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Vor-Ort-Erzeugung von Trockenfestigkeit: Eine Geschichte zur Nachhaltigkeit

Die Vor-Ort-Erzeugung von Chemikalien, einschließlich Trockenfestigkeitsadditiven, kann Papierhersteller dabei unterstützen, wettbewerbsfähig zu bleiben und gleichzeitig ihren CO2-Fußabdruck zu verringern.

Von: Christophe Zebst | Dienstag, 14. Dezember 2021 | Lesezeit: 6 Minuten

Als die Staats- und Regierungschefs und andere Regierungsvertreter im November auf der 26. Konferenz der Vertragsparteien (COP26) in Glasgow zusammenkamen und sich auf neue Klimaschutzverpflichtungen einigten, wurde die Weltgemeinschaft erneut an die Dringlichkeit nachhaltiger Lösungen zur Bekämpfung des Klimawandels erinnert.

Wir bei Solenis arbeiten kontinuierlich daran, die Nachhaltigkeit unserer Produkte zu verbessern und gleichzeitig ihre Leistung zu steigern. Seit Jahrzehnten entwickelt und bietet Solenis Chemikalien an, die direkt am Produktionsstandort hergestellt werden können, wodurch die Transport- und Handhabungskosten sinken. Diese Art von Lösungen sind in unserem Portfolio sehr verbreitet.

Angesichts der Auswirkungen der weltweiten Pandemie und der Turbulenzen in den Rohstoffversorgungsketten und im Transportwesen leisten die vor Ort hergestellten Solenis-Produkte einen wichtigen Beitrag zur Bewältigung vielfältiger Herausforderungen. Dies gilt insbesondere für Festigkeitszusätze vor Ort, die den Werken, die eine Balance zwischen Produktivitäts- und Rentabilitätszielen und zunehmend strengeren Nachhaltigkeitsinitiativen anstreben, mehrere Vorteile bieten. In diesem Beitrag befassen wir uns mit den Auswirkungen der Pandemie auf die Versorgung mit Fasern und deren Qualität sowie mit der Frage, wie eine neue Generation der Festigkeitschemie vor Ort die Probleme in verschiedener Hinsicht lösen kann.

Die richtige Chemie

ist notwendig, um Probleme mit der sich verschlechternden Faserqualität zu lösen

Leichtgewichtigkeit

ist ein wichtiges Nachhaltigkeitsziel für die Wellpappenindustrie

Trockenfestigkeitsadditive

können die CO2-Bilanz einer Papierfabrik verbessern, wenn sie vor Ort aktiviert werden

COVID-19, Papier und Verpackung

Im Zuge der COVID-19-Pandemie und der damit einhergehenden weltweiten Verlagerung von Aktivitäten ins Internet und der zunehmenden Remote-Tätigkeiten, boomte der elektronische Handel. Dies ließ die Nachfrage nach Papierverpackungen auf ein noch nie dagewesenes Niveau ansteigen. Obwohl sich die Wirtschaft erholt, verlangsamt sich diese Nachfrage nicht. Der E-Commerce wird auch in Zukunft der wichtigste Motor für das künftige Wachstum der Verpackungsbranche sein.

Dieser Trend wirkt sich auf die Versorgung mit Fasern aus, so dass die Festigkeit des Papiers zu einem zentralen Thema geworden ist. Traditionell haben Papierhersteller mehrere Hebel, um die Festigkeit zu verbessern: den Rohstofftyp, den Zusatz von Stärke, die Erhöhung des Basisgewichts und die Veredelung der Fasern. Schauen wir uns diese an, um das Zusammenspiel zwischen den Auswirkungen der Pandemie und den verschiedenen Stufen der Papierherstellung zu verstehen.

Furnish Type – Eine direkte Folge der Pandemie ist die Verfügbarkeit und Qualität von Recyclingfasern in der Lieferkette. So haben beispielsweise die Schulschließungen in den Jahren 2020 und 2021 in Verbindung mit der konsequenten Home-Office-Strategie in vielen Unternehmen dazu geführt, dass weniger Altpapier in den Recyclingstrom gelangt. Dies bedeutet eine Verringerung der Menge und der Qualität der recycelten Fasern, die Kunden von Solenis bei der Herstellung von Karton- und Pappverpackungen benötigen.

Stärkeverbrauch – Stärke wird in der Papierindustrie seit Jahrzehnten verwendet, um die schlechten mechanischen Eigenschaften von Altpapier auszugleichen, aber in der letzten Zeit stieg der Einsatz von Stärke sprunghaft an. Bei höheren Zugabemengen stagniert die Stärke und stellt die Papierhersteller vor zunehmende technische Probleme . Dazu gehören ein erhöhtes mikrobiologisches Wachstum, das Biozide erfordert, ein erhöhter Trocknungsbedarf und eine verringerte Maschinenleistung, was letztendlich die Nachhaltigkeit der Papierfabrik reduziert.

Basisgewicht – Oft produzieren Papierhersteller stärkeres Papier, indem sie das Basisgewicht des Blattes erhöhen. Es bedeutet effektiv, dass die Fasermenge im Papier wächst, was weder eine kostengünstige noch eine nachhaltige Lösung ist.

Veredelung – Bei der Veredlung werden die Zellstofffasern mechanisch behandelt und modifiziert, wodurch die Oberfläche einer bestimmten Faser vergrößert wird, um die Bindung und damit die Festigkeit zu verbessern. Leider lässt die Wirkung der Veredelung mit abnehmender Qualität und Quantität der eingehenden Fasern nach. Papierfasern lassen sich nur eine begrenzte Anzahl von Veredelungsprozessen zu. Ist diese überschritten, lässt der Nutzen stark nach. Darüber hinaus ist der Energiebedarf für den Veredelungsprozess sehr hoch. Ein Nebeneffekt dieses Vorgangs ist die Verringerung der Entwässerungsleistung der Maschine, was zu einem erhöhten Energiebedarf für die Trocknung und einer potenziell geringeren Maschinenleistung führt.

Die oben genannten Optionen können zwar die Festigkeit des Papiers verbessern, sind aber jeweils mit wirtschaftlichen und nachhaltigkeitsbezogenen Problemen verbunden. Angesichts der ständig steigenden Marktnachfrage nach Verpackungen in Verbindung mit einer geringeren Faserqualität und -verfügbarkeit dürfte die nachhaltige Lösung in der Verringerung des Basisgewichts liegen, auch bekannt als Leichtgewichtigkeit. Leider führt ein geringes Gewicht zu einer schwächeren Verpackung und erhöht das Risiko, dass Waren beim Transport beschädigt werden.

Um Leichtigkeit des Papiers zu ermöglichen und gleichzeitig die Funktionalität des Kartons zu erhalten, verwenden die Papierhersteller Trockenfestigkeitsadditive, um die Festigkeitseigenschaften des Papiers zu verbessern und den Festigkeitsverlust zu kompensieren. Beispielsweise verbessert Hercobond™ Plus, ein vor Ort erzeugtes Trockenfestigkeitsadditiv von Solenis, die Endverwendungsleistung einer Vielzahl von Papier- und Kartonverpackungssorten. Im Gegensatz zu anderen Trockenfestigkeitsadditiven ist Hercobond Plus kein Lösungspolymer, sondern ein Mikropartikel, das auf einer einzigartigen, hochmolekularen Polyacrylamid-(PAM)-Grundlage basiert.

Die so entstandenen Mikropartikel lassen sich leicht im Fasernetz halten und bieten durch kovalente Bindungen eine höhere Festigkeit. Die Mikropartikelstruktur ist viel größer als ein lösliches Polymer und führt zu einer verbesserten Retention auf den Fasern und einer verbesserten direkten Festigkeitsleistung. Darüber hinaus unterdrückt die Struktur der Mikropartikel die Auswirkungen von Verunreinigungen im Nassbereich, wie z.B. lösliches Lignin und anionische Abfälle, die im Allgemeinen dazu neigen, die Wirksamkeit von polymeren Additiven zu verringern. Dies führt zu einer flexiblen Technologie, die für eine breite Palette von Stoffen geeignet ist, einschließlich 100 % Recycling-, Kraft- und Hochertrags-Wellpappenzellstoff.

Durch die Erhöhung der Festigkeit und die Verringerung des Basisgewichts hilft Hercobond Plus den Herstellern, die wachsende Nachfrage nach Verpackungen mit geringerem Basisgewicht zu bedienen. Dies gilt selbst bei der Verwendung von Fasern minderer Qualität und oft bei verbesserter Produktionsleistung. Davon profitieren nicht nur die einzelnen Hersteller, sondern auch die gesamte Wertschöpfungskette und die Verpackungsindustrie im Allgemeinen.

Hercobond Plus Technologie: Nachhaltigkeit verbessern

Traditionell werden Trockenfestigkeitsadditive in chemischen Anlagen hergestellt und aufgrund von Leistungs- und Haltbarkeitsproblemen mit relativ geringem Feststoffgehalt an Papierfabriken geliefert . Dies hat zur Folge, dass Chemielieferanten erhebliche Wassermengen an ihre Kunden versenden.

Hercobond Plus wird nicht in einer Chemieanlage sondern in einem patentierten Verfahren in der Papierfabrik hergestellt . Dies hat den entscheidenden Vorteil, dass die zur Herstellung des Produkts verwendeten Rohstoffe mit deutlich höheren aktiven Feststoffen geliefert werden können. Bei dem Verfahren kommt ein einzigartiges, hochmolekulares Polyacrylamid (PAM) zum Einsatz, das aktiviert wird, um hochgradig zellulosereaktive Aldehydgruppen zu erzeugen, die zu einer starken Festigkeitsleistung führen.

Trockenfestigkeitsadditive, die vor Ort aktiviert werden, reduzieren den CO2-Fußabdruck der produzierten Verpackung. Der Versand der Komponenten zur Verarbeitung vor Ort reduziert die Handhabungs- und Versandkosten und ermöglicht es, das Produkt speziell auf die Anforderungen des jeweiligen Kunden zuzuschneiden.

Angesichts der derzeitigen Engpässe in der Lieferkette und der begrenzten Verfügbarkeit von Lastwagen für den Transport von Gütern bietet die Aktivierung von Polymeren vor Ort den zusätzlichen Vorteil der Versorgungssicherheit. Im Vergleich zu herkömmlichen Alternativen haben Produkte wie Hercobond eine längere Haltbarkeit bei weniger Abfall, eine um 20 % verbesserte Leistung, um 60 % reduzierte Frachtkosten und eine geringere Lieferfrequenz.

Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie Hercobond Plus Trockenfestigkeitsadditive auf die speziellen Bedürfnisse Ihrer Papierfabrik zugeschnitten werden können, um die Leistung zu verbessern, die Kosten zu senken und gleichzeitig die Nachhaltigkeit zu erhöhen, wenden Sie sich noch heute an einen Solenis Experten.

Christophe Zebst

Global Marketing Director – Consumer Packaging

Christophe begann seine Tätigkeit bei Solenis im Zuge der Übertragung des Geschäftsbereichs Wet-End-Papier und Wasserchemikalien der BASF an Solenis. Bei BASF war er in den Bereichen Vertrieb, Applikation, Produktmanagement und Marketing tätig. Bei Solenis legt er seinen Fokus auf die Bedürfnisse des Marktes und die Unterstützung der Kunden mit innovativen und nachhaltigen Lösungen. Seine Freizeit verbringt er gerne mit Spaziergängen in der Natur. Er ist ein begeisterter Sportler.