4 eindrucksvolle Projekte mit Partnern aus der Praxis

Im Rahmen des Forschungsprojektes wurden verschiedene Maschinentest bei unterschiedlichen Papierfabriken durchgeführt.

Zielsetzung war es, die industrielle Einsatzfähigkeit von GRASPAP® auf verschiedenen Papiermaschinen mit unterschiedlichen Papierproduktionen nachzuweisen.

So wurden folgende Maschinentests durchgeführt:

  • Herstellung von 10 t Gras-Vollpappe und einem Grasanteil von ca. 50 %,
  • Herstellung von 70 t Gras-Wellpappenrohpapier (WPR) und einem Grasanteil von ca. 30 %,
  • Herstellung von 90 t Gras-Karton für Faltschachteln (GD 2) und einem Grasanteil von ca. 10 % in 6 von 9 Lagen,
  • Herstellung von 15 t „Grafischen-Graspapier“ mit verschiedenen Grasanteilen von ca. 30 bis 50 % und Grammaturen von 80 bis 300 g/qm.

Bei allen durchgeführten Maschinentests Bestand die Herausforderung, die Papiermacher mit dem Rohstoff Gras vertraut zu machen. Aufgrund der rein mechanischen Aufbereitung befinden sich neben den Faserstoffen auch weitere Stoffe wie Zucker oder Stärke in dem Rohstoff. Diese Stoffe reagieren im Produktionsprozess unter Einfluss von Wasser, Wärme und Druck und haben eine Wirkung auf Festigkeiten, Entwässerung und Trocknung.

Mit diesen Reaktionen wurden die Papiermacher im Test dann auch konfrontiert und jeweils Maßnahmen im Rahmen der normalen Papierherstellung zur Sicherstellung einer funktionierenden Produktion eingeleitet. In keinem Test gab es einen Papierabriss.

Da es sich jeweils um einen ersten Test auf der jeweiligen Papiermaschine handelte, sind die erzielten Ergebnisse sehr zufriedenstellend. Es darf davon ausgegangen werden, dass mit steigenden Erkenntnissen und Erfahrungen, die Papiermacher zu noch besseren Ergebnissen im Sinne von Festigkeiten und Oberflächenbeschaffenheit gelangen werden. Der nächste Schritt ist auf der „Papiermacher-Seite“ somit das „Feintuning“ der Rezepturen und auf der Rohstoffseite die Berücksichtigung Kundenspezifischer Anforderungen.

01_anwendung_vollpappe

Herstellung von 10 t Gras-Vollpappe und einem Grasanteil von ca. 50 %

Als eines der ersten Papiere wurde Vollpappe mit Grammaturen von 690 g/qm  bis 1200 g/qm. Der Maschinentest verlief völlig problemlos und das Ergebnis war ein Produkt mit überzeugenden Werten.

Durch die guten volumenbildenden Eigenschaften wurde eine Materialeinsparung erzielt und dennoch die Biegesteifigkeit nicht reduziert. Die Lagenfestigkeit war sogar höher.

Diese Graspappe bildete das Material für einen Schuhkarton, der im Rahmen eines gemeinsamen Projektes mit der Otto Group und dem Tochterunternehmen Hermes Fulfilment hergestellt wurde. Der nachgelagerte Praxistest wurde mit einer Kundenbefragung abgeschlossen und insgesamt positiv bewertet.

Die Graspappe könnte in zukünftige Anwendung auch als Material für Büroordner, Buchdeckel oder Verkaufsständer dienen.

Herstellung von 70 t Gras-Wellpappenrohpapier
und einer ersten Gras-Wellpappe

Neben dem Know How der Papiermacher konnten in diesem Test bereits die Erkenntnisse aus dem Forschungsprojekt eingebracht und berücksichtigt werden. Ein wesentlicher Aspekt war hier die Einschätzung der Belastung des Wasserkreislaufes und der daraus resultierenden CSB-Belastung.

Der Maschinentest erfolgte im Rahmen der normalen Produktion. Der Grasanteil betrug ca. 30 % und die Grammatur 170 g/m2. Da in den Graspellets nach wie vor ein geringer Bestandteil an Grobanteilen vorhanden war, mussten diese im Produktionsprozess aussortiert werden. Eine erhöhte Belastung durch die in den Pellets befindlichen wasserlöslichen Bestandteile wurde zwar festgestellt, aber führte nicht zu einer unmittelbaren Belastung des Wasserkreislaufes und der Kläranlage.

Die Produktion verlief ohne Zwischenfälle, so dass der Maschinentest auch von den „Papiermachern“ als erfolgreich bewertet wurde.

Basierend auf dem Gras-Wellpappenrohpapier aus dem Maschinentest der Werks-eigenen Wellpappen-Anlage eine Wellpappe (alle Lagen aus Gras-WPR, B-Welle) hergestellt und als Test in die laufende Kartonproduktion eingebunden. Auch hier gab es keine Komplikationen mit der Maschinen und den Hergestellten Kartons.

Erstaunlicher Weise lagen die Festigkeitswerte bereits in diesem ersten Test auf fast identischem Niveau mit den Werten des in der normalen Produktion hergestellten Test-Liners. Der nachfolgend hergestellte Gras-Wellpapp-Karton zeichnete sich durch eine ausgesprochen hohe Stabilität aus und die Bedruckbarkeit war mehr als zufriedenstellend.

02_anwendung_gd2

Herstellung von 90 t Karton für Faltschachteln (GD 2) und einem Grasanteil von ca. 10 % in 6 von 9 Lagen

Vorbereitend für den Maschinentest wurden Labortests durchgeführt und die Ergebnisse der technischen Werte anhand eines vorhandenen Prognosemodels für den Test hochgerechnet. Grundlage für die Hochrechnung war ein Grasanteil von 10 % in 6 von 9 Lagen.

Da ein Faltschachtelkarton im Wesentlichen als Verkaufsverpackung eingesetzt wird, besteht u.a. die Anforderung an einer hochwertigen, gut bedruckbaren Oberfläche. Dazu wird die oberste Schicht mit einer Farbschicht versehen. Alle weiteren Schichten (im Test 9 Schichten) erfüllen unterschiedliche Funktionen und haben somit unterschiedliche Zusammensetzungen. Eine wesentliche Funktion wiederum ist der Aufbau von Volumen, da aus der Kombination von Festigkeit und Volumen eine hohe Biegesteifigkeit des Kartons erzielt werden soll.

Da Gras gute Werte in der Volumenbildung bei den bisherigen Untersuchungen der PTS erzielt hat, wurde ein 10 %iger Einsatz von Gras in den inneren 6 Schichten für den Maschinentest festgelegt.

Das Ergebnis des Maschinentest wurde von den Papiermachern wie folgt beschrieben:

  • 90 t Karton für Faltschachteln,
  • Zuwachs Steifigkeit 14,5 %,
  • Zuwachs spezifisches Volumen 6 %,
  • Bedruckbarkeit ohne Probleme,
  • Keine Ablagerungen in der Trockenpartie,
  • Keine Auffälligkeiten in der Streichanlage,
  • Splitter der Grobstoffe sind zu groß, drücken sich an die Oberfläche durch, zeigen Tendenz zur Bläschenbildung an dieser Stelle.

Trotz der guten Ergebnissen ergab sich auch die Erkenntnis, dass die Grobbestandteile (> 1,4mm) weiter reduziert werden müssen. Eine Erkenntnis, die im laufenden Forschungsprojekt eingebracht wurde und gemeinsam mit der Universität Bonn zu einer weiteren Verbesserung an der Aufbereitungsanlage geführt hat.

03_anwendung_grafische_papiere

Herstellung von 15 t  „Grafischen-Graspapier“ mit verschiedenen Grasanteilen

In insgesamt drei verschiedenen Papierfabriken wurden Maschinentests zur Herstellung von grafischen Papieren unter Verwendung des Rohstoffes Gras hergestellt. Hierbei Bestand die besondere Anforderung, den natürlichen Charakter von Graspapier zu erhalten und gleichzeitig eine gute Bedruckbarkeit zu erzielen.

Für die Produktion von Graspapier wurden verschiedene Rezepturen mit Grasanteilen zwischen 30 % und 50 % entwickelt. Weitere Bestandteile waren entweder Altpapier, Zellstoff oder auch eine Kombination aus allen drei Rohstoffen.

In den Maschinentests wurden unterschiedliche Papiere mit Grammaturen von 80 bis 300 g/m2 hergestellt.

Auch bei diesen Papieren hat das Gras zu einem höheren Volumengeführt. Die Festigkeitswerte waren gut und lagen teilweise über den Sollwerten. Die Oberflächenbeschaffenheit / Glätte und damit die Bedruckbarkeit war zwar gegeben aber in den ersten beiden Tests noch nicht zufriedenstellend. Im dritten Test konnte bereits ein wesentlich verbessertes Ergebnis erzielt werden.

Mit einer veränderte Rezeptur wir aktuell ein weiterer Test vorbereitet. Die bereits durchgeführten Labortests zeigen positive Ergebnisse und lassen einen erfolgreichen Test im Oktober 2015 erwarten.