WO2022027080A1 - Verfahren zur herstellung von cellulosefaser-basierten verpackungsprodukten und cellulosefaser-basiertes verpackungsprodukt - Google Patents

Verfahren zur herstellung von cellulosefaser-basierten verpackungsprodukten und cellulosefaser-basiertes verpackungsprodukt Download PDF

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WO2022027080A1
WO2022027080A1 PCT/AT2021/060272 AT2021060272W WO2022027080A1 WO 2022027080 A1 WO2022027080 A1 WO 2022027080A1 AT 2021060272 W AT2021060272 W AT 2021060272W WO 2022027080 A1 WO2022027080 A1 WO 2022027080A1
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weight
chemical
semi
cellulose
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PCT/AT2021/060272
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Elisabeth SCHWAIGER
Harald Meysel
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Mondi Ag
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    • D21H11/10—Mixtures of chemical and mechanical pulp
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B29/00—Layered products comprising a layer of paper or cardboard
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
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    • D21H27/00—Special paper not otherwise provided for, e.g. made by multi-step processes
    • D21H27/30—Multi-ply

Definitions

  • the invention relates to a method for producing cellulose fiber-based packaging products and a cellulose fiber-based packaging product.
  • waste paper for the production of paper packaging solutions has become established in recent years and decades wherever possible and sensible. Although this is fundamentally desirable from an ecological point of view, the increasing demand for paper packaging already brings with it problems insofar as at least in some cases there is not enough waste paper available as a raw material for paper packaging solutions. This is also because waste paper cannot be cyclically reprocessed indefinitely due to the degradation during recycling, in particular due to the reduction in the length of the cellulose fibers in each recycling process.
  • the object of the present invention was to provide a method that is as efficient as possible from a technical, economic and ecological point of view, by means of which cellulose-based packaging products can be produced with little effort, but which packaging products still meet the requirements for packaging materials in the best possible way.
  • the process is used to manufacture cellulose fiber-based packaging products and includes the steps:
  • the first material used is a chemical half-pulp containing cellulose fibers with a length-weighted average fiber length according to ISO 16065-2:2014 of 0.6 mm to 1.2 mm and hemicelluloses and, based on 100% by weight of dry matter of the chemical half-pulp, having a lignin -Content according to JAYME/KNOLLE/RAPP from 8% to 18% by weight and an extract content according to ISO 14453:2014 from 0.2% to 1.5% by weight.
  • the first material can also be referred to as the first starting material.
  • 100% by weight of dry matter or the term “dry matter” of the chemical half-pulp is here and below to be understood as the absolutely dry chemical half-pulp under the term “atro”, i.e. its atro-mass.
  • the term “bone dry weight” is often used as a synonym for an absolute dry mass. The term “dry mass” is therefore to be understood as meaning material without any water content.
  • the procedure for the gravimetric determination of the lignin content according to JAYME/KNOLLE/RAPP can JAYME G complicat KNOLLE H. & G. RAPP, "Development and final version of the lignin determination method according to JAYME-KNOLLE", Das Textil 12, 464 - 467 (1958), No. 17/18.
  • the procedure described herein comprises an extraction using an extraction mixture of methanol and benzene, it being possible to use dichloromethane as the extraction agent instead, as is known per se today and is customary.
  • the chemical semi-pulp can preferably have a lignin content according to JAYME/KNOLLE/RAPP of 9 to 17% by weight, based on 100% by weight dry matter of the chemical semi-pulp.
  • the chemical semi-pulp can contain at least 50 wt. %, preferably at least 70 wt. % dry matter of the chemical semi-pulp about 15 to 30% by weight, preferably 20 to 25% by weight, hemicelluloses.
  • the chemical half-pulp can have 51 to 75% by weight, in particular 58 to 70% by weight, cellulose fibers with the specified length-weighted, mean fiber-length range according to ISO 16065-2:2014.
  • the chemical semi-pulp may comprise cellulosic fibers having a length-weighted mean fiber length according to ISO 16065-2:2014 of 0.8 mm to 1.1 mm.
  • packaging products produced in this way meet the requirements of the packaging industry surprisingly well, as will be explained in more detail below using examples.
  • packaging products manufactured according to the specified method have surprisingly good mechanical robustness, so that the packaging products are well suited for many packages. This is evident above all from the production and processing of the at least one first nonwoven web comprising the chemical semi-cellulose with the specified properties or substances and substance parameters.
  • the chemical semi-pulp can be made from crushed hardwood.
  • the specified method is efficient from a technical, economic and ecological point of view.
  • the production of the packaging product can be carried out in large quantities by means of a few process steps which are customary per se in the paper industry or by means of systems and machines which are customary in the paper industry.
  • Elaborate processing steps for example of heavily contaminated recycling material, or complex digestion or extraction steps for the production of cellulose can essentially be dispensed with.
  • the packaging products produced by means of the process have the properties that are required or desired overall in the packaging industry, despite the efficient process control with standard process steps without great effort.
  • the specified measures can be used to produce the semi-pulp with a particularly good wood yield.
  • the specified contents or content ranges of lignin and extract can be used to give the packaging product, for example, the slightly brown color desired in the packaging industry.
  • a process step for decolorizing or coloring, which is required for example when recycling waste paper, can be omitted since the packaging product can be given a desired coloration practically without having to take any further measures due to the specified parameters of the chemical semi-pulp.
  • mean fiber length ranges surprisingly good mechanical properties, such as good crush resistance, which is particularly important in the packaging industry, can also be imparted to the packaging products produced.
  • the packaging products can be provided or produced, for example, in the form of paper, cardboard or cardboard.
  • the first material or the chemical semi-cellulose with the indicated Parameters also further nonwoven webs are processed together with the at least one first nonwoven web to form a packaging product.
  • Such other fleece webs can also include the chemical semi-chemical pulp.
  • non-woven webs comprising other cellulose-based pulps or wood pulp or other non-woven, woven or web materials made of plastics, for example, can be processed with the at least one first non-woven web to form a packaging product, the chemical semi-cellulose produced with the specified parameters favorable properties can also be found in such combined packaging products.
  • a packaging product can be manufactured as a cardboard box with a corrugated middle layer and two smooth outer layers, as is customary per se.
  • the chemical semi-cellulose is used as the sole cellulose fiber source for the production of the packaging product, or that only the at least one first fleece web is processed into the packaging product.
  • the at least one, first aqueous suspension and/or the at least one, first nonwoven web can of course also be added to the chemical semi-pulp and other additives that are customary in the paper industry, such as fillers, starch, etc., with such additives preferably only being added in small amounts are used.
  • nonwoven webs are processed to form a packaging product, the same can in principle be processed or connected to one another using methods known per se in papermaking. For example, joining the fleece webs together in an already pre-dried state using a binding agent is conceivable. Alternatively, if necessary, several fleece webs can also be wet-pressed together before a drying step, which is often also referred to as couching in technical jargon. Before the fleece webs are joined or connected, they can also be individually preformed, for example corrugated or smoothed as required. As is known per se, the fleece web(s) can be dried in stages, as is customary in paper machines. In general, paper finishing steps that are customary in practice can also be used for individual fleece webs.
  • the cellulose fiber-based packaging product obtained can of course also be made up according to the requirements, with usually a conversion into rolls or endless packaging products takes place, which can then be further divided up for use and formed into packaging.
  • a chemical semi-pulp based on 100% by weight dry matter of the semi-pulp, having an extract content according to ISO 14453:2014 of 0.3% by weight 1.0% by weight is produced as the first material.
  • This measure has a particularly advantageous effect on the process management itself, in particular the successive drying of the at least one, first fleece web.
  • the chemical semi-pulp can be produced by a process comprising chemically treating crushed hardwood in a pulping solution containing 9 g/L to 50 g/L of active alkali expressed as NaOH.
  • a temperature of the digestion solution during the chemical treatment may be 150°C to 180°C, and a duration of the chemical treatment may be 25 minutes to 45 minutes.
  • the chemical semi-pulp may be produced by a process comprising chemically treating crushed hardwood in a pulping solution having 15 g/L to 34 g/L active alkali expressed as NaOH.
  • the term active alkali primarily includes the sum of the hydroxyl and hydrosulfite species of the digestion solution, as described, for example, in SCAN-N 2:88, 1988, and can be determined, for example, according to the titration procedure described in SCAN-N 30 will.
  • the concentration is given by converting the values obtained using the molecular weight of NaOH ( ⁇ 40 g/mol).
  • a pulping solution/wood ratio usually also referred to as the hydromodulus, can be, for example, 3 to 8 m 3 /bdt wood, preferably about 4.5 to 7 m 3 /bdt wood, in the chemical treatment of the hardwood.
  • bdt refers to the term "bone dry ton” commonly used in paper technology and thus refers to one ton of absolutely dry wood in terms of the atro weight.
  • the term or the unit "bon dry metric ton”, abbreviated bdmt, is also common and to be understood synonymously.
  • the comminuted hardwood may be chemically treated in a pulping solution comprising an amount of active alkali of about 7.5% to 15%, preferably 10% to 15%, based on the total weight of dry wood.
  • a sulfidity of the digestion solution can be, for example, 60 to 65% based on active alkali.
  • the chemical semi-pulp is produced by a process comprising chemical treatment of comminuted hardwood in a pulping solution containing from 3 g/L to 21 g/L NaOH, preferably 6 g/L up to 14 g/L NaOH.
  • the chemical semi-pulp can be produced by a process comprising chemically treating crushed hardwood in a pulping solution comprising from 6 g/L to 29 g/L Na2S, preferably from 9 g/L to 20 g/L Na2S expressed as NaOH.
  • the chemical semi-pulp is produced by a process comprising chemical treatment of comminuted hardwood in a pulping solution containing from 10 g/L to 50 g/L Na2CO3, preferably from 17 g/L to 34 g/L Na2CO3 , expressed as NaOH.
  • the digestion solution can, of course, have the above-mentioned components together, ie NaOH, Na2S and Na2CO3, the active alkali being formed primarily by NaOH and Na2S. It has also proven particularly advantageous if a mixture of 60% by weight to 90% by weight comminuted beech wood and 10% by weight to 40% by weight comminuted oak wood is used as comminuted hardwood to produce the chemical semi-pulp.
  • Such high-consistency defibration can specifically reduce the shives content in the chemical semi-pulp. This in turn can have a positive effect both on the product properties and on the process itself, for example on the drying behavior of the chemical semi-pulp, as will be demonstrated below using examples.
  • the solid suspension is defibrated to a splinter content of less than 15% according to T 275 sp-02:2007 with a Schopper-Riegler value according to ISO 5267-1:1999 of more than 28°SR.
  • the splinter content according to T 275 sp-02:2007 can be determined in particular with a Somerville apparatus with a slit width of 0.15 mm. Additionally or independently of this, however, it can also be useful to carry out mechanical processing and grinding of an aqueous solid suspension of the chemical semi-pulp in a low-consistency refiner after the mechanical processing and defibration in the high-consistency defibrator or after the chemical treatment.
  • Such a low-consistency grinding of the chemical half-pulp can positively influence in particular the mechanical properties of the packaging products subsequently produced from the chemical half-pulp, in particular the mechanical properties of the packaging products can be further improved, as is also described in more detail below with reference to examples.
  • the chemical semi-cellulose is produced with a water retention value according to ISO 23714:2014 of 130% to 195%.
  • This method measure is particularly advantageous with regard to the dewatering or drying steps carried out in the method, since the aqueous nonwoven web guided in the method can be dewatered better or with less effort and also more energetically, including the chemical semi-cellulose.
  • the at least one, first fleece web based on 100% by weight of dry matter of the fleece web, is produced with a content of at least 50% by weight of the chemical semi-cellulose.
  • the at least one, first nonwoven web can be produced with a content of at least 80% by weight of the chemical semi-cellulose, based on 100% by weight of dry matter of the nonwoven web.
  • the at least one, first aqueous suspension and/or the at least one, first nonwoven web can in principle also be admixed with other additives or additives customary in the paper industry, such as fillers, starch, etc., with such additives preferably only being used in small amounts .
  • a consistency of the at least one, first aqueous suspension before equalization and pre-drying to form the at least one, first nonwoven web can be adjusted to a value of 0.5% to 1.8%.
  • a chemical semi-pulp with an ash residue according to ISO 1762:2015 of less than 2% by weight can be produced as the first material.
  • Packaging products made from such a chemical semi-pulp primarily have good aging resistance. Furthermore, in particular the mechanical strength of the packaging products can be further improved in this way.
  • a material with no detectable content of diisopropylnaphthalenes is produced as the first material.
  • a range of uses for the packaging products produced can be expanded as a result of this measure. For example, this also at least enables use as a food packaging product or for packaging food.
  • diisopropylnaphthalenes can be detected by extraction with dichloromethane or acetone, for example with the aid of an ultrasonic bath, and subsequent gas chromatography-mass spectrometer (GC-MS) analysis according to DIN EN 14719:2005.
  • GC-MS gas chromatography-mass spectrometer
  • At least 30% by weight of the first material or the chemical semi-pulp can be used to produce a cellulose fiber-based packaging product, based on 100% by weight of the total dry mass of materials or starting materials used.
  • the cellulose-based packaging products can also be given the advantageous properties provided by the chemical semi-pulp with the specified parameters.
  • at least 60% by weight of the first material is used to produce a cellulose fiber-based packaging product, based on 100% by weight of the total dry mass of materials used.
  • water-containing nonwoven webs are connected to produce a cellulose fiber-based packaging product, with the at least one first, water-containing nonwoven web comprising the chemical semi-cellulose being arranged as the outer nonwoven web.
  • a packaging product can be delimited at least on one side by a layer comprising the chemical semi-cellulose.
  • a second or further water-containing nonwoven web comprising the chemical semi-cellulose can also be arranged on the outside opposite the at least one, first nonwoven web in the process, and a packaging product can thus be provided which is delimited by two layers comprising the chemical semi-cellulose.
  • a cellulose fiber-based packaging product for the production of a cellulose fiber-based packaging product, only a plurality of water-containing, first fleece webs comprising the chemical semi-cellulose are connected to one another.
  • a cellulose fiber-based packaging product it is also possible for the production of a cellulose fiber-based packaging product to only process, in particular dry, the at least one water-containing, first nonwoven web comprising the chemical semi-cellulose.
  • the object of the invention is also achieved by a cellulose fiber-based packaging product, which packaging product can be produced by the method described above or by means of the method measures specified above.
  • the cellulose fiber-based packaging product consists of at least 30% by weight of a chemical semi-pulp containing cellulose fibers with a longitudinal weighted average fiber length according to ISO 16065-2:2014 from 0.6 mm to 1.2 mm as well as hemicelluloses and, based on 100% by weight dry matter of the semi-pulp, having a lignin content according to JAYME/KNOLLE/RAPP of 8 weight % to 18% by weight and an extract content according to ISO 14453:2014 of 0.2% by weight to 1.5% by weight.
  • Such a cellulose fiber-based packaging product meets the requirements of the packaging industry surprisingly well, as will be explained in more detail below using examples.
  • packaging products have surprisingly good mechanical robustness, so that the packaging products are well suited for many types of packaging.
  • the packaging product comprising the chemical semi-pulp with the specified contents or content ranges of lignin and extract can also be given the slightly brownish color desired in the packaging industry, for example.
  • a packaging product also has surprisingly good mechanical properties, such as good crush resistance, which is particularly important in the packaging industry.
  • a packaging product can be formed, for example, by paper, cardboard or paperboard, and can accordingly consist of one ply or several connected plies or paper plies containing cellulose fibers.
  • Individual layers can be shaped as is usual in the paper industry or packaging industry, for example designed as smooth layers, or have a corrugated design, as is often used in the case of cardboard.
  • Individual layers or even the entire packaging product can have additives or additives that are customary in the paper industry, such as fillers or starch, with such additives preferably being present only in small amounts.
  • the chemical semi-pulp can preferably have a lignin content according to JAYME/KNOLLE/RAPP of 9-17% by weight, based on 100% by weight dry matter of the chemical semi-pulp.
  • the chemical semi-pulp can contain at least 50 wt. %, preferably at least 70 wt Weight % dry matter of chemical semi-pulp about 15 to 30 wt.%, Preferably 20 to 25 wt.% Have hemicelluloses.
  • the chemical half-pulp can have 51-75% by weight, in particular 58-70% by weight, cellulose fibers with the specified length-weighted, average fiber-length range according to ISO 16065-2:2014.
  • the chemical semi-pulp may comprise cellulosic fibers having a length-weighted mean fiber length according to ISO 16065-2:2014 of 0.8 mm to 1.1 mm.
  • the packaging product consists of at least 60% by weight of the chemical semi-cellulose with the specified properties.
  • it can preferably be provided that it consists of several connected paper layers, with at least one paper layer of the packaging product comprising the chemical semi-pulp.
  • At least one outer paper ply of the packaging product may comprise the chemical semi-pulp.
  • a packaging product can be delimited by a paper layer comprising the chemical half-cellulose, as a result of which the advantageous properties of the chemical half-cellulose come into their own.
  • the at least one paper layer comprising the chemical semi-chemical pulp can preferably consist of at least 60% by weight of the chemical semi-chemical pulp.
  • At least 80% of its outer surface can be characterized in the L*a*b* color space according to ISO 5631-2:2015 by an L* value of 47 to 54, an a* value of 6 .2 to 7.5 and a b* value of 14.0 to 18.5.
  • Such coloring essentially corresponds to the packaging standards that are customary in the packaging industry, such as in the case of a package, and a packaging product with a high level of acceptance among retailers and consumers can be provided as a result.
  • 100% of the outer surface of the packaging product can also be characterized by the specified color values in the L*a*b* color space according to ISO 5631-2:2015, whereby in practice labels that can be printed on the outer surface of a packaging product, pre-printed labels, Packaging etc. can be applied.
  • a packaging product in which the chemical semi-cellulose has an ash residue of less than 2% by weight according to ISO 1762:2015 is also of particular advantage.
  • the chemical semi-cellulose has no detectable content of diisopropylnaphthalenes.
  • diisopropylnaphthalenes can be detected according to DIN EN 14719:2005 by extraction with acetone or dichloromethane, for example with the aid of an ultrasonic bath, and subsequent gas chromatography-mass spectrometer (GC-MS) analysis.
  • GC-MS gas chromatography-mass spectrometer
  • a corresponding cellulose fiber-based packaging product is also suitable for packaging food, for example.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a process scheme for producing the first material comprising at least one cellulose fibers or the chemical semi-pulp;
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a process scheme for the mechanical processing of an aqueous solid suspension of the chemical semi-chemical pulp
  • 3 shows an exemplary embodiment of a process diagram of a headbox and a wire section
  • FIG. 5 shows an exemplary embodiment of a process scheme for producing a composite nonwoven web
  • FIG. 6 shows an exemplary embodiment of a process diagram of a drying section
  • FIG. 7 shows a detail of an exemplary embodiment of a cellulose fiber-based packaging product in longitudinal section
  • FIG. 8 shows a detail of a further exemplary embodiment of a cellulose fiber-based packaging product in longitudinal section
  • FIG. 9 shows a detail of a further exemplary embodiment of a cellulose fiber-based packaging product in longitudinal section.
  • the method for producing cellulose fiber-based packaging products begins, as shown roughly schematically in Fig.l, with the production of at least one first material 1 comprising cellulose fibers.
  • comminuted hardwood 2 or a mixture of different, comminuted hardwoods 2 can be used as a starting material for producing the at least one first material 1 comprising cellulose fibers. It can preferably be provided that for the production of the at least one cellulose fiber comprising first material 1 as comminuted hardwood 2, a mixture of 60% by weight to 90% by weight chopped beech wood and 10% by weight to 40% by weight chopped oak wood. In particular, a mixture of 70% by weight to 85% by weight comminuted beech wood and 15% by weight to 30% by weight comminuted oak wood can be used. Mixtures of these comminuted hardwoods 2 in the stated weight percent ranges have proven to be particularly well suited for producing the at least one, first material 1 with the desired parameters or properties, as will be described below.
  • the comminuted hardwood 2 is then produced by a process comprising chemical treatment of the comminuted hardwood 2 in a digester 3 or pulp digester 3 .
  • the first material comprising at least one cellulose fiber
  • 100% by weight dry matter of the chemical semi-pulp 6 means the absolutely dry chemical semi-pulp 6 under the term “atro”, ie its atro mass.
  • the chemical semi-pulp 6 can preferably be produced with a lignin content according to JAYME/KNOLLE/RAPP of 9 to 17% by weight, based on 100% by weight dry matter of the chemical semi-pulp 6 .
  • the chemical semi-pulp 6 can contain at least 50 wt. %, preferably at least 70 wt about 15 to 30% by weight, preferably 20 to 25% by weight, of hemicelluloses based on 100% by weight of dry matter of the chemical semi-pulp.
  • the chemical half-pulp 6 can have 51 to 75% by weight, in particular 58 to 70% by weight, cellulose fibers with the specified length-weighted, average fiber-length range according to ISO 16065-2:2014.
  • the chemical semi-pulp 6 may have cellulosic fibers with a length-weighted average fiber length according to ISO 16065-2:2014 of 0.8 mm to 1.1 mm.
  • a chemical semi-pulp 6 can be produced as the first material, based on 100% by weight dry matter of the semi-pulp 6 having an extract content according to ISO 14453:2014 of 0.3% by weight 1.0% by weight.
  • the first material 1 is a chemical semi-pulp 6 with an ash residue according to ISO 1762:2015 of less than 2% by weight.
  • a chemical half-pulp 6 with no detectable content of diisopropylnaphthalenes is produced as the first material 1 .
  • these measures can improve the aging resistance of the manufactured packaging product, but above all, a possible scope of use of the packaging products can also be expanded, for example into the food packaging sector.
  • diisopropylnaphthalenes can be detected according to DIN EN 14719:2005 by extraction with acetone or dichloromethane, for example with the aid of an ultrasonic bath, and subsequent gas chromatography-mass spectrometer (GC-MS) analysis.
  • GC-MS gas chromatography-mass spectrometer
  • the crushed hardwood 2 or the mixture of hardwoods 2 can be chemically treated using or in a pulping solution containing 9 g/L to 50 g/L of active alkali, expressed as NaOH.
  • active alkali primarily includes the sum of the hydroxyl and hydrosulfite species of the digestion solution, as described, for example, in SCAN-N 2:88, 1988, and can be determined, for example, according to the titration procedure described in SCAN-N 30 will.
  • the concentration is given by converting the values obtained using the molecular weight of NaOH ( ⁇ 40 g/mol).
  • the crushed hardwood 2 or the mixture of hardwoods 2 can be chemically treated by means of or in a pulping solution containing 15 g/L to 34 g/L of active alkali, expressed as NaOH.
  • a temperature of the digestion solution during the chemical treatment can be 150° C. to 180° C., preferably 160° C. to 175° C., and a duration of the chemical treatment can be 25 minutes to 45 minutes, preferably 30 minutes to 40 minutes.
  • a weight ratio of pulping solution/hardwood can be, for example, 3 to 8 m 3 /bdt wood, preferably about 4.5 to 7 m 3 /bdt wood, in the chemical treatment of the hardwood 2 .
  • the abbreviation or unit bdt refers to the term "bone dry ton" commonly used in paper technology and refers to thus one tonne of absolutely dry wood in terms of the Atro weight.
  • the comminuted hardwood may be chemically treated in a pulping solution comprising an amount of active alkali of about 7.5% to 15%, preferably 10% to 15%, based on the total weight of dry wood.
  • a sulfidity of the digestion solution can be, for example, 60 to 65% based on active alkali.
  • the first material 1 comprising at least one cellulose fiber can be prepared by a process comprising chemical treatment of comminuted hardwood 2 in a pulping solution having from 3 g/L to 21 g/L NaOH, preferably having from 6 g/L to 14 g/L NaOH are produced. Furthermore, it can be provided that the first material 1 comprising at least one cellulose fiber is treated chemically by a process comprising chemical treatment of comminuted hardwood 2 in a pulping solution containing from 6 g/L to 29 g/L Na2S, preferably from 9 g/L to 20 g/L Na2S expressed as NaOH is produced.
  • the first material 1 comprising at least one cellulose fiber can also be produced by a process comprising chemical treatment of comminuted hardwood 2 in a pulping solution containing from 10 g/L to 50 g/L Na2COs, preferably from 17 g/L to 34 g/L Na2COs, expressed as NaOH. This has particularly advantageous effects on the production process itself, since the digestion solution can be recovered in a simplified manner, as described below.
  • the digestion solution can, of course, have the above-mentioned components together, ie NaOH, Na2S and Na2COs, with the active alkali being formed primarily by NaOH and Na2S.
  • the digestion solution from the digester 3 can optionally be further treated in a blow tank 4 after the chemical treatment.
  • the first material 1 comprising cellulose fibers can then be separated from the digestion solution obtained after the chemical treatment, also referred to as black liquor, for example by means of washing presses 5. After the black liquor has been separated, the chemical semi-pulp 6 obtained can still be processed in a process shown in Fig. 1 process step not shown in detail and then further processed.
  • the black liquor obtained by boiling in the digester 3 can, as roughly illustrated in FIG. 1, be processed via a recovery section 7 and used again as a digestion solution be returned to the digester 3.
  • a treatment line 7 can include a concentration or evaporation of the black liquor and then incineration of the evaporated black liquor.
  • a reusable pulping solution can then be produced from the resulting inorganic melt, as is customary in the paper industry, by diluting it with water and/or fresh thin white liquor and fed back to the boiler 3 .
  • white liquor it has been shown here that no comprehensive or complete processing of the black liquor into a so-called white liquor is necessary for the production of the chemical semi-pulp 6 or the first material 1 comprising cellulose fibers.
  • the pulping solution used in the digester 3 to produce the chemical semi-pulp 6 can expediently contain Na2COs in the concentration range already specified above, which means that complete causticization in the processing of the black liquor can be dispensed with.
  • a digestion solution containing Na2COs can also be referred to as green liquor in technical jargon.
  • the first material 1 comprising at least one cellulose fiber or the chemical semi-cellulose 6 can then be further processed.
  • mechanical processing and defibration of an aqueous solid suspension of the chemical semi-chemical pulp 6 is carried out in a high-consistency defibrator 8 or high-consistency refiner 8 .
  • the chemical semi-pulp 6 can first be diluted in a tank 9 with an optional circulating device to form an aqueous suspension of solids.
  • a consistency of the solids suspension before mechanical processing and defibration in the high-consistency defibrator 8 can be set to 30% to 40%, for example.
  • Such defibration in a high-consistency defibrator 8 serves, among other things, to reduce the so-called splinter content of the chemical half-pulp 6, ie the dissolution of pulp agglomerates that are still wood-like. It has proven advantageous if the solid suspension of the chemical semi-pulp 6 defibrates to a shive content of less than 15% according to T 275 sp-02:2007 with a Schopper-Riegler value according to ISO 5267-1:1999 of more than 28°SR will.
  • the splinter content according to T 275 sp-02:2007 can be determined in particular with a Somerville apparatus with a slit width of 0.15 mm. As is also shown in Fig.
  • mechanical processing of the chemical semi-cellulose 6 can also be entirely unnecessary.
  • Mechanical processing or defibration of the chemical semi-pulp 6 primarily has a positive effect on drying behavior in the course of further processing of the chemical semi-pulp 6 and on the air permeability or porosity and, for example, the mechanical properties of the packaging products produced.
  • a chemical composition of the at least one, first aqueous suspension can also be set or adjusted before further processing, as is known per se in paper or pulp technology.
  • the at least one first aqueous suspension can be admixed with additives or aggregates and auxiliaries that are customary in paper technology, such as fillers, starch, etc.
  • additives or aggregates and auxiliaries that are customary in paper technology, such as fillers, starch, etc.
  • auxiliaries that are customary in paper technology, such as fillers, starch, etc.
  • a constant part of conventional design can be provided, which was represented only schematically by tank 12 in FIG. 3 . In reality, such a constant part can of course also include other common components.
  • a consistency of the at least one, first aqueous suspension can be adjusted to a value of 0.5% to 1.8%, preferably 0.8% to 1.5%, before further processing. This can be done, for example, by feeding water into the tank 12. The further processing of this at least one first suspension can then take place in a known manner using a paper machine, as is described roughly schematically below with reference to FIGS.
  • the at least one, first aqueous suspension comprising the chemical semi-chemical pulp 6 can be applied to a circulating endless wire 13 of a wire section 14, as is known per se.
  • the at least one, first aqueous suspension is equalized and pre-dried to form at least one water-containing, first nonwoven web 15 , as is illustrated schematically in FIG. 3 .
  • the wire 13 can here be guided over dewatering means 16 of the wire section 14, which dewatering means 16 can be formed, for example, by suction strips. In principle, dewatering in a wire section 14 can only be effected by gravity.
  • the dewatering or pre-drying of the at least one, first nonwoven web 15 can be supported by generating a vacuum using a vacuum device 17.
  • the at least one first fleece web 15 comprising the chemical semi-chemical pulp 6 can be pre-dried by means of the wire section 14 to a water content of 70% by weight to 85% by weight, for example.
  • the at least one, first aqueous suspension or the at least one, first nonwoven web 15 can, in principle, also be admixed with other additives or additives customary in the paper industry, such as fillers, starch, etc., with such additives preferably only being used in small amounts will. It can preferably be provided that the at least one, first fleece web 15, based on 100 wt.
  • the at least one, first fleece web 15 can then be dried further by means of a press section 18 as shown in FIG. 4 .
  • the at least one, first fleece web 15 can, as shown, be guided between rollers 19 of the press section 18 and thereby be further dewatered under high pressure.
  • further drying can be additionally supported by means of absorbent support material, as is known per se, for example by the felt mats 20 shown in Fig. 4.
  • a water content of the at least one, first nonwoven web 15 after it has been passed through a press section 18 can, for example, be approx % by weight to 65% by weight, based on the total mass of the fleece web 15 .
  • a press section 18 is shown only in part for the purpose of better clarity, as can also be seen from the tear lines.
  • a press section 18, as is known per se, can comprise more than just two rolls 19; in particular, several pairs of rolls formed by rolls 19 can be arranged one after the other, with individual pairs of rolls being able to be designed quite differently.
  • a so-called shoe press and a so-called nip press should be mentioned at this point as examples of possible designs of press sections.
  • the at least one, first nonwoven web 15 comprising the cellulose fibers
  • FIG. 5 Such an example for the production of a cellulose fiber-based packaging product, made from several nonwoven webs, will now be explained in more detail with reference to FIG The method shown schematically in FIG. 5 is selected purely as an example. Of course, other embodiments of the method than that shown in FIG. 5 are also possible.
  • one or more further water-containing fleece web(s) 21, 22 can optionally be made from one or more material(s) comprising cellulose fibers via the production of one or more further aqueous suspensions) and their Pre-drying ready or made.
  • Such further fleece webs 21, 22 can basically be produced analogously or in a similar way to that described above with reference to FIGS. 1 to 4. However, it is of course also possible for further fleece webs 21, 22 to be produced in a different manner using other methods known per se in the paper industry. In principle, such further fleece webs can also comprise the first material 1 comprising cellulose fibers or the chemical semi-cellulose 6 or consist largely of it. However, it is of course also possible for further fleece webs 21, 22 to be produced from other materials comprising cellulose fibers, for example by recycling methods from waste paper or from hardwood or softwood or other plants containing cellulose by mechanical, thermomechanical and/or chemical processing methods, subsequent equalization and drying to nonwoven webs. For example, such further nonwoven webs 21, 22 may comprise mechanical pulp or chemically processed pulp. Such further fleece webs 21, 22, like the at least one, first fleece web 15, can optionally be admixed with additives customary in the paper industry.
  • one of the other fleece webs 21 can be produced in this fleece web 21 by corrugating rollers 23, which can optionally be heated, to produce a packaging box. Subsequently, such a corrugated fleece web 21 can be connected to the at least one, first fleece web 15 and optionally to one or more further fleece web(s) 22 .
  • a connection of the non-woven webs 15, 21, 22 can, for example, in principle take place before further drying by wet pressing, but can also take place, for example, by gluing or gluing. In this respect it is possible that a Nonwoven webs 15, 21, 22 are produced and dried in different systems or paper machines, with the nonwoven webs 15, 21, 22 then being connected afterwards by gluing or gluing.
  • optional, further fleece webs 21, 22 may also include the chemical semi-cellulose 6.
  • more or fewer nonwoven webs 21, 22 than shown in the exemplary embodiment according to FIG. 5 are combined to produce the packaging product.
  • only the at least one, first water-containing fleece web 15 is processed into a packaging product.
  • the water-containing first fleece web 15 and optionally further, water-containing fleece webs 21, 22 are finally processed further to form the cellulose-fiber-based packaging product with further drying of the fleece web(s) 15, 21, 22.
  • the fleece web(s) 15, 21, 22 are finally dried by means of a drying section 24 to a desired water content.
  • a drying section 24 For better clarity, only the at least one, first fleece web 15 is shown in FIG.
  • a drying section 24 can comprise numerous rotating drying cylinders 26 over which the at least one, first nonwoven web 15 or optionally the nonwoven web composite 25 can be guided.
  • the drying cylinders can be heated directly.
  • heating ducts not shown in detail in FIG.
  • a temperature of the drying cylinders 26 of a drying section 24 can, for example, increase successively in the direction in which the at least one nonwoven web 15 or optionally a nonwoven web composite 25 is fed through.
  • a drying section 24 can additionally comprise further dewatering aids, such as the wire webs 27 shown in FIG.
  • Such screen webs 27 can, for example, prevent the at least one, first fleece web 15 or the fleece web composite 25 from running off the hot drying cylinders 26 .
  • a first nonwoven web 15 or optionally the nonwoven web composite 25 can be dried by means of the drying section 24, for example to a water content of 1% by weight to 10% by weight.
  • the cellulose fiber-based packaging product obtained can, of course, also be made up according to the requirements, which is usually made up into roll or endless packaging products.
  • first nonwoven web 15 comprising the chemical semi-chemical pulp 6
  • cellulose fiber-based packaging products 29 are shown in longitudinal section in sections, these three exemplary embodiments being purely exemplary and, of course, further embodiment variants being possible, as has already been explained above with reference to the description of the method.
  • a cellulose fiber-based packaging product can be produced in particular according to the method steps or measures described above.
  • a cellulose fiber-based packaging product 29 consists of at least 30% by weight of a chemical semi-pulp 6, comprising cellulose fibers with a length-weighted, mean fiber length according to ISO 16065-2:2014 from 0.6 mm to 1.2 mm and hemicelluloses and, based on 100% by weight of dry matter of the semi-pulp, having a lignin content JAYME/TUBE/RAPP from 8% to 18% by weight and an extract content according to ISO 14453:2014 from 0.2% to 1.5% by weight.
  • a chemical semi-pulp 6 comprising cellulose fibers with a length-weighted, mean fiber length according to ISO 16065-2:2014 from 0.6 mm to 1.2 mm and hemicelluloses and, based on 100% by weight of dry matter of the semi-pulp, having a lignin content JAYME/TUBE/RAPP from 8% to 18% by weight and an extract content according to ISO 14453:2014 from 0.2% to 1.5% by weight.
  • the chemical semi-pulp 6 can preferably have a lignin content according to JAYME/KNOLLE/RAPP of 9 to 17% by weight, based on 100% by weight dry matter of the chemical semi-pulp 6 .
  • the chemical semi-pulp 6 may contain at least 50 wt. %, preferably at least 70 wt. %, cellulose fibers having the specified length-weighted average fiber length range, based on 100 wt about 15 to 30% by weight, preferably 20 to 25% by weight, of hemicelluloses.
  • the chemical half-pulp 6 can have 51 to 75% by weight, in particular 58 to 70% by weight, cellulose fibers with the specified length-weighted, mean fiber-length range according to ISO 16065-2:2014.
  • the chemical semi-pulp 6 may have cellulosic fibers with a length-weighted average fiber length according to ISO 16065-2:2014 of 0.8 mm to 1.1 mm.
  • the chemical half-pulp 6 can particularly preferably have an extract content according to ISO 14453:2014 of 0.3% by weight 1.0% by weight, based on 100% by weight of dry matter of the half-pulp 6 .
  • a cellulose fiber-based packaging product 29 consists of at least 60% by weight of the chemical half-cellulose 6 .
  • the cellulose fiber-based packaging product 29 consists of two paper layers 30, 31 connected to one another, with at least one paper layer 30 comprising the chemical half-cellulose 6 or at least predominantly consisting of the chemical half-cellulose 6.
  • the other paper layer 31 can comprise another material having cellulose fibers, for example wood pulp, cellulose or recycling material or processed waste paper.
  • the layer 31 can also comprise other non-fiber-based materials such as plastics, metals or other materials or mixtures of materials.
  • the packaging product 29 in the form of a box consists of a total of three paper layers 30, 31, 32 connected to one another, with a corrugated paper layer 32 being surrounded by two uncorrugated paper webs or layers 30, 31 in this embodiment .
  • at least one paper ply 30 can comprise the chemical semi-chemical pulp 6 or consist at least predominantly of the chemical semi-chemical pulp 6 .
  • the corrugated paper layer 32 can, for example, comprise recycled waste paper or cellulose fibers obtained from waste paper, while the second uncorrugated paper layer 31 can comprise, for example, another cellulose, such as kraft pulp.
  • the two outer, uncorrugated paper layers 30 , 31 may comprise the chemical half-cellulose 6 or to consist at least predominantly of the chemical half-cellulose 6 .
  • the two outer, uncorrugated paper layers 30 , 31 may comprise the chemical half-cellulose 6 or to consist at least predominantly of the chemical half-cellulose 6 .
  • At least one outer paper layer 30 of the packaging product 29 comprises the chemical semi-chemical pulp 6 or consists at least predominantly of the chemical semi-chemical pulp 6 .
  • this at least one paper ply 30 consists of at least 60% by weight of the chemical half-pulp 6 .
  • a cellulose fiber-based packaging product can preferably be characterized in that at least 80% of its outer surface is characterized by an L* value of 47 to 54 in the L*a*b* color space according to ISO 5631-2:2015, an a* value of 6.2 to 7.5 and a b* value of 14.0 to 18.5.
  • L* value 47 to 54 in the L*a*b* color space according to ISO 5631-2:2015
  • a* value of 6.2 to 7.5 and a b* value of 14.0 to 18.5.
  • Such a color quite closely conforms to packaging standards common in the packaging industry, such as a package, and can thereby provide a packaging product with high merchant and consumer acceptance.
  • the chemical semi-chemical pulp of the packaging product 29 has an ash residue according to ISO 1762:2015 of less than 2% by weight.
  • the chemical half-cellulose of the packaging product 29 has no detectable content of diisopropylnaphthalenes according to DIN EN 14719:2005.
  • these features can above all expand a possible scope of use of the packaging product produced, for example into the food packaging sector. Diisopropylnaphthalenes can be detected, for example, by means of GC-MS analysis.
  • the chemical semi-pulp was produced by chemically treating or boiling a mixture of comminuted hardwoods consisting of 80% by weight comminuted beech wood and 20% by weight comminuted oak wood, based on the total mass of comminuted hardwood.
  • This comminuted hardwood mixture was chemically treated at 168° C. for 35 minutes in a pulping solution with a weight ratio of pulping solution/hardwood or hydromodulus of 7m 3 /bdt (bone dry ton) hardwood.
  • the active alkali content of the digestion solution was varied as follows:
  • Semi-pulp sample A approx. 10% active alkali based on total dry mass
  • Semi-pulp sample B about 7.5% active alkali based on the total mass of dry hardwood; Sulfidity 62 to 63% based on active alkali.
  • Semi-pulp sample C about 15% active alkali based on the total mass of dry hardwood; Sulfidity 62 to 63% based on active alkali.
  • a length-weighted average fiber length of the cellulose fibers of 0.75 to 1.09 mm according to ISO 16065-2:2014 was determined for all chemical semi-pulps used to produce paper samples A to C.
  • Extract content 0.9% by weight to 1.0% by weight
  • Semi-pulp sample B lignin content: 14 wt% to 16 wt%
  • Extract content 1.1% by weight to 1.3% by weight
  • Semi-pulp sample C Lignin content: 9 wt% to 11 wt% Extract content: 0.6 wt% to 0.7 wt%
  • Semi-pulp samples A, B, C were further processed by mechanical processing or grinding in a low-consistency refiner, Double Disc LC Refiner (TwinFlow IIIB), with 250 to 450kWh/adt in two or one stage at a consistency of 4%, and were derived from these semi-pulp samples then paper samples A, B and C were produced according to ISO 5269-2:2004 and examined with regard to mechanical properties.
  • SCT index was determined according to ISO 9895:2008, which characterizes the compression resistance or compression strength, which is important in the packaging industry.
  • Paper samples A SCT index 27.1 to 29.2 Nm/g Paper samples B: SCT index 21.6 to 28.9 Nm/g Paper samples C: SCT index 29.0 to 30.9 Nm/g
  • Lignin and extract contents in excess of this as in the case of the semi-pulp or paper samples B, which can be obtained by reducing the concentration of active alkali during the chemical treatment, result in a deterioration in the mechanical properties of the products made from them.
  • a further reduction in the lignin and extract contents compared to the half-pulp and paper samples A as in the case of the half-pulp and paper samples C are significantly more inefficient and also more expensive from a procedural point of view, and do not lead to a significant extent to a further improvement of the mechanical Properties.
  • the values determined for the SCT index for the paper samples A are at least in the vicinity of the range which can be determined for comparative paper samples made from almost completely delignified pulp.
  • Such chemical pulps can be produced, for example, by the so-called Kraft pulping or the known sulphate process, and comparative paper samples produced therefrom in accordance with ISO 5269-2:2004 have SCT indices of 30.0 Nm/g to 32.0 Nm/g .
  • typical paper samples made from pulp obtained using waste paper recycling methods have SCT indices of 18.0 Nm/g to 20.0 Nm/g.
  • semi-pulp samples A were processed in different ways using a high-consistency pulper, 36 inch double disc HC refiner with a gap width of 6 to 10 mm and in the second stage with 60 - 120 kWh/adt at a consistency of over 30%, shredded. This was followed by mechanical processing using a low-consistency refiner, Double Disc LC Refiner (Twin-Flow IIIB), with 250 to 450 kWh/adt in two or one stage at a consistency of 4%.
  • the semi-pulp samples mechanically treated in this way were examined according to ISO 5267-1:1999 with regard to drainage behavior.
  • paper samples were again produced from the variably treated semi-pulp samples A in accordance with ISO 5269-2:2004.
  • paper samples according to ISO 5269-2:2004 were also prepared from untreated semi-pulp samples A.
  • Half-pulp sample Al prepared from untreated half-pulp samples A.
  • Half-pulp sample A2 prepared from half-pulp samples A treated with a high-consistency pulper
  • Semi-pulp sample A3 prepared from low-consistency refining semi-pulp samples A
  • Semi-pulp sample A4 prepared from semi-pulp samples A treated with a high-consistency defibrator and then with a low-consistency refiner
  • Paper samples A1 to A4 were in turn produced from these semi-pulp samples A1 to A4 in accordance with ISO 5269-2:2004, and their mechanical properties were examined.
  • All examined paper samples A made from semi-pulp samples A, have a surface which is characterized in the L*a*b* color space according to ISO 5631-2:2015 by an L* value of 47 to 52, an a* value of 6.2 to 7.0 and a b* value of 14.0 to 16.5.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Cellulosefaser-basierten Verpackung sprodukten sowie ein Cellulosefaser-basiertes Verpackungsprodukt. Das Verfahren umfasst die Herstellung zumindest eines Cellulosefasern umfassenden, ersten Materials, hieraus zumindest einer ersten Suspension und deren Verarbeitung und Trocknung zu zumindest einer ersten Vliesbahn. Als erstes Material wird ein chemischer Halbzellstoff, aufweisend Cellulosefasern mit einer längengewichteten, mittleren Faserlänge nach ISO 16065-2:2014 von 0,6 mm bis 1,2 mm sowie Hemicellulosen und, bezogen auf 100 Gew. % Trockenmasse des chemischen Halbzellstoffs aufweisend einen Lignin-Gehalt nach J A YME/KN OLLE/RAPP von 8 Gew.% bis 18 Gew.% sowie einen Extrakt-Gehalt nach ISO 14453:2014 von 0,2 Gew.% bis 1,5 Gew.%, hergestellt.

Description

VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON CELLULOSEFASER-BASIERTEN VERPACKUNGSPRODUKTEN UND CELLULOSEFASER-BASIERTES VERPACKUNGSPRODUKT
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Cellulosefaser-basierten Verpackung sprodukten sowie ein Cellulosefaser-basiertes Verpackungsprodukt.
Die Nachfrage an Papier-Verpackungsprodukten, wie etwa Papier-, Karton- oder Pappe-Verpackungslösungen wächst, und ein Rückgang der Nachfrage ist für die nähere Zukunft ist nicht absehbar. Ein ganz allgemeiner Grund hierfür ist zum Beispiel die Tendenz zu verstärktem Bestellkonsum, wobei die bestellte Ware in verpackter Form an den Kunden übersandt wird. Dies betrifft faktisch alle Arten von Bestellware, beispielsweise Haushalts- und Freizeitgüter, Elektronik aber auch Lebens- und Genussmittel. Ein weiterer Faktor, welcher zu erhöhter Nachfrage beiträgt, ist zum Beispiel in dem grundsätzlich wünschenswerten Bestreben begründet, die Menge an Verpackungen, welche aus synthetischen Kunststoffen bestehen oder selbige umfassen, stark zu reduzieren, und wo möglich durch andere Verpackungslösungen zu ersetzen.
In der Papierindustrie hat sich in den letzten Jahren und Jahrzehnten, wo möglich und sinnvoll, vorrangig die Verwendung von Altpapier zur Herstellung von Papierverpackungslösungen etabliert. Obgleich dies in ökologischer Hinsicht grundsätzlich wünschenswert ist, bringt die steigende Nachfrage nach Papierverpackungen hierbei auch bereits Probleme mit sich, insofern zumindest teilweise nicht mehr genug Altpapier als Rohstoff für Papierverpackungslösungen zur Verfügung steht. Dies auch deshalb, da Altpapier aufgrund des Abbaus beim Recycling, insbesondere aufgrund der Verminderung der Cellulose-Faserlänge bei jedem Recycling-Vorgang nicht unbegrenzt zyklisch wiederverarbeitet werden kann.
Zudem werden an Cellulose-basierte Verpackungsprodukte bzw. deren Eigenschaften und auch an die Herstellungsmethoden für Papier-Verpackungsprodukte vermehrt bestimmte Anforderungen gestellt. Dies betrifft sowohl verpackungstechnische Anforderungen betreffend hauptsächlich die mechanischen Eigenschaften oder Inhaltsstoffe der Verpackungen, zusätzlich aber auch konsumenten- bzw. händlerbedingte Anforderungen, beispielsweise betreffend das optische Erscheinungsbild einer Verpackung oder dessen Bedruckbarkeit. Primär auf Alt- papier basierte Verpackungslösungen und auch die zur Wiederaufbereitung von Altpapier erforderlichen Prozessschritte sind aufgrund der höheren Anforderungen, teilweise bereits auch behördlicher Vorgaben und Regeln, für viele Anwendungen dabei nicht mehr geeignet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein in technischer, ökonomischer und ökologischer Hinsicht möglichst effizientes Verfahren zur Verfügung zu stellen, mittels welchem Cellulose-basierte Verpackungsprodukte mit geringem Aufwand herstellbar sind, welche Verpackungsprodukte aber dennoch Anforderungen an Verpackungsmaterialien bestmöglich erfüllen. Außerdem war es Aufgabe der Erfindung, ein Cellulosefaser-basiertes Verpackungsprodukt bereitzustellen, welches Anforderungen in der Verpackungsindustrie bestmöglich genügt.
Diese Aufgabe wird einerseits durch ein Verfahren gemäß den Ansprüchen gelöst.
Das Verfahren dient zur Herstellung von Cellulosefaser-basierten Verpackungsprodukten und umfasst die Schritte:
- Herstellung zumindest eines Cellulosefasern umfassenden, ersten Materials,
- Herstellung zumindest einer das erste Material umfassenden, ersten wässrigen Suspension,
- Vergleichmäßigung der zumindest einen, ersten wässrigen Suspension und Vortrocknung zu zumindest einer wasserhaltigen, ersten Vliesbahn,
- optional Herstellung einer oder mehrerer, weiterer wasserhaltiger Vliesbahn(en) aus einem oder mehreren Cellulosefasern umfassenden Material(ien) via Herstellung einer oder mehrerer, weiterer wässriger Suspension(en) und deren Vortrocknung,
- Weiterverarbeitung der wasserhaltigen ersten Vliesbahn und optional der weiteren wasserhaltigen Vliesbahn(en) zu dem Cellulosefaser-basierten Verpackungsprodukt unter weiterer Trocknung der Vliesbahn(en).
Als erstes Material wird ein chemischer Halbzellstoff, aufweisend Cellulosefasern mit einer längengewichteten, mittleren Faserlänge nach ISO 16065-2:2014 von 0,6 mm bis 1,2 mm sowie Hemicellulosen und, bezogen auf 100 Gew. % Trockenmasse des chemischen Halbzellstoffs aufweisend einen Lignin-Gehalt nach JAYME/KNOLLE/RAPP von 8 Gew.% bis 18 Gew.% sowie einen Extrakt- Gehalt nach ISO 14453:2014 von 0,2 Gew.% bis 1,5 Gew.%, hergestellt. Das erste Material kann auch als erstes Ausgangsmaterial bezeichnet werden. Unter 100 Gew. % Trockenmasse bzw. unter dem Begriff „Trockenmasse“ des chemischen Halbzellstoffes ist hier und im Folgenden der absolut trockene chemische Halbzellstoff unter dem Begriff „atro“, also dessen Atro-Masse zu verstehen. Bei Biomasse wird generell als synonyme Bezeichnung für eine absolute Trockenmasse häufig auch der Begriff „bone dry weight“ verwendet. Unter dem Begriff „Trockenmasse“ ist also Material ohne Wassergehalt zu verstehen.
Die Prozedur zur gravimetrischen Bestimmung des Lignin-Gehalts nach JAYME/KNOLLE/RAPP kann JAYME G„ KNOLLE H. u. G. RAPP, „Entwicklung und endgültige Fassung der Lignin-Bestimmungsmethode nach JAYME-KNOLLE“, Das Papier 12, 464 - 467 (1958), Nr. 17/18 entnommen werden. Die hierin beschriebene Prozedur umfasst eine Extraktion mittels eines Extraktionsgemisches aus Methanol und Benzol, wobei anstelle dessen wie heute an sich bekannt und üblich Dichlormethan als Extraktionsmittel verwendet werden kann.
Vorzugsweise kann der chemische Halbzellstoff einen Lignin-Gehalt nach JAYME/KNOLLE/RAPP von 9 bis 17 Gew. % bezogen auf 100 Gew. % Trockenmasse des chemischen Halbzellstoffs aufweisen. Der chemische Halbzellstoff kann bezogen auf 100 Gew. % Trockenmasse des chemischen Halbzellstoffs mindestens 50 Gew. %, vorzugsweise mindestens 70 Gew. % Cellulosefasern mit dem spezifizierten längengewichteten, mittleren Faserlängen-Bereich nach ISO 16065-2:2014, und bezogen auf 100 Gew. % Trockenmasse des chemischen Halbzellstoffs etwa 15 bis 30 Gew. %, vorzugsweise 20 bis 25 Gew. % He- micellulosen aufweisen. Der chemische Halbzellstoff kann bezogen auf 100 Gew. % Trockenmasse des chemischen Halbzellstoffs 51 bis 75 Gew. %, insbesondere 58 bis 70 Gew. % Cellulosefasern mit dem spezifizierten längengewichteten, mittleren Faserlängen-Bereich nach ISO 16065-2:2014 aufweisen. Vorzugsweise kann der chemische Halbzellstoff Cellulosefasern mit einer längengewichteten, mittleren Faserlänge nach ISO 16065-2:2014 von 0,8 mm bis 1,1 mm aufweisen.
Durch die angegebenen Maßnahmen kann eine wirtschaftlich und technisch effiziente Herstellung von Cellulosefaser-basierten Verpackungsprodukten durchgeführt werden. Die so hergestellten Verpackungsprodukte erfüllen Anforderungen der Verpackungsindustrie überraschend gut, wie dies nachfolgend anhand von Beispielen noch näher erläutert wird. Im Spezi- ellen weisen entsprechend dem angegebenen Verfahren hergestellte Verpackungsprodukte erstaunlich gute mechanische Robustheit auf, sodass die Verpackungsprodukte für viele Verpackungen gut geeignet sind. Dies offenbar vor allem durch die Herstellung und Verarbeitung der zumindest einen ersten Vliesbahn umfassend den chemischen Halbzellstoff mit den angegebenen Eigenschaften bzw. Stoffen und Stoffparametem. Der chemische Halbzellstoff kann hierbei aus zerkleinertem Hartholz hergestellt werden.
Gleichzeitig ist das angegebene Verfahren sowohl in technischer, wirtschaftlicher, aber auch ökologischer Hinsicht effizient. Insbesondere kann die Herstellung des Verpackungsproduktes mittels einiger weniger, in der Papierindustrie an sich üblicher Prozessschritte bzw. mittels in der Papierindustrie üblichen Anlagen und Maschinen in großer Menge erfolgen. Aufwendige Aufbereitungsschritte, etwa von stark kontaminierten Recyclingmaterial, oder aufwendige Aufschluss- bzw. Extraktions schritte zur Herstellung von Zellstoff können im Wesentlichen erübrigt werden. Die mittels des Verfahrens hergestellten Verpackungsprodukte weisen trotz der effizienten Verfahrensführung mit üblichen Verfahrensschritten ohne großen Aufwand, insgesamt in der Verpackungsindustrie erforderliche bzw. gewünschte Eigenschaften auf. Des Weiteren kann durch die angegeben Maßnahmen eine Herstellung des Halbzellstoffes unter besonders guter Holzausbeute durchgeführt werden.
Durch die angegebenen Gehalte bzw. Gehaltbereiche an Lignin und Extrakt kann dem Verpackungsprodukt zum Beispiel die in der Verpackungsindustrie gewünschte, leicht bräunliche Färbung gegeben werden. Ein Verfahrensschritt zum Ent- oder Einfärben, welcher zum Beispiel beim Recyclen von Altpapier erforderlich ist, kann erübrigt werden, da dem Verpackungsprodukt aufgrund der angegeben Parameter des chemischen Halbzellstoffes praktisch ohne weitere Maßnahmen ergreifen zu müssen eine gewünschte Färbung verliehen werden kann. In Zusammenhang mit den Cellulosefasern mit den angegebenen längengewichteten, mittleren Faserlängen-Bereichen können den hergestellten Verpackungsprodukten zudem überraschend gute mechanische Eigenschaften, wie etwa eine gute Stauchfestigkeit, welche in der Verpackungsindustrie besonders wichtig ist, verliehen werden.
Die Verpackungsprodukte können beispielsweise in Form von Papier, Karton oder Pappe bereitgestellt bzw. hergestellt werden. Hierbei können neben der zumindest einen, ersten Vliesbahn umfassend das erste Material bzw. den chemischen Halbzellstoff mit den angegebenen Parametem, auch noch weitere Vliesbahnen gemeinsam mit der zumindest einen ersten Vliesbahn zu einem Verpackungsprodukt verarbeitet werden. Solche weiteren Vliesbahnen können hierbei ebenfalls den chemischen Halbzellstoff umfassen. Alternativ können aber auch Vliesbahnen umfassend andere Cellulose-basierte Zellstoffe oder Holzstoffe oder andere Vlies-, Gewebe- oder Bahnmaterialien aus beispielsweise Kunststoffen, mit der zumindest einen ersten Vliesbahn zu einem Verpackungsprodukt verarbeitet werden, wobei die durch den chemischen Halbzellstoff mit den angegeben Parametern hervorgebrachten, günstigen Eigenschaften sich auch in solchen kombinierten Verpackungsprodukten wiederfinden. Beispielsweise kann ein Verpackungsprodukt wie an sich üblich als Karton mit einer gewellten Mittelschicht und zwei glatten Außenschichten hergestellt werden. Es kann zum Beispiel aber auch vorgesehen sein, dass der chemische Halbzellstoff als einzige Cellulosefaser-Quelle zur Herstellung des Verpackungsproduktes eingesetzt wird, bzw. dass alleinig die zumindest, eine erste Vliesbahn zu dem Verpackungsprodukt verarbeitet wird.
Der zumindest einen, ersten wässrigen Suspension und/oder der zumindest einen, ersten Vliesbahn können neben dem chemischen Halbzellstoff natürlich auch weitere, in der Papierindustrie übliche Additive bzw. Zusatzstoffe, wie etwa Füllstoffe, Stärke etc. beigemengt werden, wobei solche Zusatzstoffe vorzugsweise nur in geringen Mengen eingesetzt werden.
Sofern mehrere Vliesbahnen zu einem Verpackungsprodukt verarbeitet werden, können selbige grundsätzlich mittels in der Papierherstellung an sich bekannten Methoden verarbeitet bzw. miteinander verbunden werden. Zum Beispiel ist ein Zusammenfügen der Vliesbahnen in einem bereits vorgetrockneten Zustand unter Einsatz eines Bindemittels denkbar. Alternativ können gegebenenfalls mehrere Vliesbahnen aber auch vor einem Trocknungsschritt nass miteinander verpresst werden, was im Fachjargon oft auch als Gautschen bezeichnet wird. Vor dem Zusammenfügen bzw. Verbinden der Vliesbahnen können selbige jeweils auch individuell vorgeformt, zum Beispiel je nach Bedarf gewellt oder geglättet werden. Wie an sich bekannt kann eine Trocknung der Vliesbahn(en) wie in Papiermaschinen üblich stufenweise erfolgen. Ganz allgemein können auch in der Praxis übliche Papierveredelungsschritte für einzelne Vliesbahnen angewandt werden.
Anschließend an die optionale Fügung bzw. dem Verbinden mehrerer Vliesbahnen und Trocknung der Vliesbahn(en) kann das erhaltene Cellulosefaser-basierte Verpackungsprodukt natürlich noch entsprechend der Erfordernisse konfektioniert werden, wobei üblicherweise eine Konfektionierung zu Rollen- oder Endlosverpackungsprodukten erfolgt, welche nachfolgend für den Gebrauch weiter zerteilt und zu Verpackungen geformt werden können.
Es kann auch vorgesehen sein, dass als erstes Material ein chemischer Halbzellstoff, bezogen auf 100 Gew. % Trockenmasse des Halbzellstoffs aufweisend einen Extrakt- Gehalt nach ISO 14453:2014 von 0,3 Gew.% 1,0 Gew.% hergestellt wird. Diese Maßnahme wirkt sich insbesondere vorteilhaft auf die Prozessführung selbst, insbesondere die sukzessive Trocknung der zumindest einen, ersten Vliesbahn aus.
Im Speziellen kann bei dem Verfahren der chemische Halb Zellstoff hergestellt werden durch einen Prozess umfassend chemisches Behandeln von zerkleinertem Hartholz in einer Aufschlusslösung aufweisend 9 g/L bis 50 g/L aktives Alkali, ausgedrückt als NaOH. Eine Temperatur der Aufschlusslösung während des chemischen Behandelns kann 150 °C bis 180 °C kann betragen, und eine Dauer des chemischen Behandelns kann 25 Minuten bis 45 Minuten betragen. Vorzugsweise kann der chemische Halbzellstoff hergestellt werden durch einen Prozess umfassend chemisches Behandeln von zerkleinertem Hartholz in einer Aufschlusslösung aufweisend 15 g/L bis 34 g/L aktives Alkali, ausgedrückt als NaOH.
Der Begriff aktives Alkali umfasst hierbei wie bekannt primär die Summe der Hydroxyl- und Hydro-Sulfit-Spezies der Aufschlusslösung wie zum Beispiel in SCAN-N 2:88, 1988 beschrieben, und kann zum Beispiel nach der in SCAN -N 30 beschriebenen Titrationsprozedur bestimmt werden. Wie an sich in der Papierindustrie üblich erfolgt die Konzentrationsangabe hierbei durch Umrechnen der erhaltenen Werte unter Heranziehen des Molekulargewichts von NaOH (~40 g/mol). Ein Verhältnis Aufschlusslösung/Holz, üblicherweise auch als Hydromodul bezeichnet, kann bei der chemischen Behandlung des Hartholzes zum Beispiel 3 bis 8 m3/bdt Holz, vorzugsweise etwa 4,5 bis 7 m3/bdt Holz betragen. Die Abkürzung bzw. Einheit bdt bezeichnet hierbei den in der Papiertechnologie üblichen Term „bone dry ton“, und bezieht sich somit auf eine Tonne absolut trockenes Holz im Sinne des Atro-Gewichts. Geläufig und synonym zu verstehen ist auch der Term bzw. die Einheit „bon dry metric ton“, abgekürzt bdmt.
Vorzugsweise kann das zerkleinerte Hartholz in einer Aufschlusslösung bezogen auf Gesamtmasse trockenes Holz umfassend eine Menge an aktivem Alkali von ca. 7,5 % bis 15 %, vorzugsweise 10 % bis 15 % chemisch behandelt werden. Eine Sulfidität der Aufschlusslösung kann zum Beispiel 60 bis 65 % bezogen auf aktives Alkali betragen. Diese Verfahrensmaßnahmen stellen verhältnismäßig milde Aufschlussbedingungen dar, wodurch eine insgesamt effiziente, unaufwendige und wirtschaftliche Verfahrensführung ermöglicht wird. Zudem kann durch die verhältnismäßig milden Bedingungen während des Kochens bzw. während des Holzaufschlusses die Holzausbeute gesteigert werden. Dennoch hat sich erwiesen, dass die angegebenen Aufschlussbedingungen völlig ausreichen, um die gewünschten Verpackungsprodukt-Eigenschaften zu erhalten.
Im Besonderen kann beim Verfahrens schritt der Herstellung des Halbzellstoffes vorgesehen sein, dass der chemische Halbzellstoff hergestellt wird durch einen Prozess umfassend chemisches Behandeln von zerkleinertem Hartholz in einer Aufschlusslösung aufweisend von 3 g/L bis 21 g/L NaOH, vorzugsweise von 6 g/L bis 14 g/L NaOH. Weiters kann der chemische Halbzellstoff hergestellt werden durch einen Prozess umfassend chemisches Behandeln von zerkleinertem Hartholz in einer Aufschlusslösung aufweisend von 6 g/L bis 29 g/L Na2S, bevorzugt von 9 g/L bis 20 g/L Na2S, ausgedrückt als NaOH.
Es kann aber auch vorgesehen sein, dass der chemische Halbzellstoff hergestellt wird durch einen Prozess umfassend chemisches Behandeln von zerkleinertem Hartholz in einer Aufschlusslösung aufweisend von 10 g/L bis 50 g/L Na2CO3, vorzugsweise von 17 g/L bis 34 g/L Na2CO3, ausgedrückt als NaOH.
Durch diese Vorgangsweise kann vor allem die bei der Zellstoffherstellung übliche Rückgewinnung bzw. Wiederaufbereitung der Aufschlusslösung, welche nach dem Aufschluss bzw. nach dem Kochen des zerkleinerten Holzes als sogenannte Schwarzlauge anfällt, effizienter gestaltet werden. Insbesondere kann eine aufwendige, vollständige Aufbereitung der Aufschlusslauge wieder zu sogenannter Weißlauge inklusive dem hierfür ansonsten erforderlichen Chemikalieneinsatz erübrigt werden. Wie sich erwiesen hat, ist eine Aufschlusslösung, welche eine Konzentration an Na2CO3 wie angegeben enthält, völlig ausreichend um den chemischen Halbzellstoff herzustellen.
Die Aufschlusslösung kann die oben genannten Komponenten, also NaOH, Na2S und Na2CO3 natürlich gemeinsam aufweisen, wobei aktives Alkali primär durch NaOH und Na2S gebildet ist. Als besonders vorteilhaft hat sich auch erwiesen, wenn zur Herstellung des chemischen Halbzellstoffs als zerkleinertes Hartholz eine Mischung aus 60 Gew.% bis 90 Gew.% zerkleinertem Buchenholz und 10 Gew.% bis 40 Gew.% zerkleinertem Eichenholz eingesetzt wird.
Zum einen hat sich ein chemischer Halbzellstoff, hergestellt aus einer solchen Hartholzmischung, als besonders gut geeignet für die Herstellung von Cellulosefaser-basierten Verpackung sprodukten erwiesen. Andererseits ist auch eine gute Verfügbarkeit dieser beiden Harthölzer gegeben, sodass das Verfahren zur Herstellung von Verpackungsprodukten auch wirtschaftlich effizient angewandt werden kann.
Sowohl hinsichtlich der Eigenschaften der Verpackungsprodukte, insbesondere deren mechanische Eigenschaften, aber auch hinsichtlich der Verfahrensführung selbst hat sich auch eine mechanische Bearbeitung des chemischen Halbzellstoffes als sinnvoll erwiesen.
In diesem Zusammenhang kann zum einen vorgesehen sein, dass nach der chemischen Behandlung eine mechanische Bearbeitung und Zerfaserung einer wässrigen Feststoffsuspension des chemischen Halbzellstoffes in einem Hochkonsistenz-Zerfaserer durchgeführt wird.
Durch eine solche Hochkonsistenz-Zerfaserung kann im Speziellen der Splittergehalt, im Englischen als shives content bezeichnet, im chemischen Halbzellstoff verringert werden. Dies kann sich wiederum positiv sowohl auf die Produkteigenschaften als auch auf die Verfahrensführung selbst, zum Beispiel auf das Trocknung s verhalten des chemischen Halbzellstoffes auswirken, wie dies nachfolgend noch anhand von Beispielen demonstriert wird.
Als besonders günstig hat sich bei einer mechanischen Bearbeitung des chemischen Halbzellstoffes mittels eines Hochkonsistenz-Zerfaserers erwiesen, wenn eine Konsistenz der Feststoffsuspension vor der mechanischen Bearbeitung und Zerfaserung in dem Hochkonsistenz- Zerfaserer auf 30 % bis 40 % eingestellt wird.
Im Speziellen kann hierbei auch vorgesehen sein, dass die Feststoffsuspension auf einen Splittergehalt von weniger als 15 % nach T 275 sp-02:2007 bei einem Schopper-Riegler-Wert gemäß ISO 5267-1:1999 von mehr als 28°SR zerfasert wird. Der Splittergehalt nach T 275 sp-02:2007 kann hierbei insbesondere mit einer Somerville Apparatur bei einer Schlitzweite von 0,15 mm bestimmt werden. Zusätzlich oder unabhängig davon kann es aber auch sinnvoll sein, nach der mechanischen Bearbeitung und Zerfaserung in dem Hochkonsistenz-Zerfaserer oder nach der chemischen Behandlung eine mechanische Bearbeitung und Mahlung einer wässrigen Feststoffsuspension des chemischen Halbzellstoffes in einem Niedrigkonsistenz-Refiner durchzuführen.
Durch eine solche Niedrigkonsistenz-Mahlung des chemischen Halbzellstoffes können insbesondere die mechanischen Eigenschaften der aus dem chemischen Halbzellstoff in weiterer Folge hergestellten Verpackungsprodukte positiv beeinflusst, insbesondere die mechanischen Eigenschaften der Verpackungsprodukte weiter verbessert werden, wie dies ebenfalls nachfolgend anhand von Beispielen noch näher beschrieben wird.
Bei einer mechanischen Behandlung in einem Niedrigkonsistenz-Refiner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn eine Konsistenz der Feststoffsuspension vor der mechanischen Bearbeitung und Mahlung in dem Niedrigkonsistenz-Refiner auf 2 % bis 6 % eingestellt wird.
Bei einer Weiterbildung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass der chemische Halbzellstoff mit einem Wasserrückhalte- Wert nach ISO 23714:2014 von 130 % bis 195 % hergestellt wird.
Diese Verfahrensmaßnahme ist im Besonderen vorteilhaft hinsichtlich der im Verfahren durchgeführten Entwässerungs- bzw. Trocknungsschritte, da die im Verfahren geführte, wässrige Vliesbahn umfassend den chemischen Halbzellstoff besser bzw. mit geringerem Aufwand und auch energetisch günstiger entwässert werden kann.
Des Weiteren hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die zumindest eine, erste Vliesbahn, bezogen auf 100 Gew. % Trockenmasse der Vliesbahn, mit einem Gehalt von mindestens 50 Gew. % an dem chemischen Halbzellstoff hergestellt wird. Vorzugsweise kann die zumindest eine, erste Vliesbahn, bezogen auf 100 Gew. % Trockenmasse der Vliesbahn, mit einem Gehalt von mindestens 80 Gew. % an dem chemischen Halbzellstoff hergestellt werden.
Der zumindest einen, ersten wässrigen Suspension und/oder der zumindest einen, ersten Vliesbahn können grundsätzlich auch weitere, in der Papierindustrie übliche Zusatzstoffe bzw. Additive, wie etwa Füllstoffe, Stärke etc. beigemengt werden, wobei solche Zusatzstoffe vorzugsweise nur in geringen Mengen eingesetzt werden. Eine Konsistenz der zumindest einen, ersten wässrigen Suspension vor der Vergleichmäßigung und Vortrocknung zu der zumindest einen, ersten Vliesbahn kann auf einen Wert von 0,5 % bis 1,8 % eingestellt werden.
Eine solche Ausgangskonsistenz hat sich als gut geeignet für die weitere Verarbeitung der zumindest einen, ersten Suspension erwiesen, insbesondere hinsichtlich der folgenden Vergleichmäßigung und Trocknungsschritte.
Besonders bevorzugt kann als erstes Material ein chemischer Halbzellstoff mit einem Ascherückstand nach ISO 1762:2015 von weniger als 2 Gew.% hergestellt werden.
Aus einem solchen chemischer Halbzellstoff hergestellte Verpackungsprodukte weisen vor allem eine gute Alterungsbeständigkeit auf. Des Weiteren kann so insbesondere die mechanische Festigkeit der Verpackungsprodukte weiter verbessert werden.
Des Weiteren kann auch vorgesehen sein, als erstes Material ein Material mit keinem nachweisbaren Gehalt an Diisopropylnaphthalinen hergestellt wird.
Durch diese Maßnahme kann ein Einsatzspektrum der hergestellten Verpackungsprodukte erweitert werden. Zum Beispiel ist auch eine Verwendung als Lebensmittel-Verpackungsprodukt bzw. zur Verpackung von Lebensmitteln hierdurch zumindest ermöglicht. Ein Nachweis von Diisopropylnaphthalinen kann hierbei wie an sich bekannt durch Extraktion mit Dichlormethan oder Aceton, beispielsweise Ultraschallbad-unterstützt, und anschließender Gaschro- matografie-Massenspektrometer (GC-MS) Analyse nach DIN EN 14719:2005 erfolgen.
Bei dem Verfahren kann bezogen auf 100 Gew. % Gesamttrockenmasse an eingesetzten Materialien bzw. Ausgangsmaterialien zumindest 30 Gew. % des ersten Materials bzw. des chemischen Halbzellstoffes zur Herstellung eines Cellulosefaser-basierten Verpackungsprodukts eingesetzt werden.
Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass den Cellulose-basierten Verpackungsprodukten auch die durch den chemischen Halbzellstoff mit den angegebenen Parametern bereitgestellten, vorteilhaften Eigenschaften verliehen werden können. Es kann aber auch durchaus vorgesehen sein, dass bezogen auf 100 Gew. % Gesamttrockenmasse an eingesetzten Materialien zumindest 60 Gew. % des ersten Materials zur Herstellung eines Cellulosefaser-basierten Verpackungsprodukts eingesetzt werden.
Im Speziellen kann auch vorgesehen sein, dass zur Herstellung eines Cellulosefaser-basierten Verpackungsprodukts mehrere wasserhaltige Vliesbahnen verbunden werden, wobei die zumindest eine erste, wasserhaltige Vliesbahn umfassend den chemischen Halbzellstoff als außenliegende Vliesbahn angeordnet wird.
Hierdurch kann ein Verpackungsprodukt zumindest einseitig durch eine Lage umfassend den chemischen Halbzellstoff begrenzt werden. Natürlich kann im Verfahren aber auch eine zweite bzw. weitere wasserhaltige Vliesbahn umfassend den chemischen Halbzellstoff außenliegend gegenüber der zumindest einen, ersten Vliesbahn angeordnet werden, und so ein Verpackungsprodukt bereitgestellt werden, welches durch zwei Lagen umfassend den chemischen Halbzellstoff begrenzt ist.
Es kann aber auch vorgesehen sein, dass zur Herstellung eines Cellulosefaser-basierten Verpackungsprodukts mehrere wasserhaltige, erste Vliesbahnen umfassend den chemischen Halbzellstoff miteinander und/oder mit weiteren wasserhaltigen Vliesbahnen verbunden werden.
Im Speziellen kann auch vorgesehen sein, dass zur Herstellung eines Cellulosefaser-basierten Verpackungsprodukts ausschließlich mehrere wasserhaltige, erste Vliesbahnen umfassend den chemischen Halbzellstoff miteinander verbunden werden. Schließlich ist es auch möglich, dass zur Herstellung eines Cellulosefaser-basierten Verpackungsprodukts lediglich die zumindest eine wasserhaltige, erste Vliesbahn umfassend den chemischen Halbzellstoff verarbeitet, insbesondere getrocknet wird.
Die Aufgabe der Erfindung wird aber auch durch ein Cellulosefaser-basiertes Verpackungsprodukt gelöst, welches Verpackungsprodukt nach dem obenstehend beschriebenen Verfahren bzw. mittels den oben angegebenen Verfahrensmaßnahmen hergestellt sein kann.
Im Besonderen besteht das Cellulosefaser-basierte Verpackungsprodukt zu zumindest 30 Gew. % aus einem chemischen Halbzellstoff, aufweisend Cellulosefasern mit einer längenge- wichteten mittleren Faserlänge nach ISO 16065-2:2014 von 0,6 mm bis 1,2 mm sowie Hemi- cellulosen und, bezogen auf 100 Gew. % Trockenmasse des Halbzellstoffs aufweisend einen Lignin-Gehalt nach JAYME/KNOLLE/RAPP von 8 Gew.% bis 18 Gew.% und einen Extrakt- Gehalt nach ISO 14453:2014 von 0,2 Gew.% bis 1,5 Gew.%.
Ein solches Cellulosefaser-basiertes Verpackungsprodukt erfüllt die Anforderungen der Verpackungsindustrie überraschend gut, wie dies nachfolgend anhand von Beispielen noch näher erläutert wird. Im Speziellen weisen derartige Verpackungsprodukte erstaunlich gute mechanische Robustheit auf, sodass die Verpackungsprodukte für viele Verpackungen gut geeignet sind. Außerdem kann dem Verpackungsprodukt umfassend den chemischen Halbzellstoff mit den angegebenen Gehalten bzw. Gehaltbereichen an Lignin und Extrakt beispielsweise auch die in der Verpackungsindustrie gewünschte, leicht bräunliche Färbung gegeben werden. In Zusammenhang mit den Cellulosefasern dem angegebenen längengewichteten, mittleren Fa- serlängen-Bereich weist ein Verpackungsprodukt zudem überraschend gute mechanische Eigenschaften, wie etwa eine gute Stauchfestigkeit, welche in der Verpackungsindustrie besonders wichtig ist.
Ein Verpackungsprodukt kann beispielsweise durch ein Papier, Karton oder Pappe gebildet sein, und kann dementsprechend aus einer Lage oder mehreren verbundenen Lagen bzw. Papierlagen aufweisend Cellulosefasern bestehen. Einzelne Lagen können dabei wie in der Papierindustrie bzw. Verpackungsindustrie üblich ausgeformt sein, zum Beispiel als glatte Lagen ausgebildet sein, oder wie häufig im Falle von Kartonen verwendet eine gewellte Ausgestaltung aufweisen. Einzelne Lagen oder auch das gesamte Verpackungsprodukt kann bzw. können hierbei in der Papierindustrie übliche Additive bzw. Zusatzstoffe wie etwa Füllstoffe oder Stärke aufweisen, wobei solche Additive bevorzugt nur in geringer Menge enthalten sind.
Vorzugsweise kann der chemische Halbzellstoff einen Lignin-Gehalt nach JAYME/KNOLLE/RAPP von 9-17 Gew. % bezogen auf 100 Gew. % Trockenmasse des chemischen Halbzellstoffs aufweisen. Der chemische Halbzellstoff kann bezogen auf 100 Gew. % Trockenmasse des chemischen Halbzellstoffs mindestens 50 Gew. %, vorzugsweise mindestens 70 Gew. % Cellulosefasern mit dem spezifizierten längengewichteten, mittleren Fa- serlängen-Bereich nach ISO 16065-2:2014, und bezogen auf 100 Gew. % Trockenmasse des chemischen Halbzellstoffs etwa 15 bis 30 Gew. %, vorzugsweise 20 bis 25 Gew. % Hemicel- lulosen aufweisen. Der chemische Halbzellstoff kann bezogen auf 100 Gew. % Trockenmasse des chemischen Halbzellstoffs 51 - 75 Gew. %, insbesondere 58 - 70 Gew. % Cellulosefasern mit dem spezifizierten längengewichteten, mittleren Faserlängen-Bereich nach ISO 16065-2:2014 aufweisen. Vorzugsweise kann der chemische Halbzellstoff Cellulosefasern mit einer längengewichteten, mittleren Faserlänge nach ISO 16065-2:2014 von 0,8 mm bis 1,1 mm aufweisen.
Es kann bei dem Verpackungsprodukt durchaus auch vorgesehen sein, dass es zu zumindest 60 Gew. % aus dem chemischen Halbzellstoff mit den angegebenen Eigenschaften besteht.
Des Weiteren kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass es aus mehreren verbundenen Papierlagen besteht, wobei zumindest eine Papierlage des Verpackungsprodukts den chemischen Halbzellstoff umfasst.
Durch diese Merkmale kann eine Anwendungsbandbreite für Verpackungsprodukte erweitert werden.
Im Speziellen kann zumindest eine äußere Papierlage des Verpackungsprodukts den chemischen Halbzellstoff umfassen.
Hierdurch kann ein Verpackungsprodukt durch eine Papierlage umfassend den chemischen Halbzellstoff begrenzt sein, wodurch die vorteilhaften Eigenschaften des chemischen Halbzellstoffes besonders gut zur Geltung kommen.
Unabhängig von der Anordnung in einem Verpackungsprodukt kann die zumindest eine Papierlage umfassend den chemischen Halbzellstoff vorzugsweise zu mindestens 60 Gew. % aus dem chemischen Halbzellstoff bestehen.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verpackungsproduktes kann zumindest 80 % seiner äußeren Oberfläche im L*a*b*-Farbraum gemäß ISO 5631-2:2015 charakterisiert sein durch einen L*-Wert von 47 bis 54, einen a*-Wert von 6,2 bis 7,5 und einen b*-Wert von 14,0 bis 18,5. Eine solche Farbgebung entspricht im Wesentlichen den in der Verpackungsindustrie üblichen Verpackungsstandards, wie etwa bei einem Paket, und kann hierdurch ein Verpackungsprodukt mit hoher Akzeptanz bei Händlern und Konsumenten bereitgestellt werden. Natürlich können auch 100 % der äußeren Oberfläche des Verpackungsprodukts im L*a*b*-Farbraum nach ISO 5631-2:2015 durch die angegebenen Farbwerte charakterisiert sein, wobei in der Praxis häufig auf die äußere Oberfläche eines Verpackungsproduktes bedruckbare Fabel, vorgedruckte Beschriftungen, Packmittel etc. aufgebracht sein können.
Von besonderem Vorteil ist auch ein Verpackungsprodukt, bei welchem der chemische Halbzellstoff einen Ascherückstand nach ISO 1762:2015 von weniger als 2 Gew. % aufweist.
Hierdurch kann vor allem ein Verpackungsprodukt mit verbesserter Alterungsbeständigkeit, aber auch verbesserter mechanischer Festigkeit bereitgestellt werden.
Schließlich kann bei einer Weiterbildung des Verpackungsproduktes auch vorgesehen sein, dass der chemische Halbzellstoff keinen nachweisbaren Gehalt an Diisopropylnaphthalinen aufweist. Wie an sich bekannt kann ein Nachweis von Diisopropylnaphthalinen nach DIN EN 14719:2005 durch Extraktion mit Aceton oder Dichlormethan, beispielsweise Ultraschallbadunterstützt, und anschließender Gaschromatografie-Massenspektrometer (GC-MS) Analyse erfolgen.
Durch dieses Merkmal kann vor allem das Verwendungsspektrum des Verpackungsproduktes erweitert werden. Ein entsprechendes, Cellulosefaser-basiertes Verpackungsprodukt ist zum Beispiel auch zur Verpackung von Lebensmitteln geeignet.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:
Fig. 1 Ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrensschemas zur Herstellung des zumindest einen Cellulosefasern umfassenden, ersten Materials bzw. des chemischen Halbzellstoffs;
Fig. 2 Ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrensschemas zur mechanischen Bearbeitung einer wässrigen Feststoffsuspension des chemischen Halbzellstoffs; Fig. 3 Ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrensschema eines Stoffauflaufs und einer Siebpartie;
Fig. 4 Ausschnittsweise ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrensschemas einer Pressenpartie;
Fig. 5 Ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrensschemas zur Herstellung eines Vliesbahnverbundes;
Fig. 6 Ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrensschemas einer Trockenpartie;
Fig. 7 Ausschnittsweise ein Ausführungsbeispiel für ein Cellulosefaser-basiertes Verpackungsprodukt im Eängsschnitt;
Fig. 8 Ausschnittsweise ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Cellulosefaser-basiertes Verpackungsprodukt im Eängsschnitt;
Fig. 9 Ausschnittsweise ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Cellulosefaser-basiertes Verpackungsprodukt im Längsschnitt.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.
Das Verfahren zur Herstellung von Cellulosefaser-basierten Verpackungsprodukten beginnt wie in der Fig.l grob schematisch dargestellt mit der Herstellung zumindest eines Cellulosefasern umfassenden, ersten Materials 1. Als Ausgangsstoff zur Herstellung des zumindest einen Cellulosefasern umfassenden, ersten Materials 1 kann zum Beispiel zerkleinertes Hartholz 2 oder eine Mischung aus unterschiedlichen, zerkleinerten Harthölzern 2 eingesetzt werden. Vorzugsweise kann hierbei vorgesehen sein, dass zur Herstellung des zumindest einen Cellulosefasern umfassenden, ersten Materials 1 als zerkleinertes Hartholz 2 eine Mischung aus 60 Gew.% bis 90 Gew.% zerkleinertem Buchenholz und 10 Gew.% bis 40 Gew.% zerkleinertem Eichenholz eingesetzt wird. Insbesondere kann eine Mischung aus 70 Gew. % bis 85 Gew. % zerkleinertes Buchenholz und 15 Gew. % bis 30 Gew. % zerkleinertes Eichenholz eingesetzt werden. Mischungen dieser zerkleinerten Harthölzer 2 in den angegeben Gew. %- Bereichen haben sich als besonders gut geeignet zur Herstellung des zumindest einen, ersten Materials 1 mit gewünschten Parametern bzw. Eigenschaften erwiesen, wie nachfolgend noch beschrieben wird.
Wie weiters aus der Fig. 1 ersichtlich ist, wird das zerkleinerte Hartholz 2 anschließend durch einen Prozess umfassend chemisches Behandeln des zerkleinerten Hartholzes 2 in einem Kocher 3 bzw. Zellstoffkocher 3 hergestellt.
Wesentlich hierbei ist, dass als das zumindest eine Cellulosefasern umfassende, erste Material ein chemischer Halbzellstoff 6, aufweisend Cellulosefasern mit einer längengewichteten, mittleren Faserlänge nach ISO 16065-2:2014 von 0,6 mm bis 1,2 mm sowie Hemicellulosen und, bezogen auf 100 Gew. % Trockenmasse des chemischen Halbzellstoffs 6 aufweisend einen Lignin-Gehalt nach JAYME/KNOLLE/RAPP von 8 Gew.% bis 18 Gew.% sowie einen Extrakt-Gehalt nach ISO 14453:2014 von 0,2 Gew.% bis 1,5 Gew.%, hergestellt wird.
Unter 100 Gew. % Trockenmasse des chemischen Halbzellstoffes 6 ist der absolut trockene chemische Halbzellstoff 6 unter dem Begriff „atro“, also dessen Atro-Masse zu verstehen. Vorzugsweise kann der chemische Halbzellstoff 6 mit einem Lignin-Gehalt nach JAYME/KNOLLE/RAPP von 9 bis 17 Gew. % bezogen auf 100 Gew. % Trockenmasse des chemischen Halbzellstoffs 6 hergestellt werden. Der chemische Halbzellstoff 6 kann nach Herstellung bezogen auf 100 Gew. % Trockenmasse des chemischen Halbzellstoffs 6 mindestens 50 Gew. %, vorzugsweise mindestens 70 Gew. % Cellulosefasern mit dem spezifizierten längengewichteten, mittleren Faserlängen-Bereich nach ISO 16065-2:2014, und bezogen auf 100 Gew. % Trockenmasse des chemischen Halbzellstoffs etwa 15 bis 30 Gew. %, vorzugsweise 20 bis 25 Gew. % Hemicellulosen aufweisen. Der chemische Halbzellstoff 6 kann bezogen auf 100 Gew. % Trockenmasse des chemischen Halbzellstoffs 51 bis 75 Gew. %, insbesondere 58 bis 70 Gew. % Cellulosefasern mit dem spezifizierten längengewichteten, mittleren Faserlängen-Bereich nach ISO 16065-2:2014 aufweisen. Vorzugsweise kann der chemische Halbzellstoff 6 Cellulosefasern mit einer längengewichteten, mittleren Faserlänge nach ISO 16065-2:2014 von 0,8 mm bis 1,1 mm aufweisen. Besonders bevorzugt kann als erstes Material ein chemischer Halbzellstoff 6, bezogen auf 100 Gew. % Trockenmasse des Halbzellstoffs 6 aufweisend einen Extrakt- Gehalt nach ISO 14453:2014 von 0,3 Gew.% 1,0 Gew.% hergestellt werden.
Von besonderem Vorteil kann es sein, wenn als erstes Material 1 ein chemischer Halbzellstoff 6 mit einem Ascherückstand nach ISO 1762:2015 von weniger als 2 Gew.% hergestellt wird. Außerdem kann es besonders zweckmäßig sein, dass als erstes Material 1 ein chemischer Halbzellstoff 6 mit keinem nachweisbaren Gehalt an Diisopropylnaphthalinen hergestellt wird. Durch diese Maßnahmen kann einerseits die Alterungsbeständigkeit des hergestellten Verpackungsproduktes verbessert werden, vor allem kann aber auch ein möglicher Einsatzumfang der Verpackungsprodukte erweitert werden, zum Beispiel bis in den Lebensmittelverpackungsbereich hinein. Wie an sich bekannt kann ein Nachweis von Diisopropylnaphthalinen nach DIN EN 14719:2005 durch Extraktion mit Aceton oder Dichlormethan, beispielsweise Ultraschallbad-unterstützt, und anschließender Gaschromatografie-Massenspektrometer (GC-MS) Analyse erfolgen.
Das zerkleinerte Hartholz 2 bzw. die Mischung aus Harthölzern 2 kann mittels bzw. in einer Aufschlusslösung aufweisend 9 g/L bis 50 g/L aktives Alkali, ausgedrückt als NaOH chemisch behandelt werden. Der Begriff aktives Alkali umfasst hierbei wie bekannt primär die Summe der Hydroxyl- und Hydro-Sulfit-Spezies der Aufschlusslösung wie zum Beispiel in SCAN-N 2:88, 1988 beschrieben, und kann zum Beispiel nach der in SCAN -N 30 beschriebenen Titrationsprozedur bestimmt werden. Wie an sich in der Papierindustrie üblich erfolgt die Konzentrationsangabe hierbei durch Umrechnen der erhaltenen Werte unter Heranziehen des Molekulargewichts von NaOH (~40 g/mol). Vorzugsweise kann das zerkleinerte Hartholz 2 bzw. die Mischung aus Harthölzern 2 mittels bzw. in einer Aufschlusslösung aufweisend 15 g/L bis 34 g/L aktives Alkali, ausgedrückt als NaOH chemisch behandelt werden.
Eine Temperatur der Aufschlusslösung während des chemischen Behandelns kann 150 °C bis 180 °C, vorzugsweise 160 °C bis 175 °C betragen und eine Dauer des chemischen Behandelns kann 25 Minuten bis 45 Minuten, bevorzugt 30 Minuten bis 40 Minuten betragen.
Ein Gewichtsverhältnis Aufschlusslösung/Hartholz, üblicherweise auch als Hydromodul bezeichnet, kann bei der chemischen Behandlung des Hartholzes 2 zum Beispiel 3 bis 8 m3/bdt Holz, vorzugsweise etwa 4,5 bis 7 m3/bdt Holz betragen. Die Abkürzung bzw. Einheit bdt bezeichnet hierbei den in der Papiertechnologie üblichen Term „bone dry ton“, und bezieht sich somit auf eine Tonne absolut trockenes Holz im Sinne des Atro-Gewichts. Vorzugsweise kann das zerkleinerte Hartholz in einer Aufschlusslösung bezogen auf Gesamtmasse trockenes Holz umfassend eine Menge an aktivem Alkali von ca. 7,5 % bis 15 %, vorzugsweise 10 % bis 15 % chemisch behandelt werden. Eine Sulfidität der Aufschlusslösung kann zum Beispiel 60 bis 65 % bezogen auf aktives Alkali betragen.
Im Speziellen kann das zumindest eine Cellulosefasern umfassende, erste Material 1 durch einen Prozess umfassend chemisches Behandeln von zerkleinertem Hartholz 2 in einer Aufschlusslösung aufweisend von 3 g/L bis 21 g/L NaOH, vorzugsweise aufweisend von 6 g/L bis 14 g/L NaOH hergestellt werden. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine Cellulosefasern umfassende, erste Material 1 durch einen Prozess umfassend chemisches Behandeln von zerkleinertem Hartholz 2 in einer Aufschlusslösung aufweisend von 6 g/L bis 29 g/L Na2S, bevorzugt von 9 g/L bis 20 g/L Na2S, ausgedrückt als NaOH hergestellt wird.
Das zumindest eine Cellulosefasern umfassende, erste Material 1 kann auch durch einen Prozess umfassend chemisches Behandeln von zerkleinertem Hartholz 2 in einer Aufschlusslösung aufweisend von 10 g/L bis 50 g/L Na2COs, vorzugsweise von 17 g/L bis 34 g/L Na2COs, ausgedrückt als NaOH hergestellt werden. Dies hat insbesondere vorteilhafte Auswirkungen auf das Herstellungsverfahren selbst, da wie folgend beschrieben ein Rückgewinnen der Aufschlusslösung vereinfacht durchgeführt werden kann.
Die Aufschlusslösung kann die oben genannten Komponenten, also NaOH, Na2S und Na2COs natürlich gemeinsam aufweisen, wobei aktives Alkali primär durch NaOH und Na2S gebildet ist.
Wie in der Fig. 1 grob schematisch dargestellt ist, kann die Aufschlusslösung aus dem Kocher 3 nach dem chemischen Behandeln optional in einem Blastank 4 weiterbehandelt werden.
Hiernach kann das Cellulosefasern umfassende, erste Material 1 von der nach dem chemischen Behandeln erhaltenen Aufschlusslösung, auch als Schwarzlauge bezeichnet, getrennt werden, beispielsweise mittels Waschpressen 5. Nach Abtrennung der Schwarzlauge kann der erhaltene, chemische Halbzellstoff 6 noch in einem in der Fig. 1 nicht näher dargestellten Verfahrens schritt gereinigt und sodann weiter verarbeitet werden.
Die durch das Kochen im Kocher 3 erhaltene Schwarzlauge kann wie in der Fig. 1 grob veranschaulicht via einer Rückgewinnung sstrecke 7 aufbereitet und wieder als Aufschlusslösung in den Kocher 3 rückgeführt werden. Wie an sich bekannt kann eine Aufbereitung sstrecke 7 ein Aufkonzentrieren bzw. Eindampfen der Schwarzlauge und anschließend ein Verbrennen der eingedampften Schwarzlauge umfassen. Aus der entstehenden anorganischen Schmelze kann wie in der Papierindustrie üblich sodann durch Verdünnen mit Wasser und/oder frischer Dünnweißlauge eine wieder verwendungsfähige Aufschlusslösung hergestellt und dem Kocher 3 wieder zugeführt werden. Wie bereits obenstehend erwähnt hat sich hierbei erwiesen, dass zur Herstellung des chemischen Halbzellstoffes 6 bzw. des Cellulosefasern umfassenden, ersten Materials 1 keine umfassende bzw. vollständige Aufbereitung der Schwarzlauge zu einer sogenannten Weißlauge erforderlich ist. Im Besonderen kann die in dem Kocher 3 zur Herstellung des chemischen Halbzellstoffes 6 verwendete Aufschlusslösung zweckmäßigerweise durchaus Na2COs in dem bereits oben angegebenen Konzentrationsbereich enthalten, wodurch eine vollständige Kaustifizierung bei der Aufbereitung der Schwarzlauge erübrigt werden kann. Eine solche, Na2COs aufweisende Aufschlusslösung kann im Fachjargon auch als Grünlauge bezeichnet werden.
Das zumindest eine Cellulosefasern umfassende, erste Material 1 bzw. der chemische Halbzellstoff 6 kann sodann weiterverarbeitet werden. Je nach Anforderung an das Verpackungsprodukt kann es hierbei zweckmäßig sein, wenn nach der chemischen Behandlung eine mechanische Bearbeitung und Zerfaserung einer wässrigen Feststoffsuspension des chemischen Halbzellstoffes 6 in einem Hochkonsistenz-Zerfaserer 8 bzw. Hochkonsistenz-Refiner 8 durchgeführt wird. Hierzu kann wie in der Fig. 2 dargestellt der chemische Halbzellstoff 6 zunächst in einem Tank 9 mit optionaler Umwälzvorrichtung zu einer wässrigen Feststoffsuspension verdünnt werden. Eine Konsistenz der Feststoffsuspension vor der mechanischen Bearbeitung und Zerfaserung in dem Hochkonsistenz -Zerfaserer 8 kann zum Beispiel auf 30 % bis 40 % eingestellt werden. Eine derartige Zerfaserung in einem Hochkonsistenz-Zerfaserer 8 dient unter anderem einer Absenkung des sogenannten Splitteranteils des chemischen Halbzellstoffes 6, also der Auflösung von noch holzähnlichen Zellstoff- Agglomeraten. Von Vorteil hat sich erwiesen, wenn die Feststoffsuspension des chemischen Halbzellstoffes 6 auf einen Splittergehalt von weniger als 15 % nach T 275 sp-02:2007 bei einem Schopper-Riegler- Wert gemäß ISO 5267-1:1999 von mehr als 28°SR zerfasert wird. Der Splittergehalt nach T 275 sp-02:2007 kann hierbei insbesondere mit einer Somerville Apparatur bei einer Schlitzweite von 0,15 mm bestimmt werden. Wie weiters in der Fig. 2 dargestellt ist, kann es außerdem auch zweckmäßig sein, dass nach der ersten mechanischen Bearbeitung und Zerfaserung in dem Hochkonsistenz-Zerfaserer 8 eine mechanische Bearbeitung und Mahlung des chemischen Halbzellstoffes 6 bzw. einer wässrigen Feststoffsuspension des chemischen Halbzellstoffes 6 in einem Niedrigkonsistenz- Refiner 10 durchgeführt wird. Hierzu kann wiederum eine Feststoffsuspension des chemischen Halbzellstoffes 6 in einem Tank 11 hergestellt werden. Eine Konsistenz der Feststoffsuspension vor der mechanischen Bearbeitung und Mahlung in dem Niedrigkonsistenz- Refiner 10 kann zweckmäßigerweise auf 2 % bis 6 % eingestellt werden.
Alternativ zu dem in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel kann durchaus auch vorgesehen sein, dass lediglich eine mechanische Bearbeitung des chemischen Halbzellstoffes 6 in einem Hochkonsistenz-Zerfaserer 8 durchgeführt wird. Genauso kann es in anderen Fällen aber auch sinnvoll sein, dass eine Zerfaserung in einem Hochkonsistenz-Zerfaserer 8 erübrigt wird und lediglich eine mechanische Bearbeitung des chemischen Halbzellstoffes 6 in einem Niedrigkonsistenz-Zerfaserer 10 bzw. -refiner 10 durchgeführt wird. Im Prinzip kann je nach Anforderungsprofil an ein herzustellendes Verpackungsprodukt eine mechanische Bearbeitung des chemischen Halbzellstoffes 6 auch gänzlich erübrigt werden. Eine mechanische Bearbeitung bzw. Zerfaserung des chemischen Halbzellstoffes 6 wirkt sich in erster Linie positiv auf ein Trocknungsverhalten im Zuge der weiteren Verarbeitung des chemischen Halbzellstoffes 6 und auf die Luftdurchlässigkeit bzw. Porosität sowie beispielsweise die mechanischen Eigenschaften der hergestellten Verpackungsprodukte aus.
Ganz grundsätzlich hat sich vor allem hinsichtlich der Weiterverarbeitung als vorteilhaft erwiesen, wenn der chemische Halbzellstoff 6 mit einem Wasserrückhalte- Wert nach ISO 23714:2014 von 130 % bis 195 % hergestellt wird.
Unabhängig davon, ob eine mechanische Bearbeitung des chemischen Halbzellstoffes 6 in wenigstens einem Zerfaserer bzw. Refiner 8, 10 durchgeführt wird oder nicht, erfolgt zur weiteren Verarbeitung des zumindest einen Cellulosefasern umfassenden, ersten Materials 1 bzw. des chemischen Halbzellstoffes 6 eine Herstellung zumindest einer das erste Material 1 bzw. den chemischen Halbzellstoff 6 umfassenden, ersten wässrigen Suspension, zum Beispiel wie in der Fig. 3 veranschaulicht in einem weiteren Tank 12 mit Rührwerk(en). Optional kann auch eine chemische Zusammensetzung der zumindest einen, ersten wässrigen Suspension vor der Weiterverarbeitung wie in der Papier- bzw. Zellstofftechnik an sich bekannt eingestellt bzw. angepasst werden. Insbesondere können der zumindest einen, ersten wässrigen Suspension in der Papiertechnologie übliche Additive bzw. Zuschlagstoffe und Hilfsstoffe, wie etwa Füllstoffe, Stärke etc. beigemengt werden. Hierzu kann ein üblich ausgestalteter Konstantteil vorgesehen sein, welches in der Fig. 3 lediglich schematisch durch Tank 12 repräsentiert wurde. In der Realität kann ein solcher Konstantteil natürlich noch weitere geläufige Komponenten umfassen.
Unabhängig davon kann eine Konsistenz der zumindest einen, ersten wässrigen Suspension vor der Weiterverarbeitung auf einen Wert von 0,5 % bis 1,8 %, vorzugsweise von 0,8 % bis 1,5 % eingestellt werden. Dies zum Beispiel durch Zuführen von Wasser in den Tank 12. Die Weiterverarbeitung dieser zumindest einen, ersten Suspension kann sodann wie an sich bekannt mittels einer Papiermaschine erfolgen, wie dies im Folgenden anhand der Figuren 3 bis 6 grob schematisch beschrieben wird.
Wie in der Fig. 3 dargestellt ist, kann die zumindest eine, erste wässrige Suspension umfassend den chemischen Halbzellstoff 6 wie an sich bekannt auf ein umlaufendes Endlossieb 13 einer Siebpartie 14 aufgebracht werden. In einer solchen Siebpartie 14 erfolgt eine Vergleichmäßigung der zumindest einen, ersten wässrigen Suspension und Vortrocknung zu zumindest einer wasserhaltigen, ersten Vliesbahn 15, wie dies in der Fig. 3 schematisch veranschaulicht ist. Das Sieb 13 kann hierbei über Entwässerungsmittel 16 der Siebpartie 14 geführt werden, welche Entwässerungsmittel 16 zum Beispiel durch Saugleisten gebildet sein können. Grundsätzlich kann eine Entwässerung in einer Siebpartie 14 lediglich durch Schwerkraft erfolgen. Zusätzlich kann aber zum Beispiel je nach Ausführung einer Siebpartie 14 die Entwässerung bzw. Vortrocknung der zumindest einen, ersten Vliesbahn 15 durch Erzeugung eines Unterdrucks mittels einer Unterdruckvorrichtung 17 unterstützt werden. Die zumindest eine erste Vliesbahn 15 umfassend den chemischen Halbzellstoff 6 kann mittels der Siebpartie 14 zum Beispiel auf einen Wassergehalt von 70 Gew. % bis 85 Gew. % vorgetrocknet werden.
Der zumindest einen, ersten wässrigen Suspension bzw. der zumindest einen, ersten Vliesbahn 15 können ganz grundsätzlich auch weitere, in der Papierindustrie übliche Zusatzstoffe bzw. Additive, wie etwa Füllstoffe, Stärke etc. beigemengt werden, wobei solche Zusatzstoffe vorzugsweise nur in geringen Mengen eingesetzt werden. Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine, erste Vliesbahn 15, bezogen auf 100 Gew. % Trockenmasse der Vliesbahn 15, also atro, mit einem Gehalt von mindestens 50 Gew. %, vorzugsweise mit einem Gehalt von mindestens 80 Gew.% an dem chemischen Halbzellstoff hergestellt wird.
Nachfolgend kann die zumindest eine, erste Vliesbahn 15 wie in der Fig. 4 dargestellt mittels einer Pressenpartie 18 weiter getrocknet werden. Die zumindest eine, erste Vliesbahn 15 kann wie dargestellt zwischen Walzen 19 der Pressenpartie 18 hindurchgeführt werden und dadurch unter hohem Druck weiter entwässert werden. Zusätzlich kann die weitere Trocknung zusätzlich mittels saugfähigem Stützmaterial unterstützt werden, wie an sich bekannt zum Beispiel durch die in der Fig. 4 dargestellten Filzmatten 20. Ein Wassergehalt der zumindest einen, ersten Vliesbahn 15 nach Hindurchführung durch eine Pressenpartie 18 kann zum Beispiel ca. 40 Gew. % bis 65 Gew. % bezogen auf die Gesamtmasse der Vliesbahn 15 betragen. In der Fig. 4 ist zwecks besserer Ersichtlichkeit wie auch anhand der Abrisslinien erkennbar eine Pressenpartie 18 nur ausschnittsweise dargestellt. Insbesondere kann eine Pressenpartie 18 wie an sich bekannt mehr als nur zwei Walzen 19 umfassen, insbesondere können mehrere durch Walzen 19 gebildete Walzenpaare nacheinander angeordnet sein, wobei einzelne Walzenpaare durchaus unterschiedlich ausgebildet sein können. Als Beispiele für mögliche Ausführungen von Pressenpartien seien an dieser Stelle eine sogenannte Schuhpresse und eine sogenannte Nip-Presse genannt.
Neben der zumindest einen, ersten Vliesbahn 15 aufweisend das Cellulosefaser umfassende, erste Material 1 bzw. den chemischen Halbzellstoff 6 können je nach Anforderung an das herzustellende Verpackungsprodukt, zum Beispiel ob ein Verpackungspapier, -pappe oder -kar- ton hergestellt werden soll, zusätzlich noch weitere Vliesbahnen 21 ,22 zu dem Verpackungsprodukt verarbeitet werden. Insbesondere kann es zweckmäßig sein, dass zur Herstellung eines Cellulosefaser-basierten Verpackungsprodukts mehrere wasserhaltige Vliesbahnen 15, 21, 22 verbunden werden, wobei die zumindest eine erste, wasserhaltige Vliesbahn 15 umfassend den chemischen Halbzellstoff 6 vorzugsweise als außenliegende Vliesbahn 15 angeordnet wird.
Ein solches Beispiel zur Herstellung eines Cellulosefaser-basierten Verpackungsproduktes, hergestellt aus mehreren Vliesbahnen wird nun anhand von Fig. 5 näher erläutert, wobei das in der Fig. 5 schematisch dargestellte Verfahren rein beispielhaft gewählt ist. Selbstverständlich sind auch andere Ausführungsformen des Verfahrens als das in der Fig. 5 dargestellte möglich.
Bei dem in der Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Herstellung eines Cellulosefa- ser-basierten Verpackungsprodukts in Form eines Wellpappe-Kartons dargestellt. In einem solchen Fall können zusätzlich zu der zumindest einen, ersten Vliesbahn 15 optional eine oder mehrere, weitere wasserhaltiger Vliesbahn(en) 21, 22 aus einem oder mehreren Cellulosefasern umfassenden Material(ien) via Herstellung einer oder mehrerer, weiterer wässriger Suspensionen) und deren Vortrocknung bereit- bzw. hergestellt werden.
Eine Herstellung solcher weiterer Vliesbahnen 21, 22 kann grundsätzlich analog oder ähnlich wie obenstehend anhand der Fig. 1 bis 4 beschrieben, hergestellt werden. Es ist aber selbstverständlich auch möglich, dass weitere Vliesbahnen 21, 22 in anderer Art und Weise mittels anderer, an sich in der Papierindustrie bekannter Methoden hergestellt werden. Grundsätzlich können solche weiteren Vliesbahnen ebenfalls das erste, Cellulosefasern umfassende Material 1 bzw. den chemischen Halbzellstoff 6 umfassen oder größtenteils daraus bestehen. Es ist aber natürlich auch möglich, dass weitere Vliesbahnen 21, 22 aus anderen Cellulosefasern umfassenden Materialien hergestellt werden, beispielsweise durch Recyclingmethoden aus Altpapier oder aus Hart- bzw. Weichhölzem oder anderen Cellulose aufweisenden Pflanzen durch mechanische, thermomechanische und/oder chemische Aufbereitungsverfahren, anschließende Vergleichmäßigung und Trocknung zu Vliesbahnen. Zum Beispiel können solche weitere Vliesbahnen 21, 22 Holzstoff oder chemisch aufbereiteten Zellstoff umfassen. Auch solchen weiteren Vliesbahnen 21, 22 können wie der zumindest einen, ersten Vliesbahn 15 gegebenenfalls in der Papierindustrie übliche Additive beigemengt sein.
Wie anhand des in der Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiels ersichtlich, kann zur Herstellung eines Verpackungskartons eine der weiteren Vliesbahnen 21 mittels Riffelwalzen 23, welche gegebenenfalls beheizt sein können, eine Wellung bzw. Riffelung in dieser Vliesbahn 21 erzeugt werden. Anschließend kann eine solche gewellte Vliesbahn 21 mit der zumindest einen, ersten Vliesbahn 15 und gegebenenfalls mit einer oder mehreren weiteren Vlies- bahn(en) 22 verbunden werden. Eine Verbindung der Vliesbahnen 15, 21, 22 kann zum Beispiel grundsätzlich vor der weiteren Trocknung durch Nasspressen erfolgen, kann aber auch zum Beispiel durch Verkleben bzw. Verleimen erfolgen. Insofern ist es möglich, dass eine Herstellung und Trocknung von Vliesbahnen 15, 21, 22 in unterschiedlichen Anlagen bzw. Papiermaschinen erfolgt, wobei die Vliesbahnen 15, 21, 22 sodann durch Verkleben bzw. Verleimen in Nachhinein verbunden werden.
Alternativ zu dem in der Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist es selbstverständlich auch möglich, dass auch optionale, weitere Vliesbahnen 21, 22 den chemischen Halbzellstoff 6 umfassen. Ebenso ist je nach Anforderung an das Verpackungsprodukt wie bereits erwähnt aber auch möglich, dass mehr oder weniger, weitere Vliesbahnen 21, 22 als in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 gezeigt, zur Herstellung des Verpackungsprodukts vereinigt werden. Zum Beispiel ist es durchaus möglich, dass lediglich die zumindest eine, erste wasserhaltige Vliesbahn 15 zu einem Verpackungsprodukt verarbeitet wird.
Unabhängig davon erfolgt schließlich die Weiterverarbeitung der wasserhaltigen ersten Vliesbahn 15 und optional weiterer, wasserhaltiger Vliesbahnen 21, 22 zu dem Cellulosefaser-ba- sierten Verpackungsprodukt unter weiterer Trocknung der Vliesbahn(en) 15, 21, 22. Hierzu können wie in der Fig. 6 dargestellt die Vliesbahn(en) 15, 21, 22 mittels einer Trockenpartie 24 auf einen gewünschten Wassergehalt endgetrocknet werden. In der Fig. 6 ist zur besseren Ersichtlichkeit lediglich die zumindest eine, erste Vliesbahn 15 dargestellt, respektive für den Fall der Verarbeitung mehrerer Vliesbahnen 15, 21, 22 vereinfacht ein Vliesbahnverbund 25 dieser Vliesbahnen 15, 21, 22 dargestellt.
Eine Trockenpartie 24 kann wie in der Fig. 6 dargestellt zahlreiche rotierende Trockenzylinder 26 umfassen, über welche die zumindest eine, erste Vliesbahn 15 bzw. gegebenenfalls der Vliesbahnverbund 25 geführt werden kann. Die Trockenzylinder können direkt beheizt sein. Zum Beispiel können in der Fig. 6 nicht näher dargestellte Heizkanäle zur Durchleitung von Heißdampf in den Trockenzylindern 26 ausgebildet sein. Alternativ ist zum Beispiel auch eine Beheizung der Trockenzylinder 26 mittels einer elektrischen Widerstandsheizung möglich. Eine Temperatur der Trockenzylinder 26 einer Trockenpartie 24 kann zum Beispiel in Hindurchführungsrichtung der zumindest einen Vliesbahn 15 respektive optional eines Vliesbahnverbundes 25 sukzessive steigen. Eine Trockenpartie 24 kann wie an sich bekannt zusätzlich weitere Entwässerungshilfsmittel umfassen, wie etwa die in der Fig. 6 dargestellten Siebbahnen 27, welche über Umlenkrollen 28 geführt sein können. Durch solche Siebbahnen 27 kann beispielsweise ein Verlaufen der zumindest einen, ersten Vliesbahn 15 bzw. des Vliesbahnverbundes 25 von den heißen Trockenzylindern 26 vermieden werden. Die zumindest eine, erste Vliesbahn 15 bzw. gegebenenfalls der Vliesbahnverbund 25 können mittels der Trockenpartie 24 beispielsweise auf einen Wassergehalt von 1 Gew. % bis 10 Gew. % getrocknet werden.
Nach der Trocknung in der in der Trockenpartie 24 kann das erhaltene Cellulosefaser-basierte Verpackungsprodukt natürlich noch entsprechend der Erfordernisse konfektioniert werden, wobei üblicherweise eine Konfektionierung zu Rollen- oder Endlosverpackungsprodukten erfolgt.
Unabhängig von der genauen Verarbeitung einer oder mehrerer Vliesbahnen 15, 21, 22 inkludierend die zumindest eine, erste Vliesbahn 15 umfassend den chemischen Halbzellstoff 6, kann bei dem Verfahren ganz allgemein vorgesehen sein, dass bezogen auf 100 Gew. % Gesamttrockenmasse an eingesetzten Materialien zumindest 30 Gew. % des ersten Materials 1 bzw. des chemischen Halbzellstoffes 6 zur Herstellung des Cellulosefaser-basierten Verpackung sprodukts eingesetzt werden. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass bezogen auf 100 Gew. % Gesamttrockenmasse an eingesetzten Materialien zumindest 60 Gew. % des ersten Materials 1 bzw. des chemischen Halbzellstoffes 6 zur Herstellung des Cellulosefaser-basierten Verpackungsprodukts eingesetzt werden. Es ist durchaus auch möglich, dass bezogen auf 100 Gew. % Gesamttrockenmasse an eingesetzten Materialien mindestens 90 Gew. % des ersten Materials 1 bzw. des chemischen Halbzellstoffes 6 zur Herstellung des Cellulosefaserbasierten Verpackungsprodukts eingesetzt werden.
In den Fig. 7 bis 9 sind schließlich mögliche Ausführungsvarianten von Cellulosefaser-basierten Verpackungsprodukten 29 ausschnittsweise im Längsschnitt dargestellt, wobei diese drei Ausführungsbeispiele rein beispielhaft sind und selbstverständlich noch weitere Ausgestaltungsvarianten möglich sind, wie dies auch bereits obenstehend anhand der Beschreibung des Verfahrens ausgeführt wurde. Ein Cellulosefaser-basiertes Verpackungsprodukt kann insbesondere gemäß den oben beschriebenen Verfahrens schritten bzw. -maßnahmen hergestellt sein.
Unabhängig von der exakten Ausgestaltung eines Cellulosefaser-basierten Verpackungsprodukts 29 ist vorab festzuhalten, dass es zu zumindest 30 Gew. % aus einem chemischen Halbzellstoff 6, aufweisend Cellulosefasern mit einer längengewichteten, mittleren Faserlänge nach ISO 16065-2:2014 von 0,6 mm bis 1,2 mm sowie Hemicellulosen und, bezogen auf 100 Gew. % Trockenmasse des Halbzellstoffs aufweisend einen Lignin-Gehalt nach JAYME/KNOLLE/RAPP von 8 Gew.% bis 18 Gew.% und einen Extrakt- Gehalt nach ISO 14453:2014 von 0,2 Gew.% bis 1,5 Gew.% besteht. Vorzugsweise kann der chemische Halbzellstoff 6 einen Lignin-Gehalt nach JAYME/KNOLLE/RAPP von 9 bis 17 Gew. % bezogen auf 100 Gew. % Trockenmasse des chemischen Halbzellstoffs 6 aufweisen. Der chemische Halbzellstoff 6 kann bezogen auf 100 Gew. % Trockenmasse des chemischen Halbzellstoffs 6 mindestens 50 Gew. %, vorzugsweise mindestens 70 Gew. % Cellulosefasern mit dem spezifizierten längengewichteten, mittleren Faserlängen-Bereich, und bezogen auf 100 Gew. % Trockenmasse des chemischen Halbzellstoffs etwa 15 bis 30 Gew. %, vorzugsweise 20 bis 25 Gew. % Hemicellulosen aufweisen. Der chemische Halbzellstoff 6 kann bezogen auf 100 Gew. % Trockenmasse des chemischen Halbzellstoffs 51 bis 75 Gew. %, insbesondere 58 bis 70 Gew. % Cellulosefasern mit dem spezifizierten längengewichteten, mittleren Faserlängen- Bereich nach ISO 16065-2:2014 aufweisen. Vorzugsweise kann der chemische Halbzellstoff 6 Cellulosefasern mit einer längengewichteten, mittleren Faserlänge nach ISO 16065-2:2014 von 0,8 mm bis 1,1 mm aufweisen.
Besonders bevorzugt kann der chemische Halbzellstoff 6, bezogen auf 100 Gew. % Trockenmasse des Halbzellstoffs 6 einen Extrakt- Gehalt nach ISO 14453:2014 von 0,3 Gew.% 1,0 Gew.% aufweisen.
Im Besonderen kann vorgesehen sein, dass ein Cellulosefaser-basiertes Verpackungsprodukt 29 zu zumindest 60 Gew. % aus dem chemischen Halbzellstoff 6 besteht.
Bei dem in der Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel für ein Cellulosefaser-basiertes Verpackungsprodukt 29 besteht selbiges lediglich aus einer Papierlage 30, welche Papierlage 30 des Verpackungsprodukts 29 den chemischen Halbzellstoff 6 umfasst bzw. zumindest überwiegend aus dem chemischen Halbzellstoff 6 besteht.
Bei dem in der Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das Cellulosefaser-basierte Verpackungsprodukt 29 aus zwei miteinander verbundenen Papierlagen 30, 31, wobei mindestens eine Papierlage 30 den chemischen Halbzellstoff 6 umfasst bzw. zumindest überwiegend aus dem chemischen Halbzellstoff 6 besteht. Die andere Papierlage 31 kann wie oben anhand des Verfahrens bereits beschrieben ein anderes Cellulosefasern aufweisendes Material, zum Beispiel Holzstoff, Zellstoff oder Recyclingmaterial bzw. aufbereitetes Altpapier umfassen. Beispielweise kann die Lage 31 auch andere nicht faserbasierte Materialien wie Kunststoffe, Metalle oder andere Materialien oder Materialmischungen umfassen. Bei dem in der Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das Verpackungsprodukt 29 in Form eines Kartons aus insgesamt drei miteinander verbundenen Papierlagen 30, 31, 32, wobei eine gewellte Papierlage 32 bei diesem Ausführungsbeispiel von zwei ungewellten Papierbahnen bzw. -lagen 30, 31 umgeben ist. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel kann mindestens eine Papierlage 30 den chemischen Halbzellstoff 6 umfassen bzw. zumindest überwiegend aus dem chemischen Halbzellstoff 6 bestehen. Die gewellte Papierlage 32 kann zum Beispiel recyceltes Altpapier bzw. aus Altpapier gewonnene Cellulosefasern umfassen, während die zweite ungewellte Papierlage 31 zum Beispiel einen weiteren Zellstoff, wie etwa Kraft-Zellstoff umfassen kann. Ebenso ist es aber zum Beispiel auch möglich, dass die beiden äußeren, ungewellten Papierlagen 30, 31 den chemischen Halbzellstoff 6 umfassen bzw. zumindest überwiegend aus dem chemischen Halbzellstoff 6 bestehen. Eine weitere Möglichkeit besteht aber auch darin, dass alle drei Papierlagen 30, 31, 32 des in der Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiels den chemischen Halbzellstoff 6 umfassen bzw. überwiegend hieraus bestehen.
Wie anhand der Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 7 bis 9 gezeigt, kann also vorgesehen sein, dass zumindest eine Papierlage 30 des Verpackungsprodukts 29 den chemischen Halbzellstoff 6 umfasst. Des Weiteren kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass zumindest eine äußere Papierlage 30 des Verpackungsprodukts 29 den chemischen Halbzellstoff 6 umfasst bzw. zumindest überwiegend aus dem chemischen Halbzellstoff 6 besteht. Unabhängig von der Anordnung einer den chemischen Halbzellstoff 6 umfassenden Papierlage 30 kann insbesondere vorgesehen sein, dass diese zumindest eine Papierlage 30 zu mindestens 60 Gew. % aus dem chemischen Halbzellstoff 6 besteht.
In weiterer Folge kann ein Cellulosefaser-basiertes Verpackungsprodukt vorzugsweise dadurch gekennzeichnet sein, dass zumindest 80 % seiner äußeren Oberfläche im L*a*b*- Farbraum nach ISO 5631-2:2015 charakterisiert ist durch einen L*-Wert von 47 bis 54, einen a*-Wert von 6,2 bis 7,5 und einen b*-Wert von 14,0 bis 18,5. Eine solche Farbe entspricht recht genau den in der Verpackungsindustrie üblichen Verpackungsstandards, wie etwa bei einem Paket, und kann hierdurch ein Verpackungsprodukt mit hoher Akzeptanz bei Händlern und Konsumenten bereitgestellt werden.
Des Weiteren kann es vorteilhaft sein, wenn der chemische Halbzellstoff des Verpackungsprodukts 29 einen Ascherückstand nach ISO 1762:2015 von weniger als 2 Gew. % aufweist. Schließlich kann vorzugsweise außerdem vorgesehen sein, dass der chemische Halbzellstoff des Verpackungsprodukts 29 keinen nachweisbaren Gehalt an Diisopropylnaphthalinen nach DIN EN 14719:2005 aufweist. Neben einer Verbesserung der Alterungsbeständigkeit kann durch diese Merkmale vor allem ein möglicher Einsatzumfang des hergestellten Verpackungsproduktes erweitert werden, zum Beispiel bis in den Lebensmittelverpackungsbereich hinein. Ein Nachweis von Diisopropylnaphthalinen kann zum Beispiel mittels GC-MS Analyse erfolgen.
Zur Demonstration der Eignung des chemischen Halbzellstoffes 6 mit den angegebenen Parametern zur Herstellung von Cellulose-basierten Verpackungsprodukten 29 werden im Folgenden noch einige Beispiele für die Herstellung und Bestimmung der Eigenschaften von aus dem chemischen Halbzellstoff 6 hergestellten Papierpropen angegeben.
Beispiele:
Es wurden mehrere Proben chemischer Halbzellstoffe unter leicht unterschiedlichen Kochbedingungen hergestellt. Diese Proben chemischer Halbzellstoffe wurden unter den unten jeweils angegeben Verarbeitungsbedingungen bzw. mittels der angegebenen Verfahrensschritte weiterverarbeitet. Aus den verarbeiteten Halbzellstoffproben wurden in allen Fällen Papierproben gemäß ISO 5269-2:2004 (Rapid-Köthen Methode) hergestellt und diversen Testmethoden unterzogen.
Die Herstellung der chemischen Halbzellstoffe erfolgte jeweils durch chemisches Behandeln bzw. Kochen einer Mischung aus zerkleinerten Harthölzern bestehend aus 80 Gew. % zerkleinertem Buchenholz und 20 Gew- % zerkleinertem Eichenholz, bezogen auf die Gesamtmasse an zerkleinertem Hartholz. Diese zerkleinerte Hartholzmischung wurde jeweils bei 168 °C für 35 Minuten in einer Aufschlusslösung bei einem Gewichtsverhältnis Aufschlusslösung/Hart- holz bzw. Hydromodul von 7m3/bdt (bone dry ton) Hartholz chemisch behandelt. Der Gehalt der Aufschlusslösung an aktivem Alkali wurde wie folgt variiert:
Halbzellstoffprobe A: ca. 10 % aktives Alkali bezogen auf Gesamtmasse trockenes
Hartholz; Sulfidität 62 bis 63 % bezogen auf aktives Alkali.
Halbzellstoffprobe B: ca. 7,5 % aktives Alkali bezogen auf Gesamtmasse trockenes Hartholz; Sulfidität 62 bis 63 % bezogen auf aktives Alkali. Halbzellstoffprobe C: ca. 15 % aktives Alkali bezogen auf Gesamtmasse trockenes Hartholz; Sulfidität 62 bis 63 % bezogen auf aktives Alkali.
In allen Fällen wurde eine Aufschlusslösung mit einer Konzentration an NaOH von ca. 9 bis 12 g/L, Na2S von ca. 14 bis 17 g/L und Na2COs von ca. 24 bis 27 g/L, jeweils ausgedrückt als NaOH, verwendet. Je nach apparativer Ausrüstung und weiteren Gegebenheiten können aber auch Aufschlusslösungen mit Chemikalienkonzentrationen außerhalb dieser Bereiche gewählt werden bzw. zweckmäßig sein.
Bei allen zur Herstellung der Papierproben A bis C verwendeten chemischen Halbzellstoffen wurde eine längengewichtete, mittlere Faserlänge der Cellulosefasern nach ISO 16065-2:2014 von 0,75 bis 1,09 mm ermittelt.
Bei den Halbzellstoffproben A bis C wurden folgende Lignin-Gehalte nach JAYME/KNOLLE/RAPP und Extrakt-Gehalte nach ISO 14453:2014, bezogen auf 100 Gew.
% Trockenmasse des jeweiligen, chemischen Halbzellstoffs ermittelt:
Halbzellstoffprobe A: Lignin-Gehalt: 12 Gew.% bis 14 Gew. %
Extrakt-Gehalt: 0,9 Gew. % bis 1,0 Gew. %
Halbzellstoffprobe B: Lignin-Gehalt: 14 Gew.% bis 16 Gew. %
Extrakt-Gehalt: 1,1 Gew. % bis 1,3 Gew. %
Halbzellstoffprobe C: Lignin-Gehalt: 9 Gew.% bis 11 Gew. % Extrakt-Gehalt: 0,6 Gew. % bis 0,7 Gew. %
Diese Lignin- und Extrakt-Gehalte finden sich auch in den letztlich aus den Halbzellstoffen A, B und C wie folgend beschrieben, gemäß ISO 5269-2:2004 hergestellten Papierproben wieder.
Halbzellstoffproben A, B, C wurden durch mechanische Bearbeitung bzw. Mahlung in einem Niedrigkonsistenz-Refiner, Double Disc LC Refiner (TwinFlow IIIB), mit 250 bis 450kWh/adt zwei oder einstufig bei einer Konsistenz von 4 % weiterverarbeitet, und wurden aus diesen Halbzellstoffproben anschließend Papierproben A, B und C gemäß ISO 5269- 2:2004 hergestellt und hinsichtlich mechanischer Eigenschaften untersucht. Im Besonderen wurde der SCT-Index gemäß ISO 9895:2008, welcher den in der Verpackungsbranche wichtigen Stauch-Widerstand bzw. Stauchfestigkeit charakterisiert, ermittelt.
Papierproben A: SCT-Index 27,1 bis 29,2 Nm/g Papierproben B: SCT-Index 21,6 bis 28,9 Nm/g Papierproben C: SCT-Index 29,0 bis 30,9 Nm/g
Wie diese Ergebnisse zeigen, kann durch eine durch eine Erniedrigung der Lignin- und Extrakt-Gehalte bzw. eine geringfügige Erhöhung der Konzentration an aktiven Alkali zur Herstellung der Halbzellstoffproben A im Vergleich zu den Halbzellstoffproben B eine signifikante Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der daraus hergestellten Papierproben A im Vergleich zu den aus dem Halbzellstoffproben B in gleicher Weise hergestellten Papierproben B erzielt werden. Andererseits führt eine weitere Erniedrigung der Lignin- und Extrakt-Gehalte bei den aus den Halbzellstoffproben C hergestellten Papierproben C im Vergleich zu den Papierproben A zu keiner allzu großen Verbesserung der mechanischen Eigenschaften, insbesondere dem SCT-Index. Die Lignin- und Extrakt-Gehalte der Halbzellstoffproben A können somit kombiniert in prozesstechnischer Hinsicht und in Hinsicht auf die Produkteigenschaften als beste Lösung bezeichnet werden. Darüberhinausgehende Lignin- und Extrakt-Gehalte wie bei den Halbzellstoff- bzw. Papierproben B, erhaltbar durch eine Verringerung der Konzentration an aktiven Alkali bei der chemischen Behandlung, resultieren in einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften der daraus hergestellten Produkte. Eine weitere Verringerung der Lignin- und Extrakt- Gehalte im Vergleich zu den Halbzellstoff- und Papierproben A wie bei den Halbzellstoff- und Papierproben C sind in verfahrenstechnischer Hinsicht deutlich ineffizienter und auch kostenintensiver, und führen nicht in einem wesentlich Ausmaß zu einer weiteren Verbesserung der mechanischen Eigenschaften.
Die bei den Papierproben A ermittelten Werte für den SCT-Index liegen sogar zumindest in der Nähe des Bereiches, welcher bei Papiervergleichsproben, hergestellt aus fast vollständig delignifiziertem Zellstoff feststellbar ist. Solche chemischen Zellstoffe können zum Beispiel durch den sogenannten Kraft-Aufschluss bzw. das bekannte Sulfatverfahren hergestellt werden, und daraus gemäß ISO 5269-2:2004 hergestellte Papiervergleichsproben weisen SCT- Indizes von 30,0 Nm/g bis 32,0 Nm/g auf. Im Vergleich dazu weisen typische Papierproben, hergestellt aus Zellstoff, welcher mittels Altpapier-Recyclingmethoden gewonnen wurde, SCT-Indizes von 18,0 Nm/g bis 20,0 Nm/g auf. Um den Einfluss von mechanischer Bearbeitung bzw. Zerfaserung des chemischen Halbzellstoffes hinsichtlich Produkteigenschaften und Verfahrenseffizienz zu untersuchen, wurden Halbzellstoffproben A in unterschiedlicher Weise mittels eines Hochkonsistenz-Zerfaserers, 36 inch Double Disc HC Refiner bei 6 bis 10 mm Spaltbreite und in der zweiten Stufe mit 60- 120 kWh/adt bei einer Konsistenz von über 30 %, zerfasert. Nachfolgend erfolgte eine mechanische Bearbeitung mittels eines Niedrigkonsistenz-Refiners, Double Disc LC Refiner (Twin- Flow IIIB), mit 250 bis 450kWh/adt zwei oder einstufig bei einer Konsistenz von 4 %. Die so mechanisch behandelten Halbzellstoffproben wurden nach ISO 5267-1:1999 hinsichtlich des Entwässerungsverhaltens untersucht. Außerdem wurde aus den variabel behandelten Halbzellstoffproben A wiederum gemäß ISO 5269-2:2004 Papierproben hergestellt. Zum Vergleich wurden auch aus nicht behandeltem Halbzellstoffproben A Papierproben gemäß ISO 5269- 2:2004 hergestellt.
Es wurden folgende Halbzellstoffproben hergestellt:
Halbzellstoffprobe Al: hergestellt aus unbehandelten Halbzellstoffproben A Halbzellstoffprobe A2: hergestellt aus mittels Hochkonsistenz-Zerfaserer behandelten Halbzellstoffproben A
Halbzellstoffprobe A3: hergestellt aus mittels Niedrigkonsistenz-Refiner behandelten Halbzellstoffproben A
Halbzellstoffprobe A4: hergestellt aus mittels Hochkonsistenz-Zerfaserer und anschließend mittels Niedrigkonsistenz-Refiner behandelten Halbzellstoffproben A
Aus diesen Halbzellstoffproben Al bis A4 wurden wiederum Papierproben Al bis A4 gemäß ISO 5269-2:2004 hergestellt, und deren mechanische Eigenschaften untersucht. Als repräsentativ für die mechanischen Eigenschaften wird wieder der SCT-Index gemäß ISO 9895:2008, welcher den in der Verpackungsbranche wichtigen Stauch- Wider stand bzw. Stauchfestigkeit charakterisiert, angegeben:
Papierproben Al: SCT-Index 12 - 17 Nm/g Papierproben A2: SCT-Index 13 - 18 Nm/g Papierproben A3: SCT-Index 27 - 30 Nm/g Papierproben A4: SCT-Index 27 - 30 Nm/g Aus diesen Ergebnissen kann abgeleitet werden, dass sich vor allem eine mechanische Behandlung des chemischen Halbzellstoffes A positiv auf die mechanischen Eigenschaften von daraus hergestellten Papierproben und auch Verpackungsprodukten, insbesondere auf den gemäß ISO 9895:2008 ermittelten SCT-Index, auswirkt. Ohne weitere Test-Resultate anzugeben sei an dieser Stelle allerdings auch angemerkt, dass eine ähnliche Tendenz auch hinsichtlich anderer, mechanischer Parameter, wie etwa Reißfestigkeit, Berstfestigkeit, Zugsteifigkeit, Zugfestigkeit etc. feststellbar ist. Für Verpackungsprodukte mit hohen Anforderungen empfiehlt sich daher zumindest eine mechanische Behandlung in einem Niedrigkonsistenz-Refiner, wobei eine solche mechanische Behandlung natürlich für Verpackungsprodukte mit geringeren Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften oder beispielsweise bei Verbund- Verpackungsprodukten erübrigt werden kann.
Des Weiteren wurde festgestellt, dass eine mechanische Behandlung mittels Hochkonsistenz- Zerfaserer vor allem positive Effekte hinsichtlich des Entwässerungsverhaltens während der Trocknung s schritte des Verfahrens hat, sich also positiv auf die Verfahrenseffizienz per se auswirkt. Von den Halbzellstoffproben Al bis A4 wurde gemäß ISO 5267-1:1999 die sogenannte Freeness nach dem Schopper-Riegler-Verfahren in °SR bestimmt, mit folgenden Ergebnissen:
Halbzellstoffproben Al: 10 - 11 °SR Halbzellstoffproben A2: 10 - 11 °SR Halbzellstoffproben A3: 40 - 47 °SR Halbzellstoffproben A4: 39 - 48 °SR
Höhere Werte der Freeness in °SR kennzeichnen hierbei ein langsameres Entwässerungsverhalten. Wie anhand der erhaltenen Messwerte ersichtlich ist, zeigen mechanisch nicht behandelte Halbzellstoffproben Al grundsätzlich gutes Entwässerungsverhalten, wobei alleinig eine mechanische Behandlung in einem Hochkonsistenz-Zerfaserer auf das Entwässerungsverhalten wie im Falle der Halbzellstoffproben A2 keinen wesentlichen Einfluss auf das Entwässerung s verhalten hat. Vor allem im Falle hoher Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften des Verpackungsproduktes, in welchen sich wie oben anhand der Papierproben Al bis A4 erläutert eine mechanische Behandlung mittels eines Niedrigkonsistenz-Refiners empfiehlt, führt eine solche mechanische Behandlung allerdings zu einer Verschlechterung des Entwässerungsverhaltens, wie bei den Halbzellstoffproben A3 und A4. Die Behandlung im Hochkonsistenz-Zerfaserer zieht eine erhebliche Reduktion des Splittergehaltes nach sich, ohne das Entwässerungsverhalten maßgeblich zu beeinträchtigen.
Schließlich wurden von verschieden verarbeiteten Halbzellstoffproben A und daraus gemäß ISO 5269-2 hergestellten Papierproben A noch weitere Parameter bestimmt.
Alle untersuchten Papierproben A, hergestellt aus Halbzellstoffproben A weisen eine Oberfläche auf, welche im L*a*b*-Farbraum nach ISO 5631-2:2015 charakterisiert ist durch einen L*-Wert von 47 bis 52, einen a*-Wert von 6,2 bis 7,0 und einen b*-Wert von 14,0 bis 16,5.
Weiters weisen alle untersuchten Halbzellstoffproben A und daraus hergestellte Papierproben A einen Ascherückstand nach ISO 1762:2015 von weniger als 2 Gew.%, sowie keinen nachweisbaren Gehalt an Diisopropylnaphthalinen nach DIN EN 14719:2005 auf. Zum Nachweis von Diisopropylnaphthalinen wurde eine Extraktion der Halbzellstoffproben mit Dichlormethan in einem Ultraschallbad und anschließend eine GC-MS Analyse durchgeführt.
Schließlich weisen alle diesbezüglich untersuchten Halbzellstoffproben A Wasserrückhalte- Wert nach ISO 23714:2014 von 162 % bis 189 % auf.
Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt.
Der Schutzbereich ist durch die Ansprüche bestimmt. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind jedoch zur Auslegung der Ansprüche heranzuziehen. Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen können für sich eigenständige erfinderische Lösungen darstellen. Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.
Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mitumfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereiche beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1, oder 5,5 bis 10.
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
Bezugszeichenaufstellung
30 Papierlage
Material
31 Papierlage
Hartholz
32 Papierlage
Kocher
Blastank
Waschpresse
Halbzellstoff
Aufbereitung s strecke
Zerfaserer
Tank
Refiner
Tank
Tank
Sieb
Siebpartie
Vliesbahn
Entwäs serung smittel
U nterdruckvorrichtung
Pressenpartie
Walze
Filzmatte
Vliesbahn
Vliesbahn
Riffelwalze
Trockenpartie
Vliesbahnverbund
T rockenzy linder
Siebbahn
Umlenkrolle
V erpackung sprodukt

Claims

- 36 -P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Herstellung von Cellulosefaser-basierten Verpackungsprodukten (29), umfassend die Schritte
- Herstellung zumindest eines Cellulosefasern umfassenden, ersten Materials (1),
- Herstellung zumindest einer das erste Material (1) umfassenden, ersten wässrigen Suspension,
- Vergleichmäßigung der zumindest einen, ersten wässrigen Suspension und Vortrocknung zu zumindest einer wasserhaltigen, ersten Vliesbahn (15),
- optional Herstellung einer oder mehrerer, weiterer wasserhaltiger Vliesbahn(en) (21, 22) aus einem oder mehreren Cellulosefasern umfassenden Material(ien) via Herstellung einer oder mehrerer, weiterer wässriger Suspension(en) und deren Vortrocknung,
- Weiterverarbeitung der wasserhaltigen ersten Vliesbahn (15) und optional der weiteren wasserhaltigen Vliesbahn(en) (21, 22) zu dem Cellulosefaser-basierten Verpackungsprodukt (29) unter weiterer Trocknung der Vliesbahn(en) (15, 21, 22), dadurch gekennzeichnet, dass als erstes Material (1) ein chemischer Halbzellstoff (6), aufweisend Cellulosefasern mit einer längengewichteten, mittleren Faserlänge nach ISO 16065-2:2014 von 0,6 mm bis 1,2 mm sowie Hemicellulosen und, bezogen auf 100 Gew. % Trockenmasse des chemischen Halbzellstoffs aufweisend einen Lignin-Gehalt nach JAYME/KNOLLE/RAPP von 8 Gew.% bis 18 Gew.% sowie einen Extrakt- Gehalt nach ISO 14453:2014 von 0,2 Gew.% bis 1,5 Gew.%, hergestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als erstes Material (1) ein chemischer Halbzellstoff (6), bezogen auf 100 Gew. % Trockenmasse des Halbzellstoffs aufweisend einen Extrakt- Gehalt nach ISO 14453:2014 von 0,3 Gew.% 1,0 Gew.% hergestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der chemische Halbzellstoff (6) hergestellt wird durch einen Prozess umfassend chemisches Behandeln von - 37 - zerkleinertem Hartholz (2) in einer Aufschlusslösung aufweisend 9 g/L bis 50 g/L aktives Alkali, ausgedrückt als NaOH, wobei eine Temperatur der Aufschlusslösung während des chemischen Behandelns 150 °C bis 180 °C beträgt, und wobei eine Dauer des chemischen Behandelns 25 Minuten bis 45 Minuten beträgt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der chemische Halbzellstoff (6) hergestellt wird durch einen Prozess umfassend chemisches Behandeln von zerkleinertem Hartholz (2) in einer Aufschlusslösung aufweisend von 3 g/L bis 21 g/L NaOH.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der chemische Halbzellstoff (6) hergestellt wird durch einen Prozess umfassend chemisches Behandeln von zerkleinertem Hartholz (2) in einer Aufschlusslösung aufweisend von 6 g/L bis 29 g/L Na2S, ausgedrückt als NaOH.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der chemische Halbzellstoff (6) hergestellt wird durch einen Prozess umfassend chemisches Behandeln von zerkleinertem Hartholz (2) in einer Aufschlusslösung aufweisend von 10 g/L bis 50 g/L Na2CO3, ausgedrückt als NaOH.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung des chemischen Halbzellstoffs (6) als zerkleinertes Hartholz (2) eine Mischung aus 60 Gew.% bis 90 Gew.% zerkleinertem Buchenholz und 10 Gew.% bis 40 Gew.% zerkleinertem Eichenholz eingesetzt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der chemischen Behandlung eine mechanische Bearbeitung und Zerfaserung einer wässrigen Feststoffsuspension des chemischen Halbzellstoffes (6) in einem Hochkonsistenz- Zerfaserer (8) durchgeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Konsistenz der Feststoffsuspension vor der mechanischen Bearbeitung und Zerfaserung in dem Hochkonsistenz-Zerfaserer (8) auf 30 % bis 40 % eingestellt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststoffsuspension auf einen Splittergehalt von weniger als 15 % nach T 275 sp-02:2007 bei einer Schlitzweite von 0,15 mm und bei einem Schopper-Riegler-Wert gemäß ISO 5267-1:1999 von mehr als 28°SR zerfasert wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der mechanischen Bearbeitung und Zerfaserung in dem Hochkonsistenz-Zerfaserer (8) oder nach der chemischen Behandlung eine mechanische Bearbeitung und Zerfaserung einer wässrigen Feststoffsuspension des chemischen Halbzellstoffes (6) in einem Niedrigkonsistenz-Refiner (10) durchgeführt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Konsistenz der Feststoffsuspension vor der mechanischen Bearbeitung und Zerfaserung in dem Niedrigkonsistenz-Refiner (10) auf 2 bis 6 % eingestellt wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der chemische Halbzellstoff (6) mit einem Wasserrückhalte-Wert nach ISO 23714:2014 von 130 % bis 195 % hergestellt wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine, erste Vliesbahn (15), bezogen auf 100 Gew. % Trockenmasse der Vliesbahn, mit einem Gehalt von mindestens 50 Gew. % an dem chemischen Halbzellstoff hergestellt wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Konsistenz der zumindest einen, ersten wässrigen Suspension vor der Vergleichmäßigung und Vortrocknung zu der zumindest einen, ersten Vliesbahn (15) auf einen Wert von 0,5 % bis 1,8 % eingestellt wird.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als erstes Material (1) ein chemischer Halbzellstoff (6) mit einem Ascherückstand nach ISO 1762:2015 von weniger als 2 Gew.% hergestellt wird.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als erstes Material (1) ein Material mit keinem nachweisbaren Gehalt an Diisopropyl- naphthalinen nach DIN EN 14719:2005 hergestellt wird.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bezogen auf 100 Gew. % Gesamttrockenmasse an eingesetzten Materialien zumindest 30 Gew. % des ersten Materials (1) zur Herstellung eines Cellulosefaser-basierten Verpackungsprodukts (29) eingesetzt werden.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bezogen auf 100 Gew. % Gesamttrockenmasse an eingesetzten Materialien zumindest 60 Gew. % des ersten Materials (1) zur Herstellung eines Cellulosefaser-basierten Verpackungsprodukts (29) eingesetzt werden.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung eines Cellulosefaser-basierten Verpackungsprodukts (29) mehrere wasserhaltige Vliesbahnen (15, 21, 22) verbunden werden, wobei die zumindest eine erste, wasserhaltige Vliesbahn (15) umfassend den chemischen Halbzellstoff (6) als außenliegende Vliesbahn (15) angeordnet wird.
21. Cellulosefaser-basiertes Verpackungsprodukt (29), insbesondere hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass es zu zumindest 30 Gew. % aus einem chemischen Halbzellstoff (6), aufweisend Cellulosefasern mit einer längengewichteten, mittleren Faserlänge nach ISO 16065-2:2014 von 0,6 mm bis 1,2 mm sowie Hemicellulosen und, bezogen auf 100 Gew. % Trockenmasse des Halbzellstoffs aufweisend einen Lignin-Gehalt nach JAYME/KNOLLE/RAPP von 8 Gew.% bis 18 Gew.% und einen Extrakt-Gehalt nach ISO 14453:2014 von 0,2 Gew.% bis 1,5 Gew.% besteht.
22. Verpackungsprodukt (29) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass es zu zumindest 60 Gew.% aus dem chemischen Halbzellstoff (6) besteht.
23. Verpackungsprodukt (29) nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass es aus mehreren verbundenen Papierlagen (30, 31, 32) besteht, wobei zumindest eine Papierlage (30) des Verpackungsprodukts (29) den chemischen Halbzellstoff (6) umfasst.
24. Verpackungsprodukt (29) nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine äußere Papierlage (30) des Verpackungsprodukts (29) den chemischen Halbzellstoff (6) umfasst.
25. Verpackungsprodukt (29) nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Papierlage (30) zu mindestens 60 Gew. % aus dem chemischen Halbzellstoff (6) besteht.
26. Verpackungsprodukt (29) nach Anspruch 24 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest 80 % seiner äußeren Oberfläche im L*a*b* -Farbraum nach ISO 5631-2:2015 charakterisiert ist durch einen L*-Wert von 47 bis 54, einen a*-Wert von 6,2 bis 7,5 und einen b*- Wert von 14,0 bis 18,5.
27. Verpackungsprodukt (29) nach einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der chemische Halbzellstoff (6) einen Ascherückstand nach ISO 1762:2015 von weniger als 2 Gew. % aufweist.
28. Verpackungsprodukt (29) nach einem der Ansprüche 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der chemische Halbzellstoff (6) keinen nachweisbaren Gehalt an Diisopropyl- naphthalinen nach DIN EN 14719:2005 aufweist.
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