or enzymes were em-

ployed less frequently . At the time of the survey, none of the partici-

pating mills used odour neutralizers based on essential oils .

In addition to the survey, the project included also performance

tests of selected odour neutralizers . A method was developed which

enables potential users from the paper industry to evaluate the ef-

fectiveness of odour neutralizers quickly and easily . This project was

sponsored by the German Pulp and Paper Association (VDP) .

Benjamin Simstich

0049 89 12146 388 �

benjamin .simstich@ptspaper .de

In dem Forschungsprojekt IW 050275 wurde ein Aufschlussver-

fahren entwickelt, das unter Einsatz von Rotor-Stator-Maschinen

und unter Einleitung von Dampf, Stärke ohne Zusatz weiterer

Additive thermomechanisch aufbereitet.

Das gängigste und billigste Additiv zur Festigkeitssteigerung von

Wellpappenrohpapieren ist zurzeit die Oberflächenstärke, die bei

europäischen Verpackungspapieren üblicherweise über eine Leim-

oder Filmpresse aufgetragen wird . Voraussetzung für diesen Ober-

flächenauftrag ist eine Stärkelösung mit verarbeitbarer Viskosität.

Zu deren Erzielung muss die Stärke aufgeschlossen werden . Dabei

haben sich in den Papierfabriken zwei Aufschlussverfahren etabliert

– das Thermooxidative und das Enzymatische . Ein entscheidender

Nachteil dieser beiden Stärkeaufschlussverfahren ist der gravierende

molekulare Abbau der Stärke . Diese Verringerung der Molmasse ist

in jedem Fall mit einem Bindekraftverlust der Stärke verbunden, der

zwangsläufig mit einer geringeren Festigkeitssteigerung im Papier

einhergeht . Die Anforderungen an die Festigkeiten von Wellpappen-

rohpapieren steigen immer weiter an - gleichzeitig nimmt die Quali-

tät des Rohstoffs Altpapier, das bei der Herstellung von Verpackungs-

papieren bis zu 100% eingesetzt wird, ab . Zusätzlich verschärft der

Trend zu immer niedrigeren Flächengewichten und die derzeitige

The research project IW 050275 was aimed at developing a ther-

momechanical degradation process that employs rotor-stator

machines, steam and starch, but no additional additives.

The most common and cost-effective additive for increasing the

strength of paper for corrugated board is currently surface starch

that is usually applied to European packaging papers by a size or

film press. Such surface application presupposes that the starch solu-

tion has convertible viscosity, and this in turn means that the starch

must be cooked to achieve this effect . Two cooking methods are well

established in paper mills: thermooxidative and enzymatic degrada-

tion methods .

A severe disadvantage of both of these degradation methods is the

serious molecular degradation of the starch . The reduction in molar

mass is inevitably accompanied by a loss in the adhesive strength of

the starch, and this in turn limits the increase in paper strength . The

strength requirements of corrugated board stock continue to rise – at

the same time, the quality the raw material is declining, i .e . the re-

covered paper that is used almost 100% in manufacturing packaging

papers . The trend to ever lower grammages and the current shortage

of raw materials serves to exacerbate the situation for papermakers .

InnoWatt project IW 050275 that recently reached completion, was

Thermomechanischer Stärkeauf-schluss - Ein Verfahren ohne Molmassenabbau der Stärke

Thermomechanical starch cooking – A method without molar-mass starch degradation


Rohstoffverknappung die Situation

für die Papierhersteller .

Im kürzlich abgeschlossenen Inno-

Watt-Projekt IW 050275 wurde ein

Aufschlussverfahren entwickelt,

das unter Einsatz von Rotor-Sta-

tor-Maschinen (Abbildung 1) und

unter Einleitung von Dampf, Stär-

ke ohne Zusatz weiterer Additive

thermomechanisch aufbereitet .

Die Ergebnisse zur Molmassen-

verteilung der aufgeschlossenen

Stärkelösungen bestätigen die An-

nahme, dass im Gegensatz zu dem

enzymatischen und thermooxi-

dativen Verfahren, kein nennens-

werter Abbau des Stärkemoleküls

eintritt . Thermomechanisch auf-

geschlossene Stärkelösungen besit-

zen damit ihr gesamtes, natürlich vorliegendes Bindekraftpotenzial .

Durch den relativ hohen Anteil an Gelteilchen in der aufgeschlos-

senen Stärkelösung erfolgt eine filmbildende Applikation auf das

Papier, welche sich positiv auf die Qualitätskriterien SCT und Berst-

festigkeit auswirkt . Die mit thermomechanisch aufgeschlossenen

Stärkelösungen oberflächenbehandelten Papiere zeigen 10% höhere

SCT-Werte (Abbildung 2) und annähernd gleiche Berstfestigkeiten

als die mit den herkömmlichen Verfahren behandelten Papiere . Mit

dem neu entwickelten Verfahren lässt sich ein großes Einsparpoten-

zial an Stärke erhoffen .

Im Rahmen einer Auftragsforschung wird in Kooperation mit einer

Firma des chemischen Anlagenbaus eine Pilotanlage konzipiert und

deren Effektivität in einem Betriebsversuch getestet . Dieses Projekt

wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie im

Programm INNOWATT gefördert .

Birgit Kießler

0049 3529 551 625 �

birgit .kiessler@ptspaper .de

aimed at developing a thermomechanical degradation process that

employs rotor-stator machines (Figure 1), steam and starch, but no

additional additives . The results of the molar-mass distribution of

the degraded starch solutions confirm the assumption that no appre-

ciable degradation of the starch molecules occurs – quite in contrast

to the enzymatic and thermooxidative methods . Thermomechani-

cally degraded starch solutions thus retain their naturally inherent

adhesive force potential . The comparatively high proportion of gel

particles in the degraded starch solution causes a film to form on the

paper, and this in turn has a positive effect on quality criteria such

as SCT and bursting strength . Papers that have been surface-treated

with the thermomechanically degraded starch solutions show SCT

values that are 10 % higher (Figure 2) and virtually the same burst-

ing strength values as papers treated by conventional methods . The

newly developed method promises a great savings potential for

starch use .

Within the scope of this contract research project and in co-operation

with a chemical plant manufacturer, a pilot-scale plant was designed

whose effectiveness will be tested in mill trials . This project was

(sponsored by the Federal Ministry of Economics and Technology

within the programme INNOWATT .

Birgit Kiessler

0049 3529 551 625 �

birgit .kiessler@ptspaper .de

Figure 1: Rotors and stators for high-shear gelatinisation

2.2

2.4

2.3

2.6

2.8

3.0

2.5

2.7

2.9

3.2

3.1

SCT,

CD [k

N/m

]

Enzymatic Thermo-mechanical

Thermo-mechanical

Thermo-oxidative

Thermo-oxidative

Reference

0% Starch8% Increase4,8% Starch

14% Increase8,0% Starch

10% Increase5,5% Starch

20% Increase5,3% Starch30% Slurry

17% Increase6,3% Starch30% Slurry

η = 35 mPa.s η = 61 mPa.s η = 74 mPa.s η = 116 mPa.s

Comparison of SCT in testliner III paper with different degradation methodson testliner-III-paper mA: 176g/m², starch coating: 3 g/m² - (LP: 50m/min & 3.5bar)

η = 80 mPa.s

Figure 2: Comparison of three deg-radation methods based on an SCT increase of the testliner


Ziel des Forschungsprojektes IW 060109 ist die Untersuchung

verschiedener Messverfahren bezüglich ihrer Eignung zur Ver-

messung von Blindenschriftprägungen auf Pharmaverpackungen.

Es soll ein Messsystem

für eine automatische und

verlässliche Überprüfung

der Prägepunkte entwi-

ckelt werden . Der Großteil

der Pharmaprodukte wird

heute in Faltschachtelver-

packungen vertrieben . Die

Schachtel erfüllt dabei die

Funktionen Schutz, Wer-

bung und Informationsträ-

ger . Ab September 2006

besteht laut EU-Recht (na-

tional im deutschen Arz-

neimittelgesetz §10 Absatz

1b AMG umgesetzt) eine

Kennzeichnungspf l icht

des Produktes in Blinden-

schrift .

Faltschachtelkarton wird

heute meist durch Prä-

gung gekennzeichnet .

Dies geschieht mit einer

Universalmatrize und

einer packungsspezifi-

schen Patrize (aus Metall

oder Kunststoff) in einem

Arbeitsschritt mit dem

Stanzen und Rillen in der

Flachbettstanze . Anschlie-

ßend findet in der Regel

eine einfache, manuelle

Stichprobenüberprüfung

der Richtigkeit der Prä-

gung in der Qualitätssicherung der Faltschachtelhersteller statt . Die

damit einhergehende Unsicherheit bei der Prüfung stellt eine unbe-

friedigende Situation für die Hersteller dar. Eine qualifizierte Kont-

rolle mittels moderner und objektiver Messverfahren fehlt .

Im bisherigen Verlauf des Forschungsvorhabens wurden verschie-

dene Messverfahren untersucht und auf ihre Eignung hin bewertet .

Die anschließende Entwicklung konzentrierte sich auf zwei Ver-

fahren, die in den Messsystemen DOMAS BrailleTester (basierend

auf Schräglicht) und DOMAS BrailleTester Advanced (basierend auf

Streifenlichtprojektion) umgesetzt wurden . Bei der Entwicklung der

Messsysteme standen im Vordergrund:

eine einfache Bedienung des Systems,•

eine zuverlässige, dennoch rasche und möglichst zerstörungs-•

freie Prüfung und

The objective of research project IW 060109 is to investigate

different measuring procedures for their suitability in measuring

the brailled area on pharmaceutical packaging.

PTS will develop a meas-

uring system that makes

it possible to automati-

cally and reliably check the

raised Braille dots . Most

pre-packaged pharmaceu-

ticals are nowadays sold

in folding box packaging .

The box fulfils a number

of functions: protection,

advertising space and as

an information carrier .

EU law, which has been

implemented nationally

in the German Medicinal

Products Act (Section 10,

subsection 1b, German

Medicinal Products Act),

mandates an obligation to

label the product in Braille .

The labelling on folding

box packaging is currently

embossed lettering in most

cases . This is done in a sin-

gle step together with the

die cutting and creasing

operations in a flat bed die

cutter . A universal matrix

and a packaging-specific

punch (of metal or plastic)

are used . Nowadays, the

quality assurance depart-

ment at the folding box

manufacturer normally

carries out a simple, manual random sampling to ensure that the

embossing is correct. Manufacturers find the inherent uncertainty

of such tests quite unsatisfactory. What is lacking is a qualified check

using a modern, objective measuring procedure .

Various measuring procedures were examined and evaluated as to

their suitability in the course of the project . Later development then

focused on two methods that were implemented as the DOMAS

BrailleTester measuring system (based on oblique illumination) and

the DOMAS Advanced BrailleTester measuring system (based on

fringe projection) . The development of the measuring systems con-

centrated on the following aspects:

Easy system operation,•

Rapid but reliable, non-destructive testing, and•

Use of inexpensive standard components .•

Bildanalytische Bewertung von Blindenschriftprägungen auf Pharmaverpackungen

Image analytical evaluation of the brailled area on pharmaceutical packaging

Figure 1: Detailed view of measurement using oblique illumination

Figure 2: Prototype of the DOMAS Advanced BrailleTester


die Verwendung von preiswerten Standardbaugruppen .•

Bei der Überprüfung der Prägungen wird die Prägevorlage aus den

Druckfreigabedaten als Referenz genutzt . Dabei wird einerseits

geprüft, ob die Punkte vollständig und richtig in ihrer Anordnung

vorhanden sind und andererseits, ob die Höhe der einzelnen Prä-

gepunkte eine gute Lesbarkeit gewährleisten . Die Richtigkeit der

Prägungen kann mit beiden Systemen überprüft werden . Die Hö-

hen der Prägepunkte werden nur mit dem technisch aufwendigeren

Advanced-System bestimmt .

Einen ersten Achtungserfolg erreichte das Funktionsmuster des

DOMAS BrailleTester Advanced auf der Messe embax Print 2007 in

Brno, wo es mit dem Golden embaxPrint 2007 der Messegesellschaft

ausgezeichnet wurde, eine Auszeichnung, die für neue und beson-

ders innovative Geräte und Verfahren vergeben wird (siehe Seite 70) .

In den nächsten Arbeitsschritten des Forschungsprojektes werden

die Messalgorithmen anhand der Ergebnisse weiter optimiert . Die-

ses Projekt wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Tech-

nologie im Programm INNOWATT gefördert .

Björn Zimmermann

0049 3529 551 687 �

bjoern .zimmermann@ptspaper .de

When the embossings are checked, the embossing original from the

release data is used as a reference . Checks are carried out to de-

termine whether the raised Braille dots are complete and correctly

positioned on the one hand and, on the other hand, whether the

height of the individual dots guarantees good legibility . Both sys-

tems are capable of checking the embossing accuracy . The height

of the Braille dots can only be checked using the more sophisticated

advanced system .

The prototype of the DOMAS Advanced BrailleTester achieved a

hollow victory at the embax Print 2007 fair in Brno, where it was

awarded the Golden embaxPrint 2007 prize by the fair organisers .

The Golden embaxPrint prize is an award accorded to new and espe-

cially innovative devices and processes (see page xx) .

The next phases of the research project are dedicated to testing the

measuring systems under practice-oriented conditions . Based on the

results obtained, the systems will be further optimised for practical

use . This project was (sponsored by the Federal Ministry of Econom-

ics and Technology within the programme INNOWATT .

Bjoern Zimmermann

0049 3529 551 687 �

bjoern .zimmermann@ptspaper .de

Die Erschließung kostengünstiger Faserrohstoffe und die Ent-

wicklung einer vereinfachten und prozessnahen Methode zur

Ermittlung der optischen Zustandsgrößen von Altpapierstoffen

stehen im Mittelpunkt des Forschungsprojektes IW 073007.

Die Erzeugung von Wellpappenrohpapier unterliegt außerordent-

lich hohen Anforderungen bzgl. ihrer Kosteneffizienz. Bei weiß

gedecktem Testliner ist die Qualität der Deckschicht sowie die Wi-

derstandsfähigkeit des gesamten Liners gegenüber mechanischen

Beanspruchungen bestimmend . Als maßgebliche Eigenschaftsmerk-

male für weiß gedeckten Testliner müssen Weißgrad, Opazität, Be-

druckbarkeit, Berstfestigkeit und Streifenstauchwiderstand (SCT)

betrachtet werden . Nach diesen Kennwerten richten sich u . a . auch

die Auswahl geeigneter Faserrohstoffe und der Einsatz funktiona-

ler Additive . Die hohen Anforderungen an die optischen Qualitäts-

merkmale weißer Decklagen von Wellpappenpapieren verlangt für

die richtige Auswahl der Faserrohstoffe und funktionaler Additive

die Anwendung effizienter Untersuchungsmethoden. Diese müssen

sowohl zur Bestimmung des technologischen Gebrauchswertes der

Sekundärfaserstoffe aller Einzellagen als auch zur Vorausbestim-

mung optischer Eigenschaften der Decklage des Endprodukts „Wei-

ßer Testliner“ geeignet sein .

Unter Berücksichtigung der derzeit angewandten Technologien für

die Erzeugung weiß gedeckter Testliner wird ein Bedarf an besse-

ren Steuerungsmöglichkeiten für Kosten- und Qualitätsparameter

der genannten Produktgruppe gesehen . Voraussetzung dafür ist

die Entwicklung und Einbindung von Prüfbedingungen, die eine

zeitnahe Bestimmung optischer Zustandsgrößen der Sekundärfa-

serstoffe ermöglichen . Somit ist eine zeitnahe Steuerung des Pro-

duktionsprozesses für die einzelnen Lagen des Produktes möglich .

The objective of research project IW 073007 is to discover cost-

effective fibrous raw materials and to develop a simplified and

process-oriented method for determining the optical states of

recovered paper pulps.

The production of paper for corrugated board is subject to very ex-

acting requirements in respect of their cost effectiveness . In the case

of white liner (WTTL), the quality of the facing and the resistance

of the entire liner to mechanical load are the determinant factors .

The decisive property features of white liner that must be taken

into consideration include brightness, opacity, printability, bursting

strength and short span compression strength (SCT) . The choice of

suitable fibrous raw materials and the use of functional additives are

determined by these characteristic values . The high requirements

placed on the optical quality features of the white facing of corru-

gated board demand the application of efficient test methods to make

the right selection of fibrous raw materials and functional additives.

These test methods must be suitable both for determining the utility

value of the secondary fibre pulps of all individual layers and for pre-

dicting the optical properties of the facing of the “white test liner”

end product .

Considering the current technologies for producing white test liner,

there is a need for better possibilities for controlling the cost and

quality parameters of this product group . One prerequisite is the de-

velopment and incorporation of test conditions that allow a real-time

determination of the optical state of the secondary fibre pulps. Such

an approach would make real-time control of the production process

for the individual product layers possible . Practical experience indi-

cates that even medium- and high-quality recovered papers exhibit

considerable fluctuations in their utility value. These fluctuations,

Reduzierung der Faserstoffkosten für weiße Testliner

Reducing pulp costs of white top test liners


Praktische Erfahrungen belegen, dass auch Altpapiere der mittleren

und besseren Sorten erhebliche Schwankungen ihrer Gebrauchs-

werteigenschaften aufweisen. Diese Schwankungen finden jedoch

in den sortenbezogenen Rezepturen für den Rohstoffeintrag keine

Berücksichtigung .

Ziel ist daher die Erschließung alternativer kostengünstiger Faserroh-

stoffe und die Entwicklung einer vereinfachten und prozessnahen Me-

thode zur Ermittlung der optischen Zustandsgrößen (Streukoeffizient s

und Absorptionskoeffizient k) der eingesetzten Altpapierstoffe. Durch

die Nutzung funktionaler Zusammenhänge der Reflexionsspektros-

kopie ist damit die Entwicklung von faserstoffspezifischen Ansätzen

zur Steuerung der flächenbezogenen Massen der Einzellagen möglich.

Praktisch bedeutet dies eine Minimierung der Stoffkosten für die

Deck- und Schonlage bei weiß gedecktem Testliner .

Für die kommenden Jahre wird mit einem kontinuierlichen Preis-

anstieg gerechnet . Gerade die Faserrohstoffe sind mit etwa 75 % der

gesamten Rohstoffkosten, für die betrachtete Produktgruppe, der

größte Kostenfaktor . Dadurch stellen Maßnahmen zur Reduzierung

der spezifischen Kosten für Faserrohstoffe weiß gedeckter Testliner

das größte Potenzial zur Senkung der gesamten Produktionskosten

dar . Dieses Projekt wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft

und Technologie im Programm INNOWATT gefördert .

Kai Blasius

0049 3529 551 674 �

kai .blasius@ptspaper .de

however, are not taken into account in the grade-related formula-

tions for the raw material input .

The objective of research project IW 073007 is therefore to discover

alternative cost-effective fibrous raw materials. Furthermore, a sim-

plified and process-oriented method will be developed for determin-

ing the optical states (scattering coefficient s and absorption coef-

ficient k) of the recovered paper pulps. Utilisation of the functional

relationships in reflectance spectroscopy will make it possible to

develop pulp-specific approaches to control the grammages of the

individual layers . Practically speaking, this means a minimisation

of pulp costs for the facer liners and backer liners for white top test

liners .

A steady increase in the prices of fibrous raw materials, energy and

residue treatment is expected for the years to come. The fibrous raw

materials in particular amount to approx . 75 % of the total raw mate-

rial costs for this product group and thus constitute the greatest cost

factor. Measures designed to reduce the specific fibrous raw material

costs of white top test liners therefore show the greatest potential

for reducing total production costs . This project was (sponsored by

the Federal Ministry of Economics and Technology within the pro-

gramme INNOWATT .

Kai Blasius

0049 3529 551 674 �

kai .blasius@ptspaper .de

Ziel des Forschungsprojektes IW 060113 ist die Sicherstellung

der Rohstoffqualität bei der Herstellung von Verpackungspapie-

ren durch die Reduzierung von anorganischen Bestandteilen so-

wie hydrophoben Störstoffen in der Faserstoffsuspension.

Die dominierenden Rohstoffe bei der Herstellung von Verpackungs-

papieren sind die Sorten 1 .02 (sortiertes gemischtes Altpapier) und

1 .04 (Kaufhausaltpapier) . Bei diesen beiden Altpapiersorten war in

den letzten 10 Jahren eine Erhöhung des Füllstoffgehaltes um 4

bis 7 % zu beobachten . Gleich-

zeitig ist bei der Herstellung

von Verpackungspapieren ein

Trend zu immer geringeren

Flächengewichten festzustel-

len . Wichtigstes Qualitätskri-

terium bei der Herstellung von

Verpackungspapieren sind die

Festigkeitseigenschaften . Eine

Erhöhung des Füllstoffgehaltes

im Rohstoff Altpapier hat ei-

nen negativen Einfluss auf die

Festigkeitseigenschaften . Aus

diesen Überlegungen heraus ist

nach einer Möglichkeit gesucht

worden, die Anforderungen an

The objective of research project IW 060113 is to ensure the

quality of the raw material in the production of packaging pa-

pers by reducing inorganic components and hydrophobic con-

taminants in the pulp suspension.

The raw material types 1 .02 (Mixed papers and boards (sorted)) and

1 .04 (1 .04 Supermarket corrugated) tend to be the grades predomi-

nantly used in the production of packaging paper . In the last decade,

the filler content in both of these recovered paper grades has risen

from 4 % to 7 % . During the same

period, there has been a trend in

packaging paper towards ever

lower grammages . The most im-

portant quality criterion in pack-

aging paper production is the

strength properties of the paper .

Increasing the filler content in

recovered paper has a negative

impact on its strength proper-

ties . Against this background,

a search has begun for a way to

meet the requirements expected

from recovered paper as a raw

material .

This is to be achieved by includ-

Neues Verfahrenskonzept zur Altpapieraufbereitung für Verpackungspapiere

A new process design for treating recovered paper

0,5Feed Accept flow Feed Accept flow

Laboratory flotation cell

Stock 1 Stock 2

1,3

0,9

1,7

2,1

Bw in

dex

[kPa

·m²/

g]

SCT

inde

x [N

·m/g

]

5

13

09

17

21

Bw index SCT index


den Rohstoff zu erfüllen .

Dies soll durch die Implementierung des Verfahrensschrittes Flota-

tion in die Stoffaufbereitung erreicht werden . Die Flotation ist bei

der Aufbereitung von grafischen Papieren seit mehreren Jahrzehnten

Stand der Technik und wird unter Zugabe von Deinkingchemikalien

realisiert . Im Gegensatz dazu wird bei der Anwendung der Flotation

für Verpackungspapiere auf die Zugabe von Chemikalien verzichtet .

Die Projektbearbeitung unterteilt sich in zwei Schwerpunkte:

Zum einen wird der Einfluss verschiedener Suspensions- und •

Prozessparameter auf die mit der Flotation erzielbare Festigkeits-

steigerung (SCT, Berstwiderstand, CMT) ermittelt . Als Trennag-

gregate werden dazu eine Laborflotationszelle sowie eine klein-

technische Flotationsanlage vom Typ EcoCell (beide Fa . Voith)

genutzt .

Zum anderen sollen Möglichkeiten zur Rückgewinnung der über •

das Flotat ausgetragenen Faserstoffe untersucht werden, um den

Prozess wirtschaftlicher zu gestalten . Dabei werden verschiede-

ne Trennaggregate (Druckfilter, Sprühfilter, Sekundärflotation,

Cleaner) eingesetzt .

Die bisherigen Ergebnisse zeigen, dass durch die Flotation der Füll-

stoffgehalt um 30 bis 50 % sinkt, wobei eine Steigerung der Fes-

tigkeiten von 5 bis 11 % erzielt wird . Die Feststoffverluste in der

Primärflotation betragen dabei 10 bis 20 %. Diese Verluste können

durch Einsatz ausgewählter Trennaggregate um bis zu 50 % redu-

ziert werden . Dieses Projekt wurde vom Bundesministerium für

Wirtschaft und Technologie im Programm INNOWATT gefördert .

Tobias Brenner

0049 3529 551 624 �

tobias .brenner@ptspaper .de

ing flotation as a step in the stock preparation process. Flotation has

for decades been state of the art in the preparation of graphic papers

and is carried out by adding deinking chemicals. When flotation

is used for packaging papers, on the other hand, no chemicals are

added .

The project has been broken down into two separate aspects:

On the one hand, the influence of different suspension and •

process parameters on the increase in strength (SCT, bursting

strength, Concora) attainable with flotation is to be determined.

A laboratory flotation cell as well as an EcoCell pilot plant-scale

flotation system (both from Voith) will be used as the separation

units .

On the other hand, possibilities are to be investigated for recov-•

ering the pulp discharged together with the flotate in order to

make the process more economical . Different separation units

(pressure filters, spray filters, secondary flotation, cleaners) will

be used here .

The results attained so far indicate that flotation can bring about

a decline of 30 to 50 % in filter content, achieving an increase in

strength of 5 to 11 %. The pulp losses in primary flotation currently

vary between 10 and 20 % . These losses, however, can be reduced

further by selectively using well-chosen separation units . This

project was (sponsored by the Federal Ministry of Economics and

Technology within the programme INNOWATT .

Tobias Brenner

0049 3529 551 624 �

tobias .brenner@ptspaper .de

Mit 56% Beteiligung setzten die Mitglieder der Forschungsver-

einigung Papiertechnik (FPT) ein deutliches Zeichen für die Ak-

zeptanz der Mitgliederversammlung.

Das Treffen fand in Verbindung mit dem Streichereisymposium in

Baden-Baden statt . In der angenehmen Mischung aus Präsentation,

Diskussion und Dinner wurde ein reicher Strauß an Ergebnissen und

neuen Vorhaben besprochen .

FPT-DruckstudieNachdem die PTS 2006 im Auftrag der FPT die Druckstudie mit der

Druckindustrie durchgeführt hatte, wurde 2007 das Ergebnis aus

der Befragung der Papierindustrie durch Herrn Hegele präsentiert .

Insgesamt liegt nun ein ausgewogenes Gesamtbild über die Situati-

on zwischen den Papiererzeugern und der Druckindustrie vor . Die

Ergebnisse lassen sich in wesentlichen Aspekten wie folgt zusam-

menfassen:

Beide Industrien sind von den schwachen wirtschaftlichen Er-•

gebnissen der zurückliegenden Jahre gekennzeichnet und kämp-

fen um Verbesserungen .

Das Kunden-Lieferanten-Verhältnis gibt zahlreiche Ansatzpunk-•

te zur Verbesserung .

Insbesondere im Kundenservice liegen erhebliche Chancen .•

With an attendance rate of 56%, the members of the German

Paper Technology Research Association (FPT) gave a clear signal

of their acceptance of the General Meeting.

The meeting was held in conjunction with the PTS Coating Sympo-

sium in Baden-Baden . In a pleasant mixture of presentations, dis-

cussions and dinner party, the FPT members talked about a wide

selection of results and new projects .

FPT print studyFollowing the print study PTS had been assigned to conduct in the

printing industry in 2006, the results of a corresponding survey

among paper producers could be presented by Mr Hegele at this

year’s General Meeting . The combined results of the two surveys

give a balanced picture of the overall situation among paper produc-

ers and printers. The main findings may be summarised as follows:

The poor economic results of the previous years have left their •

mark on the two sectors: both are still struggling to improve their

situation .

Customer-supplier relationships offer many starting points for •

improvement .

Considerable chances exist especially in the field of customer •

service .

Die FPT im Spiegel der Mitgliederversammlung 2007

FPT as mirrored by its 2007 General Meeting F TP

For Paper Tech

PTS NEWS56 Forschungsvereinigung Papiertechnik (FTP) / Research Association Paper Technology

Die Verbesserung der Kommunikation in der Lieferkette spielt •

eine zentrale Rolle .

Die Ergebnisse beider Studien sollen nach Beschluss der Mitglieder

in einem Frühjahrsworkshop der FPT mit den befragten Parteien

diskutiert werden, um Initiativen zur Gestaltung der Spielräume

zu liefern . Hierbei erscheint es grundsätzlich lohnenswert, über die

Einführung gemeinsamer Schulungsmaßnahmen für Mitarbeiter

beider Branchen, über das weitere Vorantreiben der Empfehlungen

für Papierspezifikationen und die Möglichkeiten zur Kostensenkung

in der Lieferkette zu diskutieren .

Die Mitglieder waren sich einig, dass zum Thema der Papierspezi-

fikationen und der Kommunikation in der Lieferkette bereits Bewe-

gung gekommen ist . Auf dem Streicherei-Symposium 2005 hatte

Herr Dittmann die Probleme sehr klar angesprochen und aus der

gemeinsamen Initiative von Zellcheming und VDMA entstanden

erste Entwürfe zur Verbesserung . Insgesamt besteht aber noch gro-

ßer Bedarf, beide Parteien zur Verstärkung offener Gesprächen zu

ermuntern .

In der Podiumsdiskussion am 1 . Tag des Streicherei-Symposiums

2007 hatte Herr Andreas Endters von Voith Paper Rolls als Vorstands-

vorsitzender der FPT und Stiftungsratsmitglied der PTS das Thema

unter dem Motto „… die Wertschöpfungskette unter Druck …“ mit

vielen Vertretern der Lieferkette diskutiert und ein höchst positives

Echo und viel Anerkennung im gesamten Auditorium gefunden . Die

Zeit scheint reif für den Ausbau von Maßnahmen zu sein .

Die Mitglieder der FPT sind daher bereit, auch weiterhin eine Mo-

deratorrolle zu übernehmen, sofern die gesamten Partner dies gut

heißen und Erfolge für die Papier- und Druckbranche erzielt wer-

den können . In der Studie wurde sehr deutlich, dass Papier- wie

Druckindustrie bei neuen Anstößen größten Wert auf Neutralität

legten und da sowohl PTS wie FOGRA qua Satzung zur Neutralität

verpflichtet sind, könnten beide Organisationen zusammen mit dem

Zellcheming, dem VDMA und bei Schulungsfragen auch zusammen

mit dem Papiermacherzentrum Gernsbach diesen Prozess gemein-

sam mit der FPT begleiten helfen .

Die Mitglieder der FPT beschlossen daher, die FPT-Workshops als

ein Element zur Intensivierung der Kommunikation anzubieten und

laden die Teilnehmer in der „Lieferkette Papier“ hierzu herzlich ein .

Dies gilt insbesondere für die gemeinsame Diskussion der Ergeb-

nisse der beiden Studien mit der Papier- und Druckindustrie . Auf

Vorschlag der Mitgliederversammlung wird eine kurze Zusammen-

Improving the communication within the supply chain is of cen-•

tral importance .

The FPT members decided to discuss these results with the com-

panies surveyed in a workshop . Being scheduled for next spring,

the workshop is to spark off initiatives leading to the realization of

possible improvements . In this respect, it also seemed worthwhile

to think about joint training courses for papermakers and printers,

about pressing forward with recommendations for paper specifica-

tions, and about possibilities for cost reduction within the supply

chain .

The FPT members agreed that there had already been some progress

in the development of paper specifications and communication with-

in the supply chain . At the previous Coating Symposium in 2005,

Mr Dittmann had already talked about these problems very bluntly,

and the resulting joint initiative of Zellcheming and VDMA had led

to first plans and ideas to improve the situation. On the whole, how-

ever, the two sectors were still in need of encouragement to enter

into more frequent and open discussions .

In a panel discussion on the first day of this year’s Coating Sympo-

sium, Mr Andreas Endters from Voith Paper Rolls, president of FPT

and member of the PTS board of advisors, had started off debate on

these issues with his speech titled “…pressure on the value chain

…” . His speech had met with a very favourable response and great

approval from everyone in the audience . It looks as if the time were

ripe for taking further steps .

The FPT members are willing to continue to act as moderators, pro-

vided that this is approved of by all partners in the value chain, and

that it is likely to produce positive results for both papermakers and

printers . The study had shown very clearly that when entering new

ground, both papermakers and printers placed great emphasis on

neutrality and independence . And because both PTS and FOGRA

are bound to neutrality by their articles of association, they could

join forces with Zellcheming, VDMA and – regarding training issues

- Papiermacherzentrum Gernsbach to monitor and support these de-

velopments jointly with FPT .

FPT offers its workshops as a communication platform to the mem-

bers of the paper chain . In particular papermakers and printers are

invited to participate and enter into joint discussions on the results

obtained by the two studies . The General Meeting decided to com-

pile a short summary of the results – to inform the executives of

the two sectors and encourage participation in the workshop . At the

The general meeting was well attended Dr. Rizzi handed the new print study to Mr. Endters, chairman of FPT

11 2007 57Forschungsvereinigung Papiertechnik (FTP) / Research Association Paper Technology

Stephan Hegele was presenting high-lights of the print study Ingrid Demel gave a survey of PTS research activities

fassung der Ergebnisse sowohl als Anreiz für den Workshop als auch

zur Information der Führungskräfte in der Druck- und Papierindus-

trie erstellt werden . Am Ende dieses Prozesses sollen die Ergebnisse

breit kommuniziert werden .

FPT-Projekt Wegschlagverhalten von gestrichenen Bogen-offsetpapierenAngeregt durch die FPT kam es im Mai 2007 zu einem Kick-off-

Meeting für dieses Projekt . An dem Projekt beteiligen sich BASF AG,

Bundesverband Druck und Medien, BYK-Chemie GmbH, Cargill

Deutschland GmbH, Kemira PPC Germany GmbH, Omya Internati-

onal AG, Sappi Maastricht B .V ., SCHAEFER KALK GmbH & Co . KG,

UPM Research Center, Voith Paper Rolls GmbH & Co . KG . Beson-

ders hervorzuheben ist, dass es sich um das erste vollständig

industriell finanzierte Gemeinschaftsprojekt zwischen Fogra

und PTS handelt.

Ziele dieses Forschungsprojektes sind die Erarbeitung bzw . Identi-

fizierung von Papierkennwerten zur Beschreibung des Wegschlag-

verhaltens von Druckfarben auf Bogenoffsetpapieren, um damit

verbesserte Steuerungsmöglichkeiten für die relevanten Papierei-

genschaften und den Druckprozess zu erreichen .

Folgende Punkte sind von besonderem Interesse:

Grundlegende Erkenntnisse zum Wegschlagverhalten und zu-•

verlässige Beschreibung des Wegschlagens von Druckfarben auf

Papieren mittels geeigneter Methoden .

Ermittlung der wesentlichen Einflussgrößen des Papiers.•

Beschreibung der Bandbreite des Wegschlagens bei marktübli-•

chen Druckpapieren .

Verifizierung der richtigen Simulation des Drucks durch Fogra-•

KAT (Fogra-Kurzzeit-Andrucktester) .

Entwicklung eines Wegschlag-Praxistesters für komplette Druck-•

bogen .

Für die Bearbeitung des Projektes sind folgende Hauptarbeitsschritte

vorgesehen, die aufeinander aufbauen und in Teilen iterativ ablaufen:

Auswahl und Beschaffung von Praxisdruckpapieren und Kartons .•

Untersuchung von Praxispapieren mittels konventioneller Prüf- •

und Labordruckmethoden, aber auch mit neueren Verfahren wie

dynamischer Kurzzeitpenetration, Porosimetrie und Rasterelekt-

ronenmikroskopie .

Konstruktion und Bau einer Konterstation für Speedmaster .•

Druckversuche unter industriellen Bedingungen und Druckbo-•

genbewertung .

end of this process, the results will be communicated to the public

at large .

FPT project “Ink setting behaviour“ At the suggestion of FPT, the kick-off meeting for the “ink setting”

project was held in May 2007 . Participants in this project are BASF

AG, Bundesverband Druck und Medien, BYK-Chemie GmbH, Cargill

Deutschland GmbH, Kemira PPC Germany GmbH, Omya Interna-

tional AG, Sappi Maastricht B .V ., SCHAEFER KALK GmbH & Co .

KG, UPM Research Center, and Voith Paper Rolls GmbH & Co . KG .

What’s particularly noteworthy about this project is the fact

that it is the first joint work of FOGRA and PTS funded com-

pletely by the industry.

The project aims to elaborate or identify paper characteristics de-

scribing the penetration behaviour of printing inks into sheet-fed off-

set papers . This is expected to enable an improved control of relevant

paper properties and of the printing process itself .

Key issues of the project:

Fundamental findings about the setting/penetration behaviour of •

printing inks on paper and suitable methods to reliably describe

these processes

Identification of main influences from the paper•

Description of the entire spectrum of penetration characteristics •

of commercial printing papers

Verification of printing process simulations by means of the •

Fogra-KAT (Fogra short-time scale impression tester)

Development of an ink setting tester for the testing of complete •

printed sheets in industrial practice

The project work has been subdivided into several main steps

which are based on each other and parts of which can be iter-

ated .

Selection and procurement of commercial printing papers and •

board

Testing of these commercial papers by means of conventional •

testing- and laboratory printing methods, but also by more re-

cent techniques such as dynamic short-term penetration tests,

porosimetry and scanning electron microscopy

Design and construction of a counter printing unit for Speed-•

master

Printing trials under full-scale conditions, and evaluation of print-•

ed sheets

Tests on the informative value/practical relevance of results from •

PTS NEWS58 Forschungsvereinigung Papiertechnik (FTP) / Research Association Paper Technology

Untersuchungen zur Aussagefähigkeit des Kurzzeitandrucktes-•

ters (Fogra-KAT) .

Analyse der Zusammenhänge zwischen Papiereigenschaften, •

Druckverhalten und Druckergebnis .

Erste Ergebnisse sind für September 2008 geplant .

Multi-client-Projekte der PTS für Zulieferindustrie und Pa-piererzeugerDie PTS führt erstmalig seit 2007 Multi-Client-Projekte am Faser-

stofftechnikum in Heidenau durch . Diese allen Firmen offenstehen-

den Projekte fanden mit starker Beteiligung von FPT-Mitgliedern

statt . Durchgeführt wurden:

Auswahl kostenoptimaler Zellstoffe mit Methoden der mathema-1 .

tischen Simulation .

Einsatz von Additiven zur Erhöhung der Entwässerbarkeit des 2 .

Faservlieses in den Nasspresspartien zur Herstellung von Hül-

senkarton und ähnlichen Produkten .

Einsatz von Additiven zur Erhöhung der Entwässerbarkeit des Fa-3 .

servlieses in den Nasspresspartien zur Herstellung von Liner .

Einsatz von Extendern zur Erhöhung der Effektivität des TiO4 . 2 für

die Herstellung von mit TiO2 gefüllten Papieren (in 2008) .

Volumenerhöhung von Papieren durch Optimierung des Füllstof-5 .

feinsatzes und der Verdichtung in den Nasspresspartien .

Erhöhung der Effektivität des TiO6 . 2 durch Einsatz von Extendern

für die Herstellung von Dekorpapier .

Erhöhung des Füllstoffanteils im Papier durch Einsatz chemisch 7 .

aktivierter Füllstoffe .

Kostengünstiges Auftragen von Additiven auf die Papierbahn 8 .

durch Sprühen oder mittels „Flow Box“ .

Als neue Projekte für 2008 wurden den FPT-Mitgliedern vorgestellt:

Steigerung des DIP-Anteils1 .

Sicherung der initialen Nassfestigkeit2 .

Reaktivierung des Faserstoffpotenzials3 .

optimierte Mahlung des DIP-Stoffes4 .

Retentionssysteme für Dekorpapier5 .

Entwicklung der FPT 2006 – 2008Der seit 2005 neu eingeschlagene Weg der FPT wird von den Mit-

gliedern nach den zwei Jahren Erfahrung als sehr positiv bewertet

und soll zukünftig durch den zweiköpfigen Vorstand unter Vorsitz

von Herrn Andreas Endters (Voith) und seinem Stellvertreter Herrn

Ekhard Beulecke (Omya) fortgeführt werden .

Ausgesprochen gut beurteilt wurden Workshops, die daher auch

intensiv fortgeführt werden . Die Durchführung jährlicher Studien

war ebenfalls ein erfolgreicher Schritt in die richtige Richtung und

soll beständig fortgeführt werden .

Auch wenn die Initialisierung von Projekten aus den FPT-Work-

shops heraus nicht in dem Maße stattfand wie ursprünglich geplant,

erfolgte mit zwei Industrieprojekten bereits ein erfolgreicher Start .

Es handelt sich um das bereits skizzierte Projekt Wegschlagverhalten

und ein Projekt zur Optimierung der Herstellung von Wellpapperoh-

papieren .

Das Konzept für FPT-Trainingsveranstaltungen wird jedoch ver-

ändert und in das Programm der Papiertechnischen Akademie der

PTS überführt . Dieses wird zukünftig durch eine verstärkte Refe-

rententätigkeit der FPT-Mitgliedsfirmen ausgebaut werden, so dass

diese aktiv auf die Seminargestaltung Einfluss nehmen können. Auf

dieser Erfahrungsbasis aufbauend beschließen die Mitglieder den

the Fogra-KAT

Analysis of relationships between paper properties, printing be-•

haviour and print results

First results are envisaged for September 2008 .

Multi-client projects of PTS for the papermaking and sup-ply industriesStarting 2007, PTS has been offering multi-client projects in its fibre

technology pilot plant in Heidenau . The projects are open to all com-

panies interested, and actively supported by FPT members . Projects

performed so far:

Selecting cost-optimum pulps by means of mathematical simula-1 .

tion methods

Additives improving the dewatering behaviour of the web in the 2 .

wet press section for core board and similar products

Additives improving the dewatering behaviour of the web in the 3 .

wet press section for liner production

Using extenders to increase the TiO4 . 2 efficiency for the production

of TiO2-filled pa-pers (in 2008)

Volume increase through optimized filler use and compaction in 5 .

the wet press section

Using extenders to increase the TiO6 . 2 efficiency for the production

of décor papers

Increasing the filler content of paper through chemically acti-7 .

vated fillers

Cost-efficient additive application by means of spraying or “flow 8 .

box“

New project proposals for 2008:

Increasing the DIP share1 .

Ensuring the initial wet strength 2 .

Reactivation of fibre potential3 .

Optimised refining of DIP4 .

Retention systems for decor paper 5 .

Development of FPT in the years 2006 – 2008After two years, the FPT members see the new course they have

adopted since 2005 as very positive . Under the presidency of Mr

Endters (Voith) and vice president Mr Beuleke (Omya), FPT is going

to pursue this path also in future .

Experiences gained so far with the workshops were seen as par-

ticularly positive, which is why they will be continued and intensi-

fied. The same applies to the annual studies, another successful step

into the right direction .

Even though the workshops had not initiated as many projects as

originally planned, there are currently two industrial projects which

may be seen as a successful start: the above described “Ink setting”

project and one titled “Optimized manufacturing of corrugating

base” .

The concept of FPT training courses is going to be changed: they

will be integrated into the continuing education programme of

Papiertechnische Akademie (PTS) . The future PTS programme will

include more speakers from FPT member firms, thus enabling them

to actively influence the courses and seminars. Based on these expe-

riences, the currently 54 FPT members decided to launch an adver-

tising campaign canvassing for new members .

For 2008, the following activities are planned:

Topical workshop:

Optimizing the use and application of fibre/filler/additive mixtures

11 2007 59

Start einer Werbekampagne, um den gegenwärtigen Mitgliederstand

von 54 Firmen auszubauen .

Für 2008 sind folgende Aktivitäten geplant:Themenworkshop: Einsatz- und Nutzungsoptimierung des Fa-

ser-, Füllstoff- und Additivmixes

Meet your Customer-Workshop: Papier und Druck (Ergebnisse

der Druckstudie)

Projekt: Optimierung von Wellpapperohpapieren

Projekt: Wegschlagverhalten

Studie: Änderung des Konsumentenverhaltens in der Nutzung von

Druckmedien

Dr . Paul W . Rizzi

0049 89 12146 300 �


Beratung / Consultancy

“Meet your customer“-workshop:

Paper and printing (results of the print study)

Project:

Optimisation of corrugating base

Project:

Ink setting behaviour

Study:

Changes in consumer habits regarding the use of print media

Dr . Paul W . Rizzi

0049 89 12146 300 �


Für Viochartiki erarbeitete die PTS einen umfassenden Überblick

über den derzeitigen Stand iher Produktionsanlage. Die formu-

lierten Maßnahmen ermöglichen eine signifikante Verbesserung

von Prozessperformance und Kostenstruktur.

Viochartiki S . A . mit Sitz in Athen

fertigt auf zwei Maschinen Pro-

dukte aus 100 % Altpapier . Die

Kapazität der beiden Anlagen be-

trägt 45 .000 t/a . Die PM 1 ist eine

klassische Langsiebmaschine,

deren Portfolio von braunen Pro-

dukten wie Test- und Kraftliner

bis hin zu weißen Tischdeckenpa-

pieren reicht . Bei der Produktion

von braunen Qualitäten wird die

in der Stoffaufbereitung vorhan-

dene Deinkinganlage umfahren .

In der Summe werden 25 Sorten

produziert, diese noch in unter-

schiedlichen Flächengewichten und Farben . Die PM 2 ist eine Tissu-

emaschine, auf der Tissueprodukte in einem Grammaturbereich von

18 – 40 g/m² hergestellt werden . An beiden Maschinen werden die

Produktqualitäten über den Rohstoffeintrag gesteuert . Der Rohstoff

kommt zum größten Teil aus der eigenen Sortieranlage, die das Alt-

papier aus dem Einzugsgebiet von Athen bezieht . Je nach Produktion

werden die Rohstoffe aus ca . 15 verschiedenen Sorten mit den fol-

genden Zielen zusammengestellt:

Braune Sorten: Steuerung der Festigkeiten•

Weiße Sorten: Steuerung der Weiße•

Tissueprodukte: Steuerung der Weiße und des Aschegehaltes•

Aufgrund der limitierten Verfügbarkeit muss häufig Altpapier im

Ausland zugekauft werden, um die Qualitäten des Endproduktes

sicherzustellen .

Viochartiki received from PTS a comprehensive overview of the

current status of its plant. The proposed measures have made a

significant improvement in process performance and cost struc-

ture possible.

Viochartiki S .A ., headquartered

in Athens, Greece, manufactures

products from 100 % recovered

paper on two paper machine .

The capacity of both machines

amounts to 45,000 tpa . PM 1 is

a classical Fourdrinier machine

whose portfolio extends from

brown products such as test and

kraft liner to white tablecloth

paper . The production of brown

qualities bypasses the deinking

plant that exists in the stock prep-

aration department . A total of 25

grades are produced in different

grammages and colours . PM 2 is a tissue machine on which tissue

products are manufactured with grammages ranging from 18 to 40

g/m² . The product quality is regulated via the raw material input on

both machines . Most of the raw material comes from the in-house

sorting plant that collects the recovered paper from the Athens hin-

terland . Depending on production, the raw materials are mixed from

approx . 15 different grades with the following aims:

Brown grades: for controlling strength•

White grades: for controlling brightness•

Tissue products: for controlling brightness and ash content•

Owing to the limited availability, recovered paper must be purchased

abroad to guarantee the quality of the respective end product .

Objectives

PTS was requested to reduce the production costs in the scope of a

VIOCHARTIKI – Ganzheitliche Kostenoptimierung bei der Produktion von Recyclingprodukten

VIOCHARTIKI – An example of integrated cost optimisation in the production of recycled products

Arrival of the PTS team in Greece

PTS NEWS60 Beratung / Consultancy

consultancy project which focused on the following main areas:

Optimising recovered paper sorting and the raw material formu-1 .

lations

Increasing the production capacity of brown grades2 .

Reducing stickie-related production outages3 .

Improving product quality with respect to brightness and ash4 .

Reducing the specific effluent volume5 .

Procedure

The production process was investigated on-site during an eight-day

period with the help of PTS SystemCheck technology . Two operating

states each on both paper machines were analysed and recorded .

The results were used as the basis on which to create a simulation

model . The relevant parameters of the simulation model depicted the

entire mill starting with the pulper and ending with the Pope reeler

and included water circuits and reject management .

The mode of operation of the sorting plant was analysed and recorded

for raw material evaluation, and samples of the most important raw

material grades were taken . The raw materials were characterised

and their potentials regarding strength or brightness determined in

the PTS pilot plant under optimum process conditions .

A programme of measures was developed for all the main areas in-

cluding a cost benefit analysis.

Results

Optimising the sorting of recovered paper and the raw material for-

mulations: Examination of the sorted raw material grades and their

individual constituents revealed that the existing guidelines for

separate type-specific collection did not necessary coincide with the

production needs . In addition, the storage conditions with storage

intervals as long as one year were not ideal either . The utility value

specification and a special-purpose cost model revealed that chang-

ing the formulations can reduce the raw material costs without af-

fecting the product properties . A better understanding of the raw

materials was able to reduce the number of raw material grades and

to use more cost-effective grades in the production of higher-quality

products . The utilisation of domestic raw materials was improved,

and the purchase of cost-intensive foreign recovered paper could be

discontinued almost entirely .

Expanding the production capacity of brown grades: The production

of brown grades, especially kraft papers in which cement sacks are

used as the raw material, is limited by the capacity of the pulper . Fur-

thermore, the separation efficiency of non-paper components in stock

preparation is not adequate either; the load on the stock approach sys-

tem is excessive . In planning a plant rebuild, PTS invited tenders that

were sent to various suppliers . The

suggested concepts for a rebuild

or a new construction of the plant

were evaluated and discussed with

Viochartiki . A decision was taken

to modify the existing pulper

and downstream screening units .

Moreover, a new reject removal

unit is to be installed . Improved

digestion will reduce losses, in-

crease capacity from 110 to 150

tpa and improve pulp cleanliness .

Implementation is scheduled for

the beginning of 2008 .

Aufgabenstellung

Die PTS wurde gebeten, in einem Beratungsprojekt die Kosten für

die Produktion zu senken . Hierbei wurden folgende Schwerpunkte

in dem Projekt bearbeitet:

Optimierung der Altpapiersortierung und der Rohstoffrezepturen .1 .

Erhöhung der Kapazität bei der Produktion von braunen Sorten .2 .

Reduzierung von stickybedingten Produktionsausfällen .3 .

Verbesserung der Produktqualität hinsichtlich Weiße und 4 .

Asche .

Reduzierung der spezifischen Abwassermenge.5 .

Vorgehensweise

Der Prozess wurden vor Ort innerhalb von 8 Tagen mit Hilfe der von

der PTS entwickelten Methode SystemCheck komplett untersucht .

Zeitkritische Messparameter wurden direkt vor Ort vermessen,

ansonsten wurden Mischproben gezogen, die im Anschluss in der

PTS vermessen wurden . An beiden Maschinen wurden jeweils zwei

Betriebszustände aufgenommen . Anhand der Ergebnisse wurde ein

Simulationsmodell mit den interessierenden Parametern erstellt, das

die komplette Fabrik von dem jeweiligen Pulper bis zum Poperoller

darstellt inklusive der Wasserkreisläufe und des Rejektmanagements .

Für die Rohstoffbewertung wurde die Arbeitsweise des Sortierhofes

aufgenommen und von den wichtigsten Rohstoffsorten wurden Pro-

ben entnommen . Die Rohstoffe wurden charakterisiert und deren

Potenziale hinsichtlich Festigkeiten oder Weiße im Technikum un-

ter optimalen Prozessbedingungen bestimmt . Für alle Schwerpunk-

te wurde ein Maßnahmenplan erstellt inklusive der Darstellung von

Kosten und Nutzen .

Ergebnisse

Optimierung der Altpapiersortierung und der Rohstoffrezepturen:

Die Untersuchung der sortierten Rohstoffsorten und deren einzelner

Bestandteile hat gezeigt, dass die bestehenden Regeln für die Sorten-

trennung nicht mit den Bedürfnissen der Produktion übereinstim-

men . Weiter waren die Lagerbedingungen mit Lagerzeiten von bis

zu einem Jahr nicht optimal. Die Gebrauchswertspezifikation und

ein spezielles Kostenmodell zeigten, dass durch geänderte Rezeptu-

ren die Rohstoffkosten gesenkt werden können, ohne die Produkt-

eigenschaften zu beeinflussen. Durch das verbesserte Verständnis

der Rohstoffe konnte die Anzahl der Rohstoffsorten reduziert und

preisgünstigere Sorten in höherwertigen Produkten eingesetzt wer-

den . Die Nutzung inländischer Rohstoffe wurde verbessert und der

Einkauf von kostenintensivem ausländischem Altpapier konnte fast

komplett gestoppt werden .

Erhöhung der Kapazität bei der Produktion von braunen Sorten: Die

Produktion brauner Sorten, spezi-

ell von Kraftpapieren, bei denen

Zementsäcke als Rohstoff einge-

setzt werden, ist eingeschränkt

durch die Kapazität des Pulpers .

Weiter ist die Abtrenneffizienz

papierfremder Bestandteile in der

Stoffaufbereitung nicht ausrei-

chend, der Konstante Teil wird zu

stark belastet . Für den Umbau der

Anlage wurde von der PTS eine

Ausschreibung erstellt und an ver-

schiedene Zulieferer gesendet . Die

vorgeschlagenen Konzepte zum

11 2007 61Beratung / Consultancy

Reduction of stickie-induced production outages: Frequent mainte-

nance downtime on both machines caused considerable production

failures . In order to optimise the plant, the macro stickie and micro

stickie loadings were measured throughout the entire system . The

stickie loads were calculated on the basis of the mass balance, and

the efficiencies of the plant and individual units were determined.

It was found in both plants that a large portion of the macro stick-

ies separated from the rejects of slot screening was returned to the

process due to unfavourable circuitry . Such a short circuit results in

an extreme decline in the separation efficiency. Both short circuits

were opened . The losses that resulted are being kept at the previous

level by the installation of an extra final stage screen. This measure

reduced the macro stickie loading in the headbox by 65 %, and the

additional cleaning and maintenance intervals that had previously

been necessary could be discontinued .

Improved product quality with respect to brightness and ash: The

analysis of the tissue machine was based on information gathered

from the raw material evaluation, from the on-site system analysis

and from a simulation model . It was found that the existing plant

has little potential for optimisation, thus making new investments

necessary . A concept was worked out that can be implemented in

two stages . Stage 1 will involve installing a new save-all parallel

to the existing one in the stock preparation plant . Regulating the

feed water flow can serve to selectively control the ash discharge,

thus controlling the ash content in the paper . This measure gives

the plant great flexibility with regard to the input of favourable raw

material with a high ash content and/or the production of higher-

quality grades with a reduced ash content .

The second stage will involve reducing the stock consistency in the

deinking stage from 1 .5 to 1 % . Since the capacity of the downstream

thickener is insufficient, a prethickening stage will be installed here.

This will also serve to improve the washing effect of the thickener

stage and increase the ash discharge . The reduction in brightness

caused by the ash discharge will be compensated for by the improved

functionality of the deinking plant .

Simulation calculations were carried out for all process variations .

The results were evaluated and presented in light of the product

quality that was achieved as a function of the investment and espe-

cially the operating costs .

Reducing the specific effluent volume: All fresh water consumers,

water circuits and effluent discharge values were listed and balanced

during the study. On average, the specific effluent volume could be

reduced from 17 .1 to 10 .3 l/kg for both machines . This was accom-

plished by substituting circulation water for fresh water at various

locations in the system, by optimising the control technology to

eliminate overflowing tanks and by consistently discharging the cir-

culation water with the highest load . The last point in particular

brought about not only improved water loop separation, but also a

reduction in the contaminants loading in the machines so that the

economy measures did not negatively affect the runnability of the

machine .

Summary

Viochartiki received a comprehensive overview of the current status

of its plant. The proposed measures have made a significant improve-

ment in process performance and cost structure possible .

The project demonstrated that a thorough evaluation of the overall

process makes it possible to work out ideal synergies between raw

Umbau oder Neubau der Anlage wurden bewertet und mit Viochar-

tiki besprochen . Es wurde beschlossen, dass der bestehende Pulper

und die folgenden Sortieraggregate modifiziert werden. Zusätzlich

soll eine neue Rejektausschleusung installiert werden . Durch den

verbesserten Aufschluss werden die Verluste reduziert, die Kapazität

von 110 auf 150 t/d erhöht und die Stoffreinheit verbessert . Die Um-

setzung ist für Anfang 2008 geplant .

Reduzierung von stickybedingten Produktionsausfällen: Häufige

Reinigungsstillstände an beiden Maschinen führten zu erheblichen

Produktionsausfällen . Zur Optimierung der Anlage wurden die Ma-

kro- und Mikrostickybeladungen im gesamten System gemessen .

Basierend auf der Stoff-Wasserbilanz wurden die Stickyfrachten be-

rechnet und die Effizienz der Anlage und der einzelnen Aggregate

bestimmt . In beiden Anlagen hat sich gezeigt, dass aufgrund einer

ungünstigen Schaltung ein Großteil der abgetrennten Makrostickys

aus den Rejekten der Schlitzsortierung wieder in den Prozess geführt

wird . Ein solcher Kurzschluss führt zu einer extremen Reduzierung

der Abtrenneffizienz. Beide Kurzschlüsse wurden geöffnet. Die da-

durch erhöhten Verluste werden durch einen zusätzlich installierten

Endstufensortierer auf dem vorhergehenden Niveau gehalten . Durch

diese Maßnahmen wurde die Makrostickybeladung im Stoffauflauf

um 65 % reduziert, vorher zusätzlich notwendige Reinigungsinter-

valle konnten entfallen .

Verbesserung der Produktqualität hinsichtlich Weiße und Asche: Für

diesen Schwerpunkt an der Tissuemaschine wurden die Informatio-

nen der Rohstoffbewertung, der Systemaufnahme vor Ort und eines

Simulationsmodells verwendet . Es hat sich gezeigt, dass das Poten-

zial zur Optimierung der bestehenden Anlage gering ist und somit

Neuinvestitionen notwendig sind . Es wurde ein Konzept erarbeitet,

das in zwei Stufen umgesetzt wird . In Stufe 1 wird ein neuer Stoff-

fänger parallel zu dem bestehenden in der Stoffaufbereitung einge-

baut . Durch eine Regelung des zugeführten Wasserstroms kann der

Ascheaustrag gezielt gesteuert werden und somit der Aschegehalt im

Papier . Die Anlage erhält dadurch eine große Flexibilität, was den

Einsatz von günstigem Rohstoff mit hohem Aschegehalt und/oder

der Produktion von höherwertigen Sorten mit reduziertem Asche-

gehalt betrifft .

Im zweiten Schritt wird die Stoffdichte in der Deinkingstufe von

1,5 auf 1 % reduziert . Da die Kapazität des nachfolgenden Eindi-

ckers nicht ausreicht, wird hier eine Voreindickung installiert .

Dadurch wird der Wascheffekt der Eindickerstufe verbessert und

der Ascheaustrag erhöht . Eine Reduzierung der Weiße durch den

Ascheaustrag wird durch die verbesserte Funktionsweise der Dein-

kinganlage kompensiert .

Für alle Prozessvarianten wurden Simulationsrechnungen durchge-

führt . In Abhängigkeit der Invest- und speziell der Betriebskosten

wurden die Ergebnisse hinsichtlich der erzielten Produktqualität

bewertet und dargestellt .

Reduzierung der spezifischen Abwassermenge: Innerhalb der Unter-

suchung wurden alle Frischwasserverbraucher, die Wasserführung

und die Abwasserausschleusung aufgenommen und bilanziert . Im

Mittel für beide Maschinen konnte die spezifische Abwassermenge

von 17,1 auf 10,3 l/kg reduziert werden . Hierzu wurden an ver-

schiedenen Stellen im System die Zuführung von Frischwasser durch

Kreislaufwasser ersetzt, überlaufende Behälter durch eine Optimie-

rung der Regelungstechnik eliminiert und die Ausschleusung des am

höchsten belasteten Kreislaufwassers konsequent ausgeführt . Spezi-


Die Industrie erwartet von der Forschung und Entwicklung die

kurzfristige Bereitstellung von Ergebnissen, die rasch in die Pra-

xis überführt werden können. Die PTS hatte hierzu für relevante

Themen Projektvorschläge ausgeschrieben.

Folgende dieser Themen werden im Rahmen von Multiclient-Projek-

ten im Heidenauer Technikum der PTS derzeit durchgeführt:

Einsatz von Extendern zur Erhöhung der Effektivität des TiO• 2 für

die Herstellung von Dekorpapieren

Erhöhung des Füllstoffanteils durch Einsatz chemisch aktivierter •

Füllstoffe bei Sicherung des Festigkeitsniveaus

Einbringen von Additiven durch Sprühen oder mittels „Flow •

Box“

Die Laufzeit beträgt zwi-

schen 4 und 8 Monaten .

Alle Projekte werden bis

zum Ende des Jahres er-

folgreich abgeschlossen

sein . Es beteiligten sich an

den Projekten insgesamt

18 Unternehmen, wobei

die Teilnehmerzahl je

nach Projekt zwischen 4

und 9 liegt .

In diesen Projekten konn-

ten praxisnahe Ergebnisse

erzielt werden, die eine

schnelle Übertragung in

die industrielle Praxis er-

möglichen . Man kann be-

reits heute sagen, dass die

Projektziele erreicht werden . Die zwischen den Partnern vereinbar-

te Vertraulichkeit sichert den Schutz des eingebrachten Fachwissens

Industry expects from research and development that results

be made available in the short term and that they be scaled up

quickly into plant-level operation. PTS invited tenders from in-

dustry for project proposals on relevant themes.

The PTS pilot plant in Heidenau is currently conducting the follow-

ing projects within the framework of multi-client projects:

The use of extenders to increase the efficiency of TiO• 2 in the pro-

duction of decor papers

Ensuring the strength level by increasing the filler share using •

chemically activated fillers

Adding additives by spraying or with a “flow box”.•

The project periods range

between four and eight

months . All projects will

have reached a successful-

ly completion by the end of

the year . A total of 18 com-

panies are participating in

the projects, the number

of participants varying

between four and nine de-

pending on the project .

These projects were able

to achieve application-ori-

ented results which allow

for rapid scale-up from pi-

lot to full-scale operation .

It can be said even now

that the project aims have

been achieved. The confi-

dentiality that was agreed upon among the partners guarantees that

the expertise that was developed in the project and the test samples

Multiclient-Projekte im Faserstoff- und Papiererzeugungs-Technikum

Multi-client projects in the pilot plant for papermaking and fibre technology

A refiner in the PTS pilot plant

ell der letzte Punkt führte mit einer verbesserten Kreislauftrennung

zu einer Reduzierung der Störstoffbeladung an den Maschinen, so-

dass die Runnability der Maschinen durch die Einsparmaßnahmen

nicht negativ beeinflusst wurde.

Zusammenfassung

Viochartiki erhielt einen umfassenden Überblick über den derzeitigen

Stand der Anlage . Die formulierten Maßnahmen ermöglichen eine si-

gnifikante Verbesserung von Prozessperformance und Kostenstruktur.

Das Projekt hat gezeigt, dass durch die Betrachtung des gesamten Pro-

zesses ideale Synergismen zwischen Rohstoffeintrag, Prozesstechno-

logie und Produktqualität erarbeitet werden können . Diese Ergebnisse

setzten ein umfassendes Verständnis voraus, welches die PTS mit ih-

ren Experten voll in solche Projekte einbringen kann .

Viochartiki wird auch in Zukunft von der PTS bei der Umsetzung

dieser Themen begleitet . So ist für das kommende Jahr im Bereich

Energie und Schlammverbrennung ein weiteres Projekt geplant .

Oliver Cordier

0049 89 12146 566 �

oliver .cordier@ptspaper .de

material input, process technology and product quality . These re-

sults of course presuppose a comprehensive understanding of the

underlying processes which PTS and its experts can contribute to

such projects .

PTS will be assisting Viochartiki in the implementation of these

themes in future as well . An additional project is now being planned

for next year in the area of energy and sludge incineration .

Oliver Cordier

0049 89 12146 566 �

oliver .cordier@ptspaper .de


und der eingebrachten Versuchsmuster der Partner .

Für die Bearbeitung solcher Mulitclient-Projekte haben sich folgende

Arbeitsschritte bewährt:

Start up Meeting: Anpassung der Zielstellung und des Arbeitspro-

gramms entsprechend den Anforderungen der Partner, Festlegung

des Zeitplans .

Arbeitsstufe 1: Versuche mit Modellrezepturen, Screening der ein-

zusetzenden Additive; die Ergebnisse werden allen Projektpartnern

zugänglich gemacht .

1. Meeting: Gemeinsame Auswertung der Ergebnisse und Festle-

gung des Arbeitsprogramms für die weiteren Untersuchungen .

Arbeitsstufe 2: Optimierungsversuche mit realen Stoffsystemen

der beteiligten Partner, die Zugänglichkeit zu Details der Untersu-

chungen (z . B . Rezepturen) kann entsprechend dem Vertrag einge-

schränkt werden .

2. Meeting: Gemeinsame Auswertung der Ergebnisse und Abstim-

mung des Abschlussberichtes .

Für das Jahr 2008 sind folgende Themen in Vorbereitung:

Steigerung des DIP-Anteils in grafischen Papieren niedriger Flä-•

chenmasse bzw . höherer Qualität bei gesicherter Lauffähigkeit .

Maßnahmen zur Sicherung der initialen Nassfestigkeit und der •

Lauffähigkeit grafischer Papiere mit geringer flächenbezogener

Masse .

Reaktivierung des Faserstoffpotenzials von rezyklierten Fasern •

durch Low-Intensity-Refining.

Erhöhung der Produktivität bei der Herstellung von Streich-•

rohpapieren und Druckpapieren auf Basis DIP durch optimierte

Mahlung des DIP-Stoffes .

Verbesserung der optischen Eigenschaften von Dekorpapier •

durch Einsatz geeigneter Additiv-/Retentionssysteme .

Steigerung der Rupf- und Spaltfestigkeit von Druck- und Spezial-•

papieren durch CMC-modifizierter Faserstoffe.

Dr .-Ing . Herbert Berger

0049 3529 551 660 �

herbert .berger@ptspaper .de

the partners provided will be reliably and adequately protected .

The following work steps have proved valuable in carrying out such

multi-client projects:

Start-up meeting: Adaptation of the objectives and work pro-

gramme to comply with the requirements of the project partners,

definition of the timetable.

Operational step 1: Trials with model formulations, screening of

the additives to be used; the results are made available to all project

partners .

1st meeting: Joint evaluation of the results and definition of the

work programme for subsequent trials and studies .

Operational step 2: Optimisation trials using real pulp systems

provided by the participating partners; access to details of the trials

(e .g . formulations) may be restricted in compliance with the project

contract .

2nd meeting: Joint evaluation of the results and agreement on the

final report.

The following themes are in preparation for the year 2008:

Increasing the DIP share in low-grammage or high-quality •

graphic papers with guaranteed runnability

Measures to ensure initial wet strength and the runnability of •

low-grammage graphic papers

Reactivation of the pulp potential of recycled fibres by low-inten-•

sity refining

Increasing productivity in the production of DIP-based coating •

base papers and DIP-based printing papers by optimised refining

of the deinked pulp

Improving the optical properties of decor paper by using suitable •

additive/retention systems

Increasing the pick resistance and ply bond strength of printing •

and specialty papers by CMC-modified pulps.

Dr .-Ing . Herbert Berger

0049 3529 551 660 �

herbert .berger@ptspaper .de

PTS und Kurita unterzeichnen Kooperationsvereinbarung

PTS and Kurita signed co-operation agreement

Kurita Water Industries, Tokyo, und PTS werden ihre Zusam-

menarbeit intensivieren. Als Ausdruck ihres gemeinsamen Ver-

ständnisses einer zukünftigen Zusammenarbeit unterzeichneten

beide Firmen Ende September 2007 eine Kooperationsverein-

barung.

Kurita wurde 1949 gegründet und hat 1 .519 Mitarbeiter (März 2007)

bei einem Jahresumsatz von 1 .183 Mio € (2006) . Im Jahre 2003 trat

Kurita der Forschungsvereinigung Papiertechnik (FPT) bei, um mit

deutschen Firmen Erfahrungen bezüglich moderner Technologien

zur Zellstoff- und Papierherstellung und Senkung des Wasserver-

brauchs auszutauschen .

Kurita gehört in Asien zu den führenden Anbietern von Systemen

zur Wasser- und Abwasserreinigung und zur Erzeugung von hoch-

reinem Wasser für die Elektronikindustrie . Für die Zellstoff- und Pa-

pierbranche bietet Kurita eine eigene Chemikalienpalette an . Dazu

The Japanese company Kurita Water Industries Ltd., Tokyo, and

PTS will intensify their collaboration in the near future. To ex-

press their common understanding of collaboration, both par-

ties signed a co-operation agreement by the end of September

2007.

Kurita was established in 1949 and employs 1,519 persons (March

2007), sales amounted to 1,183 million euros (2006) . In order to

exchange experience in advanced pulp and papermaking technol-


gehören Mittel zur Schleimbekämpfung, Konservierung von Stärke

und Streichfarben, Retentionsmittel und Entwässerungsbeschleuni-

ger, Flockungsmittel, Mittel zur Bekämpfung von Schaumbildung,

Kalkablagerungen, schädlichem Harz und klebenden Verunreini-

gungen, zur Filzkonditionierung u .a .

Die Senkung des Wasser- und Energieverbrauchs sowie eine höhere

Faserstoffausbeute der Stoffaufbereitung sind auch in der japanischen

Zellstoff- und Papierbranche heiß diskutierte Themen . Um seinen

Kunden noch besseren Service zu bieten, wird Kurita die PTS-Be-

ratungsprodukte der SystemCheck-Reihe in seine Angebots palette

aufnehmen . Die PTS wird im Gegenzug vom breiten, die gesamte

Kette der Papierherstellung umfassenden Know-how sowie dem aus-

gezeichneten Netzwerk profitieren. Die Kooperationsvereinbarung

mit Kurita soll den Auftakt für eine dauerhafte Geschäftsbeziehung

bilden, die zur Verbesserung der ökologischen und wirtschaftlichen

Situation japanischer Papierhersteller beiträgt .

Beide Partner werden ihre Zusammenarbeit zunächst auf die Sys-

temChecks Wasser, Energie und Stoffaufbereitung konzentrieren .

Die Produkte wurden bereits einigen Kunden von Kurita vorgestellt .

Erste gemeinsame Projekte sind für 2008 geplant .

Dr . Hans-Jürgen Öller

0049 89 12146 465 �


ogy and water usage reduction between Germany and Japan, Kurita

joined the Paper Technology Research Association (FPT) in 2003 .

Kurita is a market leader in the Asian region for water and waste-

water treatment facilities including ultra-pure water generation for

the electronic industry . For the pulp and paper industry, Kurita has

its own chemical products, including slime control agents, preserva-

tives for starch and coating colour, retention and drainage aids, coag-

ulants, antifoamers, scale inhibitors, pitch and sticky control agents,

felt conditioners, and so on .

Reduced water and energy consumption as well as higher pulp yield

in stock preparation are also hot topics among Japanese pulp and

paper manufacturers . To provide an even better service to their cus-

tomers Kurita intends to offer the PTS product line of SystemChecks .

PTS appreciates Kurita’s broad know-how in the whole chain of

papermaking and its excellent network in Japan . The co-operation

agreement with Kurita is regarded as a starting point for a long-

lasting relationship in order to improve the ecological and economic

situation of Japanese paper manufacturers .

For the time being the collaboration between PTS and Kurita will

focus on the SystemChecks Water, Energy and Stock Preparation .

Some Kurita customers have already been visited, and the first com-

mon projects are aimed at in 2008 .

Dr . Hans-Juergen Oeller

0049 89 12146 465 �


Vorhangbeschichtung - Ein Überblick Curtain coating – an overviewBeschichtung als Oberflächenveredelung dient zum Schutz und

zum Versiegeln von Oberflächen (z.B. Lackierungen), erzeugt

spezielle Oberflächeneigenschaften, die eine Weiterverarbeitung

positiv beeinflussen bzw. ermöglichen (z.B. Fotoanwendungen)

oder erzeugt das eigentliche Produkt (z.B. Elektronische Filme).

Der folgende Überblick befasst sich ausschliesslich mit der kon-

tinuierlichen Beschichtung von bandförmigen Trägermaterialien

wie z.B. Papierbahnen oder Folien.

In dieser Gruppe unterscheidet man zwischen selbstdosierenden Ver-

fahren wie z .B . Rollen- oder Rakelverfahren sowie vordosierten Be-

schichtungsverfahren wie z .B . Schlitz- oder Vorhanggiessverfahren .

Bei den vordosierten Verfahren wird die gewünschte Schichtstärke

nicht mit Dosierelementen eingestellt sondern eine Pumpe fördert

die erforderliche Flüssigkeitsmenge bei Auswahl der gewünschten

Schichtstärke, Arbeitsbreite und Geschwindigkeit .

Dieser Zusammenhang lässt sich einfach darstellen, wobei der Volu-

menstrom auf eine Breiteneinheit (z .B . ein Meter) normiert ist .

Coating is an effective way of surface upgrading - by applying pro-

tective or sealing layers (such as varnishes), developing specific

surface properties which facilitate or enable further processing

or converting operations (like photographic uses) or lead to a

certain product (like electronic films). The present article deals

with the continuous coating of web-shaped substrates or base

materials such as paper webs or films.

Processes belonging to this group can be subdivided into self-me-

tering techniques such as roll- or blade coating, and pre-metered

techniques such as slot die- or curtain coating . Pre-metered proc-

esses employ a pump instead of metering elements: The pump deliv-

ers the amount of liquid necessary to produce a desired coat thick-

ness across a desired width at a desired speed, the three parameters

adjustable in the process .

This relationship is described by a simple equation, where volume

flow has been standardized to a unit of width (one meter, for ex-

ample) .

UQH =∞

Nassfilmdicke = H∞

Bahngeschwindigkeit = U

Volumenstrom pro Einheit Breite = Q


Figure 1: Curtain coating is capable of producing both thin layers at high speeds and thicker layers at lower speeds

Die Hauptvorteile dieser vordosierten Verfahren sind wie folgt:

Einfache Berechnung des Auftragsgewichts (“Massenerhaltung“)•

Kleinste Auftragsprofilabweichung (<±0.5% längs, <±1% quer)•

Die Filmdicke selbst hängt nicht von den physikalischen Eigenschaf-•

ten der Flüssigkeiten sowie den geometrischen Verhältnissen ab

Die Filmdickengenauigkeit quer zur Bahn wird in erster Linie •

durch die Auslegung und die Fertigungsgenauigkeit der Düse

beeinflusst

Keine Überschussflüssigkeit benötigt•

Kontaktlose Verfahren•

Mehrfachbeschichtung in einem Durchgang möglich•

Möglichkeiten für Zweikomponenten-Anwendungen (z .B . mit •

Härter)

Die Methode des Vorhangbeschichtungsverfahrens wird bereits seit

den 1970er Jahren in der Photographischen Industrie zur Beschich-

tung mehrlagiger Produkte eingesetzt .

Das Vorhangbeschichten erzeugt eine gleichmässige Schichtstärke

auch bei unebenen Substraten . Eine Übersicht der Anwendungs-

grenzen zeigt die folgende Tabelle, die genauen Zahlenwerte hängen

von einer Vielzahl von Parametern ab, welche die Darstellung in

einer einfachen Tabelle sprengen würde .

Parameter Minimum Maximum

Bahngeschwindigkeit [m/s] < 1 > 35

Nassfilmdicke (Gesamtpaket) [µm] > 10 –

Trockenfilmdicke (einzelne Schicht) [µm] < 1 –

Viskosität [Pas] 0 .010 10

Anzahl Schichten [-] > 10 –

Oberflächenspannung [mN/m] – < 40

Volumenstromdichte [cm3/cm*s] > 1 –

Ein wichtiger Parameter ist die erforderliche Volumenstromdichte,

der notwendig ist, um einen stabilen Vorhang zu erzeugen . Dar-

aus ergibt sich bei gegebener Bahngeschwindigkeit eine minimale

Filmdicke . Zur Veranschaulichung ist in Abbildung 1 der Zusam-

menhang zwischen trockener Schichtstärke (Hdry) und minimaler

Bahngeschwindigkeit (U) gezeigt, die je nach Feststoffgehalt (c) der

Beschichtungslösung erforderlich ist . Hieraus zeigt sich tenden-

ziell, dass mit dem Vorhangverfahren dünne Schichten bei hohen

Main advantages of pre-metered techniques include:

Simple calculation of coat weights (“conservation of mass“)•

Minimum deviation of application profiles (<±0.5% in MD, <±1% •

in CD)

Film thickness depends neither on physical properties of the liq-•

uid nor on geometry

Film thickness accuracy in CD is determined mainly by the de-•

sign, dimensions and manufacturing tolerances of dies

No surplus coating liquid •

Contact-less application process•

Multiple layer coating possible within just one pass•

Possibilities for two-component applications (coating colour and •

hardeners, for example)

The photographic industry has used curtain coating processes for

the production of multi-layer products already since the nineteen

seventies .

Curtain coating gives a constant coat thickness also on uneven sub-

strates . The table below shows the application limits of the technol-

ogy. The values in the table are just ballpark figures - more detailed

figures would make it necessary to consider a multitude of further

variables, which would go beyond the scope of a simple table .

Parameter Minimum Maximum

Web speed [m/s] < 1 > 35

Wet film thickness (total) [µm] > 10 –

Dry film thickness (single layer) [µm] < 1 –

Viscosity [Pas] 0.010 10

No. of layers [-] > 10 –

Surface tension [mN/m] – < 40

Volume flow density [cm3/cm*s] > 1 –

Volume flow density is an important parameter to achieve a stable

process and produce a minimum film thickness at a given web speed.

This is illustrated by the diagram below, which depicts the relation-

ship between dry film thickness (Hdry) and minimum web speed (U)

at certain solids concentrations (c) of the coating solution . Figure 1

shows – at least as a broad tendency - that curtain coating is capa-

ble of producing both thin layers at high speeds and thicker layers

at lower speeds . It is possible to achieve high coat weights at high

speeds, whereas attempts to apply thin layers at low speed often fail

due to insufficient curtain stability.

The pictograms in Figure 2 illustrate the various die or nozzle de-

signs used in curtain coating: Slot dies are usually employed for

single-layer products, cascade dies for single- and multilayer products .

Both designs are suitable for full-width („overboard“) or dry-edge

(„inboard“) curtain coating, with adjustable coating widths if de-

sired . “Multi-layer” processes which apply several layers of liquid in

one single operation make it possible to produce very thin individual

layers, and to optimize products and the efficiency of production.

Common applications of curtain coating are specialty papers and

pressure-sensitive labels today, but the technology is making inroads

into other areas (like electronic films) as well. In the paper industry,

curtain coating has been used especially for the production of inkjet

and thermal papers or other specialty papers for several years . The

technology is in principle also suitable for the coating of printing

papers or cardboard packaging materials, applications which are

C

01 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

400

200

800

1’200

1’600

600

1’000

1’400

2’000

1’800

Dry Film Thickness, Hdry [µm]

Parameter: Solids Concentration, c [-]

Min

imum

Web

Spe

ed, U

[m/m

/n]

0.10

0.500.751.00

0.25


Geschwindigkeiten oder auch eher dicke Schichten bei niedrigen

Geschwindigkeiten erzielt werden können . Hohe Auftragsgewich-

te bei hohen Geschwindigkeiten sind möglich, wobei das Auftragen

dünner Schichten bei niedrigen Geschwindigkeiten häufig an der

fehlenden Stabilität des Vorhangs scheitert .

Die Piktogramme in Abbildung 2 zeigen eine Unterteilung der Vor-

hangbeschichtung nach der Bauform der verwendeten Düse, wobei

das Vorhangverfahren mit einer Schlitzdüse in der Regel für einschich-

tige Produkte und das Vorhangverfahren mit einer Kaskadendüse übli-

cherweise für ein- und mehrschichtige Produkte eingesetzt wird .

Mit beiden Düsenbauformen lassen sich Produkte mit trockenen

Rändern als auch mit Beschichtung bis zum Rand erzeugen, sowie

auf Wunsch die benötigte Beschichtungsbreite einstellen . Durch den

Einsatz vom „Multilayer“-Verfahren, in dem in einem Arbeitsgang

mehrere Flüssigkeitsschichten aufgetragen werden, können auch

sehr dünne Einzelschichten erzeugt werden, sowie eine Optimie-

rung der Produkte und der Effizienz der Produktion erreicht werden.

Die häufigsten Anwendungen sind aktuell in der Produktion von

Spezialpapieren sowie bei der Herstellung von Selbstklebeetiket-

ten zu finden. Andere Anwendungen (z.B. in der Herstellung von

elektronischen Filmen) nutzen mittlerweile aber auch die Vorzüge

des Vorhangverfahrens . Für die Papierindustrie sind insbesondere

Inkjet- und Thermopapiere zu nennen, welche schon seit einigen

Jahren im Vorhangverfahren hergestellt werden, wie auch ande-

re Spezialpapiere . Die Herstellung von gestrichenen Papieren für

Druckprodukte sowie gestrichenen Kartonagen ist prinzipiell auch

möglich und ist derzeit in der Erprobung . Abbildung 3 zeigt einige

Beispiele mehrschichtiger Vorhangdüsen .

Harald Döll

TSE Troller Schweiter Engineering AG

harald .doell@tse-coating .ch

Michael Pietsch

0049 89 12146 467 �

michael .pietsch@ptspaper .de

currently being tested . The photographs in Figure 3 show some ex-

amples of multi-layer curtain coating dies .

Harald Döll

TSE Troller Schweiter Engineering AG

harald .doell@tse-coating .ch

Michael Pietsch

0049 89 12146 467 �

michael .pietsch@ptspaper .de

Figure 2: Various die or nozzle designs used in curtain coating

Figure 3: Some examples of multi-layer curtain coating dies


AP-Monitoring - Potenziale für die Optimierung der Altpapierstoff-aufbereitung

Monitoring recovered paper – potentials for optimising recovered paper treatment

Die PTS führt in Zusammenarbeit mit Industriepartnern Unter-

suchungen durch, bei denen die stofflichen Parameter des Alt-

papierrohstoffs bzw. deren Änderungen mittels der NIR-Mess-

technik registriert und diese mit Prozessdaten beim Deinking

korreliert werden. Die als relevant ermittelten Parameter sollen

dann für die Prozesssteuerung genutzt werden.

Für den Einsatz bei grafischen Papieren ist die Deinkingware (1.11)

die wichtigste Altpapiersorte . In Deinkinganlagen müssen daraus

die Druckfarben, üblicherweise durch Flotation, und weitere stören-

de Papier fremde Bestandteile, vor allem Stickys, über die Sortierstu-

fen, entfernt werden. Dabei spielen die stoffliche Zusammensetzung

der Deinkingware, die Sortenreinheit und der Verschmutzungsgrad

eine wichtige Rolle .

Die Zusammensetzung der Deinkingware schwankt erheblich . Dies

betrifft sowohl das Verhältnis von Zeitungen und Zeitschriften als

auch den Anteil an Papieren und Pappen, die für das Recycling in

Deinkinganlagen ungeeignet sind (unerwünschte Papiere) . Abbil-

dung 1 zeigt die Schwankungsbreite des Verhältnisses zwischen

Zeitungen und Zeitschriften anhand von zwei Beispielen .

Die Altpapierzusammensetzung bestimmt im Wesentlichen den

Aschegehalt und die Deinkbarkeit, die optischen Eigenschaften so-

wie den Gehalt an Makrostickys . Schwankungen der Zusammenset-

zung resultieren in entsprechenden Schwankungen der Qualität des

Altpapierstoffs . Labormessungen können die Qualitätsschwankun-

gen bis hin zum Fertigstoff dokumentieren und liefern Informatio-

nen zum Anlagenzustand sowie Trends . Für eine effektive Regelung

von Prozessstufen sind sie jedoch zu zeitaufwändig und daher un-

geeignet . Auf Qualitätsschwankungen könnte nur verzögert reagiert

werden .

Vereinzelt wird versucht, durch das Mischen des Altpapiereintrags,

z .B . mit höherwertigen Sorten, Qualitätseinbrüche zu verhindern

oder zumindest abzuschwächen . Um trotz der Schwankungen im

Eintrag die Qualitätsanforderungen stets zu erfüllen, wird jedoch

häufig die Anlage „auf der sicheren Seite“ gefahren. Dies führt

zwangsläufig zu höheren Faser-

stoffverlusten, einem höheren

Energieverbrauch sowie zu höhe-

ren Dosierungen von Deinking-

und Bleichchemikalien .

Vor diesem Hintergrund wäre es

wünschenswert, die Qualität des

Altpapiers schon vor seinem Ein-

trag zu bestimmen . Dann könn-

ten die einzelnen Prozessstufen

optimal auf zusammensetzungs-

bedingte Qualitätsschwankungen

des Rohstoffs abgestimmt und die

Prozesse so gefahren werden, dass

die Anforderungen an die Fertig-

stoffqualität zuverlässig erfüllt

werden . Dabei kann davon ausge-

PTS is conducting studies in co-operation with industrial part-

ners in which the material parameters of the recycled fibre or

changes in it are registered by NIR technology and then corre-

lated with the process data during deinking. The parameters that

are found to be relevant will then be used for process control.

Sorted graphic paper for deinking (1 .11) is the most important re-

covered paper grade for use in graphic papers . Deinking plants must

remove from the recovered paper the printing inks, normally by flo-

tation, and other interfering non-fibre components, especially stick-

ies, by the use of screen stages . The following factors all play an

important part in the deinking process: the material composition of

the recovered paper for deinking, the sorting quality and the degree

of contamination .

The composition of the recovered paper for deinking fluctuates con-

siderably . This applies both to the ratio of newspapers to magazines

and to the percentage of paper to paperboard which are unsuitable

for recycling in deinking plants (and are termed papers detrimental

to production). Figure 1 shows the fluctuation range in the newspa-

per to magazine ratio based on two examples .

The composition of the recovered paper essentially determines the

ash content, deinkability, optical properties and macro stickie con-

tent. Fluctuations in composition result in corresponding fluctua-

tions in the quality of the recovered paper .

Laboratory measurements can document the quality fluctuations

right up to the finished stock and provide information about the

plant status and trends . They are too time-consuming, however, and

therefore unsuitable for effectively regulating process stages . React-

ing to quality fluctuations would only be possible with delays.

There are isolated cases in which attempts are being made to pre-

vent or at least mitigate losses in quality by mixing the charge of

recovered paper with higher-quality grades, for example . More fre-

quently, however, the plant is operated “on the safe side” to always

comply with the quality requirements despite charge fluctuations.

4000 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

10

20

30

40

50

60

70

80

90

60 80 100 120 140

Reco

vere

d pa

per c

ompo

sitio

n in

%

Sampling time in min Sampling time in min

Magazines

Newspapers

Papers detrimental to production

Magazines

Newspapers

Papers detrimental to production

20 1000 150 200 250 30050

Reco

vere

d pa

per c

ompo

sitio

n in

%

Example of loose paper Example of baled paper

Figure 1: Fluctuation range in newspaper and magazine ratio for loose RP and bales

PTS NEWS68 Mess- und Prüftechnik / Measuring and Testing

This approach inevitably leads

to greater pulp losses, increased

energy consumption and higher

dosages of deinking and bleaching

chemicals .

Against this background, it would

be desirable to be able to deter-

mine the quality of the recov-

ered paper prior to charging . This

would optimise the individual

process stages to compensate for

composition-induced quality

fluctuations in the raw materials.

It would also then be possible to

operate the processes in such a

way that the requirements on the

quality of the finished stock are reliably met. It is safe to assume that,

in principle, the process can be adapted to the charge fluctuations

with efficiencies that can be varied in the individual process stages in

deinking plants and the existing dwell times of the process .

Near infrared (NIR) spectroscopy is a measuring procedure that is

suitable for measuring material parameters online . It can be used

to detect relevant parameters of the recovered paper continuously

and in real time . NIR spectroscopy typically displays the results of

measurement quickly . It is capable of identifying and quantifying in

a single measuring operation the important quality parameters of

the recovered paper as well as the share of corrugated board / board,

the share of newspapers and magazines as well as flexographic prod-

ucts .

Figure 2 shows the NIR average spectrum of different recovered pa-

pers . The composition and any changes in composition can be traced

based on the characteristic absorption values of substances in the

recovered paper .

The measured NIR data can be displayed as a function of the abso-

lute contents calculated from calibration models or as a function of

spectral changes . Calculating these data and linking them to the

relevant process control parameter can both be accomplished with

multivariate chemometric techniques .

PTS has set itself the goal of creating the prerequisites for imple-

menting the online recovered paper monitoring concept . Studies are

to be conducted in co-operation with industrial partners in which

the material parameters of the recycled fibre or changes in it are

registered by NIR technology and then correlated with the process

data during deinking . The parameters that are found to be relevant

will then be used for process control .

The results will bring about improved consistency and economy of

the overall process in the deinking plant and ultimately enhanced

product quality . In detail, the advantages are as follows:

Consistent subprocesses•

Efficient checks of performance data (efficiency, speed)•

Goal-directed optimisation of equipment and products•

Savings of chemicals, energy, water and effluents•

Reduction in repair and maintenance costs•


0049 3529 551 678 �


gangen werden, dass mit den in

Deinkinganlagen in den einzel-

nen Prozessstufen einstellbaren

Effizienzen und den vorhandenen

Verweilzeiten der Prozess grund-

sätzlich an die Schwankungen des

Eintrags angepasst werden kann .

Ein für die Online-Messung von

stofflichen Parametern geeignetes

Messverfahren ist die Nahinfra-

rot (NIR)-Spektroskopie . Mit ihr

können relevante Parameter des

Altpapiers gleichzeitig und konti-

nuierlich erfasst werden . Die NIR-

Spektroskopie zeichnet sich durch

Schnelligkeit bei Angaben von

Messergebnissen aus . Sie bietet die Möglichkeit, mit einem Messver-

fahren wichtige Qualitätsparameter des Altpapiers wie Wellpappen

/ Kartonanteil, Zeitungs- und Zeitschriftenanteil sowie Flexodru-

ckerzeugnisse zu identifizieren und quantifizieren.

Abbildung 2 zeigt das NIR-Mittelwertspektrum von verschiedenen

Altpapieren . Anhand der gekennzeichneten charakteristischen Ab-

sorptionen von Stoffen im Altpapier lässt sich die Zusammensetzung

bzw . deren Änderung verfolgen .

Die gemessenen NIR-Daten können als Funktion von aus Kalib-

rationsmodellen errechneten absoluten Gehaltsangaben oder als

Funktion von Spektrenänderungen dargestellt werden . Sowohl die

Berechnung dieser Daten als auch ihre Verknüpfung mit der für die

Prozesssteuerung relevanten Prozessparameter erfolgt über multiva-

riate chemometrische Verfahren .

Die PTS hat sich das Ziel gesetzt, die Voraussetzungen für die Um-

setzung des Konzepts des Online-AP-Monitorings zu schaffen . Dazu

sollen in Zusammenarbeit mit Industriepartnern Untersuchungen

durchgeführt werden, bei denen die stofflichen Parameter des Altpa-

pierrohstoffs bzw . deren Änderungen mittels der NIR-Messtechnik

registriert und diese mit Prozessdaten beim Deinking korreliert wer-

den . Die als relevant ermittelten Parameter sollen dann für die Pro-

zesssteuerung genutzt werden .

Die Umsetzung der Ergebnisse führt zu einer verbesserten Konstanz

und Wirtschaftlichkeit des Gesamtprozesses in der Deinkinganlage

und damit zu einer höheren Produktqualität . Im Einzelnen ergeben

sich folgende Vorteile:

konstante Teilprozesse•

Effiziente Kontrolle der Leistungsdaten (Wirkungsgrad, Ge-•

schwindigkeit)

Zielgerichtete Anlagen- und Produktoptimierung•

Einsparung von Chemikalien, Energie, Wasser und Abwasser•

Reduzierung von Instandhaltungskosten •


0049 3529 551 678 �


15001400 2551 1601 1652 1702 1752 1803 1853 1904

Inte

nsity

Wavelength [nm]

1150

Plastic, binder

Lignin

Cellulose

Kaolin(ash)

Figure 2: Average NIR spectrum of different recovered papers

11 2007 69Mess- und Prüftechnik / Measuring and Testing

Auswirkungen mechanischer Belas-tungen von Papier auf das Bogenlauf-verhalten in Offsetdruckmaschinen

Impacts of mechanical loads caused by paper on sheet runnability in offset printing presses

Im Rahmen der geförderten Vorlaufforschung haben die PTS und

das Sächsisches Institut für die Druckindustrie GmbH (SID) ein

gemeinsames Projekt gestartet, das sich mit der Thematik des

optimalen Bogenlaufes in Bogenoffsetmaschinen beschäftigt. Es

findet im Rahmen der Förderung industrieller Vorlaufforschung

in benachteiligten Regionen durch das BMWi statt.

Für die Produktionsplanung, die Materialauswahl und die Abstim-

mung der Druckbedingungen auf das Material sind Kenntnisse des

Bogenlaufverhaltens unabdingbar . Neben quantitativ bestimmbaren

Maßzahlen des Bedruckstoffs ermöglicht erst das Verständnis der in

der direkten Druckzone ablaufenden Vorgänge die Sicherung und

Optimierung des Druckprozesses durch geeignete prozess- und ma-

schinentechnische Maßnahmen .

Während des Druckprozesses unterliegt der Bedruckstoff, Papier

oder Karton, unterschiedlichen, intermittierend auftretenden, me-

chanischen Belastungen in Form von Kompressionen, Biege-, Walk-

und daraus zusätzlich resultierenden Scherbeanspruchungen im

Gefüge . Diese Belastungen führen in Kombination mit den wieder-

holten Feuchtungs- und Farbübertragungsprozessen zu bislang nicht

kalkulierbaren Veränderungen in der Struktur, der Oberfläche und

der Biegesteifigkeit der Bedruckstoffe, die sich sowohl auf die Qua-

lität des Drucks, die Geschwindigkeit und Sicherheit des Druckpro-

zesses als auch auf Weiterverarbeitung auswirken .

Das im Juli 2007 gestartete Vorlaufforschungsprojekt hat daher das

Ziel, theoretische Modellansätze aus Kompressibilitäts- und Struktu-

runtersuchungen auf die Problematik des Bogenlaufverhaltens in Bo-

genrotationsmaschinen zu übertragen . Damit sollen die während des

Druckvorganges auftretenden mechanischen Beanspruchungen besser

verstanden, in Parametern zu beschreiben und für die Steuerung des

Druckprozesses und die Materialauswahl nutzbar gemacht werden .

Im Ergebnis werden verbesserte Kenntnisse zum beanspruchungs-

gerechten Bedruckstoffaufbau und der Auswahl geeigneter Bedruck-

stoffe für den Druck- und Weiterverarbeitungsprozess unter dem As-

pekt der Runnability beim Bogenoffsetdruck erwartet . Neben den

Charakterisierungsmöglichkeiten anhand quantitativ bestimmbarer

Maßzahlen des Bedruckstoffs sollen die Ergebnisse auch zur Verbes-

serung des Druckprozesses nutzbar werden, z .B . für spezielle, auf

das zu erwartende oder tatsächliche Bogenlaufverhalten abgestimm-

te konstruktive Maschinen- und Steuerungselemente .

Das dient insbesondere der Vermeidung von Bogenlaufproblemen

beim Druckprozess (beispielsweise durch Anschlagen von Bogen-

kanten an Maschinenteile und daraus resultierenden Beschädigun-

gen, Nichtfunktionieren von Inspektionssystemen, falsche Blas- und

Sauglufteinstellungen etc .) sowie der Reduzierung von Qualitätspro-

blemen bei der Druckausführung (z .B . Passer) .

Irene Pollex

0049 3529 551 611 �


Within the scope of funded pre-research, PTS and the Sächsisches

Institut für die Druckindustrie GmbH (SID) (Saxon Institute for

the Printing Industry GmbH) have entered into a joint project deal-

ing with the theme of optimum sheet runnability in sheet offset

printing presses. It is supported within the scope of the “Funding

of Industrial Pre-research in Less-favoured Regions” programme

by the Federal Ministry of Economics and Technology

Sheet runnability know-how is indispensable for planning produc-

tion runs, for selecting proper materials and for co-ordinating print-

ing conditions with the material . Although it is possible to quantify

the numerical values of the printing substrate, it will only be possible

to ensure and optimise the printing process by implementing suit-

able process and machine measures once the processes that occur in

the direct printing zone have been fully understood .

During the printing process, the microstructure of the printing sub-

strate, i .e . the paper or paperboard, undergoes different, intermittent

mechanical loads in the form of compression, bending, rolling and

the resultant shear loads . Up to now, these loads, combined with

repeated moistening and ink transfer processes, have resulted in in-

calculable changes in the structure, surface and bending stiffness of

the printing substrate . This has consequences both for the quality of

the print, the speed and reliability of the printing process as well as

for the converting behaviour of the paper or board .

The pre-research project that was started in July 2007 therefore

aims at transferring theoretical model approaches from compress-

ibility and structural investigation studies to the problems regarding

sheet runnability in sheet-fed offset printing presses . This will make

it possible to understand the mechanical loads that occur during the

printing process, to parameterize them and utilise them to control

the printing process and the selection of materials .

In conclusion, greater knowledge of sheet runnability in offset print-

ing is expected regarding the load-related structure of the printing

substrate and the choice of suitable substrates for the printing and

converting processes . In addition to the possibility of being able to

characterise printing substrates on the basis of quantified numerical

values, the results can also be utilised to improve the printing process,

e .g . for special-purpose printing presses and control elements designed

and built for the expected or actual sheet runnability parameters .

The project serves in particular to avoid runnability problems during

the printing process (e .g . the edges of sheets hitting machine parts,

thus damaging them, non-functioning inspection systems, incorrect

air supply and air suction settings, etc .) . The project will also help

to reduce quality problems during the printing process (e .g . register

problems) .

Irene Pollex

0049 3529 551 611 �



DOMAS BrailleTester auf Messe in Brno ausgezeichnet

DOMAS BrailleTester wins prize at trade fair in Brno

Das vor allem für die Kontrolle von Pharmaverpackungen vor-

gesehene Gerät wurde in Brno durch den Generaldirektor der

Messe Brno gleich zweifach ausgezeichnet.

Die embaxPrint ist seit vielen

Jahren die bedeutendste Messe

der Tschechischen Republik auf

diesem Gebiet . 2007 stellten 500

Aussteller aus aller Welt in 4 Mes-

sehallen rund 2000 Produkte vor .

Gemeinsam mit dem tschechi-

schen Vertriebspartner, Herrn

Charvat, stellte die PTS das für

die Prüfung von Blindenschrift

entwickelte Messgerät DOMAS

BrailleTester Advanced vor . Das

vor allem für die Kontrolle von

Pharmaverpackungen vorgese-

hene Gerät wurde in Brno durch den Generaldirektor der Messe

Brno gleich zweifach ausgezeichnet . Im Rahmen einer feierlichen

Veranstaltung im Interhotel Voronez erhielt das Gerät, das auch eine

genaue Höhenmessung der Blindenschriftprägungen gestattet, den

Golden embaxPrint 2007 der Düsseldorfer Messegesellschaft,

eine Auszeichnung, die für neue und besonders innovative Geräte

und Verfahren mit hoher Marktrelevanz vergeben wird . In diesem

Jahr wurde der Preis durch eine achtköpfige Expertenkommission

von Ingenieuren, Hochschulprofessoren und Marktexperten an ins-

gesamt 10 Ausstellungsobjekte vergeben. Die PTS befindet sich mit

Firmen wie KBA (Druckmaschinen) und XEROX (Bürotechnik) in

einem sehr namhaften Kreis von Preisträgern .

Außerdem wurde das Messsystem mit dem nur dreimal vergebenen

Sonderpreis der Zeitschrift „Papiru a Cellulosa“ gewürdigt, der

insbesondere für hervorragende Erzeugnisse der klein- und mittel-

ständischen Industrie vergeben wird .

Von den Gutachtern wurde hervorgehoben, dass sich das Gerät nicht

nur zur Prüfung der Richtigkeit der Schrift im Vergleich zum vorge-

gebenen Text, sondern bei einfacher Bedienbarkeit auch zur Mes-

sung der geprägten Höhen eignet und somit die Einhaltung oberer

und unterer Toleranzgrenzen gestattet . Das Gerät unterstützt damit

ein von der EU unterstütztes humanistisches Anliegen zur sicheren

medizinischen Versorgung sehbehinderter Patienten .

Die Auszeichnung ist für das für die Entwicklung verantwortliche

FuE-Team der PTS Ansporn, das Gerät nach Abschluss der wesentli-

chen Entwicklungsschritte auch für weitere Anwendungen auf dem

Gebiet der 3D-Oberflächencharakterisierung von geprägtem Karton

verfügbar zu machen . Dazu gehören z .B . die zuverlässige Messung

transparenter Blindenschriftpunkte oder auch Messaufgaben auf

Wellpappenoberflächen, mit denen die Anwendungsmöglichkeiten

für Faltschachtelhersteller zur Produktprüfung (auch bei Lebensmit-

telverpackungen) deutlich erweitert werden .

Dr . Gert Keller

0049 3529 551 623 �

gert .keller@ptspaper .de

At a solemn ceremony at the Voronez hotel, the new instrument

for the quality control of pharmaceutical packages was awarded

two prizes at once by the CEO of Brno’s exhibition centre.

EmbaxPrint 2007, the internation-

al trade fair of packaging, printing

and reprography was held in the

Czech town of Brno from 22 to 25

May . For many years, embaxPrint

has been the major trade fair of

these sectors in the Czech Repub-

lic . This year’s event attracted 500

exhibitors from all over the world,

with around 2000 products being

shown in four exhibition halls .

One of them was the DOMAS

BrailleTester Advanced, the joint

exhibit of PTS and its Czech sales

partner Mr Charvat . Developed and intended primarily for the qual-

ity control of pharmaceutical packages, the BrailleTester is capable of

measuring, among other, the exact height of Braille characters . At

a solemn ceremony at the Voronez hotel, the new instrument was

awarded two prizes at once by the CEO of Brno’s exhibition centre:

The Golden embaxPrint 2007 of Messe Düsseldorf GmbH, a prize

awarded for new and particularly innovative devices or techniques

highly relevant to the market . This year’s 10 prize winners were

chosen by an expert committee of eight engineers, university profes-

sors and market specialists . PTS was thus part of group of highly re-

nowned award winners including companies such as KBA (printing

machines) or XEROX (office equipment).

Prize number two was the Special award of the ”Papir a Celu-

loza“ magazine,a prize given to excellent product developments of

small- or medium sized companies .

The awards committee stressed that the DOMAS BrailleTester per-

mitted both correctness checks of code contents and easy-to-use

height measurements of Braille embossing to check the compliance

with tolerance limits . The instrument could therefore contribute to

making the health care of partially sighted persons safer and more

reliable, one of the current humanitarian concerns of the EU .

The prizes are an incentive to the R&D team of PTS responsible for

the DOMAS BrailleTester: After completing the main development

steps of the device, they will adapt the device for further applications

in the area of 3D-surface characterisations of embossed paperboard .

These include the reliable measurement of transparent Braille char-

acters or various measuring jobs of corrugated board surfaces, for

example, which will open up new options for product quality control

in the folding carton industry (including food packages) .

Dr . Gert Keller

0049 3529 551 623 �

gert .keller@ptspaper .de


Qualitätssicherung bei colordruck mit dem PTS-BrailleTester

PTS Braille Tester assures quality at colordruck Baiersbronn

Die Firma colordruck in Baiersbronn entschied sich als eines der

ersten Unternehmen für den Kauf des BrailleTesters der PTS.

Die Geschichte

von colordruck

geht zurück bis

in die 30er Jahre,

als im klassischen

Steindruck Pa-

piere, Etiketten,

Rasierklingenein-

schläge, Prospek-

te und Plakate

gefertigt wurden .

Anfang 1950

vollzog sich der

entscheidende technologische Wandel zum Offsetdruck, verbunden

mit der gezielten Hinwendung zum Verpackungsdruck . Auf Grund

des großen Erfolges der Produkte war die alte Betriebsstätte bald zu

klein und es wurde bereits 1956 ein erster Bauabschnitt (300m2) des

heutigen Standorts fertig gestellt und bezogen . Die Verpackung, das

Corporate Identity namhafter Markenartikelhersteller, stellte große

Anforderungen an colordruck Baiersbronn . In den folgenden Jahren

wurde ständig in Hightech und Bausubstanz investiert, um die Basis

für kontinuierliches Wachstum zu schaffen .

Qualität, Zuverlässigkeit, Flexibilität, ein marktgerechtes Preis-

Leistungsverhältnis sowie die kontinuierliche Verbesserung unter

Einhaltung der gültigen gesetzlichen Vorschriften mit einer Umwelt

gerechten und hygienisch hervorragenden Produktion haben color-

druck zu einem Unternehmen werden lassen, wie es sich heute am

Markt präsentiert .

Qualität und Umwelt sowie die Hygiene stehen an erster Stelle . In

diesem Kontext war es ein logischer Schritt auch bei der Qualitäts-

sicherung der Blindenschriftprägungen auf Pharmaverpackungen

den höchsten Standard anzulegen . Seitdem gibt es in der Zwischen-

prüfung bei colordruck den zusätzlichen Prüfschritt „Lesen und

Prüfen von geprägten Blindenschriften“ . Dieser beinhaltet natürlich

die von der FFI empfohlenen Inhalte, also korrekte Positionierung

der Braillepunkte gemäß Druckvorlage, Übereinstimmung mit dem

Marburg Medium Standard und Lesbarkeit . Hierbei wird speziell die

Lesbarkeit der Brailleschrift durch die Höhenmessung der einzelnen

Braillepunkte sichergestellt . Eine bevorstehende europaweite Festle-

gung der Mindesthöhe kann somit messtechnisch sicher überprüft

werden . Zusätzlich wird es dadurch möglich, die Höhe der Braille-

punkte so zu optimieren, dass ein Aufplatzen der Prägungen ver-

hindert wird .

Wir danken auf diesem Weg der Firma colordruck, die mit Ihren

stets sehr hilfreichen Hinweisen kontinuierlich zur Verbesserung

des BrailleTesters beigetragen hat .

Jörg Hempel

0049 3529 551 659 �

joerg .hempel@ptspaper .de

The company colordruck in Baiersbronn was one of the first cus-

tomers purchasing the new Braille Tester from PTS.

The company

history of color-

druck goes back

to the nineteen-

thirties, when pa-

per, labels, razor

blade wrappers,

brochures and

posters were still

printed by clas-

sic lithography .

In the early fif-

ties, the company

changed from lithographic to offset technology, shifting its focus

to package printing . Because of the great success of their products,

the company soon outgrew its old factory and began to construct

its present buildings. The first construction stage was completed in

1956 and colordruck could move into the first 300m² of its present

plant . The packaging business – having to get across the corporate

identities of renowned brand manufacturers – was making great de-

mands on colordruck Baiersbronn, forcing them to continually invest

into high-tech equipment and new buildings to provide the basis for

continuous growth .

Quality, reliability, flexibility, a price-performance ratio geared to

market requirements, and continuous product improvements to

meet all relevant legal, environmental and sanitary demands have

led to the strong market position colordruck is holding today .

Quality and environmental concerns as well as hygiene continue to

be their top priorities .

Against this background, it was only logical for colordruck to im-

plement the highest possible standard of quality assurance also for

the testing of Braille characters on pharmaceutical packages . In-

process quality inspections at colordruck now feature the additional

step “Reading and testing of Braille embossing” as recommended

by FFI, which means checking the correct position of Braille dots as

defined by the original, their compliance with the Marburg Medium

Standard, and their legibility . The latter is ensured by height meas-

urements of each Braille dot, a step which will enable colordruck

to reliably comply with imminent pan-European regulations on the

height of Braille characters, and to optimize the height of Braille dots

in order to prevent ruptures of the embossing .

PTS would like to thank colordruck for their valuable hints and rec-

ommendations, which have helped us considerably to continuously

improve our Braille tester .

Joerg Hempel

0049 3529 551 659 �

joerg .hempel@ptspaper .de


Entwicklung eines mehrkanaligen Spektralsensors zur Online-Bewertung von Beschichtungen

Development of a multi-channel spectral sensor for the online evaluation of coatings

Die P2T PROTAGON PROCESS TECHNOLOGIES GmbH führt

in einem Forschungsvorhaben die Weiterentwicklung ihres spe-

ziellen Infrarotsensors durch. Ziel ist der Aufbau eines neuen

Online-Sensors für die Qualitätskontrolle von beschichteten

Spezialpapieren. Für die Entwicklung der dafür erforderlichen

Bestimmungsalgorithmen ist die PTS zuständig.

Der Infrarotsensor der Firma PRO-

TAGON (Abbildung 1) arbeitet auf

Basis der CONESPLIT-Optik . Es

können sechs Detektorsignale

synchron ausgewertet werden,

wobei es sich bei diesen Detekto-

ren um diskrete Schmalbandfilter

handelt . Im nahen Infrarot (NIR)

und auch im mittleren Infrarot

(MIR) können in einem Wellen-

längenbereich zwischen 1000

nm und 4000 nm Filter für den

Sensor ausgewählt werden . Der

verfügbare Spektralbereich kann zur Online-Bestimmung von Auf-

tragsmengen spezieller Papierbeschichtungen genutzt werden, da

die Absorptionsbanden solcher Inhaltsstoffe auch in diesem Bereich

zu finden sind. Diese direkte stoffliche Qualitätskontrolle gestattet

erst die Optimierung des Materialeinsatzes bei Aufbringung der teu-

ren Spezialstriche .

Um den Infrarotsensor der Fa . PROTAGON für die Bestimmung von

Auftragsmengen einsetzen zu können, sind folgende Schritte not-

wendig:

Die spektroskopische Charakterisierung der speziellen Papierbe-•

schichtungen im NIR und MIR .

Die Festlegung der im Sensor einzusetzenden Schmalbandfilter,•

Die Entwicklung der mathematischen Algorithmen zur Berech-•

nung der Strichauftragsmengen .

Die Grafiken in Abbildung 2 zeigen die NIR- und MIR-Spektren der

untersuchten Spezialpapiere . Die Informationen aus den dargestell-

ten Spektren werden für die Auswahl geeigneter diskreter Schmal-

bandfilter genutzt. Es wird sichtbar, dass

die Inhaltsstoffe Absorptionen im NIR und MIR zeigen .•

sich auch die drei Beschichtungen spektroskopisch unterscheiden .•

The company P2T PROTAGON PROCESS TECHNOLOGIES

GmbH is conducting a research project dedicated to the further

development of their special-purpose infrared sensor. The objec-

tive is to construct a new online sensor for the quality control

of coated specialty papers. PTS is responsible for developing the

necessary determination algorithms.

The PROTAGON infrared sensor

(Figure 1) operates on a cone-split

optics basis . Six detector signals

can be evaluated synchronously,

the detectors being discrete nar-

row-band-pass filters. Filters for

the sensor can be chosen in the

near infrared (NIR) and even in

the medium infrared (MIR) in a

wavelength range between 1000

nm and 4000 nm . The available

spectral range can be used for the

online determination of the coat

thicknesses of specialty paper coatings, since the absorption bands

of such substances are in this range as well . It is this type of direct

quality control that makes it possible to optimise the amount of ma-

terial used, especially when applying expensive specialty coatings .

The following steps are necessary in order to be able to use the PRO-

TAGON infrared sensor for evaluating coating thicknesses:

Spectroscopic characterisation of the specialty paper coatings in •

NIR and MIR

Definition of the narrow-band-pass filters to be used in the sensor•

Development of the mathematical algorithms to calculate the •

coat thicknesses .

The figures show the NIR and MIR spectra of the specialty papers

that were examined .

The information contained in the spectra shown in Figure 2 is used to

select suitable discrete narrow-band-pass filters. It is obvious that:

The substances in the coatings show absorption in the NIR and •

MIR bands

The three coatings differ spectroscopically from one another .•

The quantitative algorithms for evaluating the coat thicknesses for

specialty coatings are developed

Figure 2: NIR (left) and MIR (right) spectra of coated speciality papers

Figure 1: New infrared sensor in operation

Abso

rban

ce (2

d

eriv

ativ

e)

Near infrared

Coating 1 Coating 2 Coating 3

Wave numbers [cm ]-1

Binder

Al(OH)3

nd

Abso

rban

ce Phenolcomponent

Binder

PVOH

Medium infrared

Coating 1 Coating 2 Coating 3

Wave numbers [cm ]-1

Al(OH)3


Die Entwicklung quantitativer Algorithmen für die Berechnung der

Strichauftragsmengen für spezielle Beschichtungen erfolgt

über den Aufbau von Kalibrations- und Testsets auf Basis von •

Mess- und Referenzwerten .

über deren mathematische Bearbeitung bis zur Formulierung •

eines geeigneten Algorithmus für die Bestimmung der Auftrags-

mengen .

Derzeit wurden für die untersuch-

ten speziellen Beschichtungen

über 500 Modelle ausgewertet .

Ein Ergebnis ist in Abbildung 3

dargestellt . Der Korrelationsko-

effizient R² gibt an, wie gut die

Übereinstimmung zwischen den

Referenzwerten und den durch

das Modell berechneten Strich-

auftragsmengen ist .

Die Modellfehler für die Berech-

nungsalgorithmen zur Bestim-

mung von Strichauftragsmengen

an Spezialpapieren bewegen sich

zwischen ± 0,1 g/m² und ± 0,4 g/

m² . Diese Modelle werden ab dem

IV . Quartal 2007 Online-Tests un-

terzogen . Die Ergebnisse werden Aufschluss über die Stabilität der

Modelle geben und Optimierungspotenziale aufdecken . Es wird da-

von ausgegangen, dass der Sensor ab Mitte des nächsten Jahres für

den Online-Einsatz verfügbar ist .

Das Forschungsprojekt KA 0082402 FK 5 wird durch das Bundesmi-

nisterium für Wirtschaft und Technologie aus dem Förderprogramm

ProInno II unterstützt .

Petra Behnsen

0049 3529 551 685 �

petra .behnsen@ptspaper .de

by building up calibration and test sets based on the measure-•

ment and reference values,

by mathematically processing the sets until a suitable algorithm •

for evaluating the coating thicknesses can eventually be formu-

lated .

At present, more than 500 models for the specialty coatings exam-

ined have been evaluated . One result is shown in Figure 3 . The cor-

relation coefficient R² indicates

how well the reference values

correlate with the coating thick-

nesses calculated by the model .

The model error for the calculation

algorithms for determining the

coating thicknesses on specialty

papers range between ± 0.1 g/m²

and ± 0.4 g/m². These models will

be subjected to online tests start-

ing in the last quarter of this year .

The results will provide informa-

tion regarding the stability of the

models and point out optimisation

potentials . It is assumed that the

sensor will be available for online

use around mid-2008 .

Research project KA 0082402 FK 5 is being sponsored by the Federal

Ministry of Economics and Technology within the framework of the

ProInno II support programme .

Petra Behnsen

0049 3529 551 685 �

petra .behnsen@ptspaper .de

-20-2 2 4 6 8 10 12 14 16

10

8

12

14

16

6

4

2

0

Reference coating thickness [g/m²]

Calc

ulat

ed c

oatin

g th

ickn

ess

[g/m

²]

R = 99.49%2

Figure 3: Comparison of the coating thicknesses and the thicknessescalculated by the model

FTP Conference in Slovenia to focus on forest-based business

Preparations for next year‘s 4th FTP Conference in Slovenia are progressing rapidly . The

event will be held in the Slovenian mountain town of Kranjska Gora during 20-21 May

2008 . It will be part of the Slovenian presidency of the European Union .

Special attention will be given to the role of forestry industry in the promotion of a know-

ledge-based forest sector in Europe. The title of the conference reflects this: ‚Growing

towards the Future - Joint innovation for successful forest-based business in Eu-

rope‘. The conference will look at topics such as the meaning of research and innovation

to business and present success stories in business implementation of research findings.

The event will be an excellent opportunity for industry representatives to meet new

business contacts, as well as representatives of the research community . Special attention

will also be given to the forest-based sector in countries of South-Eastern Europe .

The organisers have already received a preliminary acceptance from Janez Potočnik,

European Commissioner for Science and Research, who will deliver a keynote speech

during the conference‘s final session. The full programme for the conference will be

published during November; registration starts in December . Keep yourself informed by

regularly visiting the FTP website www .forestplatform .org .

PTS NEWS74 Weiterbildung / Training

Symposien und Seminare 1. Halbjahr 2008 / Symposia and seminars 1st six month 2008

Code

Termin

Thema Ort Gebühr

EK 89726.-27.02.

Papierherstellung im Überblick München € 900,-

FM 86227.-28.02.

Qualitätskontrolle und -sicherung durch mikroskopische Prüfung von Fasern, Füllstoffen und Papier (Grundlagen) Heidenau € 900,-

TI 89603.-04.03.

PTS Tissue-Symposium 2008 München € 900,-

GV 87305.-06.03.

Innovative Packaging München € 900,-

SK 85911.-12.03.

Optimierung der Streichtechnik (Modul 3): Herstellung und Beurteilung von Streichfarben München € 900,-

AT 82212.-13.03.

PTS-Analytik-Tage: Von der Gewinnung und dem Umgang mit Analysendaten zur Problemlösung München € 680,-

DE 80415.-17.04.

13. PTS-CTP-Deinking-Symposium Leipzig € 1350,-

PG 86322.-23.04.

Qualitätsbewertung gestrichener Papiere Heidenau € 900,-

RE 81606.-07.05.

Umweltrecht in der Papierindustrie München € 680,-

WE 84420.-21.04.

Wet-End-Prozesse (Modul 4): Optimierung von Retention, Entwässerung und Formation München € 680,-

MT 81527.-28.05.

Membrantechnik in der Papierindustrie München € 450,-

VK 87617.-18.06.

Sicheres Kleben bei der Verarbeitung von Papier und Karton München € 900,-

NE 83618.-19.06.

Nanotechnologie bei der Papierherstellung München € 900,-

WP 80601.-02.07.

PTS Wellpappensymposium 2008 München € 680,-

Anmeldung/Registration:PTS, Fax 089/12146-36, e-Mail [email protected] oder www.ptspaper.de Mitglieder von FPS, FPT und VDP erhalten Sonderkonditionen/ Discount for members of FPS, FPT and VDP.

23. PTS Streichereisymposium in Baden-Baden: ein voller Erfolg!

The 23rd PTS Coating Symposium in Baden-Baden: a complete success

Held in Baden-Baden for the

third time already, this year’s

PTS Coating Symposium from

18 - 21 September 2007 attract-

ed 666 participants, the high-

est attendance achieved at this

venue so far.

The programme committee of

Tarja Sinkko, Professor Wolfgang

Bauer, Dr . Hubertus Burkhart, Dr .

Paul-Heinz Dähling, Math Jen-

nekens, Dr . Gerd Papier and the

organizing directors Dr . Reinhard Sangl and Michael Pietsch had

again compiled an extensive, highly informative lecture programme:

47 presentations prepared by more than 100 authors and co-authors

cannot be summarized by a few words here, but the highlights and

most important issues must at least be mentioned .

Dr . P .W . Rizzi, president of PTS, hit the nail on the head with his

Zum dritten Mal in Baden-Ba-

den, und mit einem Rekord von

666 Teilnehmern an diesem Ort,

war das PTS- Streichereisympo-

sium vom 18. bis 21. September

2007 wieder ein sehr beliebter

Treffpunkt für die streichende

Welt der Papierhersteller.

Der Programmausschuss mit Tarja

Sinkko, Professor Wolfgang Bauer,

Dr . Hubertus Burkhart, Dr . Paul-

Heinz Dähling, Math Jennekens,

Dr . Gerd Papier und den Veranstaltungsleitern Dr . Reinhard Sangl

und Michael Pietsch stellte ein umfangreiches und informatives Vor-

tragsprogramm zusammen . Die 47 Vorträge von über 100 Autoren

und Co-Autoren lassen sich naturgemäß nicht in Kürze zusammen-

fassen, einige besonders wichtige Aspekte seien aber erwähnt .

PTS Vorstand Dr . P .W . Rizzi führte mit einer treffenden Kolumne in

11 2007 75

introductory speech, an apt summary of the challenges posed to the

paper industry today: The integration of e-business, paper and print,

development of successful innovative products, and diversification of

activities especially towards a more sustainable use of raw materials

were identified as the steps our sector needs to take to survive and

safeguard its future economic success .

Customers + markets – challenges and chances

The first lecture series showed very clearly that customers and mar-

kets can be both – a chance and a challenge . This was the joint

bottom line of the contributions from consulting firms, international

paper groups, wholesalers, paper industry suppliers and printing

press manufacturers . They agreed that the future cannot be won by

reducing the raw material costs or increasing the machine produc-

tivity alone . It’s rather a question of quality – i .e . of producing highly

attractive, top-quality products . A roundtable discussion among

papermakers, printing press manufacturers, printers and publish-

ers evoked considerable interest as well . A study on the situation

of printers commissioned by the Paper Technology Research Asso-

ciation FPT sparked off a lively debate by revealing major deficits in

communication between partners in the supply chain .

Raw materials – basis for successful products

New products and findings about cost reduction and quality im-

provement were at the forefront of this session . Ukrainian kaolins

as “new“ papermaking raw materials, strength properties of calcium

carbonate coatings and starch use for tailored printability proper-

ties were the main topics of this highly interesting session, followed

by multi-layer coatings, co-binders for offset coatings and coating

components for inkjet printing . The session was concluded by brief

outline on a new recycling method for the recovery of coating colour

minerals from ashes and rejects .

The coating process – decisive for cost and quality

Speakers from plant engineering and construction firms as well as

chemical suppliers gave an overview of state-of-the-art coating con-

cepts and their possibilities, and presented cutting-edge screen and

filter technologies for coating kitchens. The various application sys-

tems were dealt with in detail, focusing on film presses with their

possible uses and concepts for double coating . Advanced gravure-

and especially curtain coating technologies were presented as highly

efficient coating options as well.

Measuring and testing – quality is no coincidence

This session was mainly filled by research institutes reporting on

recent results in measuring technology achieved in co-operation

with paper producers and suppliers . Important topics included: Ex-

tensional viscosity - a key parameter for coating colour runnabil-

Weiterbildung / Training

die Thematik ein und brachte die Herausforderungen der Papierin-

dustrie auf den Punkt . Die Integration von e-Business, Papier und

Druck, die erfolgreiche Suche nach innovativen Produkten und die

Diversifikation der Aktivitäten v.a. in Richtung einer nachhaltigen

Rohstoffnutzung wurden als notwendige Entwicklungen aufgezeigt,

damit unsere Branche in Zukunft bestehen kann .

Kunden + Märkte – Herausforderungen und Chancen

Dass Kunden und Märkte sowohl als Herausforderung, aber auch als

Chancen gesehen werden können, wurde in der ersten Vortragsserie

deutlich . Dabei setzten sich Vertreter von Beratungsunternehmen,

Papierkonzernen, Papiergroßhändler sowie Zulieferer der Papier-

industrie ebenso mit der Thematik auseinander wie Hersteller von

Druckmaschinen . Fazit: Alleine mit Kostenreduzierung bei Roh-

stoffen oder Produktivitätssteigerungen bei den Papiermaschinen

ist die Zukunft nicht zu gewinnen . Vielmehr müssen durch Qua-

litätssteigerung hochwertige Produkte erzeugt werden . Auf große

Resonanz stieß das Rundgespräch mit Herstellern von Papier und

Druckmaschinen, Druckern und Verlegern . Als Ausgangspunkt der

lebhaften Diskussion diente eine Studie der Forschungsvereinigung

Papiertechnik zur Situation der Druckindustrie, die vor allem De-

fizite in der Kommunikation zwischen den Beteiligten der Supply

Chain aufzeigte .

Rohstoffe – Grundlagen für erfolgreiche Produkte

Neue Produkte und Erkenntnisse zu Einsparungen und Qualitäts-

verbesserungen standen im Mittelpunkt dieser Session . Ukrainische

Kaoline als „neue“ Rohstoffe zur Papierherstellung, die Festigkeit

von Calciumcarbonatstrichen und der Einsatz von Stärke zur Steue-

rung der Bedruckbarkeit wurden in interessanten Vorträgen behan-

delt, ebenso wie Mehrfachstrich, Co-binder für den Offsetstrich und

Strichkomponenten für den Inkjetdruck . Abschließend wurde ein

neues Verfahren vorgestellt, mit dem die Mineralien in Streichfarben

aus Aschen und Rejekten wieder zurück gewonnen werden kann .


Streichprozess – Entschei-

dungsfeld für Kosten und

Qualität

Referenten aus dem Anlagen-

und Maschinenbau sowie der

zuliefernden chemischen In-

dustrie gaben einen Überblick

über die Potenziale derzeitiger

Streichkonzepte und stellten

aktuelle Sieb- und Filtrier-

technik in Streichküchen vor .

Intensiv wurden einzelne

Auftragssysteme behandelt,

besonders die Einsatzfelder der Filmpresse und Konzepte zum Dop-

pelstrich mit diesem Aggregat . Auch mit Gravurcoatern und vor allem

mit Curtain-Coatern kann heute effektiv Papier gestrichen werden .

Messen und Prüfen – Qualität ist kein Zufall.

In dieser Session stellten vor allem Forschungseinrichtungen neue Er-

gebnisse zur Messtechnik vor, die in Zusammenarbeit mit der Papier-

und Zulieferindustrie gewonnen wurden: Beim Curtain-Coating ist

die Dehnrheologie von besonderer Bedeutung, um ein problemfreies

Laufverhalten der Streichfarbe sicher zu stellen . Konsolidierungsvor-

gänge der Streichfarbe – auch bei hohen Geschwindigkeiten – lassen

sich mit einer neuen Labortreicheinrichtung verfolgen . Der Erfolg

einer Satinage drückt sich meist in einem Glättewert aus, der mit

neuen Verfahren noch eindeutiger bestimmt werden kann . Die Mar-

kierungsempfindlichkeit von unkalandrierten, matt gestrichenen

Papieren wird nun auch messtechnisch erfasst, um entsprechende

Gegenmaßnahmen zu entwickeln .

Papier im Druckprozess – eine komplexe Beziehung

Hersteller konventioneller und digitaler Druckmaschinen, aber auch

Anwender in den Labors von Papierkonzernen und Messgeräteher-

stellern bestritten diese Session . Für den Offsetdruck wurde aus

Sicht des Druckmaschinenbauers vorgestellt, welche Interaktionen

und damit Einflussgrößen in der Druckmaschine zu erwarten sind.

Das Wegschlagen der Druckfarbe ist alleine ein sehr komplexer Pro-

zess, dem sich ein eigener Beitrag widmete . Weitere Themen waren

Festigkeit im Falz und Steifigkeit von Papier sowie die Oberflächen-

struktur der gestrichenen Papiere . Die zunehmende Bedeutung von

Digitaldruckverfahren und die sich wandelnden Anforderungen an

das Druckpapier für diesen Prozess wurden für die Hersteller dieser

Drucktechniken von Seiten HP, Xerox und Kodak aufgezeigt .

Innovativ durch Forschung – die Zukunft sichern

Beispiele für die Förderung besonders innovativer Projektideen wur-

den von Forschungsinstituten vorgestellt . Was Papier mit beschich-

teten Hohlpigmenten, mit leitfähigen Polymeren oder mit abschir-

menden Magnetteilchen gemeinsam hat, und wie damit innovative

Produkte entwickelt werden können, das zeigte die PTS in ihrem

Vortrag. Ein neues Konzept für eine monomolekulare Oberflächen-

behandlung von Papier stellte das CTP vor . Zwei weitere Vorträge

widmeten sich dem Thema, wie Innovationen gemanagt werden

müssen, um die Erfolgswahrscheinlichkeit zu erhöhen . Der Vor-

tragsteil des Symposiums schloss mit einem Blick auf den Markt

in China . Geprägt von 10% jährlichem Verbrauchswachstum und

einem Produktionszuwachs, der noch höher ist, werden in dieser

Region in Zukunft noch höhere Faserstoffmengen benötigt, um den

Bedarf zu befriedigen .

ity in curtain coating . The process of

coating colour consolidation, which

can now be monitored at high speeds

in a new laboratory coater . Calend-

ering results, usually expressed by

smoothness values, can now be deter-

mined much more accurately by new

techniques . The same applies to the

marking sensitivity on uncalendered,

matt coated papers, which can now be

measured as a basis for effective coun-

termeasures .

Paper and print – a complex relationship

Manufacturers of conventional and digital printing presses, but also

users of the technology in the labs of large paper groups or instru-

ment manufacturers were responsible for the content of this session .

Interactions and influences in offset printing as seen by the printing

machine supplier were the topic of the first paper. The next one was

dedicated to the highly complex process of ink setting . Further con-

tributions dealt with fold crack resistance and stiffness, and the sur-

face structure of coated papers . The growing importance of digital

printing and resulting changed requirements to printing papers were

outlined by speakers from HP, Xerox and Kodak, major manufactur-

ers of digital printing technology .

Research for innovation – safeguarding the future

Speakers from research institutes presented examples of European

research funding for highly innovative product ideas . PTS scientists

talked about paper coatings containing hollow pigments, conductive

polymers or radiation-shielding magnetic pigments, about their rela-

tion to paper and how they can be turned into innovative products .

Speakers from CTP introduced a new monomolecular grafting con-

cept for the surface treatment of paper, followed by two speeches on

how to manage innovations to increase their probability of success .

The conference was concluded by an outlook for paper markets in

China: To satisfy its ever growing demand (+ 10% per year) result-

ing in even higher growth rates in production, the country’s already

enormous appetite for fibrous raw materials will continue to grow

in the future .

Technical visits

After the lectures, participants had the opportunity to see indus-

trial applications of advanced coating technology at two paper mills:

Myllykoski in Albbruck and Sappi in Ehingen . Visitors were given a

very friendly welcome at both mills . They could see for themselves

that it takes a lot of know-how to realize state-of-the-art machine

11 2007 77Weiterbildung / Training

technology such as spray coating or blade levelling in tight spaces in

industrial practice . The organizers are therefore greatly indebted to

the two mills for sharing and discussing their experiences so frankly

with the visitors .

Both organizers and participants are already looking forward to

meeting again at the next Coating Symposium from 22nd to 25th

September 2009 .

Dr . -Ing . Reinhard Sangl

0 049 89 12146 496 �


Die Exkursionen

In den Werken von Myllykoski in Albbruck sowie von Sappi in Ehin-

gen wurde Streichtechnik in der industriellen Praxis vorgeführt . Die

Teilnehmer der Exkursionen wurden in beiden Unternehmen sehr

herzlich und offen aufgenommen . Auch modernster Maschinen-

bau – ob es sich dabei um Sprühauftrag von Streichfarben oder um

Blade-Egalisierung auf engem Raum handelt – erfordert eine Menge

Know-how bei der Umsetzung in die industrielle Praxis . Der Dank

der Veranstalter an die Gastgeber war daher berechtigt, dass diese

interessanten Erfahrungen offen an Exkursionsteilnehmer weiterge-

geben und mit ihnen diskutiert wurden .

Die Veranstalter freuen sich mit den Teilnehmern schon auf das

nächste Zusammentreffen vom 22 . bis 25 . September 2009 .

Dr . -Ing . Reinhard Sangl

0 049 89 12146 496 �


Rückblick: Gemeinsame Konferenzen von COST E36 und PTS

Review of the joint PTS-COST E36 conferences

New and innovative solutions in the area of modelling and simu-

lation are available: developed in scientific labs and in the tech-

nological think tanks of major companies, about to prove their

applicability and benefits in a paper mill process environment.

This is certainly a demanding task, but at the same time one that

offers enormous opportunities!

One important key to success in

this new technological area is to

combine the expertise of insiders,

suppliers and users in this field.

Two international conferences had

been organised in May 2007 to

serve this end ideally: The confer-

ence ”Modelling and Simulation of

Wet End Processes“ supported by

COST and part of the COST-Ac-

tion E36 activities and”Innovative

Process Control – Using Soft Sen-

sors and Model-based Control for

Improved Quality and Mastery of

the Process“ .

Modelling and simulation in the wet end

The introductory talk the current situation was derived and success

factors for a future development of modelling and simulation were

identified. The resulting requirements made on developers of new

solutions in this field were laid out and COST E 36 was evaluated

against this background .

Recommendations were given by Jussi Manninen of VTT on how

to approach the tricky question of solid liquid equilibriums and the

interaction of these with fibres. This is of main interest in the wet

end as it has been put forward that understanding the issues around

the equilibrium between carbonate and carbonic acid is in fact the

very key to any real Wet-End understanding .

In two separate papers the chemical suppliers Nalco, presented by

Neue und innovative Lösungen im Bereich Modellierung und

Simulation, entwickelt in wissenschaftlichen Labors und den

Denkfabriken großer Unternehmen, müssen nun ihre Anwend-

barkeit und ihren praktischen Nutzen in der Papierindustrie un-

ter Beweis stellen. Keine leichte Aufgabe – aber auch ein Feld

voll enormer Möglichkeiten!

Ein wichtiger Schlüssel zum Er-

folg in diesem neuen Technolo-

giebereich liegt darin, das Wissen

und die Erfahrung von Branchen-

insidern, Anbietern und Anwen-

dern zusammenzubringen . Zwei

internationale Konferenzen sind

diesem Anspruch im Mai 2007

ideal gerecht geworden: ”Model-

lierung und Simulation des Wet-

Ends“, organisiert mit Unterstüt-

zung von COST und als Teil der

COST-Aktion E36 und “Innovati-

ve Prozesskontrolle – Einsatz von

Softsensorik und modellbasierter

Regelung zur Qualitätssteuerung und Prozessbeherrschung” .

Modellierung und Simulation von Wet-End-Prozessen

Im Einführungsvortrag wurden die Ist-Situation bewertet und we-

sentliche Erfolgsfaktoren für die Weiterentwicklung von Modellie-

rung und Simulation ermittelt . Anforderungen an die Entwicklung

neuer Lösungen in diesem Bereich wurden dargelegt, und die COST-

Aktion E 36 vor diesem Hintergrund bewertet .

Der Vortrag von Jussi Manninen von VTT bot Empfehlungen, wie sich

das knifflige Problem von Fest-Flüssig-Gleichgewichten und deren

Wechselwirkungen mit Faserstoffen am besten angehen lässt . Dies

sei eine der entscheidenden Fragen beim Wet-End – das Verständnis

aller Aspekte rund um das Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht sei der

Schlüssel zur wirklichen Klärung der Wet-End-Prozesse .

View into the conference session


In zwei Vorträgen aus der chemischen Zulieferbranche erläuterten

Jari Lappalainen von Nalco und Hubertus Kröner von der BASF die

in ihren Unternehmen beschrittenen Wege zur Leistungsbewertung

von Wet-End-Additiven: Simulationen erfolgten entweder nur im

Labor oder in Kombination mit einem modellbasierten Lösungsan-

satz . Ida Östlund vom STFI gab workshopartige Einblicke in eine

Herangehensweise, mit der versucht werden soll, die Retention in

Mehrlagen-Langsieben mit Hilfe von Simulation in den Griff zu be-

kommen . Während zu einigen Fragen schon Ergebnisse präsentiert

werden konnten, waren an anderen Stellen die Ideen und Hinweise

der anwesenden Fachkollegen gefragt . Der Beitrag von Kimmo Kon-

karikoski von der TU Tampere bot dann detaillierte Einblicke in ein

Verfahren zur Verringerung der Zahl notwendiger Labormessungen

durch Berücksichtigung des Einflusses der Messunsicherheit.

Der Vortrag von Risto Ritala vom TUT bot nicht nur eine Einführung

in die Strategische Forschungsagenda der EU, sondern auch einen

sehr strukturierten Überblick über das Gebiet der Modellierung und

Simulation . Besonders betont wurde die Bedeutung nationaler Akti-

vitäten für den Forschungserfolg im gesamten Bereich .

Erik Dahlquist von der Universität Mälardalen erläuterte die Mög-

lichkeiten zur Verbesserung der Vorhersagefähigkeit durch Kombi-

nation statistischer und physikalischer Modelle . Als Einleitung zum

nächsten Vortragsteil sprach Jürgen Paulitsch von der Firma Epos-C

über die Entwicklung von Wet-End-Modellen als Basis modellbasier-

ter Regelungen . Matthew Taylor von Iggesund stellte modellbasierte

Lösungsansätze zu Fragen der Sensorzuverlässigkeit und Qualitätssi-

cherung von Papiererzeugnissen vor . Jarmo Kahala von Savcor Forest

Global gab detaillierte Einblicke in die Analyse von Wet-End-Daten

und deren technologische Grundlagen, und beschrieb ein Konzept

zur Online-Modellvalidierung am Beispiel der TOC-Prognose in der

Peroxidbleiche .

Gemeinsamer Vortragsteil: Praxistransfer der Ergebnisse

Der Einführungsvortrag stellte die Frage, wie die Marktentwicklung

für Software und Dienstleistungen zur Modellierung und Simulati-

on zu bewerten sei . Das bekannte und im Produktmanagement be-

währte Marktphasen-Konzept lässt sich auch im Bereich Modellie-

rung und Simulation anwenden . Insgesamt gesehen ist der Markt für

Modellierungs- und Optimierungsprogramme auf Basis von Online-

modellen sehr komplex . Ursachen sind der hohe Innovationsgrad,

die breite Produktpalette, fehlende Transparenz der Preisbildung

und die geringen Verkaufszahlen .

Thema des nächsten Vortrags war der praktische Nutzen von Simu-

lationsmodellen: Mats Hiertner von Stora Enso stellte fest, dass nach

seiner Erfahrung weniger komplexe Modelle ganz klar ein deutlich

besseres Kosten-Nutzen-Verhältnis bieten als solche, die alle tech-

nologischen Aspekte einer Fabrik mit einem einzigen Modell zu

erfassen versuchen . Er gab klare Empfehlungen zum Einsatz von

Modellierung und Simulation im Praxisalltag .

Wolfram Dietz von der PTS beschrieb drei Beispiele für die Anwen-

dung modellbasierter Verfahren zur Beschleunigung von Sorten-

wechseln, und wie sich das Erfahrungswissen von Bedienern ein-

fach und erfolgreich in einen Fuzzy-Regler integrieren lässt .

Ein weiteres Praxisbeispiel – diesmal zur Durchführung moderner

Datenanalysen – stand im Mittelpunkt des Vortrags von Mika Suo-

järvi von Savcor . Es folgten weitere Beispiele für die Anwendbarkeit

und den messbaren praktischen Nutzen adaptiver Softsensoren in

geschlossenen Regelkreisen .

Jari Lappalainen, and BASF, whose paper was presented by Hubertus

Kröner, described their approaches on either performing simulation

in the lab alone or combined with a computer model based approach

in order to properly evaluate the efficiency of wet end additives. Ida

Östlund of STFI delivered an insight into a workshop-like situation,

having started to address with simulation the retention problem in

a multilayer forming section . To some part results were shown and

on the other hand inputs to improve the ongoing work were asked

for . A deep look into the approach of taking uncertainty into ac-

count in order to reduce the number of lab measurements needed

was presented by Kimmo Konkarikoski of Tampere University of

Technology .

Risto Ritala of TUT not only introduced the audience into the EU

research related strategic research agenda but gave a very structured

overview on modelling and simulation as well . An extra weight was

put on pointing out how important national activities are to the suc-

cess of research in the whole domain .

Erik Dahlquist of Mälardalen University discussed the options to

combine both statistical and physical models to improve prediction

capabilities. As a first introductory speech to the following talks we

had a first look into building wet end models as a basis of model based

control presented by Jürgen Paulitsch of Epos-C . Matthew Taylor of

Iggesund supplied the audience with a model based approach on

sensor reliability and model based paper quality assurance . Jarmo

Kahala provided a deep insight into wet end data analysis and the re-

spective technological background . This was complemented by the

description of a concept how to do an online validation of models by

the example of predicting TOC evolvement in peroxide bleaching .

Transfer of results into the industry: joint session

An introductory speech raised the question of how to properly evalu-

ate the current situation of modelling and simulation in terms of mar-

ket development . The concept of market stages may also be applied to

medelling and simulation . On the whole, the market of modelling and

model based online optimisation software and services is rather com-

plex . Reasons for this are a high level of innovation, broad spectrum of

products, non transparent pricing and low sales volumes .

In the following paper Mats Hiertner of Stora Enso looked on the

value that is implied in simulation models built . He concluded by

saying that according to his practical experience, less complex mod-

els clearly offer a far higher cost benefit ratio than those trying to

cover all technological aspects of a mill by only one model . He pro-

vided the audience with clear recommendations for the application

of modelling and simulation in daily mill practice .

Wolfram Dietz of PTS showed three examples of the application of

model based techniques in order to reduce grade change times and

of how to incorporate operator know how easily in a fuzzy control

based approach .

A practical example of how to perform state of the art data analysis

was given by Mika Suojärvi of Savcor . This was followed by another

set of practical examples where a quantified benefit was achieved by

applying adaptive soft sensors in closed loop control .

Jean Paris of Ecole Polytechnique de Montreal ended the session

with a description of the pinch approach applied to the question of

how to optimally position an adsorption heat pump in a kraft mill

process .

11 2007 79

Model predictive control applications: Cost reduction is still

the major objective

In the second conference very fine descriptions of successful applica-

tions of model predictive control (MPC) were given . They clearly

demonstrated the power and benefits implied in using these tech-

niques well known in other industries for years .

Ulrich Enste gave an introduction into the subject of production in-

formation management as a necessity to fulfil requirements of ad-

vanced process control, predictive maintenance and improved qual-

ity management . Bill Gough described several applications of the

predictive adaptive control of pulp and paper mill processes such as

paper machine reel brightness control, lime kiln temperature profile

control, slaker temperature control, and extraction stage pH control .

Georg Kamml added examples of the MPC based improvement of

wet end stability in terms of consistency, ash and retention, describ-

ing also the background of how to set up these controllers prop-

erly . Various approaches to process performance monitoring were

presented by Julian Morris . Matthew Taylor’s paper focussed on

applying PCA (Principle Component Analysis) as a modelling tech-

nique to pH monitoring and optimisation . Seyhan Nuyan discussed

the where, how, and why of MPC controllers that are now taking a

firm foothold in the pulp and paper industry. The paper focused on

developments, features and the performance of MPC-based control-

lers specifically to control headbox ash consistencies and to perform

closed loop grade changes and CD moisture profiles.

An uncommon concept that worked out fine

Organising these two conferences jointly together seemed to be a

rather uncommon idea at first sight. It took time for people to get

used to the concept of linking a scientific conference to a more mar-

ket oriented event . In the end the number of participants and the

choices people made in joining one event or the other showed clearly

the positive response to the concept . A total number of 169 partici-

pants in the two conferences were rather evenly distributed among

the two events; some people took part in both. Looking at their affili-

ations and respective obligations a clear distinction can be observed .

Research people were taking part in the first conference whereas

mill managers and supplies made up the majority of the audience

at the second conference, both groups meeting in the joint session

finalising the first and starting off the second event.

Dr . -Ing . Johannes Kappen

0 049 89 12146 462 �


Weiterbildung / Training

Beendet wurde dieser Vortragsteil von Jean Paris von der Ecole Poly-

technique de Montreal, der über den Einsatz der Pinch-Analyse zur

Ermittlung des optimalen Standorts einer Adsorptions-Wärmepum-

pe in einer Sulfatzellstofffabrik sprach .

Modellbasierte Regelungen in der Praxis: Kostensenkung

bleibt Hauptziel

Es folgten einige sehr gute Vorträge zum erfolgreichen Einsatz mo-

dellprädiktiver Regelverfahren (MPC), aus denen Leistungsfähigkeit

und Nutzen dieser in anderen Branchen seit Jahren bekannten Tech-

nologie sehr deutlich wurden .

Ulrich Enste von LeiKon gab eine Einführung zum Thema Infor-

mationsmanagement in der Produktion . Dies sei eine notwendige

Voraussetzung, um Anforderungen wie moderne Prozessregelung,

prädiktive Instandhaltung und verbessertes Qualitätsmanagement

zu erfüllen . Bill Gough von Duncan Meade beschrieb mehrere An-

wendungen prädiktiver adaptiver Regler in der Faserstoff- und Pa-

pierproduktion, z .B . zur Weißgradregelung in der Papiermaschine,

Temperaturprofilregelung im Kalkbrennofen und Kalklöscher sowie

zur Regelung des pH-Werts in der Extraktionsstufe . Georg Kamml

von BTG Consulting beschrieb Anwendungsbeispiele der MPC zur

Stabilisierung von Stoffdichte, Aschegehalt und Retention im Wet-

End, und erläuterte die Grundlagen zur richtigen Einstellung der

Regler . Verschiedene Lösungsansätze zur Prozessüberwachung

waren Thema des Beitrags von Julian Morris, Newcastle University .

Matthew Taylor von Iggesund Paperboard sprach über die Anwen-

dung der Hauptkomponentenanalyse (PCA) als Modellierverfahren

zur pH-Wert-Überwachung und -Optimierung . Seyhan Nuyan von

erläuterte, wo, wie und warum sich MPC-Regler gegenwärtig in der

Papier- und Faserstoffindustrie etablieren. Schwerpunkte seines Vor-

trags waren Entwicklung, Merkmale und Leistungsvermögen von

MPC-Reglern speziell zur Regelung von Stoffdichte und Aschegehalt

im Stoffauflauf, für automatische Sortenwechsel und CD-Feuchtig-

keitsprofil-Regelung.

Ein ungewöhnliches Konzept mit gutem Ergebnis

Die gemeinsame Durchführung zweier so unterschiedlicher Konfe-

renzen - einer wissenschaftlichen und einer eher marktorientierten

- schien zunächst ein recht ungewöhnliches Unterfangen und war

sicher gewöhnungsbedürftig . Die Anzahl der Teilnehmer und de-

ren Entscheidung für einen der beiden Teile gab den Veranstaltern

jedoch recht: Die Gesamtteilnehmerzahl von 169 verteilte sich zu

etwa gleichen Teilen auf die beiden Veranstaltungen, einige Teil-

nehmer besuchten beide . Sieht man sich Herkunft und Aufgaben-

bereiche der Teilnehmer an, zeigt sich ein deutlicher Unterschied:

Die erste Konferenz wurde von überwiegend von Mitarbeitern aus

der Forschung, die zweite eher von Werksleitern und Zulieferern

besucht . Beide Teilnehmerkreise trafen sich beim gemeinsamen

Vortragsteil, der den Abschluss der ersten und Auftakt der zweiten

Konferenz bildete .

Dr . -Ing . Johannes Kappen

0 049 89 12146 462 �


Mission accomplished! The programme committee.

PTS in München: Heßstraße 134 • 80797 München • Tel: 089/12146-0 • Fax: 089/12146-36 • www.ptspaper.dePTS in Heidenau: Pirnaer Straße 37 • 01809 Heidenau • Tel: 03529/551-60 • Fax: 03529/551-899

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Innovativ durch Forschung... Innovativ durch Forschung Innovative by research ISSN 1434-7172 Magazin für die Papierindustrie Paper Industry Magazine November 2007 Innovativ durch