Einfluss der Stoffmahlung und der Zusatzstoffe auf die Papiereigenschaften

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

Bei der schneidenden Mahlung (rösche Mahlung) werden die Fasern senkrecht zu ihrer Längsachse abgeschnitten. Die Faserhohlräume bleiben erhalten, nur die Faserlänge wird gekürzt.

Rösch gemahlener Faserstoff entwässert leichter auf der Papiermaschine und ergibt ein voluminöses, weiches, saugfähiges und opakes (undurchsichtiges) Papier von geringerer Festigkeit. Beispiele für Papiere mit rösch gemahlenem Faserstoff sind Werkdruckpapiere, Löschpapiere, Hygienepapiere.

Bei der quetschenden Mahlung (schmierige Mahlung) werden die Fasern in ihrer Längsachse aufgerissen und in ihre Fibrillen (feinste Einzelfäserchen) aufgespalten.

Die Faserhohlräume gehen verloren, die Oberfläche wird vergrößert, die Faserlänge bleibt erhalten.

Bei der Blattbildung lagern sich die Fasern enger, das gegenseitige Verfilzen wird begünstigt. Dies ergibt ein sehr dichtes, wenig saugfähiges Papier mit hoher Transparenz und sehr guten Festigkeitseigenschaften. Beispiele für Papiere mit sehr schmierig gemahlenem Faserstoff sind Pergamentersatzpapier, Transparentpapier, Pergaminpapier.

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

Hilfsstoffe sind nichtfasrige Zusatzstoffe zum Papier.

Hierzu gehören:

• Füllstoffe,
• Leimstoffe,
• Farbstoffe sowie
• spezielle Hilfsstoffe.

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

Unter Füllstoffen versteht man weiße, wasserunlösliche Verbindungen (Pigmente) von kleinster Teilchengröße. Sie dienen dazu, die winzigen Zwischenräume zwischen den verfilzten Fasern auszufüllen.

Als Füllstoffe werden in der Regel Mineralstoffe, wie z. B. Kaolin, Talkum, Kreide, Gips, eingesetzt. Der Gehalt kann bis zu 30 % betragen.

Füllstoffzusätze haben positive und negative Einflüsse auf die Papierqualität.

Vorwiegend bei grafischen Papieren können dies sein:

Positive Einflüsse:

• Verbesserung der Oberflächenglätte und Steigerung der Glätte beim Satinieren (Glätten),
• Erhöhung der Opazität (Undurchsichtigkeit),
• Erhöhung des Weißgrades,
• Verbesserung der Weichheit,
• Verbesserung der Druckfarbenaufnahme Verbesserung der Planlage,
• Ersatz von teuren Faserstoffen, was die Papier- und Kartonerzeugung verbilligt.

Negative Einflüsse:

• Abnahme der Festigkeit und Dehnbarkeit, was zur Verringerung der Rillfähigkeit von Karton führen kann,
• Neigung zur Staubbildung,
• Verkürzung der Standzeiten bei Schneidmessern,
• Erhöhung des Papiergewichtes,
• Zunahme der Zweiseitigkeit von Papier und Karton.

Leimstoffe sind Naturharze, Kunstharze und Stärke, die der Papiermasse zugegeben werden, um die Saugfähigkeit herabzusetzen. Hohe Saugfähigkeit, wie es bei ungeleimten Papieren der Fall ist, führt beim Beschreiben zum Auslaufen der Tinte und zu raschem Wegschlagen (Einziehen) des aufgetragenen Klebstoffes. Bei Kaschierarbeiten hätte dies zur Folge, dass der Klebstoff nicht an der Oberfläche stehen bleibt, sondern sehr schnell ins Papier eindringt und es durchweicht. Dies würde zur Minderung der Papierfestigkeit und zu starker Papierdehnung führen, also Verarbeitungsschwierigkeiten bereiten.

Schreibpapiere müssen vollgeleimte Papiere sein, damit sie mit Tinte beschrieben werden können und diese nicht verläuft. Vorsatzpapiere haben einen etwas niedrigeren Leimungsgrad, da eine gewisse Restsaugfähigkeit bleiben muss, um den aufgebrachten Klebstofffilm im Papier gut zu verankern. Löschpapier ist natürlich nicht geleimt.

Werden die Leimstoffe direkt dem Papierbrei zugeführt, spricht man von Leimung im Stoff (Stoffleimung oder Masseleimung). Werden dagegen die Leimstoffe erst in der Papiermaschine auf die Papierbahn gebracht, spricht man von Oberflächenleimung.

Farbstoffe werden dem Papierbrei beigefügt, um das Papier zu färben und besondere Farbeffekte bei den Bunt- und Ausstattungspapieren zu erzielen. Auch weiße Papiere werden oft bläulich getönt, um den leichten Gelbstich vieler Faserstoffe zu überdecken und dadurch den Weißgrad zu erhöhen.

Wie bei der Leimung, so können auch die Farbstoffe entweder dem Papierbrei zugegeben werden, man spricht dann von Stofffärbung, oder auf die fertige Papierbahn aufgebracht werden, was als Oberflächenfärbung bezeichnet wird. Schneidet oder reißt man Papier oder Karton durch, so scheint bei der Oberflächenfärbung der weiße Papiergrund durch. Vorsatz- und Überzugspapiere sollten daher immer im Stoff gefärbt sein, um Scheuerstellen nicht noch stärker in Erscheinung treten zu lassen.

Besonders bei farbigen Überzugs- und Vorsatzpapieren werden spezielle Echtheitseigenschaften der Farbstoffe gefordert. Sie müssen lichtecht, wasserfest, säure- und laugenecht und scheuerfest sein.

Spezielle Hilfsstoffe können optische Aufheller sein. Sie verwandeln unsichtbare Ultraviolettstrahlung in sichtbares blaues Licht, wodurch das Papier heller und weißer erscheint. Andere Hilfsstoffe können die Aufgabe haben, Papier flammsicher zu machen oder es vor Insekten- oder Pilzbefall zu schützen.