Magazin für die Papierindustrie Paper Industry Magazine November 2006

Produktentwicklung 11 2006 Product Development

Unternehmen nutzen die PTS-Beratung Companies are using PTS consultancy services Zukunftsperspektiven: Nanotechnologie in der Faserstofftechnik Promising future: Nanotechnology in pulp manufacturing Nanopartikel ermöglichen neue Papierprodukte Nanoparticles enabling new paper products ERIC – Ein Konzept geht auf Product Development Product ERIC – A concept bears fruit Produktentwicklung im Faserstofftechnikum Product development in the pilot plant for fibre upgrading

Produktentwicklung ■■ PTS-Forscher mit Otto von Guericke-Preis der AiF ausgezeichnet Otto von Guericke Prize awarded to PTS researchers ■■ Der Kostendruck steigt - Energiepotenziale erschließen Rising cost pressure – Opening up potential energy savings ■■ Neue Wege für die Makrosticky-Simulation New approaches to macro sticky simulation ■■ Streichfarbenanalytik in der Praxis: Bindemitteltransport und Flüssigphasenmigration Coating colour analysis in practice: Binder transfer and liquid phase migration ■■ FPT Druck-Marktstudie FPT market study on printing ■■ Prognose der Festigkeitseigenschaften in einer Papierfabrik Strength property forecast at a paper mill ■■ Forest-based Sector Technology Platform: Die Umsetzung ist gestartet Forest-based Sector Technology Platform: Implementation got under way ISSN 1434-7172

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Editorial 3

Innovationen – und dann? Innovation – and what comes next?

Nicht nur mittelständische Unternehmen stehen momentan vor ei- There’s a challenge that won’t ner herausfordernden Aufgabe: Neben der erfolgreichen Bewältigung stop for anybody in the indus- aktueller Tagesaufgaben bestimmen Zeit- und Innovationsdruck das try, whether big player or SME: Handeln, um nachhaltig den Erfolg des Unternehmens sichern zu On top of their daily workloads, können. companies are constantly un- Der Begriff Innovation wird im Sinne von neuen Ideen und Erfin- der pressure to innovate and dungen sowie für deren wirtschaftliche Umsetzung verwendet. save time to ensure their long- Ohne Produktinnovationen wird sich kein Unternehmen in dem har- term success. ten Verdrängungswettbewerb langfristig am Markt behaupten kön- The term innovation is used to nen. Wettbewerber mit Standardprodukten können häufig nur durch describe new ideas and inven- Preissenkung Absatzvorteile erreichen. Im Zuge der steigenden Roh- tions as well as their economic stoff- und Energiekosten können sie so auf Dauer nicht überleben; sie implementation in industrial müssen durch Innovationen und neue Produkte bessere Chancen am practice. Without innovative Markt suchen. Dazu müssen Trends frühzeitig erkannt werden. products, no company could maintain its market position in the Innovationen und neue Technologien alleine finden jedoch noch kei- prevailing climate of predatory competition. Companies offering nen Markt. Entscheidend ist, ob Kunden Vorteile oder zusätzlichen standard products only must often cut prices to achieve a competi- Nutzen aus neuen Produkten haben. Daher ist die Kenntnis der Ent- tive edge. Due to rising raw material and energy costs, however, this wicklung des Kundenverhaltens durch Marktforschung ein entschei- survival strategy is rather short-lived, i.e. companies must innovate dender Baustein für den Markterfolg. and develop new products to open up new market opportunities. For Sind angebotene Produkte oder Dienstleistungen durch Patente oder this purpose, they must recognize trends early. Warenzeichen geschützt, so ist zwar Nachahmung möglich, den- Innovation and new technologies alone won’t open up new markets, noch werden qualitäts- und markenbewusste Kunden das Original though. What tips the scales in favour of a new product is whether vorziehen. Der Erstanbieter bestimmt nicht nur den Preis, sondern the customer actually sees its benefits or increased use value. Market besitzt dadurch auch den entscheidenden zeitlichen Wettbewerbs- research to get to know consumer habits and their changes is there- vorsprung. fore one of the milestones towards success. Ein Unternehmen, das sein verbessertes oder auch neues Produkt If products or services are protected by trademarks, they can of am Markt durch Patente abgesichert hat, besitzt gegenüber den course still be copied, but quality-conscious customers with brand- Wettbewerbern ohne solche Schutzrechte den Vorteil eines einklag- awareness will always prefer the original. The first-hand supplier baren Schutzes für sein Produkt. Andere dürfen ein solches Produkt not only determines the price, but has also a decisive head start and nur durch Erwerb einer Lizenz herstellen (jedenfalls gilt das in der competitive edge. westlichen Hemisphäre). Für die Dauer des Schutzrechtes hat der If a company has obtained patent protection for an improved or new Lizenzgeber nicht nur den Vorteil an der Wertschöpfung des eigenen product, it has ensured the competitive edge of being able to le- Produktes, sondern partizipiert zusätzlich an Lizenzgebühren, die er gally enforce this protection. Competitors must buy a licence before von seinen Wettbewerbern erhält. manufacturing the product (or this is the done thing at least in the Die PTS hat das Gespür und die Erfahrung, wie sich der Markt in der Western hemisphere). For the duration of the patent, the licensor is Papierbranche entwickeln wird - und das Ziel, den Kundenbedarf the exclusive owner of the product’s added value and receives part of durch nachhaltige Innovationen zu erfüllen. Die PTS unterstützt the licensing fees paid by competitors. ihre Kunden mit Auftragsforschung bei der Entwicklung innovativer PTS specialists have an antenna and the necessary experience for Produkte, Dienstleistungen und Prozesse. Zudem entwickeln die predicting changes and developments in the paper market – and are FuE-Experten der PTS auch unabhängig von Aufträgen neue Pro- committed to meeting customer demands through sustainable in- dukte, die den Kunden angeboten werden. Das Innovations- und novation. We do contract research to support our customers in the Kompetenzzentrum der PTS verfolgt kontinuierlich Entwicklungen development of innovative products, services and processes, and our und Anforderungen der Märkte, um Entwicklungszyklen von Inno- R&D specialists work on in-house developments which we then of- vationen zu verkürzen und zeitnah neue Produkte auf den Markt fer to our clients. Being a competence centre for innovation, we are bringen zu können. Hierzu verfügt die PTS über ein ansehnliches constantly keeping track of market developments and customer de- Forschungsbudget, das erforderliche kompetente Fachpersonal und mands in order to speed up innovation, shorten development cycles ein gut gepflegtes Netzwerk in Industrie, Wissenschaft und Politik. and launch new products without delay. In doing so, we can rely Nutzen Sie die PTS als Innovationsmotor für Ihr Unternehmen! on considerable research funding, an excellently qualified workforce Dr. Paul W. Rizzi and well-looked-after networks of contacts and partnerships with 0 049 89 12146 300 the industry, science and politics. * [email protected] Make use of PTS as a power house for innovation in your enter- prise! PhD Paul W. Rizzi 0 049 89 12146 300 * [email protected] 4 Inhalt / Contents

Aktuelle Informationen Produktentwicklung Recent information Product Development

Editorial: Innovationen – und dann?...... 3 Unternehmen nutzen die PTS-Beratung...... 20 Editorial: Innovation – and what comes next? Companies are using PTS consultancy services

Neue Mitarbeiter bei der PTS...... 6 ERIC – Ein Konzept geht auf...... 21 New PTS colleagues come on board ERIC – A concept bears fruit

MdB Frankenhauser zu Besuch ...... 7 Zukunftsperspektiven: Nanotechnologie in der Faserstofftechnik. 22 MdB Frankenhauser visits PTS Promising future: Nanotechnology in pulp manufacturing

München deklassiert Heidenau mit 9 -1 Toren...... 8 Nanopartikel ermöglichen neue Papierprodukte...... 23 Munich outclasses Heidenau 9 - 1 Nanoparticles enabling new paper products

Mittelstandsforschung „Made in Germany“...... 9 Produktentwicklung im Faserstofftechnikum...... 25 Small business research „Made in Germany Product development in the pilot plant for fibre upgradin

Das Drachenboot und die PTS – Der Beginn einer großen Sportler- laufbahn ...... 11 Beratung und Kundenprojekte Riding the dragon boat – Or: PTS starts a successful sports career Consultancy and customer projects PTS-Forscher mit Otto von Guericke-Preis der AiF ausgezeichnet.12 Otto von Guericke Prize awarded to PTS researchers Der Kostendruck steigt - Energie­potenziale erschließen. . . . .27 „Was macht die PTS so attraktiv?“...... 14 Rising cost pressure – Opening up potential energy savings What makes PTS so attractive … Neue Wege für die Makrosticky-Simulation...... 29 „Sticky-Sitzung“ der Vereinigung Pack- und Wellpappenpapiere. 15 New approaches to macro sticky simulation Federation Packing and Corrugated Board Papers „Sticky Meeting“ PTS unterstützt MaltaDecor bei Planung, Aufbau und Unabhängige Beratungs-Kompetenz für die Papierindustrie. . . 16 Inbetriebnahme von zwei Papiermaschinen...... 32 Independent consultany competence for the paper industry PTS supports MaltaDecor in the planning, design and start-up of two paper machines EFPRO startet Aktivitäten...... 19 EFPRO gets going PTS-Besuch in China...... 33 PTS visit to China

Der diesjährige Otto von Guericke-Preis wurde In der Faserstofftechnik gibt es erste Erfolg ver- Die PTS unterstützt MaltaDecor in Poznan bei der am 23. November 2006 in Bremen an Forscher sprechende Ansätze, die Nanotech­nologie zur Projektleitung (Planung, Aufbau und Inbetrieb- der PTS und der FAU Erlangen vergeben. Ausge­ Modifizierung der Faserstoffe zu nutzen, um nahme) der PM 4. Dazu zählt die Überwachung zeichnet wurde die Entwicklung einer Technik bei der Papierherstellung den Rohstoffeinsatz der vereinbarten Montageziele und die Erstel- zur Herstellung keramischer Bauteile auf der und das Zusammenwirken mit Ad­d­itiven und lung von Mängellisten. 32 Basis präkeramischer Spezialpapiere. 12 Füllstoffen zu opti­mieren. 22 PTS supports MaltaDecor in Poznan in the Otto von Guericke Prize 2006 was awared Nanotechnological methods can be expected to planning, design and start-up of PM 4 by sup- on 23 November 2006 in Bremen for the de­ be transferred and used for fibre modifications porting the project management during the velopment of a technique for producing ceramic enabling the more efficient use of fibrous raw assembly phase, i.e. monitoring the assembly elements from a preceramic specialty paper. materials as well as improved interactions be- milestones that had been agreed upon as well The recipients of the prize are researcher from tween fibres, additives and fillers. 22 as drawing up lists of faults. 32 PTS and FAU Erlangen. 12 Inhalt / Contents 5

Verbesserung der Leimung von Liner durch Einsatz von Prognose der Festigkeitseigenschaften in einer Papierfabrik. . . 47 ARBOCELPLUS®-AKD Compounds...... 35 Strength property forecast at a paper mill Improved sizing of liners by means of ARBOCELPLUS® - AKD Rückblick auf eine erfolgreiche “ECOTARGET-Woche” compounds an der PTS...... 49 Streichfarbenanalytik in der Praxis: Bindemitteltransport und Review of a successful ECOTARGET week at PTS Flüssigphasenmigration...... 38 Forest-based Sector Technology Platform: Die Umsetzung Coating colour analysis in practice: Binder transfer and liquid ist gestartet...... 51 phase migration Forest-based Sector Technology Platform: Implementation got under way Forschungsvereinigung Papiertechnik INNO-WATT: Ostdeutsche Unternehmen nutzen PTS-Forschung.53 Research Association Paper Technology INNO-WATT: East German companies benefit from PTS research

Editorial: FPT - For Paper Technology...... 40 EU-Projekt SUSTAINPACK: Ergebnisse...... 54 Editorial: FPT - For Paper Technology EU Project SUSTAINPACK : Results

PTS und fogra Forschungsgesellschaft Druck e.V...... 40 PTS and fogra Weiterbildung Advanced Training FPT Druck-Marktstudie...... 41 FPT market study on printing PTS goes Pakistan...... 56 Jahresversammlung 2006...... 42 PTS goes Pakistan 2006 Annual Meeting Gemeinsame Veranstaltung von ABZ Steyrermühl und PTS. . . 58 ABZ Steyrermühl and PTS present joint event Forschung Research Vorschau auf Symposien...... 59 Preview of symposia

Vom Förderverein zum Dienstleister ...... 44 Symposien und Seminare 1. Halbjahr 2007 ...... 60 From a promotion society to a services provider Symposia and seminars 1st six month 2007

BMBF Projekt: Verbesserung der Deinkbarkeit von Druckerzeugnissen...... 45 Forschungsreport 2006...... Anhang BMBF Project: Improving the Deinkability of Print Products Research Report 2006...... Appendix

1 solid area cyan 2 solid area magenta

1 2 3 4 3 solid area yellow 4 combined print CMY 50% each, B 90% 5 magenta 30% 6 cyan 50% (FM) 5 6 7 8 7 magenta 50% (FM) 8 yellow 50% (FM) 9 yellow 50% 10 combined print 9 10 11 12 CMY each 30%; B 60% 11 cyan 50% 12 magenta 50% 13 combined print CMYB each 10% 13 14 15 16 14 yellow 30% 15 solid area black 16 text area Im Frühjahr 2006 führte die PTS im Auftrag Ziel eines vom Bundesministerium für Bildung Die PTS führt gemeinsam mit dem Papierzen­ der FPT eine Marktstudie über die Zusammen- und Forschung geförderten Projektes ist die trum in Gernsbach Schulungen im Produk­ arbeit in der Lieferkette zwischen Papiererzeu­ Verbesserung der Deinkbarkeit von Drucker- tions- und Logistikbereich sowie in der gung und Druck durch. Das Ergebnis der Studie zeugnissen durch Branchen übergreifende Ab­­wassereinigung in Pakistan durch. Der wurde den Mitgliedern in der Jahresversamm- Strategien für ein nachhaltiges Altpapier-Re- erste Block „Basics der industriellen Abwasser­ lung, am 11. September 2006 vorgestellt. 41 cycling. 45 reinigung“ wurde von der PTS im September In spring 2006, FPT entrusted PTS with a mar- Financed by the Federal Ministry of Education erfolgreich durch­ge­führt. 56 ket study to investigate the present co­-opera- and Research (BMBF) a joint research project aims Gernsbach Paper Centre and PTS offer extens­ tion within the supply chain of papermaking at the improvement of the deinkability of print ive training courses in Pakistan both in the and printing. The results were presented at products by industry-branch overlapping strate- production and logistics field as well as in the the annual meeting of FPT on 11 September gies for sustainable paper recycling. 45 field of effluent treatment. The first block 2006. 41 „Basics of Industrial Effluent Treatment“ was successfully held by PTS. 56 6 Aktuelle Information / Recent Information PTS NEWS

Neue Mitarbeiter bei der PTS New colleagues come on board

Die Abteilung Optimierung Stoffaufbereitung hat im August 2006 The Stock Preparation Optimisation Department received reinforce- mit Herrn Tiemo Arndt Verstärkung bekommen. Herr Arndt hat an ment in August 2006 when Mr Tiemo Arndt joined the group. Mr der TU Dresden Forstwissenschaften studiert. Zusätzlich hat er den Arndt studied forestry at Dresden Technical University. In addition, Masterstudiengang Holztechnologie und Holzwirtschaft absolviert. he holds a master‘s degree in wood technology and in forestry man- Herr Dirk Fischer ist seit 1. September 2006 im Forschungs-Kompe- agement. tenzzentrum Messtechnik als Mechatroniker tätig. Nach Abschluss Mr Dirk Fischer joined the Metrology Research Competence Centre der zehnjährigen polytechnischen Oberschule hat Herr Fischer eine as a mechatronics engineer on 1st September 2006. After complet- Ausbildung zum Facharbeiter für BMSR-Technik abgeschlossen. Im ing ten years at a unified comprehensive school, Mr Fischer received Anschluss daran hat er in der Industrie umfangreiche Berufserfah- skilled training in BMSR technology. He was then able to gain a rung gesammelt und sein Fachwissen durch verschiedene Zusatz- wealth of professional experience in industry and expand his exper- qualifikationen ausgebaut. tise by earning various additional qualifications. Frau Corinna Hentschke ergänzt seit Juni 2006 das Team Wasser- Ms Corinna Hentschke upgraded the Water Management and Engi- management und Engineering. Sie hat an der FH Weihenstephan Bi- neering Team when she joined in June 2006. She studied biotechnol- otechnologie studiert und im Anschluss in der Industrie umfassende ogy at the University of Applied Sciences in Weihenstephan and then Berufserfahrung gesammelt. Der Schwerpunkt ihrer Tätigkeit lag bei gathered considerable professional experience in industry. Her work der verfahrenstechnischen Planung, Abwicklung und Inbetriebnah- focused on the process-related planning, implementation and start- me von Anlagen zur Behandlung von Abfällen und Prozessabwäs- up of plants for the treatment of wastes and process effluents. ser. Ms Sabine Hottmann has been working in the Surface Finishing Seit April 2006 ist Frau Sabine Hottmann in der Abteilung Oberflä- Department as a scientific specialist since April 2006. Ms Hoffmann chenveredelung als wissenschaftliche Mitarbeiterin beschäftigt. Im will be writing her doctorate dissertation while she is at PTS where Rahmen ihrer Tätigkeiten bei der PTS wird Frau Hottmann promo- she has already spent several months as a student worker. She suc- vieren. Sie war bereits seit vielen Monaten als studentische Kraft in cessfully completed her studies in chemical engineering at the Mu- unserem Hause tätig. Ihr Studium Chemieingenieurwesen an der nich Technical University. TU München hat Frau Hottmann nun erfolgreich beendet. Mr Daniel Hylla has been giving a boost to the EDP in Munich since Herr Daniel Hylla verstärkt seit April 2006 die EDV in München und April 2006 and is working there as a user and system operator. Mr arbeitet dort als Anwender- und Systembetreuer. Herr Hylla hat sei- Hylla has completed his vocational training as a Management Assist- ne Berufsausbildung zum IT-System-Kaufmann abgeschlossen und ant in IT Systems and earned additional qualifications in the field of sich anschließend an der städtischen Berufsoberschule in München economics at the Munich Municipal Vocational School. in der Fachrichtung Wirtschaft weiter qualifiziert. Mr Alfred Kramm will be taking over as manager of the VESTRA pi- Herr Alfred Kramm wird ab 1. Januar 2007 die Leitung der Ver- lot coater as at 1st January 2007. Mr Kramm is a skilled papermaker suchsstreichanlage VESTRA übernehmen. Herr Kramm ist gelernter and began his career as a machine operator. In the course of a long Papiermacher und arbeitete zunächst als Maschinenführer. Sein Ver- profession in industry, his responsibilities expanded steadily. In his antwortungsbereich wurde im Laufe seiner langjährigen Tätigkeit last position, he was deputy pilot plant manager and co-ordinator for in der Industrie stetig ausgedehnt. Zuletzt war er stellvertretender the pilot coater at Cargill (formerly Cerestar) in Krefeld. Technikumsleiter und Koordinator für den Pilot Coater bei Cargill Mr Dirk Maaß filled the vacancy that has existed since June 2006 (vormals Cerestar) in Krefeld. in the Market and Strategy Sector of the Products and Markets Con- Herr Dirk Maaß hat im Juni 2006 die bestehende Vakanz in der sultancy Department. He also first studied papermaking and then Abteilung Beratung Produkte und Märkte, Bereich Markt und Stra- moved on to earn a diploma as an economics engineer in technical tegie, besetzt. Als gelernter Papiermacher hat er an der Märkischen business management at the Iserlohn University of Applied Sciences. Fachhochschule Iserlohn technische Betriebswirtschaft studiert und In addition to this well-founded education, Mr Maaß has also ac- den Studiengang als Diplom-Wirtschaftsingenieur (FH) abgeschlos- quired several years of professional experience in the field of market- sen. Neben dieser fundierten Ausbildung besitzt Herr Maaß mehr- ing and sales while he was in industry. jährige Berufserfahrung im Bereich Marketing und Vertrieb, die er Mr Adrian Manoiu became head of the Heidenau Recovered Paper in der Industrie erworben hat. and Deinking Department in July 2006. Mr. Manoiu studied chemi- Herr Adrian Manoiu hat im Juli 2006 die Leitung der Abteilung Alt- cal engineering in the field of process technology at the University papiereinsatz und Deinking in Heidenau übernommen. Herr Manoiu of Erlangen-Nuremberg. He then collected a broad range of compre- hat Chemieingenieurwesen, Fachrichtung Verfahrenstechnik, an der hensive professional experience in industry. We have found in Mr Universität Erlangen-Nürnberg studiert. Anschließend sammelte er Manoiu a very competent person for the demanding job as head of in der Industrie umfassende Berufserfahrung. Mit Herrn Manoiu ha- department. ben wir einen sehr kompetenten Mitarbeiter für die anspruchsvolle Mr Volker Paasch has added prominence to the Recovered Paper Aufgabe der Abteilungsleitung gefunden. and Deinking Department since joining on 18th September 2006. Seit 18. September 2006 verstärkt Herrn Volker Paasch die Abtei- Mr Paasch studied forestry management at the University of Ham- lung Altpapiereinsatz und Deinking. Herr Paasch hat an der Uni- burg. During his studies he was involved in a variety of projects versität Hamburg Holzwirtschaft studiert. Er war während seines which the University of Hamburg was conducting for well-known Studiums in verschiedene Projektarbeiten eingebunden, die die Uni- industrial companies and was able to acquire professional experi- 11 2006 Aktuelle Information / Recent Information 7

versität Hamburg im Auftrag von namhaften Industrieunternehmen ence in so doing. durchgeführt hatte, und konnte dadurch bereits Berufserfahrung Mr Christoph Sorg began his work in the Chemical Management erwerben. Department in October 2006. Mr Sorg is already familiar to PTS, Herr Christoph Sorg hat im Oktober 2006 seine Tätigkeit in der Ab- since he worked in Munich as a student and wrote his diploma thesis teilung Chemical Management aufgenommen. In der PTS in Mün- at PTS Heidenau. chen hat Herr Sorg bereits als Student gearbeitet und seine Diplom- Ms Kerstin Ulbricht has been working as a team assistant in Hei- arbeit am PTS-Standort Heidenau erstellt. denau since May of this year. Ms Ulbricht is a qualified office execu- Seit Mai 2006 ist Frau Kerstin Ulbricht als Teamassistentin in tive and earned an economics diploma in business management. She Heidenau tätig. Frau Ulbricht ist gelernte Bürokauffrau und hat an- then gathered comprehensive professional experience in industry. schließend das Wirtschaftsdiplom zum Betriebswirt (WA) erworben. Ms Daniela Wilhelm began her work in the administration starting Danach konnte sie bereits umfangreiche Berufserfahrung in der In- on 16th October 2006. Ms. Wilhelm is a qualified industrial clerk dustrie sammeln. and has spent several years working in finance and accounting. The Frau Daniela Wilhelm hat ab 16.10.2006 ihre Tätigkeit in der Ver- focus of her work at PTS will be travel expense accounting, although waltung aufgenommen. Frau Wilhelm ist gelernte Industriekauffrau she will also help out in research controlling. und hat im Finanz- und Rechnungswesen bereits mehrere Jahre Karl-Ludwig Doege Berufserfahrung gesammelt. Ihr Arbeitsschwerpunkt wird bei der 0 049 89 12146 330 Bearbeitung der Reisekostenabrechnungen liegen. Weiterhin wird * [email protected] sie das Forschungscontrolling unterstützen. Karl-Ludwig Döge 0 049 89 12146 330 * [email protected]

MdB Frankenhauser zu Besuch MdB Frankenhauser visits PTS

Im Rahmen der politischen Arbeit und auf Einladung des AiF-Süd- Mr Herbert Frankenhauser, Member of the German Bundestag and kreises konnten vier Vertreter der AiF Herrn Herbert Frankenhauser vice chairman of the Bundestag’s budget committee, had been invited begrüßen. Herr Frankenhauser ist Mitglied des Deutschen Bundes- to PTS by the German Federation of Industrial Research Associations tages und stellvertretender Vorsitzender des Haushaltsausschusses (AiF). He was welcomed by the representatives four AiF members: im Bundestag. Für Herrn Tebbe (DGfH), Herrn Neufeld (FOGRA), Mr Tebbe of the German Society for Wood Research (DGfH), Mr Herrn Dr. Gellert (FIW) und Herrn Dr. Rizzi (PTS) war es von höchs- Neufeld of the Graphic Technology Research Association (FOGRA), tem Interesse über Forschungs- und Finanzierungsfragen der Indus- Dr Gellert of FIW and Dr. Rizzi of PTS. The AiF representatives triellen Gemeinschaftsforschung (IGF) diskutieren zu können. Das seized the opportunity to discuss issues of research and financing Gespräch fand in einer außerordentlich offenen und freundschaft- in the context of industrial collective research, something which is lichen Atmosphäre statt und Herr Frankenhauser bot für eine Reihe of great importance to their organisations. The talks took place in weiterer Kontakte seine Unterstützung an. Am Ende waren alle Be- an extremely open and friendly atmosphere, and Mr Frankenhauser teiligten einer Meinung: das Gespräch hatte sich gelohnt und es war offered to assist with providing further contacts. At the end of the ein fruchtbarer Meinungsaustausch über Möglichkeiten zur Verbes- day, everyone agreed that the meeting had been highly productive serung der Effizienz der IGF. and worthwhile, especially due to the exchange of views on possible Dr. Paul W. Rizzi ways to improve the efficiency of industrial collective research. 0 049 89 12146 300 Paul W. Rizzi, PhD * [email protected] 0 049 89 12146 300 * [email protected] 8 Aktuelle Information / Recent Information PTS NEWS

München deklassiert Heidenau Munich outclasses Heidenau 9 - 1 mit 9 : 1 Toren

Einer der absoluten Höhepunkte während des Betriebsausfluges von One of the absolute highlights during the staff outing to Dresden 13.-15.7.2006 nach Dresden war ein Fussballspiel zwischen den bei- from 13-15 July 2006 was a football game between both PTS loca- den PTS Standorten Heidenau und München. Als Favorit ging Mün- tions in Heidenau and Munich. Munich went into the game as the chen ins Spiel. Grund hierfür war, dass Heidenau trainierte und sich clear favourite, the reason being that Heidenau had scheduled some dabei einige Spieler verletzten. So lief München mit 12 Spieler/innen extra training during which a few players had managed to injure auf, Heidenau kam nur noch auf 9 unverletzte Fußballer. themselves. Munich was able to field 12 players whilst Heidenau had Die Heidenauer legten nach dem Anpfiff des „Unparteiischen“ Told only 9 uninjured footballers capable of entering the fray. los wie die Feuerwehr. Doch dieses Strohfeuer löschten die abge- After Referee Told blew the whistle for the kick-off, the Heidenau klärt spielenden Münchner im Nu. Routiniert, ja mit einer an den players were off like a flash. But the unperturbed Munich players had FC Bayern München erinnernden Arroganz, spielten die Münchner this flash fire extinguished in no time. Unimpressed, the Munich unbeeindruckt ihr Spiel herunter. Minütlich erhöhte sich der Druck team saw the game through expertly, even mechanically, with an ar- auf die Abwehrreihen der Heidenauer. Es war nur eine Frage der Zeit rogance not unlike that of FC Bayern München. As the minutes inex- bis die ersten Tore fielen und so kam es wie es kommen musste. 5 : 0 orably ticked by, the pressure on the Heidenau defence intensified. It zur Halbzeit zu Gunsten des Münchner Teams. Mit hängenden Köp- was only a question of time until the first goal. And goals soon came. fen ging Heidenau in die Halbzeitpause. Sie hatten sich wohl mehr The score at half-time was 5 – 0 in favour of the Munich strikers. The versprochen. Nach dem Anpfiff zur zweiten Halbzeit das gleiche Heidenau team went back into the dressing rooms with their heads Bild. Der Chronist würde ja hier gerne von einem anderen Verlauf hanging. They certainly had been hoping for more. Once the whistle in Halbzeit 2 berichten, doch man sollte bei der Wahrheit bleiben. for the second half blew, however, …. it was the same grim picture. Munter trieben die Münchner den Ball nach vorne, spielten sich das The chronicler would much prefer to have reported: Once the whis- runde Leder ballettartig, phasenweise sogar artistisch, zu. Es fielen tle for the second half blew, however, it was a completely different die Tore 6, 7 und 8. Der Münchner Fan-Block raste. Doch auch die Heidenau team that returned to the pitch. Sometimes, however, it is Heidenauer hatten zu jubeln. Herr Björn Zimmermann netzte den better to stick to the truth. In any case, the Munich team drove the Ball ins Münchner Tor ein, „La Ola“ zog durchs weite Rund. Die ball mercilessly forward, with a kinaesthetic awareness bordering on Ehre der Heidenauer war somit gerettet und das Spiel konnte nun that of a ballet dancer, in some phases even with artistic sensibili- harmonisch beendet werden. Nach 50 schweißtreibenden Minuten ties. Goals 6, 7 and 8 were scored. The Munich fan block was going und einem Endstand von 9 : 1 für München kam das kühle Bier ge- wild with excitement and enthusiasm. But Heidenau had reason to nau richtig. Die Übergabe des Pokals an die siegreiche Mannschaft rejoice as well. Björn Zimmer sent the ball through the defenders wurde abends bei gemütlichem Zusammensein auf dem Schaufelrad- and into the goal. “La Ola”, the Mexican wave, swept through the dampfer „Dresden“ zelebriert. Für Interessierte ist der Pokal an der stadium. Heidenau’s honour was restored, and the game could now Rezeption der PTS München zu bewundern. end on a harmonious note. After 50 minutes of working up a sweat Stefan Sarbach and a final score of 9 – 1 in Munich’s favour, the cool beer was just 0 049 89 12146 180 the thing. The Winner’s Cup was presented to the victorious team in [email protected] the evening during the celebration on the paddle steamer “Dresden”. Those interested may admire the Champion’s Cup at the reception desk at PTS Munich. Stefan Sarbach 0 049 89 12146 180 * [email protected] 11 2006 Aktuelle Information / Recent Information 9

Mittelstandsforschung Small business research „Made in Germany“ „Made in Germany

„Nachhaltige und effiziente Ressourcennutzung“ war das Thema „Sustainable and efficient use of resources“ was the topic of the AiF im Rahmen der AiF-Forschung, dem sich knapp 70 Experten aus Research Meeting attended by some 70 experts from industry, re- Industrie, Forschung und Politik stellten. Allein im Rahmen der In- search and politics. Karl Moser, Merk Project GmbH, representing dustriellen Gemeinschaftsforschung flossen bisher 1,2 Mrd. Euro industry and emphasising the enormous multiplication factor for the Fördermittel in Forschungsprojekte für den Mittelstand, betonte Karl development and innovation of industrial projects, stressed that SME Moser, Merk-Project GmbH, als Vertreter der Industrie und hob den research projects have already received €1.2m in funding within the enormen Multiplikationsfaktor für die Entwicklung und Innovation framework of the collective research alone. industrieller Projekte hervor. Klaus Barthel, MP (Social Democratic Party), regards the AiF as a Klaus Barthel, MdB der SPD, sieht in der AiF einen Kernfaktor für den core factor for Germany, the largest exporter of goods in the world, Exportweltmeister Deutschland und fordert, die Forschungsaktivi- and called for a renewed effort to make research activity in particu- täten mehr denn je als Motor für Produktinnovationen einzusetzen. lar the driving force behind product innovation. „For this purpose, „Wir brauchen hierfür einen eigenständigen wirtschaftspolitischen we need an independent discussion of economical policies concern- Diskurs über Innovationsmanagement, Forschung und Bildung“, so ing innovation management, research and education“, Barthel sum- die Schlussfolgerung von Barthel. marised. Dass Forschung mehr denn je in verzahnten Programmen zwischen Prof. Konstantin von Teuffel from the Baden-Württemberg Forest nationalen und europäischen Initiativen sowie in Vernetzung von Research Institute explained that, more than ever before, research Branchen erfolgen muss, erläuterte Professor Konstantin Frh. von must be conducted both within the scope of programmes coordinated Teuffel, Forstliche Versuchs- und Forschungsanstalt Freiburg. Er between national and European initiatives and in coordination with belegte am Beispiel der Forest Based Technology Platform die hohe different industrial sectors. Making reference to the Forest Based Qualität der Vorbereitungen zum 7. Forschungsprogramm der Jahre Technology Platform, he underscored the high quality standards in 2007 - 2013 mit fast 50 Mrd. Euro Finanzvolumen. the preparations for the 7th Research Programme with a financial Welche Technologieförderung das BMWi zur Verfügung stellt, um volume of almost €50bn for the years 2007 – 2013. eine möglichst große und unverzichtbare Hebelwirkung der For- What technology grants the German Federal Ministry of Econom- schungsförderung zu erreichen, zeigte MinR Dr. Rainer Jäkel, Bun- ics and Technology (BMWi) is making available to exert the great- desministerium für Wirtschaft und Technologie. Er betonte, dass es est possible leverage in research funding was explained by MinR Dr zwischen Forschung und Zukunftsmärkten zu einem Brückenschlag Rainer Jaekel from the ministry. He emphasised that bridges must be und einer gezielten Förderung des innovativen Mittelstandes kom- built between research and future markets, and that funding of inno- men muss. Insgesamt sei ein Paradigmenwechsel erforderlich, der vative SMEs must be selective. All in all, this will require a paradigm Innovation als zentrales, Ressort übergreifendes Politikfeld begreife. change in his opinion, with innovation being regarded as a central, In Vertretung von Professor Stefan Kuhlmann, Fraunhofer Institut interdisciplinary policy field. für System- und Innovationsforschung ISI, referierte Joachim Hemer Standing in for Prof. Stefan Kuhlmann of the Fraunhofer Institute for über Nachhaltige Innovationen, die revolutionäre und radikale Inno- Systems and Innovation Research ISI, Joachim Hemer gave a report vationen erfordern, wenn der bewusste und schonende Umgang mit on sustainable innovations that require revolutionary and radically den Ressourcen der Erde gelingen soll. innovative solutions if the conscious and considerate exploitation of Dr. Paul Rizzi, PTS, wies auf die hohe Bedeutung des Zusammen- Earth‘s resources is to succeed. wirkens von Dr Paul Rizzi, Forschung und PTS, made Industrie hin reference to und forderte the great im- die Ergänzung portance of der bisherigen coordinating­ Forschungsak- research and tivitäten durch industry and eine gezielte called for the Vermarktung need to sup- der Ergebnisse plement previ- in einem neu ous research definierten Zu- activities by sammenspiel the selective zwischen Mit- marketing of telstandsun- the results in ternehmen und a newly de- Forschung. fined interplay In den fol- between small 10 Aktuelle Information / Recent Information PTS NEWS

genden Fachbeiträgen stellten AiF-Mitgliedsunternehmen aktuelle and medium-sized enterprises and research. Forschungsergebnisse vor. Prof. Dr.-Ing. Michael Schmidt, Institut AiF member companies presented the results of current research für Gebäudeenergetik der Universität Stuttgart, stellte seinen Beitrag projects in the technical papers set. Prof. Dr.-Ing. Michael Schmidt, unter das Motto Energie für Heizung und Klima zum Nulltarif. Er Institute for Energetics of Buildings at the University of Stuttgart, zeigte auf, dass eine Sanierung des Gebäudebestandes mit geringen chose „Energy for Heating and Climate for Free“ as the topic of Investitionen bereits eine Einsparung von 12% des gesamten Ener- his presentation. The speaker pointed out that building renovation gieverbrauchs ergäbe und dass eine Sanierung auf ein 3-Liter-Niveau would require small investments and would result in a 12 % savings den Energiebedarf um 30% reduziere. of total energy consumption. Refurbishment to a three-litre level In seinem Vortrag „Können Produktionstechnik und Materialaus- would reduce energy requirements by 30 %. wahl im Vorfeld optimiert werden?“ erläuterte Dr.-Ing. Martin Basti- In his paper entitled „Is Advanced Optimisation of Production Tech- an, Süddeutsches Kunststoff-Zentrum, wie durch Ökoeffizienz Öko- nology and Material Selection Possible?“, Dr.-Ing. Martin Bastian, logie und Ökonomie besser in Einklang gebracht werden können, Sueddeutsches Kunststoff-Zentrum, explained how eco-efficiency z.B. um mit geringerem Ressourcenaufwand mehr zu produzieren. can better harmonise ecology and economy, for instance, to produce Eine erfolgreiche Umsetzung in die Praxis wurde am Beispiel einer more products using fewer resources. The speaker demonstrated suc- Software für das Spritzgießen von Kunststoffteilen gezeigt. cessful implementation under practical conditions using the example Mikrosysteme auf dem Weg zur Energieautonomie stellte Bernd of a software programme for the injection moulding of plastic parts. Folkmer vom Institut für Mikro- und Informationstechnik der Microsystems on the pathway to energy autonomy were presented Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e.V., am by Bernd Folkmer from the Institute for Micro- and Information Beispiel von Mikro-Generatoren vor. Die Vision sind intelligente Mi- Technology of the Hahn-Schickard-Gesellschaft (HSG-IMIT) using krosyteme, die völlig autonom sind, eine unbegrentzte Betriebszeit micro-generators as an example. The vision is intelligent micro sys- besitzen, keine Wartungskosten verursachen und zuverlässig auch tems that are entirely autonomous, have an unlimited service life, an „entfernten Stellen“ einsetzbar sind. no maintenance costs and can be used reliably even at „remote loca- Über Neue Materialien aus thermoplastischer Kollagenverarbeitung tions“. informierte Dr. Michael Meyer, Forschungsinstitut für Leder und Dr Michael Meyer from the Research Institute for Leather and Plas- Kunststoffbahnen gGmbH. Dass aus Abfällen neue und hochwertige tic Sheets (FILK) informed the audience about new materials from Produkte gewonnen werden können, zeigte er am Beispiel thermo- thermoplastic collagen processing. The speaker proved that waste plastischer Kollagenverarbeitung, mit dem aus Tierhaut und Kno- materials can be utilised to obtain new and high-quality products by chen Nährstofffolien, 3-D-Formkörper, Fadenmaterial für die Chir- presenting the example of thermoplastic collagen processing. This urgie und Medizin oder neue Kompositmaterialien erzeugt werden technology can be used to convert animal hides and bones into nu- können. trient films, three-dimensional moulded articles, suture material for Dr. Peter Frey, Forschungsvereinigung Werkstoffe aus nachwachsen- surgery and medicine or new composite materials. den Rohstoffen e.V., sprach über „Die Syntheseleistung der Natur für Dr Peter Frey from the Research Association „Materials from renew- neue Werkstoffe genutzt.“ Wie sehr die Syntheseleistung der Natur able resources“ reported on „Using the efficiency of natural synthesis dafür sorgt, nachwachsende Rohstoffe zur Verfügung zu stellen und for new materials“. The extent to which the efficiency of natural syn- welche Chancen für einen umweltfreundlichen Einsatz bestehen, thesis ensures that regenerative raw materials become available and zeigte er an Beispielen wie Bioraffinerie, Bioschmierstoffe, Natur- what chances there are for environmentally friendly use were dem- dämmstoffe, Biokunststoffe und naturfaserverstärkte Kunststoffe. onstrated using examples such as biorefineries, biolubricants, natural Die abschließende Podiumsdiskussion zeigte, dass Forschung einen insulating materials, bioplastics and natural fibre reinforced plastics. intensiven Diskurs über die stärkere Koordination der Forschungs- Zhe concluding podium discussion showed that research does not re- programme und Förderelemente statt neuer Instrumente benötigt. quire new instruments, but rather an intensive dialogue concerning Sie braucht aber auch einen nachhaltigen Abbau der Bürokratie und greater coordination of research programmes and funding elements. einen exzellenten Technologietransfer, um Wissen und Forschungs- It also needs an effective reduction in bureaucracy and excellent ergebnisse aus den Köpfen der Wissenschaftler in die Anwendungen technology transfer to convey the know-how and research results bei der mittelständischen Industrie zu bringen. Hier kommt den For- from the heads of scientists to the applications needed by small and schungsvereinigungen der AiF eine bedeutsame Rolle zu, um For- medium-sized businesses. Selling the results of research and awak- schungsergebnisse zu verkaufen und das Interesse beim Mittelstand ening even more interest among SMEs is an important role that falls noch stärker zu wecken. to the AiF cooperative research associations. Die Vorträge können aus dem News-Archiv der PTS-Homepage The papers and presentations can be downloaded from the News www.ptspaper.de heruntergeladen werden. archive from PTS homepage www.ptspaper.de. Dr. Paul W. Rizzi Paul W. Rizzi, PhD 0 049 89 12146 300 0 049 89 12146 300 * [email protected] * [email protected] 11 2006 Aktuelle Information / Recent Information 11

Das Drachenboot und die PTS – Der Riding the dragon boat – Or: PTS Beginn einer großen Sportlerlaufbahn starts a successful sports career

Am Samstag, den 12 August 2006, war es endlich Saturday, 12 August 2006 was the long-awaited day soweit – Kollegen aus der pTS in Heidenau starteten – colleagues from PTS in Hei-denau started in the beim 1. Drachenbootcup des 4. Inselfestes in Laube- 1st Dragon Boat Cup final at the 4th island festival in gast. Nach der Team-Kapitän-Besprechung und dem Laubegast near Dresden. After receiving the final brief- „Einkleiden“ – die PTS war natürlich das mit Abstand ing by the skipper and having donned the outfits – PTS am Besten aussehende Team – wurde die Renntaktik was of course the best-looking team by far – we agreed unter Zuhilfenahme einiger nützlicher Tipps unserer fachkräftigen on a joint tac-tics, assisted by some useful hints from the canoeing Unterstützung aus dem Verein Kanusport Dresden e.V. besprochen. sports club team mates Verein Kanusport Dresden e.V. Der erste Gegner waren die Laubegaster Wellenreiter. Gleich zu Be- The first opponents were the Laubegaster Wellenreiter (surfers). Im- ginn hatte das PTS-Team eine schwierige Aufgabe zu meistern: wie mediately after start, PTS had to master a difficult task: The fast- es Flüsse vor allem bei Hochwasser so an sich haben, ist die strö- flowing central part of the river - es-pecially if it’s a swollen one – is mungsintensivste Flussmitte die am wenigsten begehrte Paddelbahn least coveted by canoeists, and was therefore just perfect for the PTS – also genau das Richtige für die PTS-„Drachen“. Um 11 Uhr hieß es deagons. At 11 o’clock, the starting signal “Are you ready – Atten- zum ersten Mal „Are you ready – Attention – Go“. Bei einem span- tion – Go“ rang out for the first time. The PTS team put up a tremen- nenden Kopf-an-Kopf-Rennen hatte die PTS trotz Innenbahn knapp dous fight ending in a gripping neck-and-neck race from which PTS die (Drachen-)Nase vorn. emerged as winner, albeit only just. Mit diesem Motivationsschub wurden die zweiten Gegner, die Fuelled by this surge of adrenaline, PTS gave their next opponents „TIKKtanic“ und „Zieh Mor Durch“ förmlich abgekocht (die Außen- – the TIKKtanics and Zieh Mor Durch team (which were of course bahn muss an dieser Stelle ja nicht erwähnt werden). Somit hatte paddling the easier outside lane) – a good going-over and shattering sich das PTS-Boot als einziges neben den Profis direkt fürs Halbfinale defeat. Besides the professionals, PTS was thus the only team which qualifiziert, musste also keinen Hoffnungslauf passieren. had qualified for the semi-final without repechage. Das Halbfinale ging stark los und das PTS-Team erkämpfte sich zäh- The second semi-final had a powerful start, the PTS team clenched neknirschend die Spitze. Dummerweise suchten die beiden Geg- their teeth and fought their way to the top. Unfortunately, the op- ner („Rammbock“ und „Red Dragons“) das Ufer und zwangen das ponents (Rammbock and the Red Dragons) were heading toward the PTS-Boot in die Flussmitte, obwohl es die Außenbahn hatte. Trotz riverside, forcing PTS to the middle. The deagons from PTS sum- Mobilisierung aller Kräfte konnte die Spitzenposition nicht gehalten moned up their last reserves, but were still unable to maintain the werden und die PTS wurde hauchdünn Dritter. top position and ended up in a very slim third position. Nicht nur, dass damit knapp das Große Finale verpasst wurde, das Not only did PTS miss the Great Final by a hair’s breadth, but they PTS-Boot musste ohne Pause gleich in das Kleine Finale. Nahezu also couldn’t dis-embark because the Small Final was to start im- ausgepowert traten die PTS-„Drachen“ gegen die „Rankesprotten“ mediatel y afterwards. Worn-out and exhausted, PTS oarsmen had an. Unbezähmbarer Kampfgeist, eine gehörige Portion Wut im Bauch to compete against the Rankesprotten. In the face of adversity, they und der Wunsch, das Bild vor den Gegnern wieder gerade zu rücken, showed incredible fighting spirit and were gung-ho to put their im- beflügelten die PTS-Ruderer und bescherte den Sieg im kleinen Fina- age right again. Spurred on by anger, PTS emerged victorious from le und somit den dritten Sieg im vierten Rennen. So erpaddelten sich our fourth race and, thus, from the Small Final and ended up fourth die PTS bei ihrem ersten Rennen einen respektablen fünften Platz. in the overall placing - which is quite respectable for beginners. Kai Blasius Kai Blasius 0 049 3529 551 674 0 049 3529 551 674 * [email protected] * [email protected] 12 Aktuelle Information / Recent Information PTS NEWS

PTS-Forscher mit Otto von Guericke- Otto von Guericke Prize awarded to Preis der AiF ausgezeichnet PTS researchers

AiF-Präsident Johann Wilhelm Arntz verlieh den diesjährigen Otto von Gue- ricke-Preis am 23. November 2006 in Bremen für die Entwicklung einer Technik zur Herstellung keramischer Bauteile auf der Basis präkeramischer Spezialpapiere. Ausgezeichnet wur- den Dr. Andreas Hofenauer, der seit 2004 bei der PTS tätig ist, Renate Kir- meier, die nach fünfjähriger Tätigkeit bei der PTS seit 2006 freiberuflich tä- tig ist sowie Dr. Nahum Travitzky und Hans Windsheimer von der Friedrich Alexander Universität (FAU) Erlangen- Nürnberg. Füllstoffe sollen in der Papiererzeu- gung in erster Linie die Kosten redu- zieren und die Eigenschaften der Pa- piere ergänzen. Üblicherweise werden maximale Füllstoffgehalte von 30 bis Renate Kirmeier and Andreas Hofenauer are the recipients of the Otto von Guericke prize in 2006 40 Gew.-% angestrebt, z.B. bei Zeit- schriften- oder Dekorpapier. Der Papiertechnischen Stiftung (PTS) in On 23 November 2006 in Bremen, AiF President Johann Wilhelm München ist es in Zusammenarbeit mit der Friedrich Alexander Uni- Arntz awarded the Otto von Guericke Prize 2006 for the develop- versität (FAU) Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für Glas und Keramik, ment of a technique for producing ceramic elements from a prece- gelungen, den Füllstoffgehalt im Papier deutlich über das übliche ramic specialty paper. The recipients of the prize were Dr Andreas Maß hinaus bis auf 90 Gew.-% zu erhöhen. Als Folge nimmt das Pa- Hofenauer, who has been at PTS since 2004, Renate Kirmeier, who pier größtenteils den Füllstoffcharakter an; es liegt somit der Füllstoff worked at PTS for five years before going freelance in 2006, and Dr im „Papierformat“ vor. Derartige Spezialpapiere können wasserba- Nahum Travitzky and Hans Windsheimer from the Friedrich Alex- sierend mit üblichen Verfahren (Papiermaschine) hergestellt werden. ander University (FAU) in Erlangen-Nuremberg. Auch können sie trotz des hohen Füllstoffgehaltes papierüblich be- Fillers in papermaking are intended first and foremost to reduce costs handelt, also kalandriert, beschichtet und geformt werden. Aufgrund and supplement paper properties. Maximum filler contents between der vielfältigen Beschichtungs- und Formgebungsmöglichkeiten des 30 and 40% by weight are normally desired, e.g. in newsprint or de- Werkstoffs Papier können dünnwandige, komplex geformte Werk- cor paper. PTS Munich in co-operation with the Chair for Glass and stoffstrukturen effektiv realisiert werden. Ceramics at the Friedrich Alexander University (FAU) in Erlangen- Ein wichtiger Anwendungsbereich sind präkeramische, sinterfä- Nuremberg succeeded in significantly increasing the filler content of hige Spezialpapiere. Diese Papiere sind mit präkeramischen (reak- paper far above what is normal and even up to 90% by weight. The tiv keramische Phasen ausbildend) oder keramischen Füllstoffen bis consequence is that the paper takes on much of the filler charac- 85 Gew.-% so stark angereichert, dass sie thermisch in keramische ter. The filler exists in a „paper format“, so to speak. Such specialty Werkstoffe umgesetzt werden können. papers may be manufactured water-based by conventional methods Dr. Andreas Hofenauer und Renate Kirmeier von der Papiertech- (paper machines). Despite the high filler content, they can also be nischen Stiftung sowie Dr. Nahum Travitzky und Hans Windshei- handled and processed like paper, i.e. calendered, coated and shaped. mer von der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Thin-walled material structures with complex shapes can be effec- beschäftigen sich seit rund vier Jahren mit der Herstellung und ther- tively realised in the light of the diverse possibilities for coating and mischen Umsetzung präkeramischer Papiere. Mögliche Einsatzge- shaping paper as a material. One important range of applications is biete dieser innovativen Werkstoffe reichen von der Energie- und preceramic specialty papers that are capable of being sintered. These Umwelttechnik über die chemische Reaktionstechnik bis hin zur papers are enriched with preceramic fillers (that form relatively ce- Medizintechnik. ramic phases) or ceramic fillers to such a degree (up to 85% by weight) Ein weiteres wichtiges Anwendungsfeld ist die Hochtemperatur- that they can be converted thermally into ceramic materials. technik. Bei modernen Brenntechniken, etwa für den Schnellbrand Dr Andreas Hofenauer and Renate Kirmeier as well as Dr Nahum von Porzellan, sind großflächige Wärmeschutz-Bauteile (Schotten) Travitzky and Hans Windsheimer have been working on the produc- notwendig. Sie bestehen aus hochtemperaturbeständigen Werkstof- tion and thermal conversion of preceramic papers for more or less fen und sorgen für die thermische Abgrenzung unterschiedlicher the last four years. Possible uses for these innovative materials range Brennkammerbereiche. Diese thermischen Barrieren im Ofeninnen- from energy and environmental technology, to chemical reaction en- raum sind mehrere Quadratmeter groß und besitzen eine geringe gineering and even medical engineering. 11 2006 Aktuelle Information / Recent Information 13

Wärmeleitfähigkeit, eine gute Oxidationsbeständigkeit bis zu 1500 Another important field of application is high temperature engineer- °C und eine hohe Formstabilität, um einen möglichst langen Einsatz ing. Heat protection elements (baffles) are necessary in modern firing zu ermöglichen. Sie sind der Größe des Brennguts angepasst, erleich- techniques, e.g. for the fast firing of porcelain. They consist of high- tern das Stapeln der Ware im Ofen und werden möglichst oft wieder temperature resistant materials and provide for a thermal boundary verwendet. Gegenwärtig haben die Schotten eine große Wandstärke between different compartments in the kiln. These thermal barriers von bis zu 6 Millimetern und eine entsprechend große thermische in the interior of the kiln may be several square metres in size and Masse, die zusätzlich zum Brenngut aufgeheizt werden muss. Basie- exhibit low thermal conductivity, good resistance to oxidation up to rend auf den entwickelten präkeramischen Papieren können durch 1500°C and high dimensional stability to allow them to be used as papiertechnisch etablierte Formgebungsprozesse hohlräumige Kera- long as possible. They are adapted to the size of the products to be mikkörper mit geringer thermischer Masse hergestellt werden, de- fired, make it easier to stack the products in the kiln and are reused ren Einsatz eine erhebliche Energieeinsparung bedeutet. as often as possible. At present, baffles have a wall thickness up to Ein weiterer gelungener Anwendungsfall für präkeramische sinter- 6 mm and a correspondingly large thermal mass, which means that fähige Spezialpapiere ist ihre Adaption an das Rapid Prototyping- this must be heated up in addition to the products to be fired. The Verfahren „Laminated Object Manufacturing“ (LOM). Neben groß- preceramic papers that have been developed allow hollow ceramic flächigen Leichtbaustrukturen hat die keramische Industrie einen bodies to be produced by shaping processes already established in großen Bedarf an keramischen Prototypen bzw. Kleinserien. Um den the field of paper technology. These hollow ceramic bodies have a low Anforderungen der internationalen Märkte zu genügen, müssen die thermal mass which means a considerable savings of energy in use. Firmen der keramischen Industrie ihre Produkte immer schneller auf Another successful application for sinterable preceramic specialty pa- den Markt bringen. Die geht einher mit immer kürzeren Entwick- pers is their adaptation to the rapid prototyping process of “laminated lungs- bzw. Produktionszyklen. LOM ist ein einfaches und elegantes object manufacturing” (LOM). In addition to large-scale lightweight Verfahren zur Herstellung von Prototypen und ist eine der am meis- structures, the ceramic industry has a great need for ceramic proto- ten verwendeten Rapid-Prototyping Technologien. In diesem Prozess types and small lots. In order to meet the requirements of interna- können, gestützt auf CAD-Modellen aus Spezialpapieren, schicht- tional markets, the companies in the ceramic industry must launch weise komplexe 3-D Strukturen erzeugt werden. Im Gegensatz zu their products ever more quickly. This goes hand in hand with ever herkömmlichen Herstellungsverfahren der keramischen Industrie shorter development and production cycles and ultimately minimises sind beim LOM-Verfahren keine äußeren Press- oder Gussformen time to market. LOM is a simple and elegant method for producing notwendig. Daher ist die Herstellung eines Bauteils unabhängig von prototypes and is one of the most frequently used rapid prototyping seiner Geometrie. Der Wegfall des Formenbaus führt zu einer deut- technologies. This process allows complex three-dimensional struc- lichen Kostensenkung im Entwicklungsprozess. Als weiterer Vorteil tures to be produced layer by layer out of specialty papers using CAD kann jedes denkbare technische Bauteil hergestellt werden, wobei models as the basis. Unlike conventional production methods used in es zudem möglich ist, in einem Arbeitsschritt mehrere, auch un- the ceramic industry, the LOM process does not require any external terschiedliche, Bauteile gleichzeitig zu produzieren. Der Einsatz der pressing or casting moulds. This in turn means that the production LOM-Technologie für die Herstellung von Prototypen bzw. Klein- of a part is independent of its geometry. The elimination of mould serien keramischer Bauteile bringt der deutschen mittelständischen making significantly reduces the costs of the development process. Keramikindustrie entscheidende Wettbewerbsvorteile: Zum einen Another advantage is that any imaginable technical part can be pro- kann durch die formenlose, flexible Herstellung von Prototypen ex- duced. An even greater advantage is that it is possible to produce trem schnell auf Kundenwünsche oder Marktanforderungen reagiert several parts, even different parts, at the same time in one work step. werden. Zum anderen wird die Herstellung keramischer Kleinserien The use of the LOM technology to produce prototypes and small mit dem entwickelten Herstellungsverfahren deutlich verbilligt, da lots of ceramic parts brings with it decisive competitive advantages hohe Formenkosten nicht durch eine geringe Stückzahl amortisiert for middle-sized German ceramic companies: On the one hand, the werden müssen. Diesee Vorteile können längerfristig durch die flexible production of prototypes without moulds gives companies Gründung kleiner Dienstleistungsfirmen bzw. die Etablierung von a quick turnaround time in response to customer wishes or market Rapid-Prototyping-Abteilungen in größeren Unternehmen zu neuen requirements. On the other hand, the developed production process mittel- bis hochqualifizierten Arbeitsplätzen führen. significantly reduces the costs of producing small ceramic lots, since Durch die Verwendung präkeramischer Papiere kann die keramische the high costs of mould making do not have to be paid off by a small Industrie eine große Bandbreite technischer Keramiken, z. B. Oxide, number of parts. In the long run, these advantages can even lead to Carbide oder Nitride, mit dem gleichen Verfahren herstellen. Dies ist the creation of new jobs with medium to high job qualifications by ein Novum, da bisherige Formgebungsverfahren und entsprechende establishing small independent service providers or by creating rapid Keramiksysteme immer aufeinander abgestimmt werden mussten. prototyping departments in larger companies. Erwin Polmann The use of preceramic papers can provide the ceramic industry with 0 049 89 12146 230 a large spectrum of technical ceramics, e.g. oxides, carbides or ni- * [email protected] trides, using one and the same process. This is a true innovation, since in the past the shaping process and the corresponding ceramic system always had to be matched to one another. Erwin Polmann 0 049 89 12146 230 * [email protected] 14 Aktuelle Information / Recent Information PTS NEWS

„Was macht die PTS so attraktiv?“ What makes PTS so attractive …

Als regelmäßiger Gast in den Räumen der PTS in München sitze ich Being a frequent visitor to PTS Munich, I often sit in their reception oft im Empfangsbereich, schaue mir das Chart mit dem Kundenver- area looking at the chart displaying their commitment to customer sprechen der PTS an und registriere auf dem Monitor die Ankündi- services or at the screen announcing upcoming technical events. gungen über PTS-Fachveranstaltungen. Gleichzeitig verfolge ich die While doing so, I am listening to PTS employees talking to their Mitarbeiter in Gesprächen mit Kunden. customers. Wenn man so dem Treiben in der PTS zuschaut stellt sich zwangs- Watching these bustling activities, one is bound to ask oneself: What läufig die Frage: Was macht die PTS so attraktiv? is it that makes PTS so attractive? Bei meinen vielen Kontakten mit PTS-Mitarbeitern im Rahmen von In the numerous conversations I had with PTS members during Coaching, Personalentwicklung und Führungstraining fiel mir im- coaching sessions, personnel development and management training mer wieder eine ausgeprägte Leidenschaft für das Papier auf, viel- measures, and perhaps most strikingly at PTS continuing education leicht am prägnantesten in den PTS-Weiterbildungsveranstaltungen events, I kept noticing their genuine passion for paper. erlebbar. The main asset of PTS is the great competence of its employees and Das Grundkapital der PTS steckt in der Kompetenz eben dieser wide network of contacts they have built with companies and organi- Mitarbeiter und deren Kontaktnetz in die Institutionen und Un- sations of the paper industry. Its a bunch of really unusual and highly ternehmen der Papierwirtschaft hinein. Es sind schon interessante interesting people who are making up this asset, a well-balanced Mitarbeiter-Typen, die diesen Wert der PTS repräsentieren, d.h. ein mixture of researchers, managers, executives, consultants, project gelungener Mix aus Forschern, Managern, Führungskräften, Bera- leaders, lab workers, service providers and junior workers such as tern, Projektleitern, Labor-Mitarbeitern, Dienstleistern und Nach- doctoral candidates or students about to take their diplomas. wuchs-Mitarbeitern wie Doktoranden und Diplomanden. Together they are creating a corporate culture which I perceive as Sie alle schaffen eine Kultur, die in meiner Wahrnehmung eine a combination of institute, research laboratory, consulting agency, Kombination aus Institut, Forschungslabor, Unternehmensberatung, pilot plant, university of applied sciences, cadre training unit and Versuchsanstalt, Fachhochschule, Kaderschmiede und Wirtschafts- business enterprise. unternehmen darstellt. Being a generalist myself, I have great respect for the vast variety of Als Generalist habe ich hohen Respekt vor dem ebenfalls vielfältigen tasks each PTS member is expected to perform to the standard of Aufgaben-Mix, den im Prinzip jeder Mitarbeiter in der PTS zu leis- Best Excellency: They need to be experts, managers, project leaders, ten hat und dies jeweils mit dem Anspruch auf Best Excellenz: man team workers, canvassers, cross-procedural thinkers and activists muss bei der PTS Fachmann sein, Managerqualitäten haben, Pro- all in one. No easy task for someone who is actually representing a jektmanagement beherrschen, Führen können, über akquisitorische competence centre of his or her own. Fähigkeiten verfügen, im Team zusammenarbeiten und prozessuales From that point of view, it is only logical that PTS is in a continu- Denken und Handeln zeigen. Gar nicht so einfach, bei Menschen, ous process of changing: True to its principle of Best Excellency, en- die eigentlich jeweils ein Kompetenz-Zentrum für sich darstellen! trenched structures both in Munich and Heidenau are constantly Insofern ist es nur folgerichtig, dass sich die PTS in beständigen Ver- questioned and modified, teams and departments keep being änderungsprozessen befindet: Best-Excellenz-Denken führt zu stän- changed and reformed, and managers are permanently on the look- digem Schleifen der Bereichs-Burgen in München und Heidenau, zu out for people able to spearhead and advance the development of PTS wechselndem Zusammensetzen von Abteilungen und Teams, auch into a research-based service provider. zum regelmäßigen Blick auf den Mitarbeiter-Typ, der für den Weg Top-ranking organizations of the future will be set apart from others der PTS zum forschungsgestützten Dienstleistungsunternehmen ge- by their outstanding ability to fully develop and utilize the commit- nau der Richtige scheint. ment and learning potential of their members across all organisation- Spitzenorganisationen der Zukunft zeichnen sich dadurch aus, dass al levels. According to this definition, PTS is a learning organisation. sie wissen, wie man das Engagement und das Lernpotenzial auf al- Interestingly, it got many of its learning processes started in former len Ebenen einer Organisation erschließt. Die PTS ist entsprechend monasteries – cultural and educational strongholds both in medieval dieser Definition eine Lernende Organisation, die interessanterweise times and today. As a service provider which covers all parts of the viele Lernprozesse in ehemaligen Klöstern – dem Hort von Bildung paper industry’s value chain, PTS is also a knowledgeable organisa- und Kultur im Mittelalter und auch in der Gegenwart – initiiert. tion. Und als Dienstleister, der alle Bereiche in der Wertschöpfungskette Against this background, I have been entrusted with the interest- der Papierwirtschaft abdeckt, ist die PTS auch eine Wissende Or- ing tasks of helping to develop a strategy of personnel development, gansiation. training PTS leaders to improve their managerial qualities, chairing So stellt sich mir die interessante Aufgabe, an der Entwicklung einer talks between leaders and their teams, performing coaching sessions Personalentwicklungs-Strategie mitzuwirken, Führungskräfte-Ent- on staff and executive levels, and training employees who have to wicklung mit den Führungskräften zu betreiben, Dialogveranstal- chair and present continuing education events. Best Practice Work- tungen zwischen Management und Mitarbeitern zu moderieren, shops taking place as in-house trainings complete the present learn- Coachings auf Führungs- und Mitarbeiterebene durchzuführen ing campaign of PTS. sowie Mitarbeiter auf ihren Auftritt bei PTA-Veranstaltungen vor- On all these occasions, the members of PTS proved to be curious, zubereiten. Best-Practice-Workshops, die PTS-intern durchgeführt quick to respond, achievement-oriented and interested in finding so- 11 2006 Aktuelle Information / Recent Information 15

werden, runden derzeit das breite Spektrum an Lernoffensiven in lutions - Does this mean PTS is nothing but a unique success story? der PTS ab. Let me come back to my initial situation in the reception area: piling Bei allen diesen Maßnahmen zeigen sich die PTS-Mitarbeiter neu- up on the table in front of me are stacks of technical journals and gierig, reaktionsschnell, an Lösungen interessiert und erfolgsorien- leaflets from the papermaking and its related sectors – signs of a dy- tiert - Die PTS also eine einzigartige Erfolgsgeschichte? namically developing industry making great demands on PTS. Ich kehre zu unserer Ausgangssituation zurück: auf dem Tisch im Meeting these demands means hard work to PTS: Apart from having Empfangsbereich der PTS stapeln sich Magazine und Fachinforma- the necessary skills and know-how, PTS must act entrepreneurially tionen aus der Papierwirtschaft und der Industrie – Anzeichen für rather than as a mere institute, must always be open to new tech- eine sich stets dynamisch weiterentwickelnde Branche und Wirt- nologies and their product management, benchmark itself against schaft, die die PTS fordert. comparable organisations, maintain its attractiveness also in the fu- Das bedeutet nicht nur über Können zu verfügen, sondern harte ture ... Arbeit; das bedeutet unternehmerisch handeln und nicht nur ein But PTS has already come a long way, as I could see at this year’s Institut sein; das bedeutet die Hinwendung zu neuen Technologien Zellcheming conference. The lively interest in its exhibition booth und deren Produktmanagement; das bedeutet Benchmarking mit showed the great recognition PTS has won in the industry, and that vergleichbaren Einrichtungen; das bedeutet Attraktivität auch für is has developed into a paper-industrial institution. die Zukunft schaffen ... Mathias Nolting, Owner of mn consulting Dass die PTS auf diesem Weg bereits sehr weit gekommen ist, wurde Enzianstrasse 13 a, D-82194 Gröbenzell mir als Besucher auf der diesjährigen Zellcheming deutlich. Der rege www.mnc-nolting.de Betrieb auf dem Messestand der PTS, die vielen Personen, die diesen Stand regelmäßig aufsuchten zeigten mir, welch hohe Anerkennung die PTS als Institution der Papierwirtschaft findet. Mathias Nolting, Inhaber mn consulting Enzianstrasse 13 a, D-82194 Gröbenzell www.mnc-nolting.de

mn consulting, 1997 gegründet, konzentriert seine Dienstleistungen auf die Gebiete Personal, Beratung und Training. Hierbei werden die aktuelle Themenstellung in Zusammenhang und in den Auswirkungen auf das Gesamtgeschehen im Unternehmen betrachtet. Kernkompetenzen sind Prägung des Unternehmens durch Führung, Geschäftschancen durch Vertriebsorientierung und Beziehungsmanagement zum Markt durch Kundenorientierung. mn consulting, founded in 1997, focuses on services in the fields of personnel development, consulting and training. Each subject is handled within the customer’s overall context, considering the effects on the company as a whole. Shaping businesses by leadership, creating business opportunities through marketing orientation, and managing contacts and relationships with the market through customer-orientation are our core competencies.

„STICKY-SITZUNG“ der Vereinigung Federation Packing and Corrugated Pack- und Wellpappenpapiere Board Papers „Sticky Meeting“ Am 31. März 2006 fand eine erste „Sticky-Sitzung“ in Frankfurt The first Sticky Meeting took place on 31st March 2006 in Frank- statt. Anlass dafür waren die vielen offenen Fragen zum Thema „Sti- furt, Germany. The reason for convening the meeting were the many cky“ und die Fülle von Publikationen, die es zu diesem Thema gibt. open questions regarding „stickies“ and the wealth of publications Das Programm wurde gemeinsam von PMV TU Darmstadt und der that exist on this topic. The programme was organised jointly by PTS München gestaltet. Es wurde ein Überblick zu allen relevanten the Papermaking and Mechanical Process Engineering Department Stickythemen wie Analytik, Entstehung, Vermeidung, Prozessanaly- (PMV) at Darmstadt Technical University and PTS Munich. An over- sen und Forschungsbedarf gegeben. Abschließend wurden vier FuE- view was first presented on all relevant sticky topics such as analysis, Themen ausgearbeitet, die weiteren Forschungsbedarf beinhalten formation, prevention, process analyses and research demand. Four und weiterverfolgt werden. Da diese Veranstaltung große Resonanz R&D topics were subsequently worked out that contain additional fand und das Sticky-Thema auch weiterhin für die Werke der Ver- research demands that will be pursued later. As this event received einigung Pack- und Wellpappenpapiere sehr große Bedeutung hat, considerable resonance and since the topic of stickies continues to be wird eine nächste „Sticky-Sitzung“ im Frühjahr 2007 stattfinden. of paramount importance for the work of the Federation Packing and Ingrid Demel Corrugated Board Papers, the next Sticky Meeting was scheduled 0 049 89 12146 461 for Spring 2007. * [email protected] Ingrid Demel 0 049 89 12146 461 * [email protected] 16 Aktuelle Information / Recent Information PTS NEWS

Unabhängige Beratungs-Kompetenz Independent consultany competence for für die Papierindustrie the paper industry

PTS News: Herr Maaß, Sie haben vor eini- PTS News: Mr Maass, a few months ago gen Monaten bei der PTS angefangen und you took up your job at PTS as head of sind für den Bereich Markt und Strategie the Market & Strategy team. How would verantwortlich. Was können sich unsere you describe this area to our readers, and Leser unter diesem Bereich vorstellen und which are your aims? welche Ziele haben Sie? We have customers who assign us the com- Wir haben Kunden, die sich komplette Stra- plete strategic development of new business tegien für neue Geschäftsfelder entwickeln lines, who enlist our neutral services in the lassen, die von uns durch neutrale Marktfor- area of market research to access new mar- schung bei der Adressierung neuer Märkte kets, or for the development of new products oder bei der Entwicklung neuer Produkte and features. Other customers seek advice und Features unterstützt werden und die sich about funding opportunities for innovative bei der Förderung von innovativen Produkt- product ideas. Ideen beraten lassen. Ganz wichtig bei den In particular for sensitive customer projects, sensitiven Kundenprojekten ist die garan- the guaranteed independence and neutrality tierte Neutralität der PTS. Diese Neutralität of our services is highly important. It is the ermöglicht eine objektive Beurteilung und basis for objective evaluation and the optimal Erarbeitung der Kundenprojekte mit einem Dirk Maaß, Head of Market & Strategies performance of customer projects by means einmaligen fachlichen Know-how. of our unique technical know-how. Wir möchten im Bereich Markt & Strategie das unabhängige Kompe- As Market & Strategy experts, we want to be an independent compe- tenz-Zentrum für die Papierindustrie für marketing- und vertriebs- tence centre of PTS and partner for all relevant marketing and sales relevante Themen sein. Das fängt bei klassischer Marktforschung an, issues of the paper industry ranging from classic market research geht über die Ermittlung von Marktpotenzialen und Vertriebswegen, to the identification of market potentials and distribution channels, über die Entwicklung neuer Geschäftsfelder und Produkte bis hin development of new business lines and products, and winning over zur Unterstützung im Bereich Kundenbindung. Das erreichen wir or maintaining the loyalty of customers. über unsere enge Zusammenarbeit mit internen PTS Bereichen, über PTS News: Being a papermaker by trade, you have been working die enge Zusammenarbeit mit Behörden und Verbänden sowie dem in the IT and multimedia sector before joining PTS. How come regelmäßigen Austausch mit unseren Kunden. you’ve returned to “paper“? PTS News: Sie sind zwar Papiermacher, waren aber in den ver- I think that once you’ve been “infected” with paper technology you gangenen Jahren in der IT- und Multimedia-Branche tätig. Was can’t get it out of your mind again. Quite many a technology has hat Sie dazu bewegt sich wieder dem Thema „Papier“ zu wid- been hyped and oversold at first to prove to be a flash in the pan af- men? terwards. Paper, however, has never disappeared from everyday life, Ich denke, dass einen das Thema Papier nie los lässt, wenn man ein- and it’s hard to imagine life without it. It is important to me that I can mal damit infiziert wurde. Es gibt viele Technologien, die unheimlich identify with the product or sector I am working with. hochgejubelt wurden und dann doch nur ein Schattendasein führen Furthermore, I am convinced that paper has still a lot of potential. oder völlig aus dem täglichen Leben verschwunden sind. Papier hin- New grades will be developed and have considerable impact on dai- gegen ist auch heute noch allgegenwärtig und aus dem täglichen ly life. I’m just thinking of the numerous opportunities opened up Leben nicht wegzudenken. Ich möchte mich mit dem Produkt bzw. by multifunctional high-tech papers or new filler formulations, or der Branche, in der ich arbeite, identifizieren können. nano-technology and its possibilities. I also see great chances in the Weiterhin bin ich davon überzeugt, dass im Papier noch viel Poten- packaging sector, or in the optimization potential yet to be exploited zial steckt. Es wird neue Sorten geben, die maßgeblich das tägliche in paper recycling, energy reduction and environmental protection. Leben beeinflussen werden. Denken wir nur an die Möglichkeiten, Many high-tech products of the future will be based on the paper die in High-Tech Papieren mit Multifunktionen stecken, die die neu- industry’s vast experience combined into pioneering techniques. en Füllstoff-Rezepturen bringen – oder auch die Nano-Technologie PTS News: What do you think are the competitive advantages of mit ihren Möglichkeiten. Weitere große Chancen sehe ich in der Ver- PTS over other consulting firms? packungsindustrie oder auch bei den Optimierungspotenzialen im Our decisive competitive edge – and the greatest benefit we can of- Bereich Altpapier-Verwertung sowie Energieersparnis und Umwelt- fer our customers – is our specialist know-how of the papermaking, schutz. In Zukunft wird es auch viele Produkte aus dem Hochtech- converting and related sectors. Typical consulting firms are staffed nologiebereich geben, die auf Erfahrungen aus der Papierbranche by generalists rather than experts in specific fields, and must buy zu­rückgreifen und in Kombination zukunftsweisende Technologien the necessary expert know-how. This involves information deficits liefern. and communication problems. PTS is equipped with the necessary PTS News: Was sind Ihrer Meinung nach die Vorteile der PTS know-how and information as well as seasoned project leaders ca- gegenüber anderen Beratungsunternehmen? pable of ensuring the optimum co-ordination and organization of Die PTS bietet Fachwissen aus der Papier erzeugenden- und Papier customer projects. 11 2006 Aktuelle Information / Recent Information 17

verarbeitenden Industrie sowie den angrenzenden Branchen. Das ist Another major advantage of PTS is our wide-ranging and highly di- ein klarer Wettbewerbsvorteil für die PTS und damit auch für unsere versified know-how in the areas of paper technology, process engi- Kunden im Vergleich zu sehr breit aufgestellten Unternehmensbera- neering, environmental technology, business administration, natural tungen, die das entsprechende Know-How oft zukaufen müssen. Das sciences, energy technology and process optimization. Having all the wiederum führt häufig zu Informationsdefiziten und Kommunikati- experts under the same roof is the basis for fast and direct exchang- onsproblemen. Bei der PTS haben unsere Kunden einen erfahrenen es and an efficient co-operation and intercommunication between Projektleiter, der alles koordiniert und die nötigen spezifischen fach- different disciplines. Moreover, our employees have many years of lichen Informationen organisiert. experience in industrial practice. They proceed pragmatically and Ein weiterer sehr großer PTS Vorteil ist, dass bei uns Mitarbeiter contribute their practical skills and professional competence to each aus den Bereichen Papiertechnik, Verfahrens- und Umwelttech- project. They speak the same language as the customer - the basis for nik, BWL, Naturwissenschaften, Energietechnik und Prozessopti- understanding each other well and immediately. mierung arbeiten. Dadurch, dass alles unter einem Hut ist, ist ein In addition to our practitioners, we have a large number of employ- direkter, schneller Austausch und die Einbindung aller Fachabtei- ees holding doctorates as well as scientifically oriented staff familiar lungen möglich. Unsere Mitarbeiter konnten langjährige Praxiser- with all aspects of research and development. They keep looking fahrung in der Industrie sammeln und können daher pragmatisch for novel solutions for the paper industry and are eager to develop an Projekte herangehen und ihre praktische Fach-Kompetenz in die innovative products. Our strong focus on research guarantees the Projekte einbringen. Das führt dazu, dass PTS die Sprache der Kun- customer access to the latest innovations. This is aided by our excel- den spricht, was zu einem schnellen und guten Verständnis zwi- lent network of contacts and partnerships with the industry, other schen den Parteien führt. research institutes, authorities and associations. Neben den „Praktikern“ haben wir auch viele promovierte Mitarbei- PTS News: Could you describe the typical procedure of a con- ter verschiedener Disziplinen und wissenschaftlich orientierte Kräf- sulting project? te, die sich in den Bereichen FuE zu Hause fühlen, ständig an neuen Our projects are highly complex – you can’t just lump them all to- Lösungen für die Papierindustrie arbeiten und innovative Produkte gether. Many customers seek our support in specific tasks, process entwickeln möchten. Heutzutage ist es auch sehr wichtig für die optimizations or product developments because they lack the neces- Kunden- und FuE-Aufträge Netzwerke zu nutzen. Hier bedient sich sary resources or capacities to do it on their own or because they PTS eines exzellenten Partner-Netzwerkes innerhalb der Branche know about our excellent technical and industrial know-how. und zu anderen Forschungsinstituten. Außerdem hat PTS hervorra- In many cases, however, we are making the first move. Our R&D gende Kontakte zu Behörden und Verbänden. work often leads to ideas and innovative products which may strike PTS News: Wie ist der klassische Ablauf Ihrer Beratungsprojekte? us as perfect substitutes or additions to a customer’s existing prod- Unsere Beratungsprojekte sind sehr vielschichtig. Von daher fällt es uct portfolio. We then contact the customer to discuss which added etwas schwer alle über einen Kamm zu scheren. Oft kommen Kun- value the development would create for them. den auf uns zu, die fragen ob wir sie bei bestimmten Projekten, Pro- What is common to all our projects is the formulation of clearly de- zessoptimierungen oder Produktentwicklungen unterstützen kön- fined objectives together with the customer, and of a project plan nen. Häufige Gründe der Kontaktaufnahme sind Ressourcen- und including major milestones and feedback loops. On this basis, we Kapazitäts-Engpässe beim Kunden sowie das exzellente fachliche- perform market studies, develop sets of measures, recommend fur- und Branchen-Know-how der PTS. ther activities and assist the customer with the implementation. Af- Häufig geht die Initiative aber auch von der PTS aus. Es kommen ter the project, we remain at the customer’s disposal for continuous

Typical questions of a market and competition analysis 18 Aktuelle Information / Recent Information PTS NEWS

Ideen aus unserem FuE Bereich und wir stellen fest, dass diese Pro- improvements and further developments. duktinnovation eine sehr gute Ergänzung oder Substitution eines be- PTS News: Which experience have you gained from your recent stehenden Produktportfolios eines unserer Kunden bedeutet. Dann consulting projects and market studies? treten wir in Kontakt mit dem Kunden und diskutieren, welchen Our previous market studies have shown that most companies con- Mehrwert der Kunde durch diese neuen Entwicklungen hat. centrate on the optimization of existing processes and optimum use Was ich sagen kann ist, dass wir uns mit unserem Kunden zusammen- of existing facilities, i.e. on cost reduction. Against this background, setzen, eine klare Zieldefinition erstellen und den entsprechenden it is much more efficient for a company to enlist long-term consulting Projektplan mit wichtigen Meilensteinen und Feedbackschleifen services than to tinker around with ever new parameters. definieren. Da­raufhin erstellen wir Marktstudien, entwickeln Maß- Firms wishing to complement their product range to stay competi- nahmenkataloge, geben Empfehlungen für die weiteren Aktivitäten tive often fail to do adequate market research because they lack the und unterstützen unsere Kunden auch bei der Umsetzung. Weiter- necessary resources. PTS can assist them with surveys to establish hin stehen wir unseren Kunden natürlich auch zur kontinuierlichen the market potential and demands and prevent product developments Weiterentwicklung des Pro­jektes zur Verfügung. which miss the market. Professional market studies should precede PTS News: Welche Erfahrungen haben Sie während den letzten every major product development and market launch, as should a Beratungsprojekten und Marktstudien machen können? jointly developed ”going-to-market“ strategy and marketing plan. Während der letzten Marktstudien haben wir festgestellt, dass sich In particular small and medium-sized companies are often reluctant die meisten Unternehmen ganz auf die Optimierung bestehender to enlist our consulting services for fear of exceeding their budgets. Prozesse und die optimale Nutzung bestehender Anlagen konzent- What many of them don’t know is the possibility of getting pub- rieren. Momentan liegt der Fokus stark auf der Kosteneinsparung. lic funding for these joint projects, which would save them a lot of Hierbei ist eine PTS Beratung langfristig gesehen wesentlich güns- money. From their own research projects, our specialists know all tiger als das interne Ausprobieren immer wieder neuer Parameter. about national and European funding schemes and how to utilize Andere Firmen, die ihr Produktangebot aufgrund der Wettbewerbs- them to the benefit of our clients. und Marktsituation ergänzen möchten, machen aufgrund mangeln- PTS News: Being based in Germany has often been regarded as der Ressourcen häufig unzureichende Marktforschung. Hierbei kann a competitive disadvantage. Mr Maass, what do you think about die PTS sie durch Erfragung des Kundenbedarfs und Marktpotenzials Germany as a business location? unterstützen, um zu verhindern, dass Produkte „am Markt vorbei“ A recent study by Ernst & Young into “Germany as a business lo- entwickelt werden. Vor jeder aufwendigen Produktentwicklung und cation“ came to the conclusion that Germany continues to enjoy a –einführung sollte jedoch eine professionelle Marktstudie erstellt favourable reputation among companies abroad. The study ranks und eine „Going to Market“ Strategie und Marketingplanung zu- Germany fifth in international statistics, behind China, the US, India sammen entwickelt werden and Poland. What is particularly appreciated by foreign businesses is Gerade kleine und mittelständische Unternehmen (KMUs) haben the country’s good infrastructure, high quality of R&D, excellently häufig Hemmungen, die PTS als Beratungsunternehmen hinzuzu- qualified workforce and political stability. Germany must remember ziehen, da sie denken, dass ein Beratungsprojekt nicht in ihr Budget its strengths, however, or it will miss the boat in the long run. „We passt. Viele KMUs wissen allerdings nicht, dass man gemeinsame cannot be cheaper than Poland or the Chinese. But we can be a great Entwicklungen staatlich fördern lassen kann und das eigene Budget deal better than they. German engineers continue to have a world- dadurch sehr stark geschont wird. wide reputation“, says Englisch, one of the study’s authors. And that PTS News: Oft hört man, dass der Standort Deutschland ein „…qualification, productivity and motivation continue to be factors Wettbewerbsnachteil ist. Herr Maaß, wie schätzen Sie den Wirt- of major importance to foreign companies choosing their location.“ schaftsstandort Deutschland ein? I guess that says it all. Which does not mean that I am seeing my Ich denke, dass er nicht so schlecht ist, wie er gemacht wird. Nach country through rose-tinted spectacles – but I wouldn’t be too pes- einer Studie der Wirtschaftsprüfungsgesellschaft Ernst & Young be- simistic about the future of the German paper industry. legt Deutschland in der Standort-Statistik Platz fünf hinter China, In addition, the German government has realized by now how im- den USA, Indien und Polen. Besonders geschätzt werden der Studie portant the country’s small and medium sized businesses are to its zufolge die Infrastruktur, die Qualität von Forschung und Entwick- economy, and they have set up considerable R&D funding schemes lung sowie die gute Ausbildung der Arbeitskräfte und die politische for SME. Let me therefore use this opportunity to call especially on Stabilität. Um auf lange Sicht nicht den Anschluss zu verlieren, muss SME of the converting sector to join forces with PTS and invest more sich Deutschland allerdings auf seine Stärken besinnen. „Wir können into research, launch new products and make use of the funding nicht billiger sein als die Chinesen oder die Polen. Aber wir können offered. deutlich besser sein. Immerhin genießen Deutschlands Ingenieure PTS News: One last question: Which advice would you give our nach wie vor Weltruf“, sagt Englisch. readers to remember? Hinzu kommt, dass die Bundesregierung die Wichtigkeit des Mit- First I want to offer them our consulting services not only in the telstandes erkannt hat und viele Entwicklungsgelder in den Bereich area of Market & Strategy, but also in the other fields covered by our FuE zur Verfügung stellt. An dieser Stelle möchte ich gerade an die highly qualified experts. Markets are getting tighter, competition KMUs im Bereich der Papier verarbeitenden Industrie appellieren fiercer, energy costs continue to rise and still – or just because of that und sie auffordern in Zusammenarbeit mit der PTS in ihre Forschung –papermakers must recognize trends early, develop new products, zu investieren, neue Produkte auf den Markt zu bringen und das use novel technologies, optimize processes and address the needs of Angebot der Fördergelder anzunehmen. their customers. PTS is renowned for its know-how in the areas of 11 2006 Aktuelle Information / Recent Information 19

PTS News: Eine letzte Frage. Was möchten Sie den Lesern der product and process optimization, stock preparation, chemical man- PTS News mit auf den Weg geben? agement, water treatment and engineering as well as energy, and we Den Lesern der PTS News möchte ich die Unterstützung der PTS can be proud of our list of successful references. It will be our pleas- nicht nur im Bereich Markt & Strategie anbieten sondern auch der ure to do market studies and surveys for the paper industry, and to anderen hoch qualifizierten Bereiche der PTS. Der Markt wird en- assist companies in their development through independent consult- ger, der Wettbewerb nimmt zu, Energiekosten steigen immer weiter ing. We see ourselves as a neutral services provider who joins forces und trotzdem oder gerade deswegen muss die Papierbranche Trends with the client to develop the necessary steps towards the company’s frühzeitig erkennen, neue Produkte entwickeln, neue Technologien future success – from the initial product idea to market launch. einsetzen, Prozesse optimieren und die Bedürfnisse ihrer Kunden Dirk Maass adressieren. Wir helfen Ihnen gerne, wichtige Marktrecherchen ab- 0 049 89 12146 567 zunehmen und durch eine neutrale Meinung die weitere Entwick- * [email protected] lung ihres Unternehmens in die richtige Richtung zu lenken. Wir sehen uns als neutraler Dienstleister am Markt und erarbeiten mit Ihnen zusammen die nötigen weiteren Schritte für eine erfolgreiche Zukunft - von der Idee bis zur Produkteinführung. Dirk Maaß 0 049 89 12146 567 * [email protected] EFPRO startet Aktivitäten EFPRO gets going

Nach seiner Gründung im April 2006 - wir haben in den letzten Following its foundation in April 2006 (see the previous issue of PTS PTS News darüber berichtet - und nach nun erfolgreicher Aner- News) and official recognition as an international non-profit organi- kennung durch das Belgische Justizministerium als internationale zation by the Belgium Ministry of Justice, EFPRO is now canvassing gemeinnützige Organisation lädt EFPRO alle interessierten Orga- for members. Invited to join are public and private institutions which nisationen – private und öffentliche Einrichtungen, die im Bereich are actively involved in research and development, technology trans- der Forschung und Entwicklung, des Technologietransfers oder der fer, university education or further training for the pulp and paper akademischen Aus- und Weiterbildung im Sektor Zellstoff und Papier industry. EFPRO stands for Association of European Fibre and Paper aktiv sind, zur Mitgliedschaft ein. EFPRO steht für Association of Research Organisations; and has been established to represent the European Fibre and Paper Research Organisations und versteht sich interests of the institutions in Europe and provide useful support for als die Interessensvertretung der o.g. Einrichtungen in Europa und their activities. Together with EFI and INNOVAWOOD, its partner will ihren Mitgliedern durch ihre Aktivitäten einen Nutzen bei der organisations of the forest-based sector, an EFPRO task force is cur- Erfüllung ihrer Aufgaben bringen. So arbeitet eine EFPRO Task Force rently preparing tools and information to promote the participation bereits in Zusammenarbeit mit den Partnerorganisationen des Forst- of research institutes in project consortia of the 7th EU Research und Holzsektors - EFI und INNOVAWOOD – daran, Informationen Framework Programme. For this purpose, the three partners are also aufzubereiten und Hilfsmittel bereitzustellen, die die Mitwirkung closely co-operating with the management of the Forest-based Sec- von Forschungseinrichtungen in Konsortien für Projekte des 7. EU- tor Technology Platform (FTP). EFPRO represents the scientific side Forschungsrahmenprogramms fördern sollen. of the pulp and paper sector in the new or- Diese Aktivitäten erfolgen in enger Kooperation ganisational structure of FTP (see the Article mit dem Management der Forest-based Sector on page 51), joining forces with CEPI Research Technology Platform (FTP). Innerhalb der neu- EFPRO Group, the industry representing, and EFI and en FTP-Organisation (siehe Artikel Seite 51) EUROPEAN FIBRE AND PAPER INNOVAWOOD, representing the interests of vertritt EFPRO die Wissenschaftsseite des Sek- RESEARCH ORGANISATIONS scientific institutes. tors Zellstoff und Papier. EFRPO arbeitet hier einerseits eng mit der The first event of EFPRO – its first assembly meeting which is at CEPI Research Group als Interessensvertretung der Industriesektors the same time an info session open to anyone interested – will be und andererseits mit den Organisationen EFI und INNOVAWOOD als held closely to the conference of the Forest-based Sector Technology Interessenvertretung der Wissenschaftseinrichtungen zusammen. Platform in the Finnish town of Lahti in the morning of 22 Novem- Die erste Veranstaltung von EFPRO – Mitgliederversammlung und ber 2006. For further information, please visit the EFPRO homepage Information für Interessenten – wird im Zusammenhang mit der www.efpro.org. Konferenz der Forest-based Sector Technology Platform am Vormit- Werner Foerster tag des 22. November 2006 in Lahti / Finnland stattfinden. Alle 0 049 89 12146 250 Interessierten sind eingeladen daran teilzunehmen. Ausführliche In- * [email protected] formationen finden Sie auf der EFPRO-Homepage www.efpro.org. Werner Foerster 0 049 89 12146 250 * [email protected] 20 Produktentwicklung / Product development PTS NEWS

Unternehmen nutzen die Companies are using PTS PTS-Beratung consultancy services

Vor einigen Jahren hatten die Unternehmen der Papierwirtschaft A few years ago, companies in the paper industry had many positions viele Positionen, wie Betriebsassistenten, Assistenten der Geschäfts- such as assistant plant manager, assistant to the general manager, leitung, F&E Leiter, Laborleiter, usw. Sie sind heute größten Teils dem head of R&D, head of laboratory, etc. Most of these positions have Rotstift zum Opfer gefallen und Geschäfts- wie Produktionsleitung been axed in the meantime. Both administration and production müssen mit einer Minimalbesetzung auskommen. Dennoch wird management must now make do with a skeleton crew. Nevertheless, das Tagesgeschäft hoch professionell erledigt, denn die technolo- daily business has to be conducted on a professional basis, for tech- gische Entwicklung nimmt den Produktionsverantwortlichen viel nological development relieves production managers much of their Routinearbeit ab. Allerdings ist mit diesen Arbeiten das zur Verfü- routine chores. This work, however, usually consumes most of the gung stehende Zeitkontingent meist erschöpft. time available. Das Produkttuning wird in der Regel von den weit entfernten F&E- Product tuning is usually taken over by the company‘s remote R&D Zentren der Konzerne oder von den Zulieferern übernommen. Da- centres or by the suppliers. This in turn leads to a loss of know-how durch kommt es zu Know-how-Verlusten innerhalb der Werke. in the plant. Unter diesen Bedingungen werden seit einiger Zeit durchaus wirt- Paper and paperboard and even packaging papers have been manu- schaftlich Papier, Karton, Pappe aber auch Verpackungsmittel er- factured efficiently under these conditions for some time now. How- zeugt. Allerdings werfen diese veränderten Rahmenbedingungen ever, these changed framework conditions raise a number of ques- eine Reihe von Fragen auf: tions: 1. Was geschieht, wenn es zu nachhaltigen Problemen innerhalb der 1. What happens when permanent problems occur in production? Produktion kommt? 2. Which resources can be used for sustainable product develop- 2. Mit welchen Ressourcen wird nachhaltige Produktentwicklung ment? durchgeführt? 3. How will companies cope with the new challenges in the field of 3. Wie werden die Unternehmen die neuen Herausforderungen im energy costs? Bereich der Energiekosten angehen? 4. What will companies do to counteract the progressively poorer 4. Was werden die Unternehmen tun, um der schlechter werdenden quality of recovered papers? Qualität der Altpapiere entgegenzuwirken? 5. How will European companies deal with overcapacity? 5. Wie werden die Europäischen Unternehmen mit Überkapazitäten And these are only some of the more important questions of the near umgehen? future that indicate how important independent service providers Und das sind nur einige der wichtigsten Fragen der nahen Zukunft, can be in such situations. However, it is important to find not service um aufzuzeigen, dass in solchen Situationen neutrale Dienstleister providers that merely offer copies of existing know-how over and hilfreich sein können; wichtig ist es allerdings, Dienstleister zu fin- over again. The service provider should also develop (consultancy) den, die nicht nur vorhandenes Wissen mehrfach kopiert anbieten. products to stay abreast of the state of the art. He should satisfy the Der Dienstleister sollte ebenfalls (Beratungs-) Produkte entwickeln, needs of his customers with consultancy products that have a short um State-of-the-Art zu bleiben. Er sollte die Bedürfnisse seiner Kun- ROI and enhance the know-how of the company receiving the con- den mit Beratungsprodukten befriedigen, die einen kurzen ROI ha- sultancy. ben und das Know-how des beratenen Unternehmens steigern. In the past few years, PTS has developed consultancy products that Die PTS hat in den vergangenen Jahren Beratungsprodukte entwi- meet these requirements, SystemCheck Water® and SystemCheck ckelt, die diesen Anforderungen genügen. Als Beispiele seien hier Energy® being just two of many such examples. These products nur der SystemCheck Water® und der SystemCheck Energy® ge- allow PTS to show customers where potential savings exist and nannt. Mit diesen Produkten kann die PTS ihren Kunden aufzeigen, what measures are meaningful in this context. We have used Sys- wo sich Einsparpotenziale befinden und welche Maßnahmen sinn- temCheck Energy® in many projects to reveal potential savings in voll sind. Im SystemCheck Energy® haben wir in vielen Projekten excess of 10%. A large percentage of these savings were able to be Einsparpotenziale von über 10% aufzeigen können. Davon war ein realised either immediately or with only very limited investments hoher Anteil sofort oder mit nur sehr geringen Investitionen umsetz- so that the cost of consultancy usually paid for itself within the first bar, so dass sich die Beratungskosten in der Regel binnen des ersten year. PTS was commissioned to use both these products and also Jahres amortisiert haben. process optimisation work. Neben diesen Produkten wurde die PTS auch mit Arbeiten in der Product development, not to be confused with product optimisation, Prozessoptimierung beauftragt. has become ever more important in the past few years. Preceramic Die Produktentwicklung, nicht zu verwechseln mit der Produktop- papers are one example that show what products the paper industry timierung, gewinnt in den letzten Jahren immer stärker an Bedeu- can use to master the challenges of the future. tung. Präkeramische Papiere sind ein Beispiel dafür, mit welchen Sustainable product development is a new service in the PTS services Produkten unsere Papierindustrie den zukünftigen Herausforde- programme. We think that this offer will acquire a high degree of rungen gerecht werden kann. importance regarding the future of the paper industry. Die nachhaltige Produktentwicklung ist eine neue Dienstleistung im PTS was able to provide consultancy services to ever more compa- Angebot der PTS und wir sind der Meinung, dass dieses Angebot nies from the paper industry in years past. Returning customers and bezogen auf die Zukunft der Papierindustrie ein hohes Maß an Be- growth in consultancy turnover show that consultants are needed in 11 2006 Produktentwicklung / Product development 21

deutung erlangen wird. companies and mills to cope and master the chal- Die PTS durfte in den vergangenen Jahren zuneh- lenges of changing times. mend mehr Unternehmen aus der Papierwirtschaft beraten. Wiederkehrende Kunden und steigender Hubert Runge Beratungsumsatz zeigen, dass Berater in den Un- 0 049 89 12146 493 ternehmen benötigt werden, um die Herausforde- * [email protected] rungen unserer Zeit zu meistern. Hubert Runge 0 049 89 12146 493 * [email protected]

ERIC – Ein Konzept geht auf ERIC – A concept bears fruit

Ende 2004 wurde von der damaligen VESTRA GmbH – heute in At the end of 2004, the VESTRA GmbH – now integrated into PTS – der PTS integriert - ein neues kooperatives Forschungsprogramm developed a new co-operative research programme. It was intended aufgelegt. Es sollte europäisch-international auf dem Gebiet der to create room for innovative research topics at the European/inter- Papierstreichtechnik und im Rahmen kooperativer Forschungspro- national level in the sector of paper coating technology and within jekte, Raum für innovative Forschungsthemen schaffen. Diese Idee the framework of co-operative research projects. This idea is also spiegelt sich auch im Akronym ERIC wieder: European Research and reflected in the name ERIC, an acronym that stands for European Innovation in Coating. Research and Innovation in Coating. Das Programm ist auf die Papierproduktion, deren Zuliefermärkten The programme focuses on papermakers, converters and their sup- und den Verarbeitern fokussiert, um deren Anregungen aufzuneh- ply markets and is designed to collect their suggestions and work men und die von ihnen formulierten Probleme und Ziele anwen- out practice-oriented solutions to the problems and aims they for- dungsnah zu lösen. Aus dieser Sammlung von Aufgabenstellungen mulate. In the past, 18 to 20 suggested projects from this collec- und Ideen aus der Industrie wurden seither jedes Jahr 18 bis 20 Pro- tion of aims and ideas from the industrial sector have been taken up jektvorschläge erarbeitet und interessierten Industrieunternehmen and presented to interested industrial companies. The project costs vorgestellt. Die Projektkosten in Höhe von 20.000 bis 40.000 Euro amounting to 20,000 to 40,000 euros (including laboratory analyses, (einschließlich Laborausarbeitungen, Streichfarbenuntersuchungen, coating colour analyses, pilot coater trial days, industrial printing Pilotstreichversuchstage, industrielle Druckversuche, Auswertungen trials, evaluations and a final report) can be calculated and financed und Abschlußbericht) sind dabei für jeden Partner überschaubar und by every project partner. finanzierbar. Three new ERIC projects were started in 2005 involving a total In 2005 wurden drei neue ERIC Projekte gestartet in denen insge- of ten companies from the paper industry and their suppliers who samt 10 Unternehmen aus der Papierindustrie und deren Zuliefer- jointly set about solving the problems posed. The project proposals industrie an Problemstellungen zusammen gearbeitet haben. Die that were originally suggested and generally vaguely worded were ursprünglich vorgeschlagenen und allgemein gehaltenen Projektvor- adapted to the needs and interests of the project partners in each of schläge wurden in jedem der drei Projekte an die Bedürfnisse und the three projects. Interessen der Projektpartner angepasst. Applied research and problem solving were carried out in the co-op- Mit jeweils erative projects over a period of 9 to 15 months involving • 4 – 5 Mannmonaten Laborausarbeitung, • 4 – 5 man months of laboratory preparation, • 6 – 8 Versuchstagen an der PTS-VESTRA Pilotstreichanlage und • 6 – 8 trial days with the PTS-VESTRA pilot coater and • 2 – 3 Druckversuchstagen auf industriellen Druckmaschinen • 2 – 3 print trial days on industrial printing presses. wurde in den kooperativen Projekten über einen Zeitraum von 9 The project results become the property of the project participants – 15 Monate erfolgreich angewandte Forschung und Problemlösung as per the framework conditions they agreed to in a co-operation betrieben. Die Projektergebnisse sind Eigentum der Projektteilneh- agreement. The co-operative effort was at all times constructive mer, die sich in einem Kooperationsvertrag auf Rahmenbedingungen and characterised by knowledge transfer aimed at ensuring that all geeinigt haben. Die Zusammenarbeit war stets konstruktiv und ge- project partners achieved the aims they had set for themselves. The prägt vom Austausch von Expertenwissen im Sinne der Zielerrei- creative approaches that resulted from the interdisciplinary co-op- chung für alle Projektpartner. Die sich aus der interdisziplinären eration proved effective and successfully tapped the expected poten- Zusammensetzung ergebenden kreativen Ansätze haben sich be- tials. This was confirmed by all project partners after completion of währt und die erwarteten Potenziale eröffnet. Dies bestätigten nach the respective project. Projektabschluss alle Projektpartner. New ERIC topics will be presented in 2006 as well. One project is Auch in 2006 wurden neue ERIC-Themen vorgeschlagen. Derzeit ist currently ongoing and two others are in preparation. At the moment, ein Projekt angelaufen und zwei weitere sind in der Vorbereitungs- a new programme is being planned for 2007 that will again relate to 22 Produktentwicklung / Product development PTS NEWS

phase. Für 2007 wird zur Zeit ein neues Programm geplant und auch topics in different problem areas: hier werden wieder Themen zu unterschiedlichen Problemfeldern • Pigments and other raw materials for coating colours, vorgestellt werden: • New paper/paperboard products and functionalities, • Pigmente und andere Streichfarbenrohstoffe, • Printability and the interaction of printing inks and paper, and • Neue Papier-/Kartonprodukte und Funktionalitäten, • Costs and process optimisation. • Bedruckbarkeit und Wechselwirkung von Druckfarben und Pa- We would be pleased to accept any ideas and project topics. Every pier sowie company can participate in ERIC by submitting a problem or by mak- • Kosten und Prozessoptimierung. ing a contribution by joining committed and experienced partners in Ideen und Projektthemen werden noch gerne aufgenommen. Jede the development of effective solutions to problems. As a non-profit Firma kann sich und ihre Probleme in ERIC wiederfinden und sehr institution, we are committed only to the subject matter and the effizient mit engagierten und erfahrenen Partnern Lösungen erarbei- problems themselves. We advance the topics in an impartial and ten. Als gemeinnützige Einrichtung sind wir der Sache verpflichtet unbiased manner without any product orientation. However, since und treiben die Themen neutral und nicht produktorientiert voran. we cannot address all companies, we ask that you contact us. Your Wir können aber nicht alle Firmen ansprechen. Sprechen deshalb topics, aims and problems mean a lot to us and we would be pleased auch Sie uns an. Ihre Themen, Aufgaben und Probleme liegen uns to include them. am Herzen und wir werden sie gerne aufnehmen. Josef Eckl, PhD Dr. Josef Eckl 0 049 89 12146 274 0 049 89 12146 274 * Josef [email protected] * [email protected]

Zukunftsperspektiven: Nanotechnolo- Promising future: Nanotechnology in gie in der Faserstofftechnik pulp manufacturing

Die Nanotechnologie hat in einer Vielzahl von Technologien und Nanotechnology has made its successful arrival in a multitude of Branchen erfolgreich Einzug gehalten. Auch in der Faserstofftechnik sectors and technologies, and is now beginning to gain a foothold gibt es erste Erfolg versprechende Ansätze. Es ist davon auszugehen, in pulp technology as well. Nanotechnological methods can be ex- dass bestehende nanotechnologische Methoden auf die Modifizie- pected to be transferred and used for fibre modifications enabling rung von Faserstoffen übertragen werden können, um bei der Papier- the more efficient use of fibrous raw materials as well as improved herstellung die eingesetzten Faserrohstoffe effektiver zu nutzen und interactions between fibres, additives and fillers. das Zusammenwirken mit Additiven und Füllstoffen zu verbessern. This refers especially to the functional design of fibres and fibre Dies gilt vor allem im Hinblick auf eine Funktionalisierung der surfaces in order to control inter-fibre bonding, achieve the desired Fasern und deren Oberfläche zur Steuerung von Faser-Faser-Bin- strength properties, or lastingly improve the optical properties and dungen, zur Erzielung von Festigkeit, zur nachhaltigen Verbesse- fibre-additive interactions. rung der optischen Eigenschaften und der Wechselwirkungen mit Due to their high surface/volume ratio, particles and structures Additiven. sized < 100 nm can have up to fifty percent of their molecules locat- Aufgrund des großen Verhältnisses von Oberfläche zu Volumen bei ed on the surface, i.e. their surface has a high concentration of active Teilchen- und Strukturgrößen im Bereich < 100 nm können sich bis functional groups and, thus, increased reactivity. As a result, these zur Hälfte aller Moleküle eines Partikels an dessen Oberfläche befin- particles can attach to pulp components, changing the properties of den. Das erzeugt eine hohe Konzentration an aktiven funktionellen fibres dramatically. The resulting modified fibres open up an entirely Gruppen und damit eine gesteigerte Reaktivität an der Oberfläche. new spectrum of possible applications in enhanced or completely Infolge dessen können sich diese Teilchen an Faserstoffkomponenten new products bringing economic benefits.

Topographische (a) und Phasen (b) AFM-Bilder von Mikrofibrillen (Bildausschnitt a) und b) 1 x 1 µm)

Aus: Wood Material Science and Engineering Research Programme, Wood Wisdom Year Book 2006 (www.woodwisdom.fi) Eukalyptus-Libriformfasern und Gefäßzelle 11 2006 Produktentwicklung / Product development 23

anlagern, wobei deren Eigenschaften drastisch verändert werden. Examples are functional polymer-grafted fibres acting as retention Für die so modifizierten Fasern eröffnet sich ein neues Spektrum an agents, or the application of 5-10 nm-thin functional polymer lay- Einsatzmöglichkeiten zur Erzeugung verbesserter oder völlig neuer ers onto fibre surfaces to produce additional bonds between fibres. Produkte mit wirtschaftlichen Vorteilen. Similar effects can be achieved with microfibrillated cellulose ob- Ein Beispiel hierfür ist der Einsatz von Fasern, die durch Aufpfropfen tained by mechanical-enzymatic activation through specific refin- von funktionalisierten Polymeren modifiziert werden und dadurch ing. The dimensions of these micro-fibrils become imaginable from selbst als Retentionsmittel agieren. Ein weiteres Beispiel ist die Er- the photographs on page 22, where they are shown in comparison to zeugung neuer Faser-Faser-Bindungen durch Aufbringen von 5-10 eucalyptus fibres. By means of these nanotechnological mechanisms, nm dünnen Schichten funktionaler Polymere auf die Faseroberflä- it will be possible to precisely control and enhance the properties of che. Ähnliche Effekte kann mikrofibrilläre Cellulose bewirken, die fibres. durch eine mechanisch-enzymatische Aktivierung in gezielt ange- PTS has launched several new research projects to investigate these passten Mahlprozessen erzeugt wurde. Die Verschiedenartigkeit der issues. Project aims are the adjustment of specific fibre properties as Dimension verdeutlicht der Vergleich von Mikrofibrillen zu Euka- well as raw material and production cost savings achieved by produc- lyptusfaserstoff in der Abbildung auf Seite 22. Mit Hilfe solcher Me- ing the desired paper properties with less fibrous raw material. And chanismen wird die Nanotechnologie eine präzise Steuerung und this is just the beginning - the range of paper products and possible Verbesserung der Fasereigenschaften ermöglichen. applications based on modified fibres can be expected to become Die PTS erforscht diese Fragen in einer Reihe neuer Projekte. An- much broader in future. gestrebt werden hierbei eine Einstellung bestimmter Fasereigen- Klaus Erhard, PhD schaften und die Reduzierung von Rohstoffeinsatz und Herstellungs- 0 049 3529 551 627 kosten, indem mit weniger Fasereinsatz gleiche Papiereigenschaften * [email protected] erzielt werden. Das Anwendungsspektrum der mit diesen modifi- zierten Faserstoffen erzeugten Papierprodukte wird sich zukünftig noch deutlich erweitern. Dr. Klaus Erhard 0 049 3529 551 627 * [email protected]

Nanopartikel ermöglichen neue Nanoparticles enabling new paper Papierprodukte products

Nanopartikel beim Streichen von Papier? Ob wir sie einsetzen? Ja, Nanoparticles in paper coating? Whether we are using them? Well, hmm – ich weiß nicht…. maybe yes – I’m not sure…. So oder so ähnlich könnte die Antwort auf die Frage lauten, wenn This or something like this is the answer you will probably get sie an einen Papierhersteller, Forscher oder Rohstoffzulieferer gestellt from a papermaker, researcher or supplier. And depending on who’s wird. Und je nachdem, wer die Frage stellt und wie die Antwort been asking the question, their reply will be meant in a positive or formuliert wird, kann damit sowohl eine positive wie auch eine negative sense. What’s causing uncertainty here is the many unex- negative Aussage verbunden werden. Unsicherheiten bestehen auf- plained properties and risks or even health hazards of nanoparticles grund noch ungeklärter Eigenschaften und Risiken, auch gesund- (some of them are even said to be able to penetrate our skin and heitlicher (manche Partikel sollen sogar in der Lage sein, die Haut cell walls). Many papermaking materials can show entirely different zu durchdringen und die Zellwände zu überwinden). Denn die in physiochemical properties and behaviours when used in the form der Papierherstellung eingesetzten Rohstoffe können als Nanopar- of nanoparticles. One of the reasons is the large increase in surface tikel ganz andere physikalisch-chemische Eigenschaften haben, als area the smaller the particle gets: a size reduction to 1/10 of the ihre größer gewachsenen Geschwisterteilchen. Ein Grund hierfür original particle radius causes the surface area of the particle to grow ist, dass die Oberfläche der Partikel mit abnehmender Größe stark by a factor of 10. The smaller the radius of a particle, the greater its zunimmt: eine Verringerung des Teilchenradius auf 1/10 führt zu curvature, interfacial energy and solubility, and the less stable it is. einer Oberflächensteigerung auf das 10fache. Mit abnehmendem This tendency continues until the particle has become completely Teilchenradius nimmt gleichzeitig die Krümmung der Partikel zu unstable and starts to dissolve or agglomerate to regain its energetic und die Grenzflächenenergie steigt, die Löslichkeit nimmt zu und equilibrium. die Stabilität wird geringer. Dieser Prozess endet erst dann, wenn This illustrates also a specific functionality of nanoparticles: Their die Partikel nicht mehr stabil sind und sich dann entweder auflösen interactions with other particles, solvents, polymers etc. can change, oder agglomerieren, um wieder einen energetisch stabilen Zustand causing new structures to be formed. Similar to the ions in salt crys- zu erreichen. tals, nanoparticle systems with narrow particle size distribution can Diese Beschreibung zeigt auch zugleich die besondere Funktiona- be self-organizing structures, i.e. arrange themselves in a structured, lität der Nanopartikel: die Wechselwirkung mit anderen Partikeln, organized way. Nanoparticles can also be built into other systems Lösungsmitteln, Polymeren etc. ändern sich, es können neue Struk- (polymer networks, for example) to generate new strength proper- turen gebildet werden. Genauso wie beispielsweise die Ionen von ties. They can be incorporated into sediment or coat structures to 24 Produktentwicklung / Product development PTS NEWS

Salzen kristallisieren, so können sich auch Nanopartikelsysteme modify their porosity and capillary characteristics in order to adjust mit enger Partikelgrößenverteilung strukturiert anordnen (selbstor- the dewatering behaviour, water absorption, solvent or carrier oil ganisierende Strukturen). Nanopartikel können in andere Systeme uptake. And lo and behold - we’re in the field of papermaking. (zum Beispiel Polymernetzwerke) eingebaut werden und neue Fes- When comparing the nano-scale precipitated calcium carbonate in tigkeitseigenschaften erzeugen. Beim Einbau in Sedimentstrukturen the photograph on the left with the finely ground natural calcium oder Striche werden Porosität und Kapillarität verändert; auf diese carbonate (GCC) on the right, it becomes clear that nanoparticles in Weise können beispielsweise das Entwässerungsverhalten oder die the size range of 20 – 100 nm can lower the pore sizes of a coat layer Wasseraufnahme und die Lösungsmittel- oder Trägerölaufnahme bei to a size range that is considerably below their own magnitude. This der Bedruckung verändert werden. Und schon ist man bei Anwen- changes the capillary structure of the coated surface significantly: dungen für die Papierherstellung angekommen. Despite their maximum surface area, the pores are no longer perme- Beim Vergleich des im Bild dargestellten nanoskalig gefällten Cal- able to many high-molecular substances and particles. ciumcarbonats (links) mit einem daneben dargestellten fein gemah- It is already possible to optimize coating pigments for specific appli- lenem natürlichen Calciumcarbonat (GCC) wird klar, dass die im cations by targeted classification and by combining various specifi- Strich gebildeten Poren durch den Einsatz von Nanopartikeln bei cally selected single pigments and raw materials. This paves the way Teilchengrößen von 20 – 100 nm deutlich unter dieser Größenord- for a multitude of new product variations and for obtaining coating nung liegen können. Dies bedeutet eine signifikante Änderung der colours with tailor-made properties in terms of Kapillarstrukturen der gestrichenen Oberflächen: Trotz höchster • coverage, Oberfläche sind die Poren nicht mehr durchgängig für eine Vielzahl • porosity, von hochmolekularen Stoffen und Partikeln. • rheology, Bereits heute werden Streichpigmente durch gezieltes Klassieren und • binder consumption, etc. durch die Zusammenstellung von unterschiedlichen, ausgewählten The preparation and processing of these ultra-fine, structured pig- Einzelpigmenten und Rohstoffen optimiert und für spezifische An- ment systems, however, requires painstaking care and in many cases wendungen hergestellt. Damit eröffnet sich eine Vielzahl von Pro- also special mixing methods (to avoid agglomeration and structure duktvariationen zur Herstellung von Streichfarben mit spezifisch formation) in order to obtain the desired properties. Furthermore, angepassten Eigenschaften hinsichtlich deren many mills lack the necessary equipment for processing different • Abdeckverhalten, pigment types simultaneously. This opens up new opportunities for • Porosität, raw material producers and suppliers to diversify and add new formu- • Rheologie, lations with specific properties to their product range – and: to pro- • Binderbedarf und weitere. duce optimized new pigments for functional coatings (for alternative Doch gerade die Be- und Verarbeitung von feinstpartikulären und coating technologies such as curtain coating) and new products. strukturierten Pigmentsystemen erfordert eine besondere Aufmerk- The future prospects of pigment and additive systems based on samkeit und häufig sogar spezielle Mischverfahren (zur Vermeidung nanoparticles are excellent: They will increasingly be used as raw von Agglomeration und Strukturbildung), um die erwünschten Ei- materials to obtain transparent layers, water-repellent, mechani- genschaften herauszuarbeiten. Auch ist die Verarbeitung einer Viel- cally stable, highly absorbent, photocatalytic, electrically conductive zahl unterschiedlicher Pigmente in Papierfabriken oft nicht möglich. functional coatings, and for numerous other applications. Dies eröffnet Herstellern und Zulieferern von Rohstoffen eine Rei- Before this becomes a reality, however, nanoparticles must be further he von Möglichkeiten zur Differenzierung durch neu-formulierte investigated to clarify their influences on health and the environ- Produkte mit spezifischen Eigenschaften - und: neue optimierte ment, for example skin penetration, solubility and toxicity, in order Pigmente für funktionale Striche (in Verbindung mit alternativen to ensure the innocuousness of the products permitted for trading. Streichverfahren, wie dem Vorhangstreichen) ermöglichen neue Failure to do so would raise further doubts about their impact and Produkte. safety, leading to greater apprehension or even mistrust and rejec-

SEM Nano-PCC, Source: Schäfer Kalk SEM GCC, Source: PTS 11 2006 Produktentwicklung / Product development 25

Die nanopartikulären Pigment- und Additivsysteme gehören zu tion of the technology. If worst comes to worst, the technological den Rohstoffen der Zukunft und werden vermehrt Einsatz finden: progress in this area could even be halted because nobody dares to in transparenten Schichten, in wasserabstoßenden, mechanisch use nanoproducts. beständigen, hoch absorptiv wirkenden, photokatalytisch aktiven, Whether we are using nanoparticles…. ? Microparticles? Yes! Sub- elektrisch leitfähigen Funktionalstrichen und in vielen anderen An- microparticles? As well! Nanoparticles? Well, there are some…, one wendungen. could perhaps …, but …. We are well on the way to using them! Vor allem die ökologischen und die gesundheitlichen Aspekte, zum Josef Eckl, PhD Beispiel Hautgängigkeit, Löslichkeit und Toxikologie müssen hierzu 0 049 89 12146 274 aber hier noch intensiver untersucht und die Unbedenklichkeit al- * [email protected] ler erlaubten Produkte sichergestellt werden. Sonst entstehen durch Unsicherheit und Misstrauen Angst und emotionale Ablehnung, die letztlich den technologischen Fortschritt verhindern, weil niemand Nanoprodukte einzusetzen wagt. Ob wir Nanopartikel…. ? Mikropartikel, ja! Submikropartikel, ja! Nanopartikel? Na ja, es gibt da einige…, man könnte da…, aber …. Wir sind auf dem Weg! Dr. Josef Eckl 0 049 89 12146 274 * [email protected]

Produktentwicklung im Faserstoff- Product development in the pilot technikum plant for fibre upgrading

Möchte man die Aktivitäten des Bildungs- und Demonstrations- If one were to summarise the activities of the Training and Demon- zentrums Papiertechnik der PTS (BDZ - kurz Faserstofftechnikum) stration Centre for the Paper Industry (also known as the PTS Pilot seit Gründung im Jahr 2002 im Rahmen von Kundenversuchen zu- Plant for Fibre Technology) within the framework of customer trials sammenfassen, so lag das Augenmerk ganz auf der Unterstützung since it was founded in 2002, the focus was very clearly placed on der Kunden bei der Optimierung des Materialeinsatzes, bei der Ent- customer support in optimising the use of materials, in developing wicklung neuer Produkte und bei der Verbesserung von Prozessen new products and in the improvement of processes by means of ul- mittels modernster Einrichtungen und Papierexperten. Im Detail tramodern equipment and paper experts. Some of the aspects were handelte es sich dabei um in detail: • die Wirkungs- und Einsatzoptimierung von Additiven, Fasern, • Optimising the use and efficiency of additives, fibres, fillers and Füllstoffen und Stärke starch • um Prozessoptimierungen unter Nutzung und Einsatz von Glätt- • Process optimisation utilising calenders, pulpers, refiners, flotation werk, Pulper, Refiner, Flotation und Sortierung und and screening, and • fallweise um die Begleitung von Produktentwicklungen im Spe- • Support for product developments in the area of specialty papers zialpapierbereich. on a case-to-case basis. Mittlerweile liegt eine Fülle von Fallbeispielen vor, die die unter- There is an abundance of case examples that has accumulated in the schiedlichsten Aufgabenstellungen im Rahmen von Kundenver- meantime and that illustrate the great variety of objectives within suchen darstellen. Folgende Beispiele stehen unter www.ptspaper. the framework of customer trials. The following examples are avail- de/Technikum als Download zur Verfügung: able for downloading on the www.ptspaper.de/Technikum website: • Einsatz von Sprühstärken zur Erhöhung der Berstfestigkeit und • The use of spray starches for increasing the bursting strength and des SCT-Wertes SCT value • Optimierung der Zerfaserungsbedingungen von nassfestem Aus- • Optimisation of the pulping conditions of wet strength broke schuss • Evaluation of the efficiency of deaerators/defoamers • Bewertung der Wirksamkeit von Stoffentlüftern/Entschäumern • Optimisation of the use of sizing agents for surface sizing • Optimierung des Einsatzes von Leimungsmittel bei der Oberflä- • Optimisation of the additive system for the use of broke chenleimung • Determination of process-related parameters for designing a plant • Optimierung des Hilfsmittelsystems für den Einsatz von Aus- for treating mixed papers and boards schuss • Activation of fillers with polymers to increase strength. • Ermittlung verfahrenstechnischer Parameter für die Auslegung These case examples include a presentation of the project objective, einer Anlage zur Aufbereitung von gemischtem Altpapier the methodological approach, the implementation of trials and the • Aktivierung der Füllstoffe mit Polymeren zur Erhöhung der Fes- test bench, the presentation of results, usually in the form of dia- tigkeit. grams and spreadsheets. These presentations serve to point out the Diese Fallbeispiele beschreiben die Darstellung der Aufgabenstel- benefits to the customer. lung, den methodischen Ansatz, die Versuchsdurchführung und den Multi-client projects are currently being prepared in which the pilot 26 Produktentwicklung / Product development PTS NEWS

Versuchsstand, präsentieren die Ergebnisse, meist in Form von Ab- facilities are of enormous benefit and serve as an integral part of bildungen und Tabellen und stellen den Kundennutzen dar. product development. Concepts are currently being developed for Zur Zeit werden Multi-Client-Projekte vorbereitet, bei denen die An- multi-client projects on the following topics: lagen im Technikum von großem Nutzen sind und als integraler Be- • Cost savings due to the right choice of chemical pulps standteil der Produktentwicklung dienen. Zu den folgenden Themen • Additives for increasing dewatering performance in wet presses werden Konzepte für Multi-Client-Projekte erstellt. • Spray application of additives • Kosteneinsparung durch die richtige Auswahl von Zellstoffen • Filler activation • Additive zur Erhöhung der Entwässerung in den Nasspressen • Volume enhancement by optimising filler use • Sprühauftrag von Additiven Depending on the topic, the objective is of great importance to paper- • Füllstoffaktivierung makers, chemical suppliers and plant and machine manufacturers. • Volumenerhöhung durch Optimierung Füllstoffeinsatz Ingrid Demel Josef Murr, PhD Je nach Thema ist die Zielsetzung für die papiererzeugenden Unter- 0 049 89 12146 641 0 049 3529 551 612 nehmen, für die chemische Zulieferindustrie und für den Anlagen- * [email protected] * [email protected] bau gleichermaßen von großem Interesse. Ingrid Demel Josef Murr, PhD 0 049 89 12146 641 0 049 3529 551 612 * [email protected] * [email protected]

Neue Webseite der deutschen FTP-Unterstützungsgruppe Die deutsche Unterstützungsgruppe (German National Support Group – GNSG) der Technologieplattform für den forstbasierten Sektor (Fo- rest-based Sector Technology Platform - FTP) ist jetzt mit einer eigenen Homepage präsent. Die Plattform vereinigt die drei Wirtschaftszweige des forstbasierten Sektors: Holzwirtschaft, Papierindustrie und Forstwirt- schaft. Auf der Homepage stehen allgemeine Informationen zur FTP, zu konkreten Aktivitäten und Veranstaltungen in Deutschland und Europa sowie interessante Dokumente. 11 2006 Beratung / Consultancy 27

Der Kostendruck steigt - Energie­ Rising cost pressure – Opening up potenziale erschließen potential energy savings

Obwohl die Zellstoff- und Papierindustrie in den letzten Jahren Despite the impressive results pulp and paper producers have beeindruckende Erfolge in der rationelleren Nutzung von Energie achieved in recent years to improve their energy efficiency, eco- erzielt hat, steigt der wirtschaftliche Druck und erfordert weitere nomic pressure is piling up on them to further reduce their energy Anstrengungen zur Reduktion des Energieverbrauchs. Durch die consumption. Soaring energy prices keep opening up new economic „rasant“ steigenden Energiepreise erschließen sich hierzu immer opportunities to save energy, and production processes must strictly wieder neue wirtschaftliche Potenziale, denn Ziel muss sein, den be geared towards quality and economic efficiency. New challenges Produktionsprozess streng nach den Gesichtspunkten Wirtschaft- imply new chances, and stagnation and refusal to develop means lichkeit und Qualität zu orientieren. Neue Herausforderungen impli- falling behind the competition. zieren immer neue Chancen. Wer stagniert und sich den Entwick- At around 10 %, energy costs continue to make up a predominant lungen verweigert, verliert schnell den Anschluss an den Markt. share of the overall production costs of pulp and paper, but burden Energie nimmt in der Zellstoff- und Papierindustrie mit ca. 10 % an can become a blessing here: den Gesamtkosten immer noch einen dominierenden Anteil ein - Companies managing to identify and realize significant energy sav- doch was einerseits Last ist, kann auf der anderen Seite zu einem ings will markedly improve their overall results. This can be done in Vorteil gewandelt werden. two ways: By improving one’s supply situation, e.g. negotiating dis- Gelingt es, signifikante Energieeinsparpotenziale zu identifizieren counts or changing over to less expensive materials and processes; und zu nutzen, so kommt es zu einer deutlichen Wirkung auf das and by reducing the energy consumption. Gesamtergebnis des Unternehmens. Hierzu gibt es zwei Wege: ei- But where exactly are the potential savings, and how can they be nerseits durch eine Verbesserung identified and eventually real- der Beschaffungssituation, wie z. B. ized? To answer these ques- Preisnachlässe oder Umstellung tions, it’s always a good idea auf preiswertere Einsatzstoffe und to start with a comprehensive Prozesse, und andererseits durch analysis of one’s present situa-

die Reduktion des Energiekon- Energy price tion. sums. This is where the PTS System- Doch wo liegen diese Potenziale, Check Energy® comes in. Its wie identifiziert man sie, und wie methods and structure are de- macht man Sie letztendlich nutz- Area = Energy costs signed such that the structure bar? Der Beginn einer Aktivität of energy use at a production sollte in einer möglichst umfas- site is comprehensively ana- senden Analyse der Ist-Zustände lysed. liegen. The initial data collection – the Hier setzt der PTS SystemCheck Energy volume step finally leading to structural 28 Beratung / Consultancy PTS NEWS

Energy® an, der durch seine Systematik so an- gelegt ist, dass er um- fassend die Struktur des Energieeinsatzes eines Produktionsstandortes erfasst. Die Datenerfassung, die letztendlich zu einer Be­­wertung der Struktur führt, ist der erste Pfei- ler und basiert auf der Analyse historischer Da­ten. Der zweite Pfei- ler ist die Erhebung ak- tueller Zustände direkt am Produktionsstandort während laufender Produktion und die Analyse und Bewertung der evaluations - rests on two cornerstones: the analysis of historical data Informationen im ständigen Dialog mit dem Kunden. Dieser wich- and the mapping of actual conditions on site. The latter must be done tige Aspekt bringt das kundenseitige Know-how und die Kunden- during production, and by analyzing and evaluating the information wünsche gezielt in den Prozess ein, so dass die Arbeit ohne Leer- gained together with the customer. The constant dialogue with cus- laufverluste und doppelter Abarbeitung eines Problems fokussiert tomers ensures that the customer’s know-how and wishes are fully durchgeführt wird. incorporated and used in the process, thus enabling focussed and Ein weiterer wesentlicher Aspekt ist die ganzheitliche Betrachtung efficient project work without idle periods and redundancies. des Produktionsstandortes und die Implikation von Detailkennt- Seeing the production site in its entirety and implying detailed nissen des Papierproduktionsprozesses. Nur dadurch ist es mög- knowledge of the papermaking process into the overall analysis are lich, Potenziale in der klassischen Quelle/Senke-Relation zu sehen, further key aspects of SystemCheck. This is the only way to evaluate Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen umfassend zu erstellen und zu potential savings in their classic source/sink relations, make com- bewerten, Leerlaufverluste zu erkennen und strukturelle Potenziale prehensive profitability studies and evaluations, recognize losses due insgesamt gewinnbringend verfügbar zu machen. to idling, and make potential savings in the structure available for Zusätzlich kann die Anlage durch statistische Vergleiche und Aus- profitable use. wertungen im Vergleich zu anderen Anlagen einem Benchmarking In addition, the site may be benchmarked against competitors by unterzogen werden. Die Aussagen aus diesem Prozess dienen als means of statistical comparisons and analyses. The information ob- wertvolle Argumentationshilfe zur Verbesserung der eigenen Situ- tained can be very helpful to improve the company’s situation. ation. In previous projects employing the PTS SystemCheck Energy®, po- Aus den vorliegenden Erfahrungen der mit der Systematik PTS Sys- tential savings could be identified in the range of: temCheck Energy® durchgeführten Projekte lassen sich im Durch- • 2 – 5 % for electricity and schnitt • 12 – 20 % for heating energy • 2 – 5 % Stromeinsparung und Customers who have realized these savings by the economic meas- • 12 – 20 % Heizenergieeinsparung ures proposed could significantly increase their EBIT. identifizieren und durch wirtschaftliche Maßnahmen erschließen, Bernd Maur was zu einer signifikanten Erhöhung des EBIT führt. 0 049 89 12146 278 Bernd Maur * [email protected] 0 049 89 12146 278 * [email protected] 11 2006 Beratung / Consultancy 29

Neue Wege für die Makrosticky- New approaches to macro sticky Simulation simulation

Bei der Produktion von Papieren und Kartonagen, bei denen der When manufacturing papers and paperboard using recovered paper Rohstoff Altpapier eingesetzt wird, ist ein möglichst geringer Gehalt as the raw material, having the lowest possible content of macro an Makrostickys im Fertigstoff ausschlaggebend für einen störungs- stickies in the furnish can tip the scales in favour of a trouble-free freien Produktionsablauf. Die Prozesstechnik zur Abtrennung von production process. The technology used to screen macro stickies Makrostickys in der Stoffaufbereitung wurde in den letzten Jahren in stock preparation has undergone continuous optimisation in the auch im Bereich der Sortierung weiter optimiert. Die Grenzen des last few years. We are quickly approaching the limits of feasibility, Machbaren sind annährend erreicht, in der Siebkorbtechnik ist eine however, and this technology is unlikely to lend itself to a further weitere Reduzierung der Schlitzweite in den Systemen kaum noch reduction in the slot widths of pressure screen baskets. This then möglich. Dadurch rückt der Fokus immer mehr auf die Kombination increasingly shifts the focus of attention to using either a combina- mehrerer Aggregate (z.B. A-B-Schaltung) und auf zusätzliche Sor- tion of several units (e.g. A-B circuitry) or additional screening steps tierschritte (z.B. IC-Sortierung). (e.g. IC screening). Bei der Integration von neuen Aggregaten in bestehende Anlagen Integrating new units into existing facilities often causes an undesir- kommt es häufig zu einer unerwünschten Reduzierung der Wirk- able reduction in the efficiency of the subsequent process steps. The samkeit der nachfolgenden Prozessschritte. Die Auswirkung auf den consequences affecting the overall process are often difficult to keep Gesamtprozess wird oft nicht beherrscht und vereinfachende An- under control and simplistic assumptions are made. nahmen getroffen. In order to be able to evaluate those and other similar consequences Um solche und ähnliche Folgen im Prozess bewerten zu können, in the process, the behaviour of existing units must be described müssen die vorhandenen Aggregate hinsichtlich ihres Verhaltens with sufficient accuracy. With the help of simulation calculations, hinreichend genau beschrieben werden. Dann können die Auswir- this makes it possible to predict how optimisation measures will af- kungen von Optimierungsmaßnahmen auf die gesamte Anlage mit fect the entire facility. Hilfe von Simulationsrechnungen sicher vorausgesagt werden. Modelling individual units Modellierung von Einzelaggregaten A variety of processes can be used in modelling separation processes. Zur Modellierung von Trennprozessen können unterschiedliche Ver- Irrespective of the models used, the macro sticky loading is usually fahren eingesetzt werden. Unabhängig von den verwendeten Mo- regarded as a sum parameter and the individual size classes (SC) are dellen wird in der Regel die Makrostickybeladung als Summenpa- ignored. rameter betrachtet. Die einzelnen Größenklassen (GK) werden nicht The difference will be illustrated based on an example pressure berücksichtigt. screen. Two model sets are generated for this screen: Der Unterschied wird anhand eines Beispielsortierers verdeutlicht. • one model assumes efficiency to be a sum parameter (model screen 1) Diesem Sortierer werden zwei Modellansätze zugrunde gelegt: and • einer Modellbildung unter Annahme einer Effizienz als summa- • one model takes different efficiencies for the individual size classes rische Größe (Modellsortierer 1) und into account (model screen 2). • einer Modellbildung unter Be- Two different inlet conditions 800 rücksichtigung unterschied- Stock A Stock B will be taken into considera- licher Effizienzen für die 400 tion. The only difference in the einzelnen Größenklassen (Mo- inlet that impinges on one and 0 dellsortierer 2). Inlet [mm²/kg] SC 1 SC 2 SC 3 SC 4 SC 5 SC 6 SC 7 SC 8 the same screening system is the Es werden zwei unterschiedliche Size classes particle size distribution in the Zulaufbedingungen betrachtet. pressure screen inlet. Compared Einziger Unterschied bei der to stock A, stock B has less load- Beaufschlagung des gleichen 150 ing in the size classes SC 7 and 100 100 100 86 93 Sortieraggregates ist die Partikel- 100 65 SC 8 (Fig. 1). The macro sticky 44 größenverteilung im Zulauf des 50 37 loading in the inlet amounts to

Sortierers. Stoff B weist gegenüber [%] Efficiency 0 2370 mm²/kg in both cases. SC 1 SC 2 SC 3 SC 4 SC 5 SC 6 SC 7 SC 8 Stoff A eine geringere Beladung Results of model screen 1 Size classes in den Größenklassen GK 7 und Efficiencies of 94.5 % result for GK 8 auf (Abb. 1). In beiden Fällen both model stocks based on the beträgt die Makrostickybeladung 100 actual condition. An accept load- des Zulaufs 2370 mm²/kg. Stock A Stock B ing of 186 mm²/kg was calcu- Ergebnis Modellsortierer 1 60 lated in this case.

Anhand des Ist-Zustands ergeben 20 Results of model screen 2

sich für beide Modellstoffe Effi- Accept [mm²/kg] The efficiency values were calcu- zienzen von 94,5%. Es wird eine SC 1 SC 2 SC 3 SC 4 SC 5 SC 6 SC 7 SC 8 lated in the individual size class- Akzeptbelastung von 186 mm²/ Size classes es based on the actual condition kg berechnet. Fig. 1: The relationship between size class and efficiency (refer to the middle diagram in 30 Beratung / Consultancy PTS NEWS

Ergebnis Modelsortierer 2 Fig. 1). Calculating the accept loadings from the inlet conditions of Anhand des Ist-Zustands werden die Effizienzen in den einzelnen stocks A and B shows significant differences (refer to the bottom dia- Größenklassen berechnet (siehe mittleres Diagramm der Abb. 1). gram in Fig. 1). These differences are very pronounced especially in Werden damit aus den Zulaufbeladungen der Stoffe A und B die Ak- the range of smaller stickies. zeptbeladungen berechnet, zeigen sich sehr deutliche Unterschiede The calculated total efficiency values differ widely in the model pres- (siehe Abb. 1 unteres Diagramm). Diese sind insbesondere im Be- sure screens although the screening conditions themselves remained reich kleinerer Stickys sehr ausgeprägt. unchanged. Efficiency dropped from 94.5 % to 89.5 % and the accept Die errechneten Gesamt-Effizienzen sind trotz unveränderter Sor- loading rose from 186 to 354 mm²/kg. tierbedingungen bei den Modellsortierern sehr unterschiedlich. Die This comparison of the results for model screens 1 and 2 clearly Effizienz sinkt von 94,5% auf 89,5% ab, die Akzeptbeladung steigt shows that a simple calculation can result in a significant overevalu- von 186 auf 354 mm²/kg an. ation of pressure screen performance and cannot bring about the Aus dem Vergleich der Ergebnisse für den Modellsortierer 1 und 2 desired objective. wird deutlich, dass hier die vereinfachte Berechnung zu einer deut- lichen Überbewertung der Leistungsfähigkeit des Sortierers führt Effects of improved modelling involving several units und daher nicht Ziel führend sein kann. The following basic circuit arrangements were taken into consid- eration in evaluating the consequences of using different stocks (see Auswirkungen einer verbesserten Modellierung bei der Betrach- Fig. 2). tung mehrerer Aggregate Für die Beurteilung der Auswirkung unterschiedlicher Stoffeinsätze Circuit 1, forward flow cascade wurden folgende grundsätzliche Schaltungsvarianten berücksichtigt The accept flows are fed forward in circuit 1 (cascaded three-stage (Abb. 2). screening). Stock A shows an efficiency of 87.2 % in the overall proc- ess. The total efficiency values of the individual units increases with- Schaltung 1, Kaskade vorwärts in the process stage. This also concurs with practical experience. Für Schaltung 1 (dreistufige Sortierung, kaskadiert) werden die Ak- This effect is caused by a growing concentration of large macro stick- zeptströme vorwärts geführt. Für Stoff A ergibt sich eine Effizienz ies in the reject flow due to the high degree of separation of these size der Gesamtanlage von 87,2%. Innerhalb der Prozessstufe steigen classes. These are then very efficiently separated in the subsequent die Gesamteffizienzen der einzelnen Aggregate an. Dies deckt sich stages. The effects of increasing the numbers of screening stages can auch mit den Erfahrungen aus der Praxis. Dieser Effekt wird hervor- be controlled reliably, at least according to the figures. gerufen durch eine Aufkonzentration von großen Makrostickys im Rejekt, die durch die hohen Abscheidegrade dieser Größenklassen Circuit 2, backward flow cascade verursacht ist. Diese werden wiederum mit hoher Effizienz in den Circuit 2 is also a cascaded three-stage screening system. The accept nachfolgenden Stufen abgetrennt. Die Auswirkungen einer Erhö- flows are fed backwards in front of the preceding screening stage. hung der Stufenzahl in der Sortierung sind so kalkulatorisch sicher Comparing the results obtained from circuits 1 and 2 for stock A beherrschbar. clearly shows that the furnish quality is far better – as one would expect –. The efficiency values of the individual screens, however, Schaltung 2, Kaskade rückwärts are worse when compared to circuit 1. This is due to the fact that Schaltung 2 ist ebenfalls eine dreistufig kaskadierte Sortieranlage. the reject rates were throttled from 0.3 to 0.25 on the one hand to Die Akzeptströme werden rückwärts vor die jeweils vorangehende achieve the same total reject volume (0.027) and to ensure compara- Sortierstufe geführt. bility of circuits 1 and 2. The accepts, on the other hand, are supplied Vergleicht man die Ergebnisse der Schaltung 1 und 2 für Stoff A so to the preceding stages. This flow has a greater proportion of small wird deutlich, dass sich die Fertigstoffqualität – wie zu erwarten macro stickies that are more difficult to separate. The increase in the

Circuit 1: Forward flow cascade Circuit 2: Backward flow cascade Circuit 3: A-B

Inlet Acc. Inlet Acc. Inlet Acc.

Rej.

Rej. Rej.

Fig. 2: Circuit arrangements 11 2006 Beratung / Consultancy 31

– deutlich verbessert. Die Effizienzen der einzelnen Sortierer im total efficiency of the system results from the repeated screening of Vergleich zu Schaltung 1 verschlechtern sich jedoch. Dies liegt zum returned stock flows. This also serves to show that this modelling einen daran, dass die Rejektraten von 0,3 auf 0,25 gedrosselt wur- approach can also be utilised to determine the effects of modifying den, um die gleiche gesamte Rejektmenge (0,027) zu erreichen und the circuit. um eine Vergleichbarkeit von Schaltung 1 und 2 zu gewährleisten. Zum anderen wird den vorgeschalteten Stufen der Gutstoff zuge- Circuit 3, A-B führt. Dieser hat einen größeren Anteil an kleinen Makrostickys, In this case, two model screens have been connected in series to die schlechter abzutrennen sind. Die Steigerung der Gesamteffizienz produce circuit 3. The efficiency of such a system is very high. Look- der Anlage ergibt sich aus der wiederholten Sortierung rückgeführ- ing at the efficiency values of the individual screens, it becomes clear ter Stoffströme. Damit wird auch deutlich, dass mit diesem Model- that screen A is doing most of the screening work. The accept is lierungsansatz auch Auswirkungen einer Änderung der Schaltung loaded predominantly with the small sticky size classes. This causes bestimmt werden können. the efficiency of stage B to drop significantly. This effect can also be described and quantified if the individual size classes are taken into Schaltung 3, A-B account. Für Schaltung 3 sind zwei Modellsortierer in Serie geschaltet. Die A prognosis for stock B that is discharged with the stock A param- Effizienz einer solchen Schaltung ist sehr hoch. Bei der Betrachtung eters causes the accept loading to rise from 71 mm²/kg to 194 mm²/ der Effizienzen der einzelnen Sortierer wird deutlich, dass Sortierer kg. This deviation is so large because a massive displacement of the A den Großteil der Sortierarbeit leistet. Der Gutstoff ist überwiegend size classes occurs towards the smaller range. mit den kleinen Sticky-Größenklassen belastet. Dadurch sinkt die These observations not only apply to A-B circuits in screening stages. Effizienz der Stufe B deutlich. Auch dieser Effekt kann bei Berück- On the contrary, it becomes clear how process modifications can af- sichtigung der einzelnen Größenklassen beschrieben und quantifi- fect the efficiency of subsequent stages. The effect such changes have ziert werden. in the individual stages can be transferred to the overall process of Eine Prognose für Stoff B, die mit den Kennwerten von Stoff A ab- stock preparation using the chosen approach. gegeben wird, führt zu einer Erhöhung der Gutstoffbeladung von 71 mm²/kg auf 194 mm²/kg. Diese Abweichung fällt deshalb so Conclusions groß aus, weil eine massive Verschiebung der Größenklassen in den The approach described above makes it possible to conduct a meas- kleineren Bereichen stattfindet. urement and assign constant calibration values to all stock prepara- Diese Betrachtungsweise ist nicht nur für die A-B-Schaltungen in tion separation processes that pertain to separating stickies. It is thus Sortierstufen gültig. Vielmehr wird hier deutlich, wie durch Modi- possible to predict the quality of the furnish with great accuracy fikationen im Prozess nachfolgende Stufen dramatisch in ihrer Ef- based on a determination of the variable composition in the stock fizienz beeinflusst werden. Die Auswirkungen von Änderungen in preparation supply line. einzelnen Stufen sind mit dem gewählten Ansatz auf den gesamten It is thus possible for mill owners to take an all-encompassing per- Prozess der Stoffaufbereitung übertragbar. spective when considering whether or not to incorporate additional units into the process. In addition, this approach also allows the re- Schlussfolgerungen sultant effects to be evaluated. The consequences of using different Durch die beschriebene Herangehensweise ist es möglich, allen für circuit arrangements can be assessed as well. This simple modelling die Abtrennung klebender Verunreinigungen relevanten Trennpro- approach can also achieve results that are important in optimising zessen in der Stoffaufbereitung mittels einer Messung konstante Ka- industrial facilities. In addition, the number of measurements that librierwerte zuzuordnen. Somit kann auf der Basis der Bestimmung have to be conducted in process analysis drops significantly, since it der variablen Zusammensetzung im Zulauf der Stoffaufbereitung die is no longer necessary to determine the efficiency of each and every Fertigstoffqualität mit hoher Präzision prognostiziert werden. unit under different inlet conditions. Für den Anlagenbetreiber ist es möglich, die Einbindung von zu- Oliver Cordier sätzlichen Aggregaten in den Prozess gesamtheitlich zu betrachten 0 049 89 12146 566 und Auswirkungen zu bewerten. Auch die Auswirkungen von ver- * [email protected] schiedenen Schaltungsvarianten können somit beurteilt werden. Mit dieser einfachen Modellbetrachtung können also Ergebnisse erzielt werden, die für die Optimierung der Praxisanlagen von Bedeutung sind. Daneben sinkt der Messaufwand in der Prozessanalyse deut- lich, da darauf verzichtet werden kann, an jedem Aggregat die Effizi- enz bei unterschiedlichen Zulaufbedingungen zu erfassen. Oliver Cordier 0 049 89 12146 566 * [email protected] 32 Beratung / Consultancy PTS NEWS

PTS unterstützt MaltaDecor bei PTS supports MaltaDecor in the Planung, Aufbau und Inbetriebnahme planning, design and start-up of two von zwei Papiermaschinen paper machines

Ausgangssituation Initial situation: Wie in der Ausgabe Mai 2006 der PTS News berichtetet, hat Malta As already reported in the May 2006 issue of PTS News, Malta Decor Decor zum Jahreswechsel eine Papiermaschine aus China in Betrieb purchased a paper machine from China that it put into operation at genommen. Das Unternehmen produziert nun in Polen auf vier Ma- the turn of the year. The mill in Poland is now producing counter- schinen Gegenzug-, Dekor- und Overlaypapier mit einer Jahreskapa- acting, decor and overlay papers on four machines with an annual zität von ca. 90.000 t. Seit 2001 besteht zwischen MaltaDecor und capacity of approx. 90,000 tpa. Close co-operation between Malta der PTS eine enge Zusammenarbeit, bei der MaltaDekor im Tagesge- Decor and PTS has existed since 2001; PTS has been providing Malta schäft unterstützt wird und kontinuierlich Projekte zur Prozess- und with support in their daily business and continuously conducting Qualitätsoptimierung durchgeführt werden. process and quality optimisation projects. Neubau von zwei Papiermaschinen Construction of two paper machines Der Planungs- und Realisierungszeitraum für die beiden Papierma- The planning and implementation period for both paper machines schinen war mit sehr ehrgeizigen Zielen gesetzt worden. Die Ma- was marked by very ambitious objectives. Machine 5 is now produc- schine 5 produziert heute Overlaypapiere in einem Gewichtsbereich ing overlay papers with grammages ranging from 30 to 22 g/m². von 30 bis 22 g/m². Das Maschinenkonzept hat sich als richtig he- The machine concept proved to be right and, after the usual teeth- rausgestellt und nach den üblichen Anfahrproblemen produzierte ing troubles, the facility began producing sellable merchandise that die Anlage verkaufsfähige Ware. could be marketed. Im Zuge des Neubaus der Papiermaschine wurde in Rudawa auch in During the construction work on the paper machine, investments den Bereich der Qualitätskontrolle investiert. So entstand ein neu- were being made in the field of quality control in Rudawa. A new es, dem Stand der Technik entsprechendes Qualitätslabor, das sich state-of-the-art laboratory was built which is equipped to meet fu- durch seinen apparativen Ausbau auch den Zukunftsanforderungen ture requirements. Rudawa is setting the course for the future to- widmen kann. In Rudawa wurden die Weichen für die Zukunft ge- day. stellt. Since the machine concept for the new PM 4 is the same as that for Nachdem das Maschinenkonzept für die neue Papiermaschine 4 the PM 5 from Rudawa, please refer back to the article in the May gleich dem der Papiermaschine 5 aus Rudawa ist, möchten wir hier issue of the PTS News for further details concerning conceptualisa- hinsichtlich der Konzeption, Montage und Abnahme der Maschine tion, assembly, inspection and approval of the machine. auf den Beitrag in der Mai-Ausgabe der PTS-News verweisen. Installation and start-up of the decor paper machine in Poznan Aufbau und Inbetriebnahme der Dekorpapiermaschine in Poz- PM 4 was being installed in Poznan at the same time the assembly nan and start-up were taking place in Rudawa. There were some struc- Parallel zur Montage und Inbetriebnahme in Rudawa wurde in tural challenges to be dealt with in Poznan, but these problems could Poznan die Maschine 4 aufgebaut. In Poznan gab es baulich eini- be resolved thanks to a well functioning team. The automatic in- ge Herausforderungen, die aber dank eines gut funktionierenden plant reel transport for the existing paper machines had to be re- Teams gelöst werden konnten. So musste z. B. während des lau- routed and the stock preparation plant redesigned while production fenden Betriebes für die bereits existierenden Papiermaschinen der was running – to mention only two examples. innerbetriebliche automatische Rollentransport umgelegt und die PTS has continuously had two teams on site since the beginning of Stoffaufbereitung neu konzipiert werden - um nur zwei Bespiele zu December. The objective of this work was to shorten the start-up erwähnen. phase by transferring the experience gained in Rudawa to Poznan. Seit Anfang Dezember war die PTS dauerhaft mit zwei Teams vor The task of the PTS team in Poznan was to provide project manage- Ort. Ziel dieser Arbeit war es, die Inbetriebnahmephase zu verkür- ment support during the assembly phase, i.e. monitoring the assem- 11 2006 Beratung / Consultancy 33

zen, in dem die Erfahrungen aus Rudawa nach Poznan transferiert bly milestones that had been agreed upon as well as drawing up lists wurden. In Poznan bestand die Aufgabe des PTS-Teams während of faults that were then handed over to be taken care of. der Montage in der Unterstützung bei der Projektleitung, d. h. Über- PM 4 began trial operation in April and a short time later was able to wachung der vereinbarten Montageziele sowie in der Erstellung von produce a special base paper for the Präzisa grade that has especially Mängellisten, die zur Abarbeitung übergeben wurden. high wet elongation stability. In addition to a few standard decor Die Maschine 4 ging im April in den Probebetrieb und konnte nach papers, Malta Decor is currently working on developing additional kurzer Zeit bereits ein spezielles Rohpapier für die besonders nassdeh- grades in the lower grammage range. A completely new laboratory nungsstabile Qualität Präzisa herstellen. Neben einigen Standardde- was installed in Poznan, much like in Rudawa. The new laboratory is korpapieren arbeitet MaltaDecor an der Entwicklung weiterer Sorten located in such a way that it can operate all three machines. im unteren Flächengewichtsbereich. In Poznan wurde ähnlich wie Teamwork in Rudawa ein komplett neues Labor erstellt. Es ist so lokalisiert, dass The Malta Decor team has produced excellent work in the past 18 von hieraus alle drei Maschen bedient werden können. months. Two new machine crews have been trained. Overall project Teamarbeit management was the responsibility of the production director and Das MaltaDecor-Team hat in den zurückliegenden 18 Monaten her- his deputy. And of course the operative team as well as the leader- vorragende Arbeit geleistet! Es wurden zwei neue Maschinen-Crews ship team worked together with an extraordinary team spirit. The ausgebildet, Die Gesamtprojektleitung war bei dem Produktionsdi- productivity and quality of the existing facilities did not suffer even rektor und seinem Stellvertreter. Und natürlich haben die operative under this enormous effort. There are now of course ideas of ex- Crew und die Führungsmannschaft mit einem außerordentlichen panding the new machines further in order to achieve even greater Teamgeist zusammen gearbeitet. Die Produktivität und Qualität productivity. We will keep you informed in the next edition of PTS der bestehenden Anlagen hat unter diesen enormen Anstrengungen News. nicht gelitten. Natürlich wird heute schon daran gedacht, die neuen Hubert Runge Maschinen weiter auszubauen, um sie noch produktiver zu gestal- 0 049 89 12146 493 ten. Wir werden in der nächsten PTS-News darüber berichten. * [email protected] Hubert Runge 0 049 89 12146 493 [email protected]

PTS-Besuch in China PTS visit to China Die Chinesische Wirtschaft boomt. Seit Jahren weist China Wachs- The Chinese economy is booming. For years, China has been boast- tumsraten auf, von denen man in Europa nur träumen kann. Einige ing growth rates that Europeans can only dream of. Some conse- Auswirkungen dieser Entwicklung sind bekannt und vieldiskutiert: quences of this development are known and have also been widely weltweit werden Rohstoffe knapp und damit teurer, viele Arbeits- discussed: raw materials are becoming scarce on a global scale, thus plätze wandern ab in Richtung Fernost. making them more expensive. Many jobs are emigrating to the Far Etwas weniger stark in der öffentlichen Diskussion sind andere Aus- East. wirkungen dieser rasanten Industrialisierung: ein extrem anstei- Other consequences of this high-paced development, i.e. skyrock- gender Energie- und Wasserbedarf. Bereits jetzt kommt es in ver- eting energy and water requirements, have not garnered as much schiedenen Regionen Chinas zu regelmäßigen Stromausfällen und in attention in public discussion. Even now, various regions in China vielen Teilen des Landes herrscht Wasserknappheit. suffer from regular power failures and there is a water shortage in Die Papierherstellung hat in China eine lange Tradition. Üblicher- many parts of the country. weise wird die Erfindung des Papiers auf ca. 100 n. Chr. datiert (Cai Papermaking has a long tradition in China. The invention of paper Lun), obwohl erwiesen ist, dass es schon vorher Papier gegeben hat. is commonly dated back to around 100 AD (and attributed to Ts‘ai Trotz dieser langen Geschichte ist die moderne Papiermacherei in Lun, an official of the Imperial Court), although there is proof that China längst nicht so weit entwickelt wie z. B. in Europa. Dies äu- paper had already existed before this date. Despite this long history, ßert sich unter anderem daran, dass in vielen Fabriken noch weit modern papermaking in China is by far not as highly developed as über 60 m3 Wasser pro to Papier verbraucht wird. Die chinesische in Europe, for example. This is evident from the fact that, among Regierung hat inzwischen reagiert und den Wasserverbrauch ab dem other things, many mills still consume much more than 60 m³ wa- nächsten Jahr extrem verteuert. In einigen Fällen wurden sogar Zell- ter per tonne of paper. The Chinese government has reacted in the stoff- und Papierfabriken geschlossen. Neu gebaute Fabriken erhal- meantime and has significantly raised the price of water consump- ten sehr strenge Auflagen. tion beginning next year. Pulp and paper mills have even been forced Vor diesem Hintergrund reisten Anfang September Hubert Runge to close down in some cases. Very stringent requirements have been und Dr. Thomas Kerkhoff nach China, um im Rahmen von Vorträgen imposed on recently constructed mills. und Fabrikbesuchen die Kompetenz der PTS im Bereich Wasser- und Against this background, Hubert Runge and Dr. Thomas Kerkhoff Energieoptimierung vorzustellen. travelled to China at the beginning of September to present PTS Workshop Prozessoptimierung auf der PULP & PAPER WORLD competence in the fields of water and energy optimisation in the Die PULP & PAPER WORLD in Shanghai ist eine der größten Wei- form of both lectures and visits to paper mills. 34 Beratung / Consultancy PTS NEWS

terbildungsveranstaltungen in Asien zum Thema Papierherstellung. Workshop on process optimisation at the PULP & PAPER WORLD Die PTS war eingeladen, auf dieser Veranstaltung einen eintägigen PULP & PAPER WORLD in Shanghai is one of the largest events in Workshop zur Prozessoptimierung durchzuführen. Zentrale The- Asia for further education in the field of papermaking. PTS was in- men dieses Workshops, der einen regen Zuspruch fand, waren die vited to conduct a one-day workshop on process optimisation at this Reduzierung von Energie-, Wasser- und Chemikalienverbrauch. event. The central theme of this workshop that proved to be very International Exhibition on Green Industry, in Jinan - Shangdong popular was the reduction in energy, water and chemicals consumption. Die Provinz Shangdong ist eines der Zentren der Papierherstellung International Exhibition on Green Industry in Jinan, Shangdong in China. Hier werden ca. 20 % des gesamten chinesischen Papier- The Chinese province of Shangdong is one of the papermaking bedarfes hergestellt. Die Hauptstadt der Provonz Shangdong ist Jin- centres in China. This is where approx. 20% of all Chinese paper an, wo die Ausstellung stattfand. Hier stellten verschiedene Städte originates. The provincial capital of Shangdong is Jinan, where the und Kommunen, aber auch Firmen ihre Aktivitäten und Produkte exhibition took place. Different cities and communities and even im Bereich Umweltschutz vor. Parallel dazu wurden verschiedene companies exhibited their activities and products in the field of envi- Vortragsreihen veranstaltet. ronmental protection. There was also a programme of lectures that Im Rahmen dieser Vorträge waren Herr Runge und Dr. Kerkhoff ein- accompanied the exhibition. geladen, die Kompetenzen der PTS in Bezug auf Wasser- und Ener- Mr Runge and Dr Kerkhoff had been invited to present PTS compe- gieeinsparungen vorzustellen. Unter anderem war auch der Freistaat tence regarding water and energy savings within the scope of these Bayern mit einem Stand auf dieser Messe vertreten. lectures. The State of Bavaria was also present with a booth at this Firmenbesuch in Fujang, Zhejiang fair. Die Stadt Fujang in der Provinz Zhejiang ist ein weiteres Zentrum der Mill visits in Fujang, Zhejiang Papierherstellung. Während des Besuches von Fujang konnten drei The city of Fujang in the Province of Zhejiang is yet another centre of Fabriken besichtigt werden: papermaking. Three mills were visited during our visit of Fujang: • Sanxing Fuang: Die Produktionsleistung liegt bei ca. 70.000 t/a • Sanxing Fuang: The production output amounts to approx. 70,000 gestrichener Graukarton bei Flächengewichten von 250 bis 350 tpa of coated chip board with grammages ranging from 250 to 360 g/m². Der spez. Wasserverbrauch liegt bei 60 m³/to. g/m². The specific water consumption amounted to 60 m³/tonne. • Fuyang Zhe Jiang: Die Produktionsleistung liegt bei ca. 80.000 t/a • Fuyang Zhe Jiang: The production output amounts to approx. gestrichener Graukarton bei Flächengewichten von 250 bis 400 80,000 tpa of coated chip board with grammages ranging from g/m². Der spez. Wasserverbrauch liegt bei 60 – 100 m³/to. 250 to 400 g/m². The specific water consumption ranges between • Zehjiang Yongtai Paper: Die Produktionsleistung liegt bei ca. 60 and 100 m³/tonne. 270.000 t/a gestrichener Graukarton bei Flächengewichten von • Zehjiang Yongtai Paper: The production output amounts to ap- 250 bis 450 g/m². Der spez. Wasserverbrauch liegt bei ca. 50 m³/to. prox. 270,000 tpa of coated chip board with grammages ranging Laut den Betreibern gibt es in Fujang insgesamt rund 400 Betriebe, from 250 to 450 g/m². The specific water consumption amounted in denen gestrichene Verpackungspapiere und Kartons hergestellt to approx. 50 m³/tonne. werden. Die Jahresleistung beträgt etwa 5 Mio. to, wobei 60.000 According to the mill operators, there are around 400 mills in Fujang bis 70.000 Mitarbeiter direkt in der Papierherstellung beschäftigt which manufacture coated packaging papers and paperboard. The sind. Bemerkenswert in allen drei Fabriken war die Aufbereitung annual output amounts to approx. 5m tonnes. Between 60,000 and der meistens aus Europa oder USA angelieferten Altpapierballen: hier 70,000 employees work in the papermaking industry. One remark- sind pro Werk etwa 300 Angestellte damit beschäftigt, Fremdmateri- able feature common to all three mills was how the recovered paper alien aus dem Papier auszusortieren, bevor es in den Pulper gelangt. bales that were delivered from Europe or the USA in most cases were Kooperationspartner der PTS in China ist M&P Environmental Con- processed. About 300 workers per mill were busy sorting waste pa- sulting Co. Ltd.; das Unternehmen unterhält ein Büro in Peking und per contraries out of the paper before it went to the pulper. koordiniert sämtliche Aktivitäten vor Ort. PTS‘ co-operation partner in China is M&P Environmental Consult- Dr.-Ing. Thomas Kerkhoff ing Co. Ltd. M&P is headquartered in Bejing and co-ordinates all 0 049 89 12146 125 activities on site. [email protected] Thomas Kerkhoff, PhD 0 049 89 12146 125 * [email protected] 11 2006 Beratung / Consultancy 35

Verbesserung der Leimung von Liner Improved sizing of liners by means of durch Einsatz von ARBOCELPLUS®- ARBOCELPLUS® - AKD compounds AKD Compounds

Zur Erhöhung der Porosität von Karton und Liner werden organische Additive, von der J. RETTENMAIER & SÖHNE GmbH & Co. KG un- ter dem Handelsnamen Arbocel angeboten, eingesetzt. Diese haben eine durchschnittliche Teilchengröße von 100 µm und eine hohe Retention. Es ist deshalb zu erwarten, das Compounds mit AKD die Retention des AKD erhöhen. Von der J. RETTENMAITER & SÖHNE GmbH & Co. KG wurden ARBOCELPLUS®- AKD-Compounds mit unterschiedlichem AKD Anteil entwickelt, mit denen die Leimung von Papier, Liner und Karton effektiver gestaltet werden soll. Praxisnahe Untersuchungen sind im Labormaßstab kaum möglich, Versuche in der Praxis sind sehr aufwändig. Aus diesen Gesicht- punkten beauftragte die J. RETTENMAIER & SÖHNE GmbH & CO. Fig 1 Holzmühle mill of J. RETTENMATER & SÖHNE GmbH & CO. KG KG die PTS mit der Durchführung von Untersuchungen zur Appli- Arbocel is the trade name of organic additives offered by J. RETTEN- kation von ARBOCELPLUS®-AKD-Compounds bei der Herstellung MAIER & SÖHNE GmbH & Co. KG for the porosity enhancement of von Liner. paperboard and liner. Due to their average particle size of 100 µm Das im Jahr 1877 gegründete Unternehmen J. RETTENMAIER & and high retention, Arbocel products can be expected to increase SÖHNE ist weltweit mit 12 Produktionsstätten auf dem Gebiet der the retention of AKD when forming compounds with it. J. RETTEN- Verarbeitung nachwachsender Rohstoffe zu Fasern und Additiven MAITER & SÖHNE GmbH & Co. KG has developed ARBOCELPLUS®- tätig. Diese Werke versorgen den Weltmarkt mit Hart- und Weich- AKD compounds with different AKD shares for the improved sizing holzmehlen, Holz-, Cellulose-, Frucht- und Getreidefasern. Das of paper, paperboard and liner. Know-how des Unternehmens ist weltweit anerkannt. Unter ande- Because laboratory tests lack the necessary practical relevance and rem stellt das Unternehmen Prozessfasern und Faserstoff-Additive full-scale trials are too time-consuming and expensive, J. RETTEN- für die Papier- und Kartonindus- Process water MAIER & SÖHNE GmbH & CO. trie her und betreibt intensive Waste water Process water KG entrusted PTS with applica- ARBOCELPLUS ® Forschung für die Optimierung Compounds tion trials of ARBOCELPLUS - dieser Produkte und für Neuent- AKD compounds for liner pro-

wicklungen. Pulper Thick stock duction. Ziel der Versuche im Techni- 100 l chests Founded in 1877, J. RETTEN- kum der PTS Heidenau Process water MAIER & SÖHNE is an inter- Ziel der Untersuchungen war der national producer of pulps and Paper machine Nachweis, dass durch den Einsatz additives based on renewable von Arbocell-AKD-Compounds Reject raw materials. Its currently 12 die Leimung von Liner effektiver production sites supply the Blend chests Machine chest White water gestaltet werden kann sowie die 3x1, 600l 200 l Paper global market with hardwood Erarbeitung des notwendigen Stock approach section and softwood flour, wood-, cel- Addition of AKD and Know-hows durch Aussagen zu Fig. 2 Test stand retention agent lulose-, fruit- and grain fibres. folgenden Fragestellungen: The company is internationally • Leimungswirkung der ARBOCELPLUS®-AKD-Compounds im recognized for its know-how, for example as a manufacturer of pro- Vergleich zum konventionellen Einsatz von AKD Emulsionen? cess fibres and additives for paper and paperboard production, and • Retention des AKD bei Einsatz von ARBOCELPLUS®-AKD-Com- is doing intense research in order to optimize its existing or develop pounds? new products. • Stabilität der Leimung? Objectives of the pilot plant trials at PTS Heidenau • Gibt es Unterschiede in der Beeinflussung der Festigkeitseigen- The trials at PTS Heidenau were intended to prove the efficiency- schaften des Liners? enhancing effects of Arbocell-AKD compounds on liner sizing, and Durch das erarbeitete Know-how sollen das Risiko und die Kosten to gain the know-how necessary for its optimum use by answering einer Erprobung im industriellen Maßstab verringert werden. the following questions: Versuchsprogramm und Methodik der Untersuchungen • Which sizing effects are achieved by ARBOCELPLUS®-AKD com- Gemeinsam mit dem Auftraggeber wurde das Versuchsprogramm pounds as compared to conventionally used AKD emulsions? zur Durchführung der Untersuchungen erarbeitet (Abbildung 3). • How much AKD is retained when used as compound with AR- Dieses beinhaltete: BOCELPLUS®? • Die Herstellung des Liners mit einer Flächenmasse von 120 g/m² • How stable are the sizing results? • ohne ARBOCEL®l • Do the effects on the strength properties of liners vary? 36 Beratung / Consultancy PTS NEWS

Step Content Objectives Results Step 1 Defining the objectives Improved sizing results and AKD retention Comparison between AKD emulsion and ARBOCELP- LUS - AKD compounds Step 2 Elaborating the procedure Defining a methodology to gather the desired Pulp: Test liner information Grammage: 120 gsm Process water: from the pilot plant in Heidenau Step 3 Trial programme Basis for the execution of trials Variation: AKD addition (amounts) Amounts of retention aid ARBOCELPLUS-AKD compounds with different shares of AKD Step 4 Performing the trials Preparing paper samples for testing Liner production (120 g/m²) as defined in the trial Compilation of process data programme; maintaining constant dewatering (wire section and wet presses) and drying conditions Step 5 Testing of samples Determination of paper characteristics Grammage;caliper; apparent density; water absorption (Cobb); bursting strength Step 6 Data analysis Systematic compilation and representation of test Data and evaluation results Step 7 Evaluation of results Elaborating proposals for full-scale trials Proposal for full-scale trials

Fig 3: Trial programme

® • mit ARBOCEL und konventi- 0,18% Active agent AKD The resulting know-how is in- oneller AKD Zugabe 60 0,15 % PEI tended to lower the risk and ® • mit ARBOCELPLUS -AKD- 40 costs of full-scale trials. Compounds mit unterschied- Trial programme and methodol- lichem AKD –Anteil 20 ogy

Water absorption Water 64 60 54 • mit unterschiedlichen Men- 0 Together with the customer, PTS gen an Retentionsmitteln (Cobb method 900s) [gsm] 0,6% 3% Compound 1,5% Compound worked out the following trial AKD_Emulsion C 100-60 C100-120 • Die Zugabe der ARBOCEL­ programme (Fig 3): Sizing system PLUS®-AKD-Compounds er- • Producing a liner with a folgte im Pulper während der Fig. 4: Water absorption (Cobb method) as a function of sizing systems grammage of 120 g/m² Zerfaserung • without ARBOCEL®l 300 • die Durchführung der not- • with ARBOCEL® and con-

wendigen Prüfungen und 200 ventional AKD sizing Auswertung der Versuchser- • with ARBOCELPLUS®- gebnisse 100 AKD compounds containing dif- Die Vorbereitung, Durchfüh- ferent amounts of AKD 250 13 18 rung und Auswertung der Un- penetrationWater time [s] 0 • with different amounts of 0,6% 3% Compound 1,5% Compound tersuchungen erfolgte in enger AKD _Emulsion C 100-60 C 100-120 retention aids Zusammenarbeit zwischen der White water from trial • ARBOCELPLUS® -AKD PTS und der J. RETTENMAITER Fig. 5: Water penetration time of handsheets produced with white water from the trials compounds are added during & SÖHNE GmbH & CO. KG. defibration in the pulper Ergebnisse 50 • performing the necessary 40 0,36% Active agent AKD Im hier dargestellten Teil der 30 tests and evaluation of test re- Ergebnisse (Abbildungen 4 bis 20 sults 10 30 46 29 39 30 40 7) wurden die Beeinflussung der 0 The preparation, execution and Water absorption Water (Cobb 300 s) [gsm] 1,2% AKD 1,2% AKD 6% Compound 6% 3% 3% Leimung, der AKD-Retention Emulsion Emulsion C 100-60 C 100-60 C 100-120 3% evaluation of results were done 0,15% PEI without PEI 0,16% PEI without PEI 0,16% PEI C 100-120 und der Festigkeitseigenschaften without PEI in close co-operation with J. durch die unterschiedlichen Lei- Sizing system RETTENMAITER & SÖHNE mungssysteme untersucht. Dar- Fig. 6: Retention aid influence on water absorption (Cobb method) GmbH & CO. KG. aus leiten sich folgende Aussagen Results

ab: 0,6 % AKD_Emulsion 3 % Compound C 100-60 Figures 4 to 8 illustrate the in- 600 • Die Bindung des AKD an das 0,18% Active agent AKD fluences of different sizing sys- ARBOCEL® ermöglicht bei 400 tems on sizing results, AKD re-

gleichem Einsatz an Aktiv- 200 tention and strength properties. substanz eine Verbesserung The results indicate that: 180 360 120 240 160 200 240 300 500 550 0

der Leimungswirkung, be- drop absorption [s] Water • sizing effects (water ab- sofort 1 h 2 h 1 day 1 week wertet durch die Wasserauf- time sorption determined by the nahme nach Cobb. Fig. 7: Sizing development over time Cobb method) are enhanced • Durch Einsatz von ARBOCEL- by AKD binding with ARBOCEL® PLUS®-AKD-Compounds kann die AKD-Retention wesentlich (same amounts of active agent), 11 2006 Beratung / Consultancy 37

erhöht werden. Für die Bewertung der • AKD reten- AKD-Retention wurden Prüfblätter tion may be increased 2 unter Einsatz von Siebwasser aus den considerably by the use Versuchen auf der Pilotpapiermaschi- 1 of ARBOCELPLUS®-AKD ne hergestellt und anschließend die compounds. AKD reten- 0 2,29 2,28 2,21 Was­serpenetrationszeit ermittelt. Bei Burst index [kPa/gsm] 0,6% AKD _Emulsion 3% Compound 3% Compound tion was determined via einer geringen AKD-Retention haben 0,15% PEI C 100-60 C 100-120 the water penetration die mit diesem Siebwasser hergestell- Sizing system time of handheets pro- Fig. 8: Burst index achieved by different sizing systems ten Prüfblätter eine hohe Wasserpenet- duced with white water rationszeit. from the pilot paper machine trials. Long penetration periods in- • Die Retention des AKD bei Zugabe als Emulsion wird durch die dicate low AKD retention of the handsheets. Bindung an die Fasern bestimmt. Diese ist abhängig vom Zeta- • When added as an emulsion, the retention of AKD is mainly influ- Potenzial und letztendlich von einem exakt eingestellten Reten- enced by its bonding with fibres, which depends on the zeta po- tionssystem. Für die Retention des Arbocel und damit des daran tential and, eventually, proper adjustment of the retention system. gebundenen AKD sind Filtrationseffekte bei der Entwässerung The retention of Arbocel and, thus, the AKD bound to it depend ausschlaggebend. Sie ist damit unabhängiger vom Retentionssys- mostly on the filtration effects during dewatering, and less on the tem. retention system. • Die Zugabe des AKD, Compound oder Emulsion, beeinflusst das • Adding AKD, whether as compound or as emulsion, influences the zeitliche Verhalten der Leimungswirkung. Beim Einsatz der AR- sizing development over time. ARBOCELPLUS®-AKD compounds BOCELPLUS®-AKD-Compounds wird bereits in der Papierma- give better sizing results already in the paper machine. schine eine höhere Leimungswirkung erreicht. • Regarding the effects on burst, no significant differences were no- • Hinsichtlich der Beeinflussung des Berstindex ergeben sich ticed between the two sizing systems. zwischen beiden Leimungssystemen keine signifikanten Unter- • As evidenced by the test results, the use of ARBOCELPLUS®-AKD schiede. compounds has the following effects: • Beim Einsatz von ARBOCELPLUS®-AKD-Compounds wurden fol- • No impact on zeta potential gende Effekte nachgewiesen: • AKD retention higher than with conventional AKD emulsions • Das Zeta-Potenzial wird nicht beeinflusst • AKD retention largely unaffected by the retention system used • Die AKD-Retention ist höher als beim Einsatz einer üblichen • Sizing effects are obtained more quickly and already in the paper AKD-Emulsion machine • Die AKD-Retention ist weitestgehend unabhängig vom Retenti- • Sizing results are more stable onssystem • Effects on paper strength are the same as with conventional AKD • Es wird eine schnellere Leimungswirkung bereits in der Papier- emulsions maschine erreicht The customer plans to do full-scale trials in the near future. • Die Stabilität der Leimung ist besser Herbert Berger, PhD • Die Papierfestigkeiten entsprechen denen üblicher AKD-Emulsi- 0 049 3529 551 660 onen. * [email protected] Vom Auftraggeber ist in nächster Zeit ein Versuch im industriellen Maßstab vorgesehen. Dr.-Ing. Herbert Berger 0 049 3529 551 660 * [email protected]

Impressum / Imprint

Redaktion/Editor Erwin Polmann, PTS Bereichsleitung Petra Hanke, Keppler Medien Gruppe Layout/Layout Hess-Str. 134, 80797 München Publication Tel: 00 0 6104 606 360 Tel: 00 0 89 12146 230 manager Mail: [email protected] Fax 00 0 89 12146 36 Mail: [email protected] Anzeigen Monika Apitz, Keppler Medien Gruppe, Advertisements Tel: 00 0 6104 606 123 Herausgeber/Publisher Keppler Medien Gruppe (KMG) Mail: [email protected]

Titelgestaltung/Front page Saki El-Gogo, PTS Druck/Print Central-Druck Trost GmbH & Co. Borsigstr. 1-3, 63150 Heusenstamm Übersetzung/Translation Bryant McEwen, PTS Corina Schmidt, PTS 38 Beratung / Consultancy PTS NEWS

Streichfarbenanalytik in der Praxis: Coating colour analysis in practice: Bindemitteltransport und Flüssig­ Binder transfer and liquid phase phasenmigration migration

Die Migration von Streichfarbenbestandteilen ist ein gefürchtetes Migrating coating colour components are a much-dreaded problem Problem, da es kaum in dem Griff zu bekommen ist. Beeinflusst von because there is almost nothing to be done about it. The formation of Auftragsaggregat, Trocknung, Feststoffgehalt, Entwässerungsver- coated surfaces is characterized by a confusing variety of transporta- halten und Kuchenbildung, Pigmenten, Partikelgrößenverteilung, tion processes, influenced by the applicator system, drying process, Bindemittel, Rheologieadditiven, Temperatur, dynamischen Bedin- solids content, dewatering behaviour and cake formation, pigments, gungen, Basispapier etc. finden in einer gestrichenen Oberfläche fast particle size distribution, binders, rheology modifiers, temperature, unüberschaubare Transportvorgänge statt. dynamic conditions, base paper etc.. Mit den Methoden zur Charakterisierung des Penetrationsverhaltens The liquid phase mobility of a coating colour can be estimated at least und des Wasserrückhaltevermögens können die Streichfarbeneigen- to some extent by methods characterizing its penetration behaviour schaften hinsichtlich der Mobilität der Flüssigphase wenigstens and water retention: Ceramic plate method, SD Warren, high-pres- etwas abgeschätzt werden. Die Verfahren hierzu sind allgemein sure dewatering, Emtec dynamic penetration analysis or immobili- bekannt: Tonplatten, SD-Warren, Hochdruckentwässerung, Em- zation point measurements using the Paar Physica rheometer, BASF tec-Dynamische Penetrationsmessungen oder die Immobilisie- cell and other instruments. Furthermore, there are various dynamic rungspunktbestimmung mit dem Paar-Physica Rheometer und der approaches aimed at examining migration processes under the influ- BASF-Zelle und andere mehr. Daneben gibt es auch unterschiedliche ence of shearing. dynamische Ansätze, um die Migration unter Schereinfluss genauer However, none of these methods provides information about the zu beleuchten. extent of migration of individual colour components, i. e. which of Wie groß die Mobilität der Streichfarbenbestandteile aber ist, welche them are going to migrate and how much. So far, this could only be Bestandteile migrieren und welche Bestandteile nicht wandern, das determined by analysing the liquid phase alone, i.e. after separating lässt sich bisher mit keiner der oben genannten Methoden untersu- it from pigments by centrifugation. chen. Hierzu muss im Regelfall die Streichfarbenflüssigphase durch Chemistry can offer a more elegant solution which belongs, more or Zentrifugation von den Pigmenten abgetrennt und dann separat ana- less, to the field of chromatography: The method uses capillary forces lysiert werden. and filter cake formation on the paper surface to separate the liquid Eine elegante Methode aus der Chemie kann hier Aufschluss geben. phase from pigments. Like during coating, the capillary forces of the Das Verfahren ist im übertragenen Sinne eine chromatografische uncoated base paper are utilized to imitate the migration process. Methode und nutzt zur Trennung von Flüssigphase und Pigment- The procedure is fairly simple: partikeln die Kapillarkräfte und die Bildung eines Filterkuchens an • Take a sealable container, der Papieroberfläche. Die Kapillarkräfte des ungestrichenen Streich- • fill it with a freshly prepared coating colour, rohpapiers werden auch hier eingesetzt um, ähnlich wie beim • suspend a strip of coating base paper into the coating colour (take Streichprozess, die Migrationsprozesse nachzustellen. care to insert the strip in machine direction to prevent anisotropic Der Versuchsaufbau ist sehr einfach. Man nehme effects). The paper strip is your chromatographic plate. • einen verschließbaren Behälter und What happens next is the same as in coating colours directly after • fülle diesen mit frisch hergestellter Streichfarbe. their application: The liquid phase is sucked into the paper by capil- • In diese Streichfarbe wird ein Streifen Streichrohpapier gehängt lary forces, and migrates upward depending on the paper’s surface (zur Vermeidung von Anisotropieeinflüssen durch das Papier wird energy, capillary size and wetting properties. bei dem Papier auf die Laufrichtung geachtet). Dieser Streifen stellt Coating colour components which are small enough to pass through die Chromatografieplatte dar. the pores of the filter cake that has formed on the paper surface will Jetzt findet das gleiche statt, das auch in der Streichfarbe nach dem migrate together with the liquid phase: unfixed low-molecular poly- Auftrag stattfindet: die Streichfarbenflüssigphase wird durch die mers, freely movable dyes or colorants, dispersing agents, optical Kapillarkräfte in das Papier gesaugt und wandert entsprechend der brighteners, unfixed binders etc.. Oberflächenspannung, den Kapillargrößen und Benetzungseigen- To be able to use this method for coating colour characterization, it schaften im Papier aufwärts. must of course be combined with chemical analyses and evaluations Mit der Flüssigphase wandert auch alles, was in der Streichfarbe of the substances contained in the migrating liquid phase. For the durch die Poren des an der Oberfläche des Papiers gebildeten Filter- additives listed below, this can be done fairly easily: kuchens passt: nicht fixierte niedermolekulare Polymere, frei beweg- • optical brighteners (can be detected due to their fluorescent effects liche Farbstoffe, Dispergiermittel, optische Aufheller, nicht fixierte when exposed to UV radiation) Bindemittel etc.. • starch (blue colour complex after staining with J2/KJ) Um diese Methode nutzen zu können, wird natürlich auch ein Ver- • polyvinyl alcohol (red-violet colour complex after staining with fahren benötigt, das eine chemisch-analytische Auswertung der J2/KJ) Inhaltsstoffe der migrierten Flüssigphase ermöglicht. Bei folgenden In internally brightened coating base papers, it is also possible to Streichfarbenadditiven ist dies kein Problem: detect UV radiation and absorbing/quenching components by fluo- • optische Aufheller (nachzuweisen durch deren Fluoreszenz bei rescence quenching. 11 2006 Beratung / Consultancy 39

Bestrahlung mit UV-Licht) What’s problematic about coating colours is their high concentration, • Stärke (nachweisbar durch Anfärben mit J2/KJ über dem entste- which causes the surface to dry very rapidly. Moreover, the amount henden blauen Farbkomplex) of liquid phase available in typical high-concentration systems is • Polyvinylalkohol (ebenfalls nachweisbar durch Anfärben mit J2/ very small, limiting the migration speed and solvent front progress. KJ über den gebildeten rot-violetten Farbkomplex Drying losses slow down capillary rising as well. These drawbacks Bei einem in der Masse aufgehellten Streichrohpapier können UV- may be overcome to some extent by saturating the gas phase above Strahlung und absorbierende/ löschende Bestandteile ebenfalls the coating colour with moisture. durch die Löschung der Fluoreszenz nachgewiesen werden. A procedure that is not exactly scientific, but has stood the practice Ein Problem ergibt sich allerdings dadurch, dass Streichfarben hoch- test, is to heat the container lid in hot water and stick a piece of wet konzentriert sind und daher schnell zu einem oberflächlichen Ein- filter paper to its inside. The heat from the lid causes water to evapo- trocknen neigen. Gleichzeitig ist die mobile, flüssige Phase durch rate from the filter paper, resulting in a temporary supersaturation of die geringe Menge an Streichfarbenflüssigphase, wie sie für hoch- the gas phase covering the coating colour. Because the water starts konzentrierte Systeme typisch ist, in ihrer Wanderungsgeschwin- condensing at the container walls almost immediately, the moisture digkeit und dem Fortschreiten der Fließmittelgrenze beschränkt. content regains its balance point. Gas phase and coating colour sur- Trocknungsverluste verringern zusätzlich die Steiggeschwindigkeit. face are in a state of equilibrium, which prevents the liquid phase Diese Nachteile können teilweise dadurch behoben werden, dass die and coating colour surface from drying up. Gasphase über der Streichfarbe feuchtegesättigt ist. In a test series ordered by a customer, we found significant differ- Eine zwar nicht wissenschaftliche, aber in der Praxis bewährte Me- ences in the interactions and migration behaviours of starches and thode ist es, den Deckel des Gefäßes in heißem Wasser zu erwärmen optical brighteners. Some starches were much more mobile than und ein nasses Stück Filterpapier an dessen Innenseite zu kleben. others; and the optical brightener was fixed on pigment surfaces by Durch die Wärme verdampft aus dem Filterpapier Wasser, das die additives in some systems whilst being mobile in others. Gasphase in dem Gefäß über der Streichfarbe temporär mit Feuchte Migration is slow in the test, however, and the capillary rise achiev- übersättigt. Nach kürzester Zeit wird die Feuchte aber durch Kon- able within reasonable testing time is rather small. Surface energy densation an den Gefäßwänden wieder auf das Gleichgewichtsni- and water retention can be expected to have an impact as well, but veau verringert. Die Gasphase ist im Gleichgewicht mit der Oberflä- this was not investigated in detail here. The differences in the migra- che und ein Eintrocknen des Laufmittels wird ebenso verhindert wie tion behaviours of individual colour components were significant, das Austrocknen der Streichfarbenoberfläche. though, adding useful information to the characterization of coat- In einer im Kundenauftrag durchgeführten Versuchsreihe zeigten ing colour systems. It should be no problem to further optimize the sich so signifikante Unterschiede in der Wechselwirkung und der chemical analyses of the method in terms of other coating colour Migration von Stärke und optischem Aufheller. Manche Stärken components, for example by using specific staining reagents or mi- migrieren deutlich stärker, in manchen Systemen ist der optische cro-spectroscopic methods (FTIR). Aufheller durch Additive an der Pigmentoberfläche fixiert, in man- Josef Eckl, PhD chen Systemen wandert auch der Aufheller. 0 049 89 12146 274 Die Migration erfolgt langsam und die in einem realistischen Zeit- * [email protected] rahmen erreichbaren Steighöhen sind nicht sehr groß. Ein Zusam- menhang mit Oberflächenspannung und Wasserretention sind zu erwarten, wurden aber nicht im Detail untersucht. Die Unterschiede Stickys in Dresden: in der Migration der Inhaltsstoffe waren aber signifikant und sind Lassen Sie sich anziehen !!! ein weiterer Hinweis auf die Systemeigenschaften. Die Optimierung der Analytik in Richtung anderer Streichfarbenkomponenten sollte Die „Anziehungskraft“ von Stickys bei der Verarbeitung von mit weiteren spezifischen Färbereagenzien oder mikrospektrosko- Altpapier ist ungebrochen. Sie sind permanentes Gesprächs- pischen Methoden (FTIR) möglich sein. thema und man sieht sie unerwünscht an der Papiermaschi- Dr. Josef Eckl ne. Wie kann man Stickys zielgerichtet bekämpfen? 0 049 89 12146 274 Das nächste PTS-Sticky-Seminar findet am 24./25.04.2007 * [email protected] in Dresden statt. Die PTS bietet den Teilnehmern wieder einen attraktiven Mix aus Grundlagenbeiträgen und Pra- xisberichten zur Stickyeliminierung. Bitte nutzen Sie diese Möglichkeit zum unkomplizierten Erfahrungsaustausch mit anerkannten Experten zur Stickythematik.

Lutz Hamann 0 049 3529 551 657 * [email protected] 40 Forschungsvereinigung Papiertechnik / Research Association Paper Technology PTS NEWS

FPT - For Paper Technology FPT - For Paper Technology

Die globale Papierindustrie entwickelt sich in diesen Tagen dyna- The global paper industry is developing dynamically these days. Fac- misch. Nachdem in Nordamerika Werksschließungen nun schon seit tory closures have been an everyday occurrence in North America Jahren zum Alltag gehören, greift diese Entwicklung nun auch auf for years and are now becoming ever more frequent in Europe as Europa über. Gleichzeitig entstehen in Asien massive Kapazitäten, well. At the same time, Asia is developing enormous capacities whose welche bezüglich Qualität und Produktivität den westlichen Papier- quality and productivity are absolutely on a par with Western mills. fabriken in keiner Weise nachstehen. Aufgrund der höheren Erlöse Due to the higher revenues in Europe and North America, Asian in Nordamerika und Europa wird eine große Menge der asiatischen manufacturers export large shares of their production. This poses Produktion exportiert. Die Herausforderungen für die Papiererzeu- enormous challenges to papermakers and the entire value chain of ger und damit auch die gesamte Wertschöpfungskette Papier sind “paper“ in the Western world. enorm. The only way of overcoming these challenges is differentiation based Nur durch Differenzierung mit innovativen Produkten und Dienst- on innovative products and services combined with an improved ef- leistungen sowie einer Steigerung der Effizienz aller Prozesse kann ficiency of all processes. The Paper Technology Research Associa- diese Herausforderung gemeistert werden. Die FPT will als Stifter tion (FPT), one of the founders of PTS, has joined forces with PTS und gemeinsam mit der PTS das Verständnis für die Mechanismen to develop an understanding and awareness of the mechanisms and und Treiber der Wertschöpfungskette Papier darstellen. Über die drivers involved in the value chain of “paper”. The description of Beschreibung von Markttrends sollen Impulse abgeleitet werden, market trends is to enable both FPT members and their predeces- welche den Mitgliedern der FPT aber auch den Papiererzeugern und sors and successors in the value chain to implement the necessary vor- und nachgelagerten Teilnehmern der Wertschöpfungskette die differentiations. oben beschriebene Differenzierung ermöglichen. To achieve these goals, FPT has given itself a new orientation in the Zur Umsetzung dieser Ziele hat sich die FPT in den letzten 2 Jahren past two years. It will perform workshops, training courses, custom- neu ausgerichtet. Auf der Basis von Workshops, Weiterbildungen, er projects and market studies (free of charge to members) where all Kundenprojekten sowie Marktstudien (für FPT-Mitglieder kostenlos) key elements of the “paper” chain are looked at in detail. The first wird die Wertschöpfungskette Papier an wesentlichen Stellen be- two workshops “Challenges in offset printing“ and “Innovation“ met leuchtet. Die ersten Workshops zu den Themen „Herausforderungen with a very positive response. The FPT study on “Printing“ presented im Offsetdruck“ oder „Innovation“ wurden sehr gut aufgenommen. at the recent FPT meeting offers valuable advice and solutions to Die FPT-Druckstudie wurde bei der letzten Mitgliederversammlung papermakers, printers and their suppliers. der FPT vorgestellt und gibt wertvolle Hinweise und Lösungsansät- I am convinced that this joint initiative of FPT and PTS will create ze für Papiererzeuger, Drucker und die gesamten considerable benefits to FPT members and anyone Zulieferer. involved in the paper chain. The information below Ich bin überzeugt, dass die FPT damit zusammen will give you an idea of what’s going on in detail. By mit der PTS einen deutlichen Nutzen für Ihre Mit- combining our strengths, we will be able to over- glieder und alle an der Wertschöpfungskette Pa- come the present challenges. pier Beteiligten generiert. Die folgenden Informa- Best regards tionen sollten Ihnen einen Eindruck vermitteln. Andreas Endters Gemeinsam können wir die Herausforderungen Chairman of FPT bewältigen. Mit besten Grüssen Andreas Endters Vorsitzender der FPT

PTS und fogra Forschungs­ PTS and fogra gesellschaft Druck e.V. Mit Übernahme der fogra-Geschäftsführung durch Herrn Dr. Eduard Mr Dr Eduard Neufeld, who took over the management of FOGRA Neufeld zum 1. April 2006 haben sich bereits nach wenigen Treffen on 1 April 2005, has expressed FOGRA’s great interest in intensify- klare Interessen zur engeren Zusammenarbeit in Forschungspro- ing the co-operation with PTS in research projects and in supporting jekten und zur Industrieunterstützung herausgestellt. the industry. This became clear very quickly after just a few meet- Spontan hatte Dr. Neufeld für die fogra z. B. zugesagt, sich noch ings with PTS representatives. an der Marktstudie „FPT-Druckstudie“ zu beteiligen und wertvolle On the spur of the moment, Dr. Neufeld also agreed to support the Ergänzungen eingebracht. Weiterhin besteht das gegenseitige Inter- FPT market study on printing, and FOGRA made valuable contribu- esse einer engeren Zusammenarbeit in ZUTECH-Projekten, also Pro- tions to the study. Furthermore, the two partners agreed to co-op- jekten, die sich mit Zukunftstechnologien beschäftigen und die im erate more closely in ZUTECH, projects dealing with future tech- Rahmen der industriellen Gemeinschaftsforschung der AiF gefördert nologies and being funded by the German Federation of Industrial werden. Co-operative Research Associations (AiF). 11 2006 Forschungsvereinigung Papiertechnik / Research Association Paper Technology 41

Kurzfristig wurden Beratungen gestartet, um ein Projekt „Kenn- Rather spontaneously as well, FOGRA and PTS started to discuss zahlen für das Wegschlagverhalten“ gemeinsam durchzuführen. a joint project on “Characteristics of ink penetration“. The discus- Als Ergebnis liegt der Projektvorschlag vor, Papierkennwerte zur sions led to a project proposal concerning the identification of paper Beschreibung des Wegschlagverhaltens von Druckfarben auf Bogen- characteristics describing the penetration behaviour on sheet offset offsetpapieren zu erarbeiten. Das Projekt will das Wegschlagen und papers. Aim of the project is the reliable description of penetration seine Einflussgrößen zuverlässig beschreiben, um die Bandbreite des processes and their influences to establish the entire spectrum of Wegschlagverhaltens für marktübliche Papiere zu ermitteln. Zusätz- penetration behaviours on commercially available papers. Further- lich soll getestet werden, ob sich der FOGRA-Kurzzeitandrucktes- more, the project will investigate the suitability of the FOGRA short- ter für eine praxisnahe Beschreibung des Wegschlagverhaltens im time print tester for practically relevant determinations of the pen- betrieblichen Alltag eignet. In jedem Fall sollen dem Drucker die- etration behaviour of printing inks in industrial practice. Printers jenigen Einstellgrößen für den Druckprozess mit dem Papier mitge- must at least be supplied with the printing parameters necessary to liefert werden, die eine optimale Verdruckung gewährleisten. Der ensure the optimum runnability of the paper. At their meeting on 11 Beschluss zum Start dieses Projektes wurde auf der Mitgliederver- September 2006, the FPT members decided to launch the project. sammlung der FPT am 11. September 2006 gefasst. Another joint initiative is intended to support the Paper and Print In einer gemeinsamen Initiative sollen die Bemühungen des Arbeits- working group of Zellcheming and VDMA to meet the industry’s kreises „Druck und Papier“, getragen durch den Zellcheming und demand for den VDMA, unterstützt werden. Denn Wünsche der Industrie nach • a standard nomenclature enabling a common language among • einheitlicher Nomenklatur, welche eine gemeinsame Sprache der those involved in paper and printing chain, Teilnehmer in der Prozesskette Papier-Druck zulässt, • greater transparency of the specific requirements related to each • Transparenz über die spezifischen Anforderungen der einzelnen stage of the process chain (e.g. knowledge of the parameters rel- Prozesskettenstufen (z.B. Kenntnis der druckrelevanten Parameter), evant to printing), • Klarheit und Veröffentlichung von Hausstandards, so dass sich die • clarity and publication of in-house standards to enable suppliers to Teilnehmer der Lieferkette darauf einstellen können, meet these specific demands, • Schaffung von Standards in Hinblick auf das gelieferte Produkt • the preparation of standards describing the supplied product (e.g. (z.B. Papierqualität in definierten Abweichungskorridoren) und paper quality parameters and their tolerances) and • Beseitigung der Zersplitterung der Prozesskette durch Einführung • the introduction of a production management system covering all eines Produktionsmanagements über die Prozessstufen hinweg stages of the process chain to overcome its present fragmentation. sind im FPT-Workshop vom November 2005 deutlich geworden. Di- These demands became obvious during an FPT workshop in Novem- ese Forderungen spiegeln sich größtenteils auch in der „FPT-Druck- ber 2005 as well as in the FPT market study on Printing. It’s high Marktstudie“ wider. Es ist also Zeit, die Kooperation zwischen Papie- time to intensify and improve the co-operation between papermak- rerzeugung und Druck ein deutliches Stück weiter zu entwickeln. ers and printers. Dr. Paul W. Rizzi Paul W. Rizzi, PhD 0 049 89 12146 300 0 049 89 12146 300 * [email protected] * [email protected]

FPT Druck-Marktstudie FPT market study on printing

Im Frühjahr 2006 führte die PTS In spring 2006, FPT entrusted im Auftrag der FPT eine Markt- PTS with a market study to in- studie durch, die sich mit der Fra- vestigate the present co-opera- ge beschäftigte, wie sich die Zu- tion within the supply chain of sammenarbeit in der Lieferkette papermaking and printing. The zwischen Papiererzeugung und results presented at the annual Druck gestaltet. Das Ergebnis der meeting of FPT on 11 Septem- Studie wurde den Mitgliedern in ber 2006 showed that there is der Jahresversammlung, am 11. considerable room for improve- September 2006 vorgestellt. Die ment on both sides of the supply wesentlichsten Erkenntnisse zei- chain. gen auf, dass ein großes Verbes- The co-operation between Ger- serungspotenzial für beide Seiten Präsentation der Marktstudie auf der FPT-Mitgliederversammlung 2006 man printers and paper produc- besteht. ers is anything but problem-free. Die Zusammenarbeit zwischen der deutschen Druckindustrie und Printers feel that the paper industry is paying too little attention to Papierindustrie ist alles andere als problemlos. Die Druckereien erle- their demands. They have to contend with poor or fluctuating paper ben aus ihrer Sicht nur eine unbedeutende Wertschätzung durch die qualities, and complain about communication problems with the pa- Papierindustrie. Sie kämpfen mit mangelhaften oder schwankenden per industry. Paper quality is the decisive issue in printing, however, Papierqualitäten und beklagen die schlechte Kommunikation mit der and a joint basis and co-operation between papermakers and printers 42 Forschungsvereinigung Papiertechnik / Research Association Paper Technology PTS NEWS

Papierindustrie. Da Papierqualität das wichtigste Kriterium für den would help solving these problems and open up vast opportunities Druck darstellt, läge in einer partnerschaftlichen Kooperation und for added value. gemeinsamen Problemlösung zwischen Papiererzeugern und Dru- This is even more important in view of the printing industry’s cur- ckern eine riesige Chance zur verbesserten Wertschöpfung vor. rent economic situation, which is characterised by overcapacity, Diese Chance kann sich als besonders bedeutsam vor dem Hinter- fierce competition resulting in an enormous pressure from custom- grund der schwachen Wirtschaftslage für die Druckbranche er- ers and end users, flat prices, labour-intensive orders, poor or zero weisen, die hohe Überkapazitäten hat, vielfach gekennzeichnet ist profits, and obsolete machinery. The average capacity utilization von sehr hoher Wettbewerbsintensität, daraus resultierend hohem reached only 82,5 of the required 86 %, and slackening demand has Druck der Endkunden, schlechten Preisen, hohem Arbeitsaufwand, considerably raised the cost pressure on printers in recent years. Raw zu kleiner bis fehlender Rendite und veraltetem Maschinenpark. Die material and additive costs have risen constantly due to consolida- Kapazitätsauslastung betrug in den letzten Jahren durchschnittlich tion processes in the supply sector. nur etwa 82,5 bei notwendigen 86%. Bei verhaltener Nachfrage hat The number of companies with less than 20 employees has decreased sich der Kostendruck, dem sich die Druckindustrie gegenüber sieht, by more than 19 % in recent years (1998 - 2005), and consolidations in den vergangenen Jahren deutlich verschärft. Roh- und Hilfsstoffe will continue, lowering the number of small printers even further. haben sich resultierend aus dem Konzentrationsprozess der Zuliefe- The industry must be expected to be further segmented into big in- rer stetig verteuert. dustrial players and small specialist or local firms. Schon in den vergangenen Jahren (1998 bis 2005) nahm die Zahl The paper industry must get itself ready for a partner which is un- der Betriebe mit weniger als 20 Mitarbeitern um gut 19% ab. Der dergoing major changes, i.e. for completely different scenarios. It has starke Konzentrationsprozess wird sich fortsetzen. Die Anzahl der the chance to adopt a win-win strategy to support this process, and kleinen Unternehmen wird weiter sinken. Es ist eine Segmentierung to actively contribute to the changes by bringing improvements to zu großen industriell geprägten Unternehmen einerseits und kleinen bear. Spezialisten sowie Regionalanbietern andererseits zu erwarten. Stephan Hegele Die Papier erzeugende Industrie hat sich also auf einen in starkem 0 049 89 12146 276 Wandel befindlichen Partner und auf veränderte Szenarien einzu- * [email protected] stellen. Sie könnte diesen Prozess durch eine win-win-Strategie be- gleiten und die möglichen Verbesserungen gestaltend in die Waag- schale werfen. Stephan Hegele 0 049 89 12146 276 * [email protected]

Jahresversammlung 2006 2006 Annual Meeting

Das neue Konzept der FPT hat sich im ersten Jahr bewährt. Es muss The new concept of FPT has stood its first year’s practice test, and nun sicher einem breiteren Kreis an Interessenten und Mitgliedern must now be opened up to further members and interested parties. zugänglich gemacht werden. Mit diesem erfreulichen Resümee This was at least the encouraging résumé at the end of the 2006 schloss jedenfalls die Jahresversammlung 2006. annual meeting. Im Verlauf der Versammlung wurde eine Reihe von Maßnahmen The meeting agreed on the following measures, which are expected beschlossen, die den Mitgliedern der FPT einen weiteren konkreten to bring direct benefits to FPT members: Nutzen bringen sollen: • An abridged version of the market study on Printing will be trans- • Eine Kurzfassung der Druck-Marktstudie soll ins Englische über- lated into English and made available to interested members. setzt und interessierten Mitgliedern zur Verfügung gestellt wer- • For reasons of exclusiveness, members will first receive a printed den. full-text version of the study. At the beginning of 2007, the study • Die komplette Druck-Marktstudie wird aus Gründen der Exklusi- will also be available for downloading on the internet (www.pt- vität den Mitgliedern zunächst als gedrucktes Exemplar übergeben spaper.de/FPT) (free of charge to members, non-members need und kann ab Beginn 2007 aus dem geschützten Mitgliederbereich to pay a fee). im Internet (www.ptspaper.de/FPT) herunter geladen werden. • In spring 2007 FPT is going to offer a workshop on the market Nicht-FPT-Mitglieder können sie dann gegen eine Schutzgebühr study specifically to partners from the paper supply chain. erwerben. • Part II of the market study will be performed in 2007 to establish • Im Frühjahr 2007 wird ein FPT-Workshop zur Druck-Marktstudie the papermakers’ view of things angeboten, zu dem gezielt Partner aus der Paper Supply Chain • In January 2007 FPT will launch a publicity campaign to canvass eingeladen werden. for new members. • Eine Druck-Marktstudie Teil II – Die Sicht der Papierhersteller The next FPT meeting will be held on 17 September 2007 in Baden- – wird in 2007 erstellt. Baden, on the eve of the PTS Coating Symposium. • Im Januar 2007 startet eine Werbekampagne, um neue Mitglieder Since its reorganization in September 2005, FPT has planned or or- zu gewinnen. ganized several events which are free of charge to members: 11 2006 Forschungsvereinigung Papiertechnik / Research Association Paper Technology 43

Seit Verabschiedung der Neustrukturierung des FPT im September Are papermakers and their suppliers able to meet the demands of 2005 wurden mehrere, für die Mitglieder kostenlose Veranstaltun- printers? gen durchgeführt oder befinden sich in Vorbereitung: How can the paper supply chain create novel and sustainable product • Können die Papierindustrie und ihre Zulieferer die Anforderungen functions? des Druckers befriedigen? (7.11.2005) Strength optimization in packaging and optimum raw material use • Wie können Lieferanten der Papiererzeuger neue und nachhaltige in the corrugated board sector Produktfunktionalitäten schaffen? (9.6.2006) “Challenges of the paper supply chain to papermakers and their sup- • Optimierung der Festigkeit im Verpackungsbereich bei günstigs- pliers“, a completely new training concept and programme that is tem Rohstoffeinsatz für den Wellpappenbereich (23.10.2006) offered for the first time • Ein gänzlich neu konzipiertes und erstmalig angebotenes Trai- Strength optimization in packaging and optimum raw material use ningsprogramm „Herausforderungen der Paper Supply Chain für in the paperboard sector die Papierindustrie und ihre Zulieferer“ (29.11.2006) How will consumers demands develop in future? Is the current grade • Optimierung der Festigkeit im Verpackungsbereich bei günstigs- classification of papers still up to date? tem Rohstoffeinsatz für den Kartonbereich (Jan/Feb 2007) All events are specifically geared to small groups, and those which • Was sind die künftigen Anforderungen der Verbraucher? Sind die have already taken place met with an extremely positive response Klassifizierungen der gegenwärtigen Papiersorten noch zeitge- – although there is of course still room for improvement. The results mäß? (Mai/Juni 2007) generated by the workshops are of great informative value and prac- Die Zustimmung zu den Veranstaltungen, die bewusst auf eine tical relevance. The first workshop has led to several measures which kleine Teilnehmerzahl ausgerichtet sind, war bisher ausgezeichnet, are on their way to implementation. For the “Characteristics of ink ohne Verbesserungsmöglichkeiten damit den Raum zu nehmen. Die penetration“ project, a consortium will be formed as soon as the Ergebnisse aus den Workshops sind von hoher Aussagekraft und project has been given the go-ahead by the FPT meeting. Praxisrelevanz. Im 1. Workshop wurden mehrere Maßnahmen be- Paul W. Rizzi, PhD schlossen und zur Bearbeitung auf den Weg gebracht. Die Bildung 0 049 89 12146 300 eines Projektkonsortiums für das Projekt „Kennzahlen für das Weg- * [email protected] schlageverhalten“ wird nach Genehmigung durch die Mitglieder- versammlung in Angriff genommen. Die nächste Mitgliederversammlung findet am 17. September 2007 in Baden-Baden statt, dem Vortag des PTS-Streicherei-Symposiums Dr. Paul W. Rizzi 0 049 89 12146 300 * [email protected] 44 Forschung/ Research PTS NEWS

Vom Förderverein zum Dienstleister From a promotion society to a services provider

Die „Forschungsvereinigung Papiertechnische Stiftung e.V. (FPS)“ The Paper Technology Foundation Research Association (FPS) (For- plant einen tief greifenden Wandel vom reinrassigen Förderverein schungsvereinigung Papiertechnische Stiftung e.V.) is planning a hin zu einer dienstleistungsorientierten Organisation, die auf ge- far-reaching change from a strict promotion society to a services- zielte Projektarbeit und die Bündelung der Interessen der Papier ver- oriented organisation focussing on goal-directed project work and arbeitenden Industrie fokussiert. concentrating the interests of the converting industry. Insgesamt zählt die FPS derzeit 120 Unternehmen der Papierverarbei- The FPS currently has as members 120 companies from the paper tung und deren Zulieferindustrie aus allen Branchen als Mitglieder. converting and ancillary industries from all economic sectors. Merg- Zusammenschlüsse und Insolvenzen sowie der generelle Trend, Zah- ers, insolvency and the general tendency to scrutinise payments lungen ohne messbare Leistungen zu hinterfragen, hatten zu einem without quantifiable performance have led to a decline in member- Rückgang der Mitgliedschaften geführt; die FPS drohte auszuzehren ship. The FPS was in danger of being drained of all its resources und ihre Attraktivität zu verlieren. Ein zukunftsfähiges Konzept für and of losing its attractiveness. Against this background, it became eine attraktive FPS mit starkem Wachstumspotenzial war vor diesem absolutely imperative to find a concept for an attractive FPS with a Hintergrund dringend geboten. future and strong growth potential. Basis des neuen Konzeptes ist die Trennung von Mitgliedschaft und The new concept is based on the separation of membership and Projektarbeit. Dieser Schritt ermöglicht die drastische Senkung project work, a step that made it possible to dramatically reduce der Mitgliedsbeiträge, die nur noch die geringen Kosten der FPS- membership fees, since they finance only the nominal costs of the Geschäftsstelle finanzieren. Die Einzelmitgliedschaft kostet nun FPS office. Irrespective of the size of the organisation, individual unabhängig von der Betriebsgröße 200,00 €, im Vergleich zu den membership will now cost €200.00. Compared with the past, mem- früheren Mitgliedsbeiträgen reduzieren sich die Beiträge für kleine bership fees have been reduced by half for smaller companies and by Unternehmen um die Hälfte, bei großen auf ein Zehntel! Die Beiträge nine-tenths for large companies! The membership fees of the HPV der HPV-Fach- und Landesverbände bleiben allerdings unverändert professional and regional associations remain unchanged and cover und decken das Stiftungsversprechen ab. the promised funding for the foundation. Das neue Konzept setzt auf konkrete Projektarbeit, die den Mit- The new concept is based on concrete project work that is offered gliedern exklusiv angeboten wird. Sie gestalten und lenken die exclusively to members. They create and steer the objectives and Zielsetzung und Bearbeitung der Projekte und sie alleine nutzen progress of the projects and have exclusive rights to profit from the die Arbeitsergebnisse. Damit eröffnet die Mitgliedschaft den Weg results. Hence, membership now paves the way towards true and zu echtem und messbarem Nutzen und bekommt einen greifbaren quantifiable benefits and tangible results. Financing is now exclu- Wert. Die Finanzierung erfolgt ausschließlich durch die unmittelbar sively the responsibility of those members participating directly in am Projekt beteiligten Mitglieder. the project. Die FPS wird so zum Mittelpunkt eines breiten Firmennetzwerkes, The FPS will thus gravitate toward the centre of a expansive com- das die ganze Papierverarbeitung umfasst, und aus dem sich bedarfs- pany network that encompasses the entire paper converting sector. gerecht Gruppierungen bilden, um an Projekten von gemeinsamem Groups will bud off of this network as the need arises to work in Interesse gemeinsam zu arbeiten. projects of common interest. Projekt kann ein Seminar oder Workshop sein, es kann ein For- Such projects may be a seminar or workshop, a research project or schungsprojekt oder eine Studie, aber auch ein Projekt zur Bedarf- study, or even a project designed to assess the demand for and co-or- sermittlung und Koordinierung von Forschungsförderprogrammen dinate research promotion programmes. No matter what the project sein. Wie auch immer ein Projekt im Detail aussehen mag, der Vor- looks like in detail, the proposal that brings the project to life will al- schlag dafür wird immer aus der Mitte der Mitglieder kommen. Das ways come from among the members. This will ensure that research stellt sicher, dass die Ergebnisse strikt bedarfsorientiert sind und auf results will in all cases be oriented towards the respective need and maximalen Nutzen der Projektbeteiligten ausgerichtet sind. will be directed to maximising the benefits of those involved in the Um dieses Konzept mit Leben zu erfüllen, muss der Verein seine project. Struktur ändern, er muss schlanker und zweckmäßiger organisiert In order to breathe life into this concept, the society will have to sein. Ein wesentlicher Beitrag hierzu ist die Einrichtung eines Steu- change its structure, become more streamlined and organised more erungsgremiums, das mit federführenden FPS-Mitgliedern besetzt expediently. One important contribution to this end will be the crea- wird. Dieses Gremium sorgt für Vorschläge und Ideen zu Projekten; tion of a control group comprising leading FPS members. This group empfiehlt deren Durchführung der Mitgliederversammlung, wenn will be responsible for the project proposals and ideas, will recom- breites Interesse besteht und bündelt die Interessen der Mitglieder mend the execution of these projects to the meeting of members zu neuen Projektvorschlägen, die in Konsortien interessierter Mit- if there is widespread interest and will bundle members’ interests glieder zur Bearbeitung gelangen. into new project proposals which will then be carried out by specific Dr. Renke Wilken groups of interested members. 0 049 89 12146 221 Renke Wilken, PhD [email protected] 0 049 89 12146 221 * [email protected] 11 2006 Forschung/ Research 45

BMBF Projekt: Verbesserung der BMBF Project: Improving the Deinkbarkeit von Druckerzeugnissen Deinkability of Print Products

Steigender Altpapiereinsatz, INGEDE Increased recovered paper zunehmende Bedeutung von Paper production use, the growing importance grafischen Altpapiersorten bei Composition, surface properties, … of recovered graphic papers der Papierherstellung, schwie- for papermaking, mixed re- riger zu deinkende Altpapier- Flint Group, Siegwerk covered papers which are Printing ink production mischungen und steigende more difficult to deink and Printing ink composition Qualitätsanforderungen an rising quality demands on deinkten Altpapierstoff stel- deinked recycled fibres are Continuous exchange of results len zusehends eine Heraus- for the optimum design of posing increasing challenges print product deinkability forderung an die Deinking- to deinking technology. This technologie dar. Dazu kommt PMV, PTS bvdm, Fogra, IDD, SID is still compounded by the in- ein mittlerweile sehr stark Deinkability tests Printing trials creasing closure of recycling geschlossener Recyclingkreis- Constant parameters Printing parameters, circuits. screen, damping solutions, .. lauf. Project partners On the whole, the existing Insgesamt sind die komple- Key: Process stage knowledge of the complex xen Zusammenhänge, wo- Variables interactions and relationships durch eine gute Deinkbarkeit which could be used to im- Fig. 1: Co-operation among the project partners to obtain recycling-friendly print products bei einem speziellen Druck­ prove the deinkability of print erzeugnis beeinflusst werden kann, unzureichend erforscht. Daher products is rather sketchy. As a result, poorly or unsatisfactorily sind immer wieder Druckerzeugnisse am Markt zu finden, deren deinkable print products can be found on the market time and time Deinkbarkeit nicht zufriedenstellend ist. Die quantitative Zunah- again. Increasing shares of conventional print products which are me schlecht deinkbarer konventioneller Druckerzeugnisse, neuar- difficult to deink, novel printing techniques or modifications to sin- tige Druckprozesse bzw. Veränderungen von Komponenten bei der gle components of the printing process which could change the com- Herstellung von Druckerzeugnissen, die in der wichtigsten aller position of sorted graphics for deinking, the most important grade grafischen Altpapiersorten, der Deinkingware, zu Änderungen der of recovered graphic papers, could endanger the recovered paper Zusammensetzung führen würden, können eine Gefährdung dieses utilisation rate. Altpapiereinsatzes zur Folge haben. In October 2005, a joint project titled “Improvement of the deink- Seit Oktober 2005 wird ein Verbundvorhaben mit dem Titel „Ver- ability of print products by industry-branch overlapping strategies for besserung der Deinkbarkeit von Druckerzeugnissen durch Branchen sustainable paper recycling“ has been launched by übergreifende Strategien für ein nachhaltiges Altpapier-Recycling“ • PMV, Darmstadt bearbeitet. Durch die Zusammenarbeit der Projektpartner • bvdm, Wiesbaden • PMV (Fachgebiet Papierfabrikation und Mechanische Verfahrens- • Flint Group Germany, Stuttgart technik) der TU Darmstadt (Koordination) • Fogra, Munich • bvdm (Bundesverband Druck und Medien), Wiesbaden • IDD, Darmstadt, • Flint Group Deutschland, Stuttgart • INGEDE, Bietigheim-Bissingen, • Fogra (Forschungsgemeinschaft Druck), München, • PTS, Munich, • IDD (Fachgebiet Druckmaschinen und Druckverfahren), Darm- • SID, Leipzig and stadt, • Siegwerk Druckfarben, Siegburg • INGEDE (Internationale Forschungsgemeinschaft Deinking-Tech- to build a knowledge network for deinkability optimizations of print nik), Bietigheim-Bissingen, products. The three-year project is financed by the Federal Ministry • PTS (Papiertechnische Stiftung), München, of Education and Research (BMBF) and supervised by the German • SID (Sächsisches Institut für die Druckindustrie), Leipzig und Aerospace Center (DLR) as project executing organization. • Siegwerk Druckfarben, Siegburg The project aims to improve the recycling technology of recovered soll ein Wissensnetzwerk zur Optimierung der Deinkbarkeit von paper by optimizing the deinking behaviour of offset prints. This is Druckerzeugnissen aufgebaut werden. Das Vorhaben mit einer Lauf­ expected to lay the foundation for the increased use of recovered pa- zeit von 3 Jahren wird aus Mitteln des Bundesministeriums für Bil­ pers in paper manufacturing, and to prevent poor deinking results in dung und Forschung (BMBF) über den Projektträger Deutsches Zen- order to ensure the future suitability of sorted graphics for deinking trum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) gefördert. as papermaking raw materials. Ziel des Vorhabens ist die Verbesserung des Altpapierrecyclings The planned allocation of tasks within the project is this: Systematic durch ein optimiertes Deinkingverhalten von Offset-Druckerzeug- analyses of printing and deinking trials to create the basis for print- nissen. Dadurch wird grundsätzlich eine Steigerung des Altpapier- ing process optimizations leading to print products with satisfactory einsatzes bei der Papierherstellung möglich und es wird vermieden, deinking behaviour. The optimization of processes, printing materi- dass durch unzureichende Deinkingergebnisse die Verwertung gra- als and paper-printing ink interactions is intended to result in the fischen Altpapiers zukünftig in Frage gestellt wird. improved deinkability of newspapers and magazines. 46 Forschung/ Research PTS NEWS

Zwischen den Projektpartnern ist die Arbeitsaufteilung so geplant, Based on the results of the initial analyses and optimizations, a cata- dass über systematische Analysen von Druck- und Deinkingver- logue of measures will be compiled to advise the manufacturers of suchen die Grundlagen geschaffen werden, den Druckprozess so poorly deinkable print products on how they can change or modify zu optimieren, dass Druckerzeugnisse mit zufrieden stellender De­ their processes to improve their products’ recycling behaviour . inkbarkeit produziert werden können. Durch die Optimierung der The partners agreed on using identical printing formes in all print- Ver­fahren, der verwendeten Materialien und der Wechselwirkungen ing trials (Fig. 2) to enable the correct and reproducible adjustment von Papier und Druckfarbe sollen Wege zu einer verbesserten Deink­ of all printing machines by means of halftone wedges as well as the barkeit der bedruckten Zeitungen und Zeitschriften realisiert wer- selection of single colour areas for the deinkability assessment of in- den. dividual colours. Aus den Ergebnissen wird ein Maßnahmenkatalog erstellt, der allen The printing trials done so far referred to cold-set newspaper print- Beteiligten Hinweise geben soll, wie bei unzureichender Deinkbar- ing (full-scale web-fed and pilot-scale sheet-fed processes) and heat- keit der hergestellten Druckerzeugnisse entsprechende Änderungen set offset printing (all trials on full-scale). Deinking tests were done in den Herstellungsprozess einfließen können, um die Rezyklierbar- to identify printing parameters of sheet-fed processes which ensure keit von Druckerzeugnissen zu verbessern. the comparability of print results with web-fed processes. Moreover, Für alle Druckversuche verständigte man sich auf eine einheitliche the individual colour areas on the printing forme and the influence Druckform (Abb. 2), die es ermöglicht durch Rasterkeile die Druck- of ageing were assessed. maschine richtig und reproduzierbar einzustellen und andererseits Elisabeth Hanecker, PhD durch Auswahl einzelner Farbfelder die Deinkbarkeit von Einzelfar- 0 049 89 12146 495 ben zu bewerten. * [email protected] Die bisher durchgeführten Druckversuche bezogen sich im Coldset- Project co-ordinator: Zeitungsdruck auf industriellen Rollendruck und im Pilotmaßstab Hans-Joachim Putz, PhD auf Bogendrucken. Im Offset-Heatset erfolgten bisher alle Versuche Fachgebiet Papierfabrikation und Mechanische Verfahrenstechnik im industriellen Maßstab. Die Deinkingversuche dienten der Ermitt- (PMV), TU Darmstadt lung der Druckbedingungen für den Bogendruck, damit vergleich- * [email protected] bare Deinkingergebnisse wie im Rollendruck erzielt werden können. Außerdem wurden die verschiedenen Farbflächen auf der Druckform ausgewertet und der Alterungseinfluss ermittelt. Dr. Elisabeth Hanecker 0 049 89 12146 495 * [email protected] Projektkoordinator: Dr.-Ing. Hans-Joachim Putz Fachgebiet Papierfabrikation und Mechanische Verfahrenstechnik (PMV), TU Darmstadt * [email protected]

1 solid area cyan 2 solid area magenta

1 2 3 4 3 solid area yellow 4 combined print CMY 50% each, B 90% 5 magenta 30% 6 cyan 50% (FM) 5 6 7 8 7 magenta 50% (FM) 8 yellow 50% (FM) 9 yellow 50% 10 combined print 9 10 11 12 CMY each 30%; B 60% 11 cyan 50% 12 magenta 50% 13 combined print CMYB each 10% 13 14 15 16 14 yellow 30% 15 solid area black 16 text area Fig. 2: Printing forme (figures in the circles and explanations on the right are not contained in the original printing forme) Refiner no. 1 Refiner no. 2

Mixing chest 1

Quelle Refiner no. 3 Refiner no. 4

Blattbildung/ Mixing chest 2 Festigkeit

Refiner no. 5 Refiner no. 6

11 2006 Forschung/ Research 47

Prognose der Festigkeitseigen- Strength property forecast schaften in einer Papierfabrik at a paper mill

Die Entwicklung nu- merischer Modelle Refiner no. 1 Refiner no. 2 zur Beschreibung der Mixing Zusammenhänge zwi- chest 1 schen stofflichen bzw. Source Refiner no. 3 Refiner no. 4 prozessbezogenen Ein- Mixing Sheet forming/ flussparametern und chest 2 strength Zielgrößen bei der Pa- Refiner no. 5 Refiner no. 6 piererzeugung ist einer Fig.1: Structural model of the refiner arrangement at the mill der Forschungsschwerpunkte Numerical models describing the Process Parameter Refining des Computer Assisted Paper relationships between material (Variable modell parameters) (Example) Design (CAPD). Im vorliegenden or process parameters in paper- Anwendungsfall wurden die Specific Refining Energy kWh/t SRE 125 making and the resulting product CAPD-Module „Mahlung“, „Mi- Fillings CON Disk parameters are one of the focal schung“ und „Blattbildung/Fes- Cutting Angle ° CUT 10 points of PTS research in the area tigkeit“ genutzt. Ziel war es, den Cutting Edge Length km/rev CEL 0,2729 of Computer Assisted Paper De- Einfluss der Mahlungsparameter Specific Edge Load Ws/m SEL 1,9 sign (CAPD). In the application auf die Festigkeitseigenschaften Pulp Name Cluster Eu-SA-Sa-ECF described here we used the CAPD bei bekanntem Zellstoffeinsatz modules “Refining“, “Mixing“ and Fig.2: Characteristic data field of the CAPD module “Refining“: Process parameters included zu prognostizieren. Die Unter- in the model and concrete values from a mill study ”Sheet forming/strength“ to fore- suchung erfolgte in vier Arbeits- cast the effects of refining param- 60 8 schritten: SEL eters on the strength properties of 55 2.0 Ws/m 7 paper from known pulp character- 1.4 Ws/m 1. Erfassung der relevanten 50 6 istics. The work was subdivided 0.7 Ws/m Stoff- und Prozessparameter 45 5 into four parts: vor Ort 40 4

Der erste Schritt der Untersu- 35 SEL 3 1 Determining relevant stock chung umfasste die Aufnahme 2.0 Ws/m and process parameters on site Tensile index, Nm/g index, Tensile 30 1.4 Ws/m 2 mNm²/g index, Tear aller notwendigen Stoff- und 0.7 Ws/m As a first step, we measured all rel- 25 1 Prozessparameter vor Ort und Tear index Tensile index evant stock and process parameters 20 0 die Generierung einer Pro- at the mill and generated a process 0 50 100 150 200 250 zessstruktur auf Basis der structure based on the CAPD mod- SRE, kWh/t CAPD-Module „Mahlung“ und ules ”Refining “ and ”Mixing“. The Fig.3: Simulation results: Tensile and tear indices as a function of the specific refining energy „Mischung“. Dazu wurden in at different specific edge loads mill runs three refiner lines com- mehreren Zyklen der ungemah- prised of two serially connected 7000 lene Zellstoff und Zellstoffproben refiners each. Samples were taken nach jedem der sechs Refiner der 6000 in several cycles from the both drei parallelen Mahlstraßen mit 5000 unrefined and refined pulps of after refiners no. 2,4,6 jeweils zwei hintereinander ge- 4000 the six refiners. All refiners were after refiners no. 1,3,5 schalteten Refinern entnommen. 3000 supplied with identical pulps, and unrefined pulp

Alle Mahlstraßen wurden mit m Breaking length, discharged into a common mixing 2000 demselben Faserstoff versorgt chest. 1000 und laufen in einer Mischbütte paper mill (mean values +/- standard dev.) Modell 0 zusammen. 2 Drawing up models 0 50 100 150 200 250 The refiner arrangement was rep- SRE, kWh/t 2. Erstellung der Modelle resented in a structural model, Fig.4: Breaking length as a function of the specific refining energy – simulated values and Auf der Basis der Refinerschal- measured values of the mill samples simulating all mill processes by tung wurde ein Strukturmodell CAPD modules and suitable com- erstellt, in dem die Prozessabläufe der Papierfabrik durch eine Kom- binations of them (cf. Fig.1). bination der entsprechenden CAPD-Module nachgebildet wurden To forecast the refining behaviour of the pulp and strength develop- (vgl. Abb.1). ment of paper, we used existing forecasting models for the pulp clus- Zur Prognose des Mahlungsverhaltens des verwendeten Zellstoffs ters Eu-SA-Sa-ECF (Eu - eucalyptus; SA – of South American origin, und der zu erwartenden Entwicklung der Papierfestigkeit wurden Sa – kraft pulp, ECF-elemental chlorine-free bleached). The models die Prognosemodelle für den Zellstoffcluster Eu-SA-Sa-ECF (Eu had been obtained by systematic refining tests in the PTS pilot plant, 48 Forschung/ Research PTS NEWS

- Eukalyptus; SA - Herkunft Südamerika, Sa - Sulfataufschluss, and are stored in a fibre data base. They describe the development of ECF-elementarchlorfreie Bleiche) zur Anwendung gebracht. Diese fibre and suspension properties as a function of refining parameters Prognosemodelle basieren auf systematischen Mahlversuchen des within a broad range. The process parameters included in the models PTS-Technikums und sind in der entwickelten Faserstoffdatenbank are listed in Fig. 2. The calculated suspension properties of the pulp hinterlegt. Mit Hilfe dieser Modelle werden für einen breiten Be- formed the basis for the subsequent forecasting of sheet strength reich die Änderungen der Faser- und Suspensionseigenschaften in properties by means of the “Sheet forming/strength“ module. Abhängigkeit der Mahlparameter beschrieben. Die einzelnen dabei berücksichtigten Prozessparameter zeigt die Tabelle in Abb. 2. Mit 3 Forecasting the strength properties dem Modul „Blattbildung/Festigkeit“ werden dann auf Basis der The structural model makes it possible to simulate the effects of vari- errechneten Suspensionseigenschaften die Festigkeitseigenschaften ous combinations of refining parameters on the strength properties am Blatt prognostiziert. achieved by the pulp cluster. By way of example, Fig. 3 shows the developments of tensile and tear indices as a function of the specific 3. Prognose der Festigkeitseigenschaften refining energy at different edge loads. The forecasts are based on the Mit dem fertig gestellten Strukturmodell können nun die Effekte properties of handsheets. verschiedenster Kombinationen an Mahlungsparametern auf die Festigkeitseigenschaften für den genannten Faserstoffcluster simu- 4 Transferability of simulation results to real processes liert werden. Beispielhaft ist dies in Abb. 3 für die Entwicklung von To ensure the practical relevance and transferability of simulation Tensile-Index und Tear-Index in Abhängigkeit von der spezifischen results to full-scale processes, a comprehensive validation was per- Mahlenergie bei unterschiedlichen Kantenlasten dargestellt. Die formed. Because models can never be full and 100 % accurate repre- Prognose basiert dabei auf Blatteigenschaften von Laborblättern. sentations of the real process, they must be adjusted and calibrated, if necessary. 4. Übertragbarkeit der Modellergebnisse auf reale Prozesse In our example, the simulation results and measured values of the Die Übertragbarkeit der Modellergebnisse auf Realprozesse in der real process were in good agreement, making further calibrations Praxis wird durch eine umfassende Modell-Validierung sicherge- unnecessary. This is also visible from the example diagrams in Fig. stellt. Da durch die Modelle keine vollständige und exakte Nachbil- 4 illustrating the breaking length as a function of the specific refin- dung der realen Prozesse erfolgt, wird eine Anpassung und ggf. eine ing energy. Kalibrierung an den Realprozess vorgenommen. Für den hier vorgestellten Anwendungsfall liegt eine gute Überein- Conclusions: stimmung zwischen den Ergebnissen der Modellrechnung und den The described four-step approach has proved to be a successful meth- Messwerten des Ist-Zustandes vor. Eine weitere Kalibrierung war odology for the data acquisition, adjustment and application of CAPD deshalb nicht erforderlich. Dies zeigt die Abb. 4, in welcher exemp- models. For the described application, the relationships between re- larisch die Werte für die Reißlänge in Abhängigkeit von der einge- fining parameters and the resulting pulp and sheet properties are setzten spezifischen Mahlenergie aufgetragen sind. adequately reflected by the CAPD modules currently available. The simulation results are transferable to the real process and in good Fazit: agreement with the values measured at the mill. Die aufgeführten Arbeitsschritte beschreiben die erfolgreiche With the help of the simulation model, it will also be possible to more Me­tho­dik zur Datenerfassung, Anpassung und Anwendung von efficiently investigate CAPD-Modellen. Für den untersuchten Anwendungsfall konnte • how changes or variations in pulp quality can be compensated for gezeigt werden, dass CAPD-Module zur Verfügung stehen, die die to ensure a consistent base paper quality, Zusammenhänge zwischen Mahlparametern und resultierenden Fa- • whether it is possible to specifically adjust the refining parameters serstoff- und Laborblatt-Papiereigenschaften gut widerspiegeln. Die in order to improve certain paper properties, Übertragbarkeit der Modellergebnisse ist gegeben und die Überein- • how the pulps currently used by the mill perform as compared stimmung mit den realen Werten der Papierfabrik ist gut. to alternative raw materials, in terms of production costs and the Mit Hilfe der Modellrechnungen können zukünftig insbesondere die paper properties attainable. folgenden Fragestellungen effizienter untersucht werden Klaus Erhard, PhD • Wie können Änderungen der Faserstoffqualität ausgeglichen wer- 0 049 3529 551 627 den, um eine konstante Rohpapierqualität zu erhalten? * [email protected] • Ist durch eine gezielte Anpassung der Mahlungsparameter ggf. eine Verbesserung der Papiereigenschaften möglich? • Wie verhält sich der gegenwärtig eingesetzte Faserstoff im Ver- gleich zu alternativen Rohstoffen im Hinblick auf erzielbare Pa- piereigenschaften und aufzuwendende Kosten? Dr. Klaus Erhard 0 049 3529 551 627 * [email protected] 11 2006 Forschung/ Research 49

Rückblick auf eine erfolgreiche Review of a successful ECOTARGET “ECOTARGET-Woche” an der PTS week at PTS

Seit November 2004 arbeiten 26 Partner (Forschungseinrichtungen Since November 2004, 26 partners (research institutions and indus- und Unternehmen der Industrie) aus insgesamt 9 Ländern im Rahmen trial companies) from 9 countries have been working together within des EU-Projekts ECOTARGET the framework of the EU research (New and innovative processes project ECOTARGET (New and for radical changes of the Europe- innovative processes for radical an pulp & paper industry) an der changes of the European pulp & Verbesserung der gesamten Pro- paper industry) to improve the zesskette der Papierherstellung. complete papermaking process. Nach einer Halbzeit-Zwischenbi- Based on a comprehensive mid- lanz und umfassenden Auswer- term evaluation of all investi- tung der bisher untersuchten 25 gated 25 project ideas, performed Projektideen, geprüft in 5 Teil- within 5 different subprojects, projekten, entschied die General- major decisions were taken by versammlung von ECOTARGET the General Assembly in Munich

am 12. Oktober in München über Fig. 1: General Assembly representing 26 partners from 9 countries – taking major decisions on 12th October, covering all die zukünftigen Arbeitsinhalte on the work plan of the next two years of ECOTARGET promising future work contents der verbleibenden zwei Jahre bis Oktober 2008 (Bild 1).

Die Störstoffkonzentrationen der Wasserkreisläufe von Papierfabri­ ken sind in den letzten zehn Jah- ren dramatisch gestiegen. Das be- trifft sowohl die Primärfaser- als auch Altpapier verarbeitende Fa- briken. Die stetige Anreicherung gelöster und kolloidaler Störstoffe (engl. DCS) in den Fabrikkreis- läufen wird schon sehr bald kost­spielige Produktionsausfälle durch Ablagerungsbildung zur Folge haben sowie immer größe- re Mengen an Prozesschemikali- en erfordern. Folglich hat sich Teilprojekt 5 Fig. 2: SP5 team – 20 experts from industry and research organisations representing 12 partners from 7 countries („Mill process waters“) – koordi­ niert durch die PTS – die Auf­gabe for the final project period up to gestellt, Prozesswasserschaltun­ October 2008 (picture 1). gen wie auch Behandlungsschrit­ te zur Prozesswasserreinigung During the last decade, paper zu optimieren. Dies wird in drei mills using recovered paper and komplementären Workpackages virgin fibres as raw material were rea­lisiert: faced with significantly increas- • Entwicklung neuer nachhal- ing loads of detrimental sub- tiger Additive, die die Gefahr stances (dissolved and colloidal der Störstoffanreicherung mi- substances, DCS) in their water nimieren (WP 5.1), loops. The continuous accumu- • Prognose, Überwachung und lation of DCS in the water loops Bekämpfung von DCS (WP 5.2) will soon lead to very cost inten- Fig. 3: ECOTARGET workshop in Munich with 85 experts from 10 countries – introducing the und latest results in 3 parallel sessions sive production failures due to • Störstoffentfernung durch ge- deposits and to a higher demand eignete Abtrennverfahren zur Gewährleistung von Prozessstabili- for process chemicals. tät und Produktqualität (WP 5.3). As a result, Subproject SP 5 „Mill process waters“ – coordinated by Dank dem großen Engagement der involvierten sechs Industriepart- PTS focuses on the optimization of circuit architectures as well as on 50 Forschung/ Research PTS NEWS

ner und weiterer sechs Forschungsinstitute fand am 9. und 10. Ok- paper machine circuit water treatment. The project work is subdi- tober 2006 in München bereits das fünfte Subproject SP 5 Treffen vided into three complementary work packages: statt (Bild 2). • development of new sustainable additives to minimize the risk of In WP 5.1 wurden in Papierfabriken an unterschiedlichen Stellen der an built-up of detrimental substances (WP 5.1), Papiermaschine Proben mit Ablagerungen und Flecken auf dem Pa- • prediction, monitoring and control of DCS (WP 5.2) and pier genommen. Diese wurden mit modernen messtechnischen Ver- • removal of DCS by suitable separation techniques in order to guar- fahren untersucht, um die Ursachen von Produktionsstörungen und antee process stability and product quality (WP 5.3). Qualitätsfehlern zu ermitteln. Parallel dazu wurden neu entwickelte Thanks to the great commitment of the six industry partners and nachhaltige Additive aus modifizieren natürlichen Polymeren im La- further six research organisations involved, the already fifth SP 5 bormaßstab auf ihre Wirksamkeit zur Störstoffentfernung getestet. meeting took place in Munich on 9/10 October 2006 (picture 2). Als Störstoffquellen dienten Wässer aus der TMP-Herstellung, DIP In WP 5.1 paper mill samples including deposits and paper specks und Streichereiausschuss. Aus den Ergebnissen werden Vorschläge from various points of the paper machine have been characterized zur Architektur der modifizierten Polymere abgeleitet. by modern analytical methods in order to find sources of production In WP 5.2 wurden zunächst mit Hilfe eines Fragebogens der Stand problems and reduced paper quality. Simultaneously newly devel- der Technik und die Prozessdaten erfasst. Parallel dazu wird gegen- oped additives based on modified natural polymers were tested on a wärtig ein stationäres Prozess-Simulationsmodell der Wasserkreis- laboratory scale for their efficiency to remove detrimental substances. läufe einer finnischen Papierfabrik erstellt. Außerdem wurde ein Off- Model waters from TMP, deinked pulp and coated broke were used line-NIR-Verfahren zur Bestimmung des Störstoffgehalts im Papier as sources of detrimental substances. From the results, proposals are entwickelt. being derived for further optimization of molecular architecture of Ausgehend von den technischen Daten einer der beteiligten Fa- the modified polymers. briken wurde in WP 5.3 eine ausführliche Praxisstudie/-bewertung In WP 5.2, the state of the art and process information were evalu- durchgeführt. Zunächst wurden die relevanten Probenahmestellen ated based on a questionnaire. In parallel a steady state process simu- ermittelt, dann ein entsprechendes Messprogramm erarbeitet und lation model of the water network of a Finnish paper mill is under die Studie vor Ort in der Papierfabrik des Partners erfolgreich durch- preparation. Furthermore an off-line NIR-measurement method for geführt. the determination of the content of detrimental substances in paper Die Ergebnisse wurden ausgewertet und bilden eine wertvolle was established. Grundlage für den nächsten Projektabschnitt. Außerdem lieferten Based on the collection of technical data from a partner paper mill, sie wichtige Hinweise zur Optimierung der Papierfabrik. Die Pla- an extensive mill investigation/evaluation was carried out in WP nung von Pilotversuchen wird gegenwärtig diskutiert. 5.3. Relevant sampling points were identified; a corresponding meas- Fazit zu Teilprojekt 5: Anhand der bisher gewonnenen Ergebnisse urement programme was elaborated and the mill investigation was und Informationen ist die Papierfabrik in der Lage, die Gegenstrom- carried out successfully in the partner’s paper mill. schaltung ihrer Wasserkreisläufe zu verbessern, den spezifischen The results of this investigation were evaluated and form a valu- Frischwasserverbrauch zu senken und die Störstofffracht im Wasser- able basis for the next project period. Using the results, essential kreislauf der Papiermaschine zu verringern. recommendations could be made for optimising the current status Die Ergebnisse sollen Lösungen zur wirksameren Störstoffbekämp- of the paper mill. The planning of pilot trials is currently being con- fung in der Papiererzeugung liefern. Die abgeleiteten Maßnahmen sidered. sollen einen wichtigen Beitrag zur Senkung von Kosten und Abwas- Conclusions of subproject 5: By means of the results and knowl- sermenge sowie zur Verbesserung von Papierqualität und Prozess- edge obtained so far, the paper mill is able to improve the counter stabilität leisten. current arrangement of its water loops, for reducing the specific fresh water consumption and for decreasing the amount of detrimental Der schnelle Praxistransfer des erarbeiteten Wissens wird durch substances in the water loop of the paper machine. The results of Workshops und Veröffentlichungen sichergestellt. Ein solcher offener the project shall provide solutions for a more effective control of internationaler Workshop fand am 11. Oktober 2006 beim Projekt- detrimental substances in the papermaking process. The derived partner PTS in München statt (Bild 3). Hierbei wurden in drei Par- measures will reduce production costs and effluent volumes, and allelveranstaltungen die neusten Ergebnisse mit Industrievertretern will make an important contribution to improving the paper quality und Forschungsexperten aus 10 Ländern diskutiert. Weitere aktuelle and process stability. Informationen zum Projekt finden Sie unter www.ecotarget.com. Dr.-Ing. Dieter Pauly Workshops and publications ensure the rapid transfer of knowledge 0 049 89 12146 160 into industry. A corresponding open international workshop took * [email protected] place at PTS Munich on 11 October 2006, attracting experts from industry and research organisations of 10 countries (picture 3) to discuss the latest results in 3 parallel sessions. Current developments are available at www.ecotarget.com. Dieter Pauly, PhD 0 049 89 12146 160 * [email protected] 11 2006 Forschung/ Research 51

Forest-based Sector Technology Plat- Forest-based Sector Technology Plat- form: Die Umsetzung ist gestartet form: From Vision to Reality

Die Konferenz der Forest-ba- The conference of the For- sed Sector Technology Platform est-based Sector Technol- (FTP) am 2. und 3. Mai 2006 in ogy Platform (FTP) in the Admont/Österreich markiert Austrian town of Admont den Startschuss zur Umsetzung on 2/3 May 2006 marked der Strategischen Forschungsa- the start of the implementa- genda. Etwa 200 Teilnehmer aus Wirtschaft und Wissenschaft, Poli- tion stage of the Strategic Research Agenda. Around 200 participants tik und Administration haben sich über die Vorgehensweise und die from science and industry, politics and administration discussed pos- Vernetzung von Aktivitäten ausgetauscht. Die Vorbereitungen zur sible procedures and how to link their activities. The preparations for Umsetzung fügen sich zeitlich hervorragend in den Planungsprozess the implementation fit perfectly well into the schedule and planning der Europäischen Kommission für das 7. Forschungsrahmenpro- process of the European Commission’s 7th Research Framework Pro- gramm 2007-2013 ein und werden sich darin niederschlagen, wie gramme (2007-2013). Science and Research Commissioner Janez Po- Forschungskommissar Janez Potocnik hervorhebt: „Technology Plat- tocnik said that „Technology Platforms will continue to play a guid- forms will continue to play a guiding role for the implementation of ing role for the implementation of the 7th Framework Programme. the 7th Framework Programme. …The involvement of Technology …The involvement of Technology Platforms´ key stakeholders in Platforms´ key stakeholders in Advisory Groups will ensure that Stra- Advisory Groups will ensure that Strategic Research Agendas will tegic Research Agendas will inspire the content of Workprogrammes inspire the content of Work Programmes and Calls for Proposals”. and Calls for Proposals”. Based on the contents of its Strategic Research Agenda, which had Aufbauend auf den Inhalten der Strategischen Forschungsagenda been developed in an extensive and open process involving more der FTP, die in einem breiten und offenen Prozess unter Beteiligung than 1,000 European experts, FPT is now setting the priorities for its von mehr als 1.000 Experten in Europa entwickelt wurde, werden forthcoming research and development activities - first in member jetzt die Prioritäten für die Forschungs- und Entwicklungsarbeit der states and then, combining their results, on a European level. The näheren Zukunft gesetzt. Dies geschieht in den einzelnen Mitglieds- Forest-based Sector Technology Platform has given itself a new or- ländern und in der Zusammenführung auf Europäischer Ebene. Für ganisational structure to safeguard the interests of all partners and die Implementierungsphase hat sich die Forest-based Sector Techno- ensure the efficiency of the implementation (Fig. 1). logy Platform eine neue Organisationsstruktur gegeben, die sowohl Besides stimulating programmes and projects including key technol- die Vertretung der verschiedenen Interessensgruppen sicherstellen, ogies, its main activity, FTP will dedicate itself to adjusting training als auch Effizienz gewährleisten soll (Abb. 1). and education contents to changing requirements, installing innova- Neben der Hauptaktivität, der Stimulierung von Programmen und tion systems, co-operating with neighbouring technology platforms Projekten unter Einbeziehung von Schlüsseltechnologien, werden such as „Plants for the future“, and, last but not least, communicat- sich die Aktivitäten der Plattform auch der Anpassung der Ausbil- ing with stakeholders and the public at large (www.forestplatform. dung an die sich ändernden Anforderungen, der Installierung von In- org). novationssystemen, der Zusammenarbeit mit benachbarten Techno- In Germany, the prioritization of topics was done by a survey and logieplattformen, workshop in July wie z.B. „Pflanzen 2006, organized der Zukunft“ und by the German nicht zuletzt der Support Group. Kommunikation More than 100 mit Stakeholdern experts from sci- und der Öffent- ence and indus- lichkeit widmen try agreed on the (www.forestplat- following Ger- form.org). man ranking of In Deutschland research priori- hat der Prozess der ties (Fig. 2). Priorisierung von What comes next? Themen in Form In the upcoming einer Umfrage und months, indus- eines Workshops try and research im Juli 2006, or- institutions of ganisiert durch die the forest-based Deutsche Support value chains are Group stattgefun- going to define Fig. 1: FTP organisation den. Unter Beteili- their research 52 Forschung/ Research PTS NEWS

gung von mehr als Bio- projects under Key research areas from the German participants’ point of view Forest Wood Paper 100 Experten aus energy these priorities, Wirtschaft und Development of innovative products for changing markets and customer needs form consortia Building with wood 1. rang Wissenschaft ist and submit pro- Living with wood 2 folgende Rangfol- posals in response Functional packaging of a new generation 83 ge der Wichtigkeit Novel composites 3 9 to calls of the von Forschungs- European Com- Development of intelligent and efficient manufacturing processes, including reduced energy consumption gebieten aus mission starting deutscher Sicht Reduced energy consumption of pulp and paper mills 1 3 in 2007. The next erarbeitet worden FTP conference in Technologies for increased heat and power output 2 (Bild 2) the Finnish town Was sind die Reorganisation of the fibre-based value chain 4 of Lahti in No- nächsten Schritte? New manufacturing processes for wood products 4 vember will be a

Industrie und Enhancing availability and use of forest biomass for products and energy forum for project

Forschung der teams, assisting “Customized“ logging 1671 forstbasierten Pro- Efficient paper recycling 2 them as much duktionsketten as possible with Meeting the multifunctional demands on forest resources and their sustainable management wer­den in den the discussion of nächsten Monaten Forests meeting multifunctional demands and requirements 3 project initiatives Adapting forestry to climate changes 2 innerhalb dieser and formation of Schwerpunkte Fig. 2: German ranking of research priorities consortia. Lahti ihre Forschungsprojekte definieren, Konsortien bilden und die For- will be the final stage of a nearly two-year preparation process char- schungsanträge mit Beginn der ersten Aufrufe der Europäischen acterized by a unique co-operation of the forest-based industries and Kommission ab 2007 auf den Weg bringen. Die nächste FTP-Kon- resulting in the formulation of a comprehensive joint vision and re- ferenz im November in Lahti (Finnland) wird für die Projektanten search agenda. At the same time, Lahti will be the starting point for eine Börse bilden, auf der die Diskussion und Konsortialbildung zu implementing the sectors’ ambitious objectives. For the first time in Projektinitiativen bestmöglich unterstützt werden kann. Und Lahti history, the forest-based sectors – both industries and forest owners wird die Abschlussstation eines fast 2-jährigen Vorbereitungspro- – and their European research institutions have formulated a com- zesses sein, in dem eine einzigartige Kooperation der Branchen mon objective and have positioned themselves as one of the most Forst, Holz und Papier zur Formulierung einer umfassenden Vision sustainable sectors in the European economic area. und Forschungsagenda geführt hat. Lahti wird aber auch der Auftakt Which topics in the area of papermaking are of particular interest to zur Umsetzung der ehrgeizigen Ziele sein. Damit haben beteiligte German participants? Based on the results of extensive discussions Wirtschaftssektoren – Industrie und Waldbesitzer – und die entspre- among the representatives of science and industry, PTS has initiated chenden Forschungseinrichtungen in Europa zum ersten Mal ein ge- three projects whose consortia are currently being formed: meinsames Ziel formuliert und sich als eine der nachhaltigsten Ge- 1. Paper recycling mill for the production of high-performance sellschaftsgruppen im europäischen Wirtschaftsraum positioniert. pulps Welches sind nun die Themen, die im Bereich der Papierwirtschaft The project aims to increase the recovery rates of recovered paper mit besonderem deutschen Interesse verfolgt werden? Aufbauend auf and to ensure the optimum utilization of all constituents. Collection den Ergebnissen umfangreicher Diskussionen zwischen Repäsentan- and recycling processes are to be optimized economically, ecologi- ten der Industrie und der Wissenschaft im Rahmen verschiedener cally and energetically. A virtual recycling mill will be designed to Veranstaltungen werden auf Initiative der PTS gegenwärtig drei Pro- develop customized secondary raw materials for recycled-fibre based jekte und Konsortien gebildet: paper production ([email protected]). 1. Die Altpapierfabrik für Hochleistungsfaserstoffe 2. Nanotechnologically modified fibres Das Projekt hat zum Ziel, die Erfassung von Altpapier zu steigern Fibres will be modified chemically and nanotechnologically to obtain und alle Inhaltsstoffe optimal zu nutzen. Unter wirtschaftlichen, specific fibre properties opening up novel applications for paper prod- ökologischen und energetischen Aspekten soll eine Optimierung der ucts. Furthermore, new functional fibre properties will be developed Altpapiersammlung und der stofflichen Verwertung erreicht werden. to improve the economic efficiency and significantly reduce the raw Über das virtuelle Design einer Fabrik sollen maßgeschneiderte Se- material and energy consumption of paper production (k.erhard@ kundärrohstoffe für die Papiererzeugung auf Altpapierbasis bereitge- ptspaper.de). stellt werden ([email protected]). 3. HOT PAPER 2. Nanotechnologisch modifizierte Faserstoffe The project is intended to develop technological solutions for the op- Durch chemische und nanotechnologische Modifikation von Fasern eration of paper machine wet ends at increased temperatures. For sollen gezielt ausgewählte Fasereigenschaften eingestellt werden, this purpose, it will be necessary to study the microbial situations of die zu neuen Anwendungsbereichen von Papierprodukten führen. water and stock circuits, effects and influences of wet end chemicals, Des weitern soll über neue, funktionale Eigenschaften der Faserstof- and the formation of slime and deposits. The results will be com- fe eine verbesserte Wirtschaftlichkeit bei der Erzeugung von Papier- bined with new concepts of energy and water use to safeguard the produkten und ein signifikant verringerter Rohstoff- und Energiebe- productivity and product quality of papermaking systems (jean-yves. 11 2006 Forschung/ Research 53

darf entstehen ([email protected]). [email protected]). 3. HOT PAPER The success of these projects – regarding both the procurement of In diesem Projekt sollen Verfahrenslösungen zum Betrieb der Nass- funding and the attainment of envisaged aims – depends greatly partie von Papiermaschinen bei höheren Temperaturen erarbeitet on the industry’s commitment and active support. Even though the werden. Hierzu wird es notwendig sein, die mikrobielle Situation projects are handled by European consortia, it’s high time the com- in den Wasser- und Stoffkreisläufen, den Einfluss auf die Wet-End- panies of the German paper sector got more actively involved in the Chemie, die Schleimbildung und Ablagerungen zu betrachten. Zu- process and seized its opportunities to speed up innovations. sammen mit neuen Konzepten der Energie- und Wassernutzung Werner Foerster muss die Sicherung der Anlagenproduktivität und Produktqualität 0 049 89 12146 250 sichergestellt werden ([email protected]). * [email protected] Der Erfolg dieser Projekte, sowohl was die Akquisition von Förder- mitteln als auch das Erreichen der geplanten Ziele anbelangt, wird entscheidend vom Engagement der Industrie abhängen. Auch wenn für die Projekte Konsortien von europäischer Dimension gebildet werden, wird es Zeit, dass sich deutsche Unternehmen des Papier- sektors aktiver an dem Prozess beteiligen und die Möglichkeiten zur Schaffung von Innovationen nutzen. Werner Förster 0 049 89 12146 250 * [email protected]

INNO-WATT: Ostdeutsche Unter­ INNO-WATT: East German companies nehmen nutzen PTS-Forschung benefit from PTS research

Zu Forschung und Entwicklung gibt es dau- In the long term, there is no alternative to erhaft keine Alternative, wenn Unternehmen research and development if companies are auf dem Markt erfolgreich bestehen wollen. to remain successful in the marketplace. But Aber gerade für kleine und mittlere Unter- it is unusually difficult for small and medi- nehmen der gewerblichen Wirtschaft in den um-sized commercial enterprises in the new neuen Bundesländern ist es außerordentlich German Länder to raise the necessary funds schwer, alleine die notwendige Finanzie- for continuous research and development rung für kontinuierliche Forschungs- und work on their own. Entwicklungstätigkeit aufzubringen. INNO-WATT, a programme promoted at the federal level, provides Eine Finanzierungsoption bietet das auf Bundesebene geförderte Pro- one option for obtaining financing. The programme selectively funds gramm INNO-WATT. Es fördert gezielt technisch und wirtschaftlich technically and economically practicable product and process devel- realisierbare Produkt– und Verfahrensentwicklungen mit einem ho- opments that have a high technical and economical risk associated hen technischen und wirtschaftlichen Risiko, die eine kurzfristige with them and where a market launch can be expected in the short Markteinführung erwarten lassen. Durch einen nicht rückzahlbaren term. A non-repayable subsidy towards the total costs is provided for Zuschuss zu den Gesamtkosten werden Vorhaben gefördert, die ei- those projects that exhibit a high degree of innovation and that have nen hohen Innovationsgrad aufweisen und bei denen gute Chancen good chances of being marketed successfully. This funding is avail- für eine erfolgreiche Vermarktung bestehen. Gefördert wird in den able in the new German Länder including Berlin. Neuen Bundesländern einschließlich Berlin. PTS has realised benefits for many years from this opportunity for Auch die PTS nutzt seit Jahren erfolgreich diese Möglichkeit der Pro- project funding for the following project objectives: jektförderung mit folgenden Zielstellungen: • Creation and expansion of consultancy expertise and tools for cus- • Aufbau von Beratungsexpertise und Tools für kundenspezifische tomer-specific process optimisation in the paper industry, and Prozessoptimierungen in der Papierindustrie, • Development of instruments for process control and product mon- • Entwicklung von Messgeräten zur Prozesskontrolle und Produkt- itoring. überwachung. Successful projects at PTS have a wide variety of economic effects. Erfolgreiche Projekte an der PTS haben vielfache wirtschaftliche Ef- In addition to creating jobs and increasing turnover as a result of fekte. Neben der Umsatzerhöhung durch die Fördermittel und Schaf- the funding, marketable, i.e. sellable, products and services are also fung von Arbeitsplätzen werden vermarktbare, das heißt verkaufbare generated in the sense of return on investment. In a number of cases, Produkte und Dienstleistungen im Sinne eines Return on Invest- companies that have taken advantage of the results of subsidised PTS ments geschaffen. In einer Vielzahl von Fällen werden in den Un- research projects have discovered additional possibilities for reduc- ternehmen, die Ergebnisse aus den geförderten Forschungsprojekte ing costs. In addition, the savings that are in fact achieved exceed 54 Forschung / Research PTS NEWS

der PTS in Anspruch nehmen, zusätzlich Kostensenkungspotenziale the subsidies many times over. The projects are conducted together aufgedeckt. Zudem übersteigen diese tatsächlich realisierten Einspa- with East German paper mills that as a rule are looked after by the rungen häufig ein Vielfaches der eingesetzten Fördermittel. In der PTS location in Heidenau, thus making it possible for these mills to Regel werden die Projekte mit ostdeutschen Papierfabriken durch- participate in the results of research projects relatively quickly and geführt, die vom PTS-Standort in Heidenau betreut werden. Damit directly. partizipieren diese Unternehmen auch relativ rasch und direkt an A simple example shows the profitability of a chosen research den Ergebnissen der Forschungsprojekte. project. A systematic method for sticky control and sticky reduction Ein einfaches Beispiel zeigt die Rentabilität eines ausgewählten For- was developed within the framework of an INNO-WATT project schungsprojektes: Im Rahmen eines INNO-WATT-Projektes wurde and implemented in an East German paper mill shortly after project eine systematische Methode zur Stickykontrolle und Stickyredu- completion. The project costs amounted to 195,000 euros. The pro- zierung ausgearbeitet und bereits kurz nach Projektende in einer ceeds from the first consultancy amounted to 77,000 euros. Imple- ostdeutschen Papierfabrik umgesetzt. Die Projektkosten betrugen mentation of the measures developed made it possible to reduce the 195.000 €. Die Einnahmen aus der ersten Beratungstätigkeit betrugen downtime in the paper mill by 80 %. This corresponds to an increase 77.000 €. Durch Umsetzung der aufgezeigten Maßnahmen konnten in productivity by 500,000 euros per annum. Since stickies in recov- die Stillstandszeiten in der Papierfabrik um 80 % reduziert werden. ered paper processing paper mills are becoming a growing problem, Dies entspricht einer Erhöhung der Produktivität um 500.000 €/a. the project results are particularly well suited for improving the cost Da Stickys in Altpapier verarbeitenden Betrieben ein zunehmendes and thus the competitive situation of paper mills and thus make a Problem darstellen, sind die Projektergebnisse in hervorragender substantial contribution to the programme‘s funding aims. Weise geeignet, die Kosten- und damit Wettbewerbssituation der Pa- One point must be emphasised explicitly: a successful INNO-WATT pierfabriken zu verbessern und damit einen wesentlichen Beitrag zu project does not imply sure-fire success. An intimate knowledge of den Förderzielen des Programms zu leisten. the market, elicitation of customer requirements and good project Auf einen Punkt sei aber ausdrücklich hingewiesen: Erfolgreiche management are deciding factors that determine whether the results INNO-WATT-Projekte sind keine Selbstläufer. Genaue Marktkennt- of research will bring about the desired success, both for PTS and for nisse, Ermittlung des Kundenbedarfs und gutes Projektmanagement companies in the paper industry. entscheiden darüber, ob die Forschungsergebnisse den gewünschten The innovation catalogue at www.innovationskatalog.net provides Erfolg, sowohl für die PTS als auch für Unternehmen aus der Papier- a good overview (in German) of all hitherto funded projects. The industrie, bringen. examples of corporate projects that are presented in the innovation Einen guten Überblick über alle bisher geförderten Vorhaben gibt catalogue were all subsidised within the framework or the INNO- der Innovationskatalog unter www.innovationskatalog.net. Die Bei- WATT programme and serve as proof of the programme‘s achieve- spielprojekte der Unternehmen, die im Innovationskatalog präsen- ments. tiert werden, wurden alle im Rahmen des Programms INNO-WATT Josef Murr, PhD gefördert und sind ein Beweis für den Erfolg des Programms. 0 049 3529 551 612 Dr. Josef Murr * [email protected] 0 049 3529 551 612 * [email protected]

EU-Projekt SUSTAINPACK: Ergebnisse EU Project SUSTAINPACK: Results

Das Sub-Project SP2 im Rahmen des europäischen Forschungsvor- Innovative measures leading to raw material savings of around 30% habens SUSTAINPACK zielt auf innovative Maßnahmen zur Ein- without strength losses in the production of paperboard and cor- sparung von ca. 30% der bisher eingesetzten Rohstoffmenge bei der rugated board packages are at the forefront of sub-project SP2 of the Herstellung von Karton- und Wellpappenverpackungen ohne Verrin- European research project SUSTAINPACK. Research institutes from gerung der Festigkeitseigenschaften. Forschungseinrichtungen aus Sweden, Finland, Italy and the Netherlands are developing a mul- Schweden, Finnland, Italien und den Niederlanden entwickelten titude of chemical and mechanical methods for the systematic im- dazu eine Vielzahl chemischer und mechanischer Methoden, Faser- provement of fibre properties. In the past two years, PTS supported stoffeigenschaften gezielt zu verbessern. Die PTS unterstützte in den their activities by developing vergangenen beiden Jahren die Forschungsaktivitäten durch 1. Methods for the mathematical modelling of relationships between 1. Methoden zur mathematischen Modellierung der Zusammen- fibre properties or the parameters of various treatment processes hänge zwischen Faserstoffeigenschaften bzw. den Prozesspara- and the resulting mechanical paper characteristics metern verschiedener Aufbereitungsprozesse und resultierenden 2. Techniques enabling practically relevant characterizations of cor- mechanischen Papiereigenschaften sowie rugated board properties. 2. Verfahren zur zweckmäßigen Charakterisierung von Wellpap- The mathematical models developed by PTS describe functional peneigenschaften. relationships between variable fibre characteristics and paper prop- Die von der PTS entwickelten mathematischen Modelle beschrei- erties (Fig.1). They are based on our previous work in the field of ben Abhängigkeiten zwischen variablen Faserstoffkennwerten und Computer Assisted Paper Design (CAPD) and the close co-operation 11 2006 Forschung / Research 55

Papiereigenschaften (Abb.1). Sie basieren auf eigenen Erfahrungen with KCL (Finland). Specialists of the Finnish research institute did in Computer Assisted Paper Design (CAPD) und entstanden in en- experiments to verify methods offering great potential for raw mate- ger Zusammenarbeit mit dem KCL (Finnland). Das finnische For- rial savings: schungsinstitut verifizierte dabei experimentell folgende Methoden a. Fibre classification by means of hydrocyclones, mit einem hohen Potenzial zur Rohstoffeinsparung: b. Use of mildly treated birch pulps, a. Fraktionierung von Faserstoffen mittels Hydrozyklon, c. Systematic addition or extraction of hemicelluloses. b. Einsatz schonend aufbereiteter The experimental data were made Fines Birkenzellstoffe, Primary (weight) available to PTS, who developed c. gezielte Zugabe bzw. Extrakti- Secondary (weight) numerical models for the fore- on von Hemicellulosen. casting of tensile and tear indices, Fibres (Long + Short) Fibre network Paper/Board Auch stellte das KCL der PTS die apparent density, z-strength and Weight Fibre heigh (collapsed) Apparent density Datenbasis zur Verfügung. Die Fibre length Fibre Width (collapsed) Tensile strength tensile stiffness. The forecast- durch die PTS entwickelten nume- Fibre width RBA Tear ing models are intended as tools rischen Modelle ermöglichen die Cell wall thickness Rel. porous volume ZD-Tensile strength helping to select the most suitable Fibre curl Tensile stiffness Prognose von Tensile- und Tear- Fibre strength method or combination of meth- Index, Rohdichte, z-Festigkeit und Bonding strength ods from the above range in order d-Factor (flexibility) Zugsteifigkeit. Sie sollen zukünftig to obtain the desired paperboard dabei helfen, in Abhängigkeit von properties. Developments are den zu erreichenden Kartoneigen- currently under way for the mod- Fibre treatments Pressure Grammage schaften von den o.g. Methoden, elling of novel stock preparation Fig.1: Structural relationships between fibre-, process- and paper characteristics in geeignete auszuwählen bzw. eine mathematical-physical property models processes used by other project sinnvolle Kombination dieser Me- partners of SP2. thoden festzulegen. Weitere Modellentwicklungen für neuartige Practically relevant characterizations of corrugated board proper- Prozesse der Stoffaufbereitung, die an den anderen in SP2 beteili- ties are the prerequisite for maintaining or improving the quality gten Forschungseinrichtungen praktiziert werden, befinden sich in of corrugated board packages. Warp, the process-induced bending Vorbereitung. or twisting out of shape of corrugated board, is a serious problem Um Eigenschaften von Wellpappenverpackungen konstant hal- in converting operations. PTS has joined forces with the research ten oder gar verbessern zu können, müssen diese Eigenschaften centre of Smurfit (now Smurfit-Kappa) to mathematically analyze zweckmäßig charakterisiert werden. Ein erhebliches Problem bei the partner’s vast existing data base in order to identify material- or der Weiterverarbeitung von Wellpappen ist deren Warp, eine pro- process-related causes of warp. This work has also resulted in two zessbedingte Wölbung der Wellpappe. In Zusammenarbeit mit dem new and reliable measuring methods: By means of a geometrical re- Smurfit-Forschungszentrum (jetzt Smurfit-Kappa) wurde eine dort gression surface determination, the direction and amount of warp angelegte umfangreiche Datenbank mit mathematischen Methoden of samples measured point- or surface section-wise may now be ausgewertet, um stoffliche und verfahrensbedingte Ursachen für den calculated quickly and accurately (Fig.2). Warp aufzudecken. Ferner wurden zwei neue Methoden entwickelt, Gert Meinl, PhD den Warp zuverlässig zu vermessen. Durch Lösung einer geomet- 0 049 3529 551 630 rischen Ausgleichsaufgabe ist es nunmehr möglich, für punktweise * [email protected] (oder flächenstückweise) vermessene Proben Richtung und Betrag der Krümmung rasch zu berechnen (Abb.2). Dr. Gert Meinl 0 049 3529 551 630 * [email protected]

P2

p R

P1

Fig. 2: Three tangential planes of a warped sheet defining a circular cylinder, P0 basis for the precise three-dimensional characterization of warpmodels 56 Weiterbildung / Advanced Training PTS NEWS

PTS goes Pakistan PTS goes Pakistan

In Gesamtasien entwickelt sich in den letzten Jahren ein Papier- A paper market with considerable growth potential has been evolv- markt mit erheblichem Wachstumspotenzial. Pakistan z.B. hatte ing throughout Asia in the past few years. In 2003, for instance, 2003 einen Jahresverbrauch von 4,9 kg pro Einwohner, in China Pakistan had an annual paper consumption of 4.9 kg per inhabitant, waren es 36 kg, in Europa im Durchschnitt 183 kg/Kopf. Für die China had an annual consumption of 36 kg and in Europe the aver- heimischen Produzenten sind aus diesem Blickwinkel heraus noch age annual consumption amounted to 183 kg per capita. When seen erhebliche Steigerungen möglich, zumal wenn man weiss, dass von from this perspective, domestic mills can still achieve considerable dem o.g. spezifischen Verbrauch ca. 30% importiert wird und die growth, particularly if one realises that, of the specific consumption Gesamtproduktion nur ca. 718.000 t pro Jahr beträgt. Die heimische mentioned above, approximately 30% is imported, as total produc- Papierindustrie besteht aus rund 100 Produktionsstätten, wobei der tion only amounts to about 718,000 tpa. The domestic paper indus- größte Anteil von sechs großen Produzenten zwischen 25.000 und try consists of some 100 paper mills, the greatest volume of the six 120.000 jato hergestellt wird. largest producers ranging between 25,000 and 120,000 tpa. Einer dieser Großen ist One of the Big Players die seit 1958 bestehen- is Packages Limited de Packages Limited that was founded in in der zweitgrößten 1958 in Lahore, the Stadt Pakistans, Laho- second largest city in re (aktuell ca. 7 bis 8 Pakistan (currently Mill. Einwohner). Mit approx. 7-8m inhab- fünf Maschinen wer- itants). Five machines den Wellpappenroh- are employed to pro- papier, Magazin- und duce paper for cor- Zeitungspapier sowie rugated board, maga- Tissue für den hei- zine and newsprint as mischen Markt herge- well as tissue for the stellt. Rohstoffe sind domestic market. The Stroh, Altpapier und raw materials include importierter Holz- straw, recovered pa- schliff. Derzeit entste- per and imported me- hen an einem neuen chanical pulp. Three Produktionsstandort paper machines are außerhalb der Stadt now being installed at (Bulleh Shah Paper a new location out of Mill Project) drei Papiermaschinen, was einer Produktionssteige- town (the Bulleh Shah Paper Mill Project) and this is expected to rung von 300 % entspricht. Eine der vorhandenen Papiermaschinen boost production by 300%. One of the existing paper machines will wird aufgestellt sowie eine neue und eine gebrauchte Papiermaschi- be rebuilt, a new paper machine and a used paper machine will also ne errichtet. Am neuen Standort wird die Papierproduktion konzent- be installed. Paper production will be centralised at this new loca- riert während die Board-Produktion am alten Standort in der Stadt tion whilst board production remains at the old location in town. verbleibt. The effluent at this location will also be treated in accordance with Die Abwasserreinigung erfolgt an diesem Standort nach den Auf- the conditions imposed by the Pakistani National Environmental lagen des pakistanischen National Enviromental Quality Standards Quality Standards (NEQS) which in many aspects come very close (NEQS), die in vielen Punkten durchaus an die bekannten europä- to the known European requirements. The single-stage aerobic low- ischen Anforderungen heranreichen. Die im Bau befindliche einstu- load biological treatment stage now under construction is designed fige aerobe Schwachlastbiologie ist auf eine Abwasserbelastung von and dimensioned for an effluent load of 90 t COD/d. 90 t CSB/d ausgelegt. While the construction work is underway, new personnel is be- Parallel zu den baulichen Realisierungen laufen die Personalrekru- ing recruited and hired, and further education and training pro- tierung und Aus- bzw. Weiterbildung des neuen und des bereits er- gramme are being held for both new and experienced personnel. fahrenen Personals. Das Papierzentrum in Gernsbach wurde sowohl The Gernsbach Paper Centre was commissioned to offer extensive im Produktions- und Logistikbereich als auch in der Abwasserei- training courses both in the production and logistics field as well nigung beauftragt, umfangreiche Schulungen durchzuführen. Der as in the field of effluent treatment. The first block devoted to the erste Block zum Thema „ Basics der industriellen Abwasserreini- topic of the „Basics of Industrial Effluent Treatment“ was success- gung“ wurde nun Anfang September von der Abteilung Wasserma- fully held at the beginning of September by the PTS Department nagement & Enegineering der PTS in München als Subunternehmer of Water Management and Engineering in Munich as a subcontrac- erfolgreich durchgeführt. In einem intensiven achttägigen Training tor. Seven participants underwent an intensive training course that vor Ort konnte den sieben Teilnehmern viel Wissen weitergegeben lasted eight days in Pakistan. Five of the participants will be the werden. Fünf der Teilnehmer werden in Zukunft die Abwasserrei- future operators of the effluent treatment plant. Of the participants, 11 2006 Weiterbildung / Advanced Training 57

nigungsanlage betreiben. Die Qualifikation des Personals ist eine five had 10 years of schooling with subsequent three-year chemical zehnjährige Schulausbildung und ein anschließende dreijährige or mechanical polytechnic training graduating with a diploma. The chemische oder mechanische Technikerschule mit einem Diplomab- other two participants will continue their further education in the schluss. Die anderen beiden Teilnehmer werden die weitergehende following months based on the comprehensive training documenta- Schulung auf Grundlage der ausführlichen, von der PTS erstellten tion prepared by PTS. Schulungsunterlagen in den folgenden Monaten durchführen. Das The training programme that was concluded in Pakistan covered a abgeschlossene Training umfasste eine große Bandbreite an Themen. broad spectrum of topics including, among other things, the origin Behandelt wurden unter anderem der Ursprung des Abwassers, des- of effluents, water constituents, special aspects of paper effluents, the sen Inhaltstoffe, Besonderheiten des Papierabwassers, die Anlagen- dimensioning and provision of technical equipment in treatment fa- dimensionierung und technische Anlagenausrüstung, der Betrieb cilities, the operation of effluent treatment plants, plant safety and von Kläranlagen, die Anlagensicherheit und die Datenerhebung. Die data polling and survey. The topics were presented and intensified Themen wurden präsentiert und in ausführlichen Diskussionen mit in thorough discussions with the participants. Special attention was den Teilnehmern vertieft. Besonderes Augenmerk wurde auf die ver- focused on the process-related relationships and interactions of the fahrenstechnischen Zusammenhänge und Wechselwirkungen des aerobic activated sludge process. Possible indicators were explained aeroben Belebtschlammprozesses gelegt. In speziellen Videos wur- by microscopic examination of the activated sludge in special-pur- den die möglichen Indikationen durch eine mikroskopische Untersu- pose videos. The participants were made more sensitive to the im- chung des Belebtschlammes erörtert. In ausführlichen Beispielrech- portance of calculating the loading parameters of the process. These nungen wurden die Teilnehmer für die Wichtigkeit der Berechnung parameters were then exercised on the basis of detailed example von Belastungskenndaten des Prozesses sensibilisiert und vertraut calculations. gemacht. There were many new experiences associated with the training pro- Für die zwei Abwasserexperten der PTS war diese Schulung mit vie- gramme for the two PTS effluent experts. The country of Pakistan len neuen Erfahrungen verbunden. Das Land Pakistan und die Stadt and the city of Lahore with its immense size and pronounced Mus- Lahore mit Ihrer Größe und der stark muslimisch geprägten Kultur lim culture was a highly interesting and enriching personal experi- war eine höchst interessante und bereichernde persönliche Erfah- ence. Everywhere they went, they were greeted with interest, great rung. Überall wurden sie mit Interesse, großer Freundlichkeit und friendliness, frankness and openness, both in business and in public Offenheit empfangen und behandelt, sowohl bei den geschäftlichen life. Teaching the training programme was a particularly positive Kontakten als auch in der Öffentlichkeit. Eine besonders positive Er- experience. Rarely does one have the opportunity to instruct such fahrung war auch das durchgeführte Training. Selten hat man die interested and attentive participants and to delve into the subject Chance, dermaßen interessierte und aufmerksame Teilnehmer zu matter in such lively discussions. Every topic, especially the case unterrichten und in lebhaften Diskussionen den Unterrichtsstoff zu studies and practical examples that were mentioned in passing, were vertiefen. Jedes Thema und im Besonderen die immer wieder einge- quite literally devoured. Two multiple-choice examinations were ad- flochtenen Erfahrungsberichte und Beispiele aus der Praxis wurden ministered as a performance review, once after four course days and geradezu aufgesogen. Nach vier Tagen und zum Trainingsende wur- again at the end of the programme. Short tests were held in between de jeweils ein Multiple-Choice-Test zur Erfolgskontrolle durchge- to reveal difficulties or gaps in participants‘ knowledge, thus allow- führt. Durch kleinere Tests zwischendurch konnten Wissenslücken ing the topics to be dealt with selectively. The intensive training und Schwierigkeiten offen gelegt und die Themen gezielt behandelt programme in Pakistan was a success for all involved. werden. So wurde das intensive Training in Pakistan für alle Betei- Packages Limited has scheduled another training programme for its ligten zu einem Erfolg. personnel next year once the effluent treatment plant has been put Nach der Inbetriebnahme der Abwasserreinigungsanlage im nächs- into operation. The course content will include repetitions of the ten Jahr ist von Packages Limited ein weiteres Training für das most important core topics as well as new topics that will deal with Personal geplant. Inhalte werden zum einen Wiederholungen der the experience the operators have collected with the plant. wichtigsten Kernthemen sein, zum anderen werden Themen auf- If you are interested in an in-house training programme held on genommen, die sich aus den dann bereits vorhandenen Erfahrungen your premises, please contact Mr Markus Ziechner. des Betreiberpersonals ergeben. Juergen Lafere Sollten auch Sie an einem Inhouse-Training interessiert sein, 0 049 89 12146 298 wenden Sie sich an Herrn Markus Ziechner. * [email protected] Jürgen Lafere Markus Ziechner 0 049 89 12146 298 0 049 89 12146 460 * [email protected] * [email protected] Markus Ziechner 0 049 89 12146 460 * [email protected] 58 Weiterbildung / Advanced Training PTS NEWS

Gemeinsame Veranstaltung von ABZ ABZ Steyrermühl and PTS present Steyrermühl und PTS joint event

Am 24. und 25. The first joint April 2006 fand event of the die erste gemein- Steyrermühl same Veranstal- Training Centre tung des Ausbil- and PTS took dungszentrums place on 24th Steyrermühl und and 25th April der PTS in Öster- 2006 in Austria. reich statt. The- The topic of the ma des Seminars seminar was an war die Einfüh- Introduction to rung in die „Wet- “Wet-end Chem- End-Chemie“, istry” supervised die fachlich von by Dr Grenz, Herrn Dr. Grenz, Mssrs Belle and Herrn Belle und Schweiss. The Herrn Schweiß event was organ- geleitet wurde. Die Organisation lag in den Händen des ABZ Steyrer- ised by ABZ Steyrermühl. We were pleased to welcome eight partici- mühl. Wir durften acht Teilnehmer aus Papierfabriken Tschechien, pants from paper mills in the Czech Republic, Russia and Slowenia. Slowenien und Russland begrüßen. Die qualifizierten Vorträge wur- The programme of lectures was rounded off by a visit to the local den durch einen Besuch im Papiermachermuseum vor Ort abgerun- papermaking museum. det. The seminar was the lead-up to a series of joint events that will be Das Seminar war der Auftakt einer Reihe von gemeinsamen Ver- taking place in Steyrermühl and will be conducted in English only. anstaltungen, die in Steyrermühl stattfinden und ausschließlich in In view of the positive feedback these seminars will be continued in englischer Sprache gehalten werden. Aufgrund des erfolgreichen 2007 as well. Other topics in the series of seminars that are aimed Feed­backs werden diese Seminare auch 2007 wieder durchgeführt. primarily at participants from Eastern European countries include: Weitere Themen der Seminarreihe, die sich vornehmlich an Teilneh- • Paper converting and printing mer aus osteuropäischen Ländern richtet, sind: • Short course on paper coating • Papierverarbeitung und Druck • Introduction to water processes and analysis • Einführung in die Streichtechnik • Effluent treatment in the pulp and paper industry – Basics and • Einführung in Wasserprozesse und Wasseranalytik details of purification processes and the operation of effluent treat- • Grundlagen und Details über Abwasserreinigungsprozesse und ment plants den Betrieb von Abwasserreinigungsanlagen. Markus Ziechner Markus Ziechner 0 049 89 12146 460 0 049 89 12146 460 * [email protected] * [email protected]

Vorschau auf Symposien Preview of symposia

Symposien Wet-End Modellierung und Innovative Symposia on Wet End Modelling and Innovative Process Prozesskontrolle Control Das Potenzial vorhandener Anlagen ist nahezu ausgeschöpft. Kann Existing plant systems have nearly exhausted their efficiency poten- die Effizienz weiter erhöht und die Qualität stabilisiert werden, ohne tials. Is it possible to increase the efficiency and product stability of zu investieren? Innovationen für eine bessere Prozessbeherrschung production without further investments? The answer is yes – through sind notwendig, um diese Aufgabe zu lösen! Die Basis hierfür findet innovative solutions leading to better process control! Starting points sich in den Ergebnissen der Wissenschaft und in den Entwicklungs- can be found in the results of scientists and industrial developers. abteilungen. In den Papierfabriken ist die Tauglichkeit dieser neuen New developments are put to the test in paper mills every new day Entwicklungen täglich neu zu beweisen. Eine anspruchsvolle Aufga- – a challenging task for mill operators which is at the same time full be, die jedoch auch immense Chancen bietet. Was läge daher näher, of chances. So what would be more obvious than bringing all of them als hierzu alle „an einen Tisch“ zu holen und genau dies zum Thema together to jointly discuss these issues? zu machen? PTS are going to do this in two consecutive symposia in Munich Anfang Mai 2007 finden in München aus diesem Grund zwei direkt early May next year: “Modelling and Simulation of Wet End Proc- aufeinander folgende Symposien statt. Im Rahmen des Symposiums esses“ on 7 and 8 May 2007 will give an overview of the state of the 11 2006 Weiterbildung / Advanced Training 59

„Modelling and Simulation of Wet End Processes“ am 7. und art and latest results in the modelling and simulation of the paper 8. Mai 2007 soll der aktuelle Stand und neueste Erkenntnisse bei machine wet end. Participants will gain insights into a core area der Modellierung des Wet-End dargestellt werden. Damit erhalten of innovative development. Industrial applications and practical ex- die Teilnehmer Einblick in eine innovative Kernentwicklung. An- periences are at the forefront of the consecutive Symposium “In- wendungen und Praxiserfahrungen werden im unmittelbar daran novative Process Control – Use of Soft Sensor Technology and anschließend stattfindenden Symposium am 8. und 9. Mai 2007 Model-Based Control Strategies for Quality Control and Process „Innovative Prozesskontrolle - Einsatz von Softsensorik und Management” on 8 und 9 May 2007. Topics will not be limited to modellbasierter Regelung zur Qualitätssteuerung und Prozessbe- wet-end applications here, but cover the entire field of papermaking. herrschung“ im Mittelpunkt stehen. Der Blick reicht hier über das The two Symposia are a new way of bringing together theory and Wet-End hinaus in die gesamte Papiererzeugung. So sollen Theorie practice, science and market issues. A joint session and dinner will und Praxis, Wissenschaft und Markt in einer neuen Form miteinan- provide perfect opportunities for networking and exchange. The first der in Berührung gebracht werden. Eine gemeinsame Session und Symposium is organized in co-operation with the COST-Action E36 ein gemeinsames Abendessen der Symposien bieten hierfür ebenfalls ”Modelling and Simulation in the Pulp & Paper Industry“. ideale Möglichkeiten. Das erste der beiden Symposien findet in Koo- Simulation: peration mit der COST-Aktion E36 „Modelling and Simulation in the Johannes Kappen, PhD Pulp & Paper Industry“ statt. 0 049 89 12146 462 Simulation: * [email protected] Dr.-Ing. Johannes Kappen Softsensorik: 0 049 89 12146 462 Thomas Kerkhoff, PhD * [email protected] 0 049 89 12146 125 Softsensorik: * [email protected] Dr.-Ing. Thomas Kerkhoff 0 049 89 12146 125 * [email protected]

Faserstoff-Symposium 2007 Pulp Technology Symposium 2007 Unter dem Schwerpunktthema „Faserstoffe gezielt auswählen und “Targeted selection and use of pulps“ is the main topic of the PTS einsetzen“ werden auf dem Faserstoff-Symposium am 27.-28. No- Symposium on pulp technology in Dresden on 27- 28 November vember 2007 in Dresden die neuesten Trends über das Spektrum 2007. Attendees will be informed about recent trends in the range der verfügbaren Faserstoffe und der mit innovativen Technologien of fibrous raw materials available on the market and about the pulp erzielbaren Fasereigenschaften vorgestellt. Hierzu werden Experten properties achievable by means of innovative technologies. Experts aus Wissenschaft und Praxis zu folgenden Themenbereichen Er- from industry and science will present their latest findings about: kenntnisse präsentieren: • Economic pulp use and optimum utilization of fibre potential • Wirtschaftlicher Faserstoffeinsatz und die bestmögliche Nutzung • Specific requirements to pulps for specialty paper production and des Faserpotenzials in problem cases • Spezifische Anforderungen an die Faserstoffe in Spezialpapieren • Optimization of pulp treatment and stock preparation processes, und bei Problemlösungen with special emphasis on costs and the pulp qualities attainable • Optimierung von Verfahren der Faserstoffaufbereitung und -be- • Recent results from the area of chemical and nanotechnological handlung unter besonderer Berücksichtung der erzielbaren Faser- fibre modification and stoffqualitäten und Kosten • Experiences and case studies of software-based methods for the • Neueste Ergebnisse der chemischen und nanotechnologischen forecasting of product characteristics from pulp properties Modifikation von Faserstoffen und The programme provides a comprehensive overview of recent devel- • Erfahrungen mit softwaregestützten Methoden zur faserbasierten opments in scientific research and application technology as well as Prognose von Produkteigenschaften - Fallbeispiele ample opportunity for discussion and the exchange of views. Apart Das Programm wird den Teilnehmern einen umfassenden Überblick from that, the venue of Dresden offers excellent opportunities for der aktuellen Entwicklungen aus Wissenschaft und Anwendungs- cultural activities after or between conference sessions. technik vermitteln und ausreichend Gelegenheit zum Erfahrungs- Klaus Erhard, PhD austausch geben. Dresden bietet zudem als Veranstaltungsort beste 0 049 3529 551 627 Voraussetzungen für die kulturelle Umrahmung des Symposiums * [email protected] sowie für individuelle Besuche und Besichtigungen. Dr. Klaus Erhard 0 049 3529 551 627 * [email protected] 60 Weiterbildung / Advanced Training PTS NEWS

Symposien und Seminare 1. Halbjahr 2007 Symposia and seminars 1st six month 2007

Code Thema Ort Gebühr Termin EK 797 Papierherstellung im Überblick München € 840,- 27. -28.02. MH 775 Materialprüfung von Haftverbundmaterialien München € 630,- 12.-13.02. LV 767 Auswirkungen des Lebensmittel- und Verpackungsrechts in Deutschland und Europa München € 630,- 12.-13.02.. PM 740 Wege zur effizienten Papierproduktion München € 840,- 14.-15.02. SR 751 Technologische Anforderungen an Streichrohpapiere, Pigmente, Bindemittel und Additive; Modul 1 der Reihe „Optimierung der München € 840,- 06.-07.03. Streichtechnik“ AB 720 Methoden zur Bewertung von Altpapier und Altpapierstoff München € 630,- 12.-13.03. FM 762 Qualitätskontrolle und -sicherung durch mikroskopische Prüfung von Fasern, Füllstoffen und Papier (Grundlagen) München € 840,- 13.-14.03. EN 793 Energie-Management Symposium 2007 München € 630,- 14.-15.03.. BM 727 Mikroskopische Untersuchung von Belebtschlamm zur Überwachung biologischer Abwasserreinigungsanlagen München € 840,- 20.-21.03. AP 725 PTS-Sticky-Seminarreihe: Bekämpfung und Vermeidung von Stickys für einen wirtschaftlichen Altpapiereinsatz Dresden € 840,- 24.-25.04.. PK 741 Modelling and Simulation of the Wet End Processes München € 630,- 07.-08.05. PS 718 Softsensoren München € 420,- 09.05.. WE 745 Wet-End-Prozesse Modul 1: Optimierung der Verfahrenstechnik München € 630,- 22.-23.05. WE 742 Wet-End-Prozesse Modul 2: Effizienter Einsatz chemischer Additive München € 630,- 23.-24.05. GV 778 Innovative Packaging (englisch) München € 840,- 19.-20.06. PV 771 Einführung in die Prozesse der Papierverarbeitung – Modul 1: Prozesse der Verpackungsherstellung München € 420,- 02.-03.07. PV 778 Einführung in die Prozesse der Papierverarbeitung – Modul 2: Prozesse der Verpackungsherstellung - Stanzen und Schneiden München € 420,- 03.-04.07. PV 772 Einführung in die Prozesse der Papierverarbeitung – Modul 3: Verpackungsdruck und Veredelungstechniken München € 420,- 04.- 05.07. Anmeldung: PTS München, Fax 089/12146-36, e-Mail [email protected] oder www.ptspaper.de - Mitglieder von FPS, FPT und VDP erhalten Sonderkonditionen. 2006 Innovativ durch Forschung Innovative by Research Forschungsreport Research Report

Faserstofftechnik Pulp Technology

Papiererzeugung Paper Manufacturing

Messtechnik Measuring Techniques

Wassermanagement Water Management

Papierveredelung Paper Upgrading

www.ptspaper.de 2006 62 Forschungsreport 2006 / Research Report 2006 PTS NEWS 11 2006 Forschungsreport 2006 / Research Report 2006 63

Erfassung der Effektivität der Druckfarbenentfernung mittels bildanalytischer Schmutzpunktmessung...... 66 Detecting ink removal effectiveness by dirt speck measurement using image analysis

Gezielte Entwicklung der Blattformation durch gezielte Mahlung sowie Faserstoffzusammensetzung bei grafischen Papieren ...... 67 Selective development of sheet formation in graphic papers by selective refining and pulp composition

Initiale Nassfestigkeit (INF) – Limitierender Faktor bei älteren Papiermaschinen? ...... 68 Wet web strength – A limiting factor in older paper machines?

DIP-Einsatz bei SC- und LWC-Papier: Sicherung der Runnability und Reduzierung der Rohstoffkosten...... 69 DIP in SC and LWC paper: ensure the runnability and reduce raw material costs

Effektive Bewertung von Trennprozessen in der Stoffaufbereitung durch moderne fasermorphologische Messverfahren...... 70 Modern fibre morphological measuring procedures for the ef­fective evaluation of separation processes in stock preparation

Einsatz kationischer Massestärken bei hochbelasteten Wasserkreisläufen ...... 71 The use of cationic wet-end starch in heavily loaded water circuits

Erhöhung der Leimungseffizienz durch Ermittlung des Einflusses der Einzelparameter auf die Masseleimung...... 72 Improving the formation and printability of SC papers by determining the impact of individual parameters on internal sizing

Verbesserung der Formation und der Bedruckbarkeit von SC-Papieren...... 73 Improving the formation and printability of SC papers

NIR-Strahler zur schonenden Trockung von Textil- und Papierstrichen...... 74 NIR radiators for gentle and selective drying of paper and textile coatings

Reduzierung der Kosten von RFID-Etiketten ...... 75 Reducing the costs of RFID labels

Erhöhung der Barriereeigenschaften von Faltschachtelkarton durch Einsatz von optimierten Additiven ...... 76 The use of optimised additives to enhance the barrier properties of folding boxboard

Optimierung von Scherschneideeinrichtungen in der Papierausrüstung hinsichtlich der Schnittqualität...... 77 Optimising the cut-edge quality of shear cutting equipment in paper converting

Methoden zur fertigungsnahen Qualitätsbewertung von farbigen Motivdrucken...... 78 Methods for production-oriented quality assessment in colour printing

Retentionsbewertung durch NIR-spektroskopische Quantifizierung von Inhaltsstoffen ...... 79 Evaluation of retention by NIR spectroscopic quantification of components

Zusammenhang zwischen wichtigen Prozessparametern in der Nasspartie und Online-Formationskennzahlen...... 80 Relationships between important process parameters in the wet end and key online formation indices

Neue Regelungskonzepte für gleichmäßigere Stoffqualität und geringeren Energiebedarf in Altpapierstoffaufbereitungsanlagen für Verpackungspapiere...... 81 The use of new control concepts to smooth out pulp quality and reduce energy requirements in recovered paper pulping plants for packaging papers

Störungsfreier Betrieb der anaeroben Abwasserreinigung beim Recycling hochwertiger Altpapiersorten...... 82 Trouble-free operation of anaerobic effluent treatment in recycling high-quality recovered paper grades

Einsatz von Ozon zur Verbesserung der Eigenschaften von Belebtschlämmen in aeroben Stufen biologischer Abwasserreinigungsanlagen. 83 The use of ozone for improving the properties of aerated sludges in the aerobic stages of biological effluent treatment plants 64 Forschungsreport 2006 / Research Report 2006 PTS NEWS

Gert Bär Svenja Bierbaum Dr. Josef Eckl Ralf Gericke

Dr. Gert Keller Dr. Markus Kleebauer Martina Klein Dr.-Ing. Rainer Klein

Jens Kretzschmar Timo Kuntzsch Cornelia Lumpe Christian Mannert

Dr.-Ing. Eckehard Möller Dr. Enrico Pigorsch Dr.-Ing. Reinhard Sangl Rüdiger Schweiss

Johann Strauss Gabriele Weinberger 11 2006 Forschungsreport 2006 / Research Report 2006 65

Die in diesem Forschungsreport beschriebenen Forschungs­pro­ The research projects described in this research report were jekte wurden von folgenden Institutionen gefördert, denen wir sponsored by the following institutions to whom we give special an die­ser Stelle für die Unterstützung herzlich danken: thanks for their support:

Bayerisches Staatsministerium fürWirtschaft, Infrastruktur, Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie Ver­kehr und Technologie Federal Ministry of Economics and Technology Bavarian Ministry of Economic Affairs, Transport and Technology

Sächsisches Staatsministerium für Wirtschaft und Arbeit Bundesministerium für Verbraucherschutz, Saxon Ministry of Economics and Laybour Ernährung und Landwirtschaft Fedearl Ministry of Food, Agriculture and Consumer Protection

Für die Abwicklung der Forschungs­pro­jekte möchten wir an die- We would also like to thank the following project executors for ser Stelle den folgenden Projektträgern herzlich danken: conducting the research projects:

DieArbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen EuroNorm Gesellschaft für Qualitätssicherung und Inno­va­tions­ "Otto von Guericke" e.V. management mbH Federation of Industrial Research Associations "Otto von EuroNorm Society for quality assurance and innovation Guericke" management

Sächsische Aufbaubank Fachagentur Nachwachsnede Rohstoffe e.V. Bank of Saxony Agency of Renewable Resources 66 Forschungsreport 2006 / Research Report 2006 PTS NEWS

Erfassung der Effektivität der Druckfarbenentfernung mittels Detecting ink removal effectiveness by dirt speck measure- bildanalytischer Schmutzpunktmessung ment using image analysis

Die höchsten Anforderungen, die an die Qualitätseigenschaften The most stringent requirements placed on the quality properties of von deinkten Altpapierstoffen (DIP) gestellt werden, betreffen die deinked RCF pulps (DIP) relate to optical properties such as bright- optischen Eigenschaften, wie Weißgrad, Helligkeit und Farbort so- ness, luminosity, chromaticity co-ordinates and even optical homo- wie die optische Homogenität (Schmutzpunkte). Sie werden direkt geneity (dirt specks). They are determined directly by the number von der Anzahl und der Größenverteilung der im DIP vorhandenen and size distribution of the ink particles present in the DIP. Exact Druckfarbenpartikel bestimmt. Genaue Messdaten dieser Kenn- data for these characteristic values serve as the basis for process op- zahlen sind für die Charakterisierung der DIP-Qualität und für die timisation and are of great interest when characterising DIP quality Bewertung der Altpapieraufbereitungsprozesse, wie Zerfaserung, and evaluating recovered paper treatment processes such as repulp- Flotation und Dispergierung, von großem Interesse und dienen als ing, flotation and dispersion. Basis für Prozessoptimierungen. Research project AiF 13632 describes a new method for the quan- Im Forschungsprojekt AiF 13632 wurde eine neue Methode zur titative measurement of ink particles which was used to study es- quantitativen Messung der Druckfarbenpartikel dazu eingesetzt, sential process parameters with regard to their effect on particle size wesentliche Prozessparameter hinsichtlich ihres Einflusses auf die distribution and their respective effect on separation in the flotation Partikelgrößenverteilung und ihre jeweilige Auswirkung auf die process. This method was developed at PTS based on the DOMAS Abtrennung im Flotationsprozess zu untersuchen. Diese auf Basis image analysis system. The system is equipped with a scanner for des Bildanalysesystems DOMAS image acquisition as well as a an der PTS entwickelte Methode video camera linked to an optical nutzt zur Bildgewinnung sowohl microscope (imaging geometry Scanner als auch eine, mit einem > 1 µm equivalent circle diam- Lichtmikroskop kombinierte Vi- eter). This means that it covers deokamera (Abbildungsgeometrie the entire particle size spectrum > 1 µm kreisäquivalenter Durch- > 1 µm, i.e. the range that is par- messer). Damit kann das gesamte ticularly interesting for process Teilchengrößenspektrum > 1 µm, evaluation. welches gerade für eine Prozess- As far as the particle size dis- bewertung von Interesse ist, er- tribution of the printing inks is mittelt werden. concerned, the results obtained Die mit dieser Messmethode ge- with this method demonstrated wonnenen Ergebnisse zeigten that flotation efficiency is low for für die Partikelgrößenvertei- small particles. This is especially lung der Druckfarben, dass der the case in trials with a low oleic Wirkungsgrad der Flotation bei acid or NaOH dosage and the re- kleinen Teilchen gering ist. Dies sultant lower agglomeration of ist besonders bei Versuchen mit the small particles (the clustering niedriger Dosierung der Ölsäure of small particles to form larger bzw. NaOH und der damit ver- agglomerates that can be more bundenen geringeren Agglome- efficiently floated). A change in ration kleiner Teilchen der Fall the repulping time and tempera- (Zusammenlagerung kleinerer ture also had a significant effect Partikel zu größeren, effizienter on the number of ink particles flotierbaren Agglomeraten). Eine and thus on the deinking results Veränderung der Zerfaserungszeit as well. Process water with a und -temperatur hatten ebenfalls high proportion of small ink par-

einen signifikanten Einfluss auf Light-microscopic image (10x enlarg.): undeinked pulp (above) and recycled pulp (below) ticles had a much more negative die Druckfarbenpartikelanzahl effect on DIP quality, especially und somit auf das Deinkingergebnis. Prozesswasser mit einem ho- prior to flotation. Ink particles were efficiently discharged from cir- hen Anteil kleiner Druckfarbenpartikel übt einen deutlich negativen culation water by dissolved air flotation in combination with the use Einfluss auf die Deinkingstoff-Qualität aus, insbesondere bei Einsatz of suitable additives. vor der Flotation. Mittels Druckentspannungsflotation bei Einsatz Johann Strauss geeigneter Hilfsmittel wird ein effizienter Austrag von Farbpartikeln 0 049 89 12146 491 aus dem Kreislaufwasser erzielt. * [email protected] Johann Strauss 0 049 89 12146 491 * [email protected] 11 2006 Forschungsreport 2006 / Research Report 2006 67

Gezielte Entwicklung der Blattformation durch gezielte Mah- Selective development of sheet formation in graphic papers lung sowie Faserstoffzusammensetzung bei grafischen Papieren by selective refining and pulp composition

Besonders bei Druckpapieren spielt die Papiereigenschaft „Formati- Paper property formation is playing an ever more important part as on“ als Qualitätskennwert eine immer größere Rolle. Sie beeinflusst a measure of quality, especially in printing papers. Formation has sowohl die Print- als auch die Runnability der Papiere auf immer a significant impact on both the printability and runnability of the schneller laufenden Druck- und Verarbeitungsmaschinen signifi- papers on ever faster printing presses and converting machines. kant. Sheet formation is influenced by a number of factors. PTS has taken Die Blattformation wird von einer Reihe von Faktoren beeinflusst. the variety and complexity of this topic into consideration by estab- Der Vielfalt und Komplexität des Themas trägt die PTS Rechnung, lishing a research cluster entitled „Contributory Factors Affecting indem sie ein Forschungscluster „Einflussfaktoren auf die Formati- Formation“. This cluster includes several projects intended to study on“ gebildet hat. In diesem Cluster sind mehrere Projekte konzipiert, the relationships between the significant parameters and their im- die die Zusammenhänge zwischen den wesentlichen Parametern in pact on formation. The contributory factors within the papermaking ihrem Einfluss auf die Formation untersuchen sollen. Man kann die process can be subdivided into three fundamental groups: Einflussfaktoren innerhalb des Papierherstellungsprozesses in drei • Pulp composition (fibre type, refining and fillers), wesentliche Gruppen unterteilen: • Chemical additives (additive type, dosage, dosing point), and • Stoffzusammensetzung (Faserart, Mahlung und Füllstoff), • Wet end of a paper machine (headbox, wires, dewatering elements • chemische Hilfsmittel (Art des Hilfsmittels, Dosiermenge, Dosier- and their specific settings). stelle) und The focus of research within the scope of research project AiF 14371 • Nasspartie der Papiermaschine (Stoffauflauf, Sieb, Entwässerungs- BR concentrated on the impact of refining and the supply of pulp. elemente und deren spezifische Einstellungen). Clarifying and describing the morphological and physical changes in Im Rahmen des Forschungsprojektes AiF 14371 BR wird der Fokus the pulp suspension during refining and sheet formation give rise to auf den Mahlungseinfluss und den Faserstoffeinsatz gelegt. Durch much better possibilities of influencing sheet formation and optimis- die Aufklärung und Beschreibung der morphologischen und physi- ing the supply of pulp for specific grades of paper. kalischen Veränderungen in der 8,00 The graph shows the Faserstoffsuspension bei der Mah- improvement in the 6,00 lung und Blattbildung werden formation of a printing deutlich bessere Möglichkeiten 4,00 paper when the refiner geschaffen, um die Blattformation segments had a smaller 10° Cuttling angle 2,00 zu beeinflussen und den Faser- index Formation 60° Cuttling angle cutting angle. A mixture stoffeinsatz papiersortenspezifisch of 70 % short fibre and 0,00 zu optimieren. 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 30 % long fibre chemical Aus der Grafik ist erkennbar, wie Crowding-Faktor pulps that were refined sich die Formation eines Druck- when mixed was used papiers bei kleinerem Schnittwinkel der für die Zellstoffmahlung for the trials. Copy paper with an ash content of 25 % and varying eingesetzten Mahlgarnitur verbessert. Für die Versuche wurde degrees of refining was subsequently produced on the pilot paper eine Zellstoffmischung aus 70 % Kurz- und 30 % Langfaserzellstoff machine at the PTS pilot plant station in Heidenau. The crowding hergestellt, die gemischt gemahlen wurde. Anschließend wurde factor characterises the number of interfibre contacts and the floccu- Kopierpapier mit einem Aschegehalt von 25 % bei Variation des lation tendency. It decreases with longer refining. Additional studies Mahlgrades der Zellstoffmischung an der Versuchspapiermaschine will aim at examining the impact of the degree of refining, charac- des Faserstofftechnikums der PTS hergestellt. Durch den Crowding- terised by Schopper Riegler freeness, on formation. Furthermore, the Faktor wird die Anzahl von Faser-Faser-Kontakten und die Tendenz following studies are planned on the pilot facilities in the pilot plant zum Flocken charakterisiert. Er verringert sich mit zunehmender station: Mahlbehandlung. In weiteren Untersuchungen wird der Einfluss • Trials to determine the effect the mixing ratio of selected chemical des Mahlungszustandes, charakterisiert durch den SR-Wert, auf die pulps has on formation Formation noch untersucht. Darüber hinaus sind noch folgende Un- • Studies on the effect separate/mixed refining has on sheet forma- tersuchungen mit den Pilotanlagen im Technikum vorgesehen: tion and on the homogeneity of the refining process, • Versuche zum Einfluss des Mischungsverhältnisses ausgewählter • Optimisation of refining conditions with regard to edge load and Zellstoffe auf die Formation specific energy consumption for SC paper with regard to forma- • Untersuchungen zum Einfluss Getrennt-/Gemischtmahlung auf tion. Blattformation und Homogenität des Mahlprozesses, Gert Baer • Optimierung der Mahlbedingungen hinsichtlich Mahlkantenbe- 0 049 3529 551 688 lastung und spezifischem Energieeinsatz für SC-Papier im Hin- * [email protected] blick auf die Formation. Gert Bär 0 049 3529 551 688 * [email protected] 68 Forschungsreport 2006 / Research Report 2006 PTS NEWS

Initiale Nassfestigkeit (INF) – Limitierender Faktor bei Wet web strength – A limiting factor in older paper älteren Papiermaschinen? machines?

Im Jahre 2004 wurden in Deutschland ca. 79,5 % der gebrauchten In 2004, approx. 79.5% of all graphic paper products used in Ger- grafischen Papierprodukte erfasst und einer stofflichen Verwertung many was collected and recycled, the greatest share of it being used zugeführt, wobei der größte Anteil zur Herstellung von Deinking- to produce deinked pulp. The continuous rise in the recovery rate of stoff eingesetzt wurde. Die ständige Steigerung der Altpapiererfas- these grades of recovered paper, however, has caused a deterioration sungsquote bei diesen Sorten führte zu einer Verschlechterung der in pulp quality. This in turn has given rise to problems ensuring the Stoffqualität. Die Folge davon sind einerseits Probleme bei der Ge- quality of recovered fibre based new papers on the one hand and dif- währleistung der Qualität der altpapierhaltigen Papiere und anderer- ficulties guaranteeing papermaking productivity on the other hand. seits Schwierigkeiten, die Produktivität bei der Papiererzeugung in Optimising the design of new paper machines usually goes hand in der Papiermaschine zu garantieren. hand with an increase in operating speed and a simultaneous re- Die Optimierung vorhandener, wie die Auslegung neuer Papierma- duction in grammage. Both trends have a great impact on wet web schinen geht in der Regel mit einer Erhöhung der Betriebsgeschwin- strength that is closely correlated with paper machine productivity. digkeit bei gleichzeitiger Verringerung der flächenbezogenen Masse There is little specific knowledge about the impact of pulp on wet einher. Beide Trends wirken sich auch stark auf die initiale Nass- web strength. Such knowledge is necessary, however, in order to be festigkeit (INF) aus, die in engem Zusammenhang mit der Papier- able to conduct studies on how to improve and evaluate DIP properties. maschinenproduktivität steht. Erkenntnisse zum stofflichen Einfluss Project IW050271 was directed on the one hand to accurately re- auf die INF sind bisher nur unzureichend vorhanden. Sie sind jedoch cording wet web strength using measurement technology and on notwendig, um Untersuchungen zur Eigenschaftsverbesserung von the other hand to increasing wet web strength in deinked pulps by DIP durchführen und bewerten zu können. adding strength-enhancing additives or by using such additives that Das Projekt IW050271 zielt zum einen auf die exakte messtech- modify the pulp fibres. Improving wet web strength, often the limit- nische Erfassung der INF ab und zum anderen auf deren Steigerung ing factor with regard to the speed performance of older paper ma- bei DIP-Stoffen durch Zugabe von festigkeitssteigernden Additiven chines, can in fact increase machine speed without having to resort bzw. Fasermodifizierung mittels dieser Additive. Durch eine Verbes- to cost-intensive reconstruction or modernisation measures. serung der INF, die bei älteren Papiermaschinen oft der limitieren- The studies on wet web strength improvement were conducted both de Faktor für eine Geschwindigkeitssteigerung ist, kann diese auch on a laboratory and pilot scale. The current methods for determining ohne kostenintensive Rekonstruktionsmaßnahmen erreicht werden. the suitability of wet web strength were subjected to in-depth exam- Die Untersuchungen zur INF-Verbesserung erfolgten im labor- und ination in a first step. The focus here was the accurate adjustment of kleintechnischen Maßstab. Im ersten Arbeitsschritt wurden die z. the solids contents and the reproducible determination of strength. Z. angewandten Methoden zur Bestimmung der INF bezüglich ih- The result was the development of a standardised method for the rer Eignung detailliert untersucht. Schwerpunkte waren die exakte reproducible, quantitative measurement of wet web strength. Einstellung der Trockengehalte und die reproduzierbare Festigkeits- Several deinked pulps and furnishes from industrial mills as well bestimmung. Im Ergebnis wurde eine einheitliche Methode zur re- as pulp mixtures with varying proportions of DIP, mechanical and produzierbaren, quantitativen Messung der INF erarbeitet. chemical pulps were examined to analyse the impact of pulp on wet Zur Analyse der stofflichen Einflüsse auf die INF wurden mehrere web strength. Results show that the wet web strength index depends DIP-Stoffe bzw. Ganzstoffe aus der industriellen Praxis und Faser- on the pulp composition and ash content. A high proportion of fines stoffgemische mit unterschiedlichen Anteilen an DIP, Holzstoff und and a low filler content usually have a positive effect on the wet web Zellstoff untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass der INF-Index von strength index. Additional studies on enhancing wet web strength der Faserstoffzusammensetzung und dem 6 were conducted Aschegehalt abhängig ist. Ein hoher Feinstoff- DIP+Additive 1 by modifying 5 DIP+Additve 2 anteil und ein niedriger Füllstoffgehalt wirken DIP+Additive 3 the DIP using sich in der Regel positiv auf ihn aus. Weitere 4 DIP undispersed various strength- DIP dispersed Untersuchungen zur Steigerung der INF er- 3 enhancing addi- folgten durch Modifizierung des DIP mittels tives. The results 2 verschiedener festigkeitssteigernder Additive. of the studies

Die Ergebnisse der bisherigen Untersuchungen web strength index Wet 1 to date confirm belegen, dass die Wirkung dieser Additive auf 0 that the action die INF stark von den Prozessbedingungen 30 40 50 60 70 80 of these addi- und der chemischen Modifikation des jewei- Solids content [%] tives on wet web ligen Additivs abhängt. Die noch ausstehen- The development of wet web strength as a function of solids content strength is highly den Versuche im Technikum dienen der Findung wirksamer Addi- dependent on the process conditions and the chemical modification tive unter Berücksichtigung der Kostensituation. of the respective additive. Outstanding pilot trials will serve to ascer- Martina Klein tain effective additives that are still competitive in price. 0 049 3529 551 661 Martina Klein * [email protected] 0 049 3529 551 661 * [email protected] 11 2006 Forschungsreport 2006 / Research Report 2006 69

DIP-Einsatz bei SC- und LWC-Papier: Sicherung der Runnabi- DIP in SC and LWC paper: ensure the runnability and reduce lity und Reduzierung der Rohstoffkosten raw material costs

Der erhebliche Preisdruck in jüngster Vergangenheit hat dazu ge- Considerable pricing pressure in the recent past has forced the man- führt, dass die Hersteller ungestrichener und gestrichener Druckpa- ufacturers of uncoated and coated printing papers (SC and LWC pa- piere (SC- und LWC-Papiere) gezwungen sind, Holz- und Zellstoffan- pers) to replace to an ever greater extent the mechanical and chemi- teile in diesen Papieren vermehrt durch den deinkten Altpapierstoff cal pulps in these papers by deinked recovered paper pulp (DIP). (DIP) zu ersetzen. Auch im Bereich niedriger flächenbezogener Mas- In order to prevent web breaks, manufacturers must guarantee that sen muss sichergestellt werden, dass die erheblichen Festigkeitsan- the substantial strength requirements are met even with reduced forderungen bei verringerten Anteilen an Armierungszellstoff erfüllt shares of reinforcing pulp and even in the low grammage range. werden, um Bahnabrisse zu vermeiden. Die Abrissneigung der Pa- The tendency of the paper web to break where flaws or incipient tears pierbahn, die ihren Ausgang in Störstellen oder Anrissen hat, wird are located is only inadequately reflected by the traditional strength durch traditionelle Festigkeitskennwerte (Tensile-Index, Tear-Index, indices (tensile index, tear index, tear growth resistance). One way Weiterreißarbeit) nur unzureichend wiedergegeben. Einen Ausweg out of this situation is the use of new measurement techniques such weisen neue Messverfahren zur Papierstrukturanalyse, zum Beispiel as the Fracture Toughness Index (FTI) or the MAPS (Mechanical die Bruchzähigkeits-Messung (FTI – Fracture Toughness Index) oder Analysis of Paper Structure) method. Research project IW 050274 die MAPS-Methode (Mechanical Analysis of Paper Structure). was aimed at solving the following questions: • Welche Eigenschaften muss ein DIP-Stoff aufweisen, um eine • What properties must a deinked pulp have to develop the greatest größtmögliche Armierungswirkung zu entfalten? possible reinforcement action? • Wie wirkt sich eine gezielte DIP-Aufbereitung (Mahlung der • What impact does selective DIP preparation (refining the long fibre Langfaserfraktion, Bleiche) auf die Festigkeitseigenschaften aus? fraction, bleaching) have on strength properties? • Kann eine stärkere Zellstoffmahlung Festigkeitseinbußen infolge • Can harsher refining of chemical pulps compensate for strength eines verminderten Zellstoffanteils kompensieren? losses as a result of the reduced share of chemical pulp? Diese Fragestellungen standen im 25 The results showed that the Avg. fibre length Mittelpunkt des Forschungspro- RI = • parameter known as the rein- Coarseness Tear-Indexat Tensile index = 70 Nm/g jektes IW 050274. Die Ergebnisse 20 forcement index (RI) is a suitable zeigten, dass der sog. Armie- variable for estimating the rein- rungs- beziehungsweise Rein- Strong forcement action and exhibits an 15 forcement-Index (RI) eine geeig- reinforcement almost linear dependence with nete Größe zur Abschätzung der regard to fracture toughness (see Armierungswirkung ist und eine 10 figure). As the variables in the nahezu lineare Abhängigkeit zur reinforcement index illustrate DIP Bruchzähigkeit aufweist (siehe 5 Chemical pulps (CP) (equation in the figure), the best Little Mechanical pulps (MP) Grafik). Wie die in den Reinforce- Index (mJ*m/g) Toughness Fracture reinforcement action can be ex- reinforcement Mixtures (DIP/CP/MP) ment-Index eingehenden Größen 0 pected from long, slender fibres. verdeutlichen (Gleichung in der 0 50 100 150 200 250 300 Studies conducted on papers pro- 4 2 Grafik), ist die beste Armierungs- Reinforcementindex (RI) / mNm /g duced on a pilot paper machine wirkung von langen, schlanken Fracture toughness index as a function of showed that fracture toughness Fasern zu erwarten. thereinforcement index (using the current can be maintained at a high level tear indices; not a tensile index of 70 Nm/ Untersuchungen an kleintechnisch erzeugten Papieren (Versuchspa- g) for the pulps used and different pulp if, when the chemical pulp is be- piermaschine) zeigten, dass die Bruchzähigkeit auf hohem Niveau mixtures ing replaced, part of the mechani- gehalten werden kann, wenn bei der Substitution von Zellstoff durch cal pulp is also replaced by DIP. For instance, a base paper containing DIP gleichzeitig auch Teile des Holzstoffes ersetzt werden. So er- one-third DIP achieved almost the same fracture toughness (FTI = reicht beispielsweise ein zu einem Drittel DIP-haltiges Rohpapier 10.4 mJ*m/g) as a typical LWC base paper (FTI = 10.6 mJ*m/g) with- nahezu die gleiche Bruchzähigkeit (FTI = 10,4 mJ*m/g) wie ein ty- out DIP. Even with a 10 % share of chemical pulp, strength values pisches LWC-Rohpapier (FTI = 10,6 mJ*m/g) ohne DIP. Selbst bei (FTI = 9.6 mJ*m/g) and dewatering properties can be achieved when nur 10% Zellstoffanteil können bei einem entsprechenden DIP-Anteil a corresponding DIP share is used that are close to those of typical Festigkeiten (FTI = 9,6 mJ*m/g) und Entwässerungseigenschaften LWC base papers. Possibilities of improving DIP pulp strength and beobachtet werden, die nahe an denen des typischen LWC-Rohpa- formulations with a significantly reduced share of chemical pulp can piers liegen. Aus den Ergebnissen des Projektes können auf Basis der be derived from the results of the project based on suitable strength geeigneten Festigkeitskennwerte (Bruchzähigkeit, MAPS-Analyse) indices (fracture toughness, MAPS analysis). This in turn allows for Möglichkeiten zur Festigkeitsverbesserung von DIP-Stoffen sowie a reduction in the costs of raw materials used. Rezepturen mit deutlich reduziertem Zellstoffanteil abgeleitet und Jens Kretzschmar damit die Rohstoffeinstandskosten gesenkt werden. 0 049 3529 551 632 Jens Kretzschmar * [email protected] 0 049 3529 551 632 * [email protected] 70 Forschungsreport 2006 / Research Report 2006 PTS NEWS

Effektive Bewertung von Trennprozessen in der Stoffaufbe- Modern fibre morphological measuring procedures for the ef­ reitung durch moderne fasermorphologische Messverfahren fective evaluation of separation processes in stock preparation

Zur Bewertung der Fraktionierwirkung von Trennprozessen wird The fractionating action of separation processes is currently being zurzeit überwiegend eine Prüfsiebfraktionierung in McNett- oder evaluated by laboratory fractionation methods using McNett frac- anderen Apparaten eingesetzt. Diese Methode ist jedoch aufwändig tionators or other instruments in most cases. This method is time- und für eine Online-Anwendung nicht geeignet. Optische Fasermess- consuming, however, and is unsuitable for online use. Optical fibre geräte auf Basis der Bildauswertung erlauben demgegenüber eine Er- measuring instruments based on image analysis, on the other hand, fassung der verschiedenen Fasereigenschaften (Länge, Durchmesser, permit a variety of fibre properties (length, diameter, wall thickness, Wandstärke u.a.) mit einer vergleichsweise kurzen Messdauer und etc.) to be detected within a comparatively short time, thus making kommen damit auch für Online-Anwendungen in Frage. them suitable for online use. Die Ergebnisse beider Methoden sind jedoch nicht unmittelbar mit- The results of both methods, however, cannot be directly com- einander vergleichbar, da bei der optischen Faseranalyse zunächst pared with one another, since optical fibre analysis first determines eine Anzahlverteilung der Fasereigenschaften ermittelt wird, welche a number distribution of the fibre properties which must then be zur Beurteilung von Masseanteilen in eine volumen- bzw. massege- converted into a volume- or mass-weighted distribution in order to wichtete Verteilung umgerechnet werden muss. Weiterhin ist eine evaluate mass fractions. Furthermore, it is still necessary to estimate Abschätzung des Anteils jener Fasern bzw. Partikel erforderlich, die the share of those fibres or particles that are smaller than the mini- kleiner sind als die untere Messbereichsgrenze des optischen Faser- mum measurement range of the optical instrument, thus escaping messgerätes und daher messtechnisch nicht erfasst werden. detection by metrological means. Im Rahmen des Forschungsprojektes IW 050280 wird eine Me- A method was developed within the framework of research project thodik entwickelt, die es ermöglicht, anhand der Ergebnisse der IW 050280 that makes it possible to derive fibre classes based on the optischen Faseranalyse Faserklassen abzuleiten, die zu den Ergeb- results of optical fibre analysis. In addition, the fibre classes are con- nissen der McNett-Fraktionierung konsistent sind. Die Ergebnisse sistent with the results of Bauer McNett fractionation. The results zeigen eine gute Übereinstimmung der für verschiedene Kurz- und show good correlation of the Bauer McNett fractions measured using Langfaserzellstoffe gemessenen McNett-Fraktionen mit den berech- different short and long fibre pulps with the calculated results based neten Ergebnissen auf Grundlage der optischen Fasermessung (Fi- on optical fibre measurement (Fiberlab Metso Automation). berlab Metso Automation). The figure shows measured and calculated McNett fractions dur- Die Abbildung zeigt gemessene 40 ing the refining of a chemical R30 measured D200 measured und berechnete McNett-Frak- R30 calculated D200 calculated maple pulp. The longer refin- R50 measured tionen im Verlauf der Mahlung R50 calculated ing lasts, the more the share of eines Ahornzellstoffs. Mit zu- 30 the R30 fraction constantly de- D200 nehmender Mahldauer wird der creases due to fibre shortening. Anteil der Fraktion R30 infolge R50 only increases due to the 20 der Faserkürzung kontinuier- R50 shortened fibres from R30 and lich verringert, R50 nimmt erst then decreases again as refining 10

durch die gekürzten Fasern aus Ma.-% McNett fractions, continues. The screen passage R30 zu und dann mit fortschrei- through the finest D200 screen R30 tender Mahlung wieder ab; für shows a constant rise as the re- 0 den Siebdurchgang des feins- 0 50 100 150 200 250 fining energy increases. The use ten Siebes D200 zeigt sich eine Specific refining energy, kWh/t of the developed methodology kontinuierliche Zunahme mit will make it possible in future Characterisation of the refining series of chemical maple pulp with the help of measured and steigender Mahlenergie. Unter calculated values of selected McNett fractions to achieve a substantial savings Einsatz der entwickelten Me- of laboratory fractionation and to thodik besteht künftig die Möglichkeit, aufwändige Labor-Fraktio- evaluate separation processes more accurately and effectively. nierungen weitgehend einzusparen und Trennprozesse genauer und The results may also be used to expand the possible uses of mod- effektiver zu bewerten. ern optical fibre measuring instruments. On the whole, the outlay Die Ergebnisse können zudem für erweiterte Einsatzmöglichkeiten for measurement using the newly developed method is considerably moderner optischer Fasermessgeräte genutzt werden. Insgesamt ist less while the accuracy is much greater than with Bauer McNett der Messaufwand mit der neu entwickelten Methode deutlich ge- fractionators. ringer und die Genauigkeit ist größer als bei der McNett-Fraktio- Timo Kuntzsch nierung 0 049 3529 551 614 Timo Kuntzsch * [email protected] 0 049 3529 551 614 * [email protected] 11 2006 Forschungsreport 2006 / Research Report 2006 71

Einsatz kationischer Massestärken bei hochbelasteten The use of cationic wet-end starch in heavily loaded water Wasserkreisläufen circuits

Um bei der Herstellung von Papier und Karton die geforderte Festig- Starch products are frequently used in modern paper and board keit zu erreichen, werden Stärkeprodukte sowohl auf der Oberfläche manufacturing either as coating material or stock additives to en- als auch in der Papierstoffsuspension (Massezusatz) verwendet. Der hance dry strength. The trend is shifting towards the stock addition Trend geht in Richtung Masseeinsatz, da bei diesem im Vergleich zu approach, since in this case the full machine speed and perform- der Oberflächenbehandlung die volle Leistung der Papiermaschine ance are available as compared to the coating technique, and the zur Verfügung steht und die Viskositäten der Stärken nicht angepasst starch can be applied without having to adjust its viscosity. The per- werden müssen. Für die Wirksamkeit von Massestärken als Trocken- formance of wet-end starch as a dry-strength enhancer, however, is verfestiger sind neben der Molmasse vor allem deren Adsorptionsei- largely dependent on its molar mass, on its adsorption onto the fibres genschaften an Faser- und Füllstoffen im realen Kreislaufwasser von and fillers under the conditions prevailing in industrial white waters. Bedeutung. Ziel des Projektes war eine Bewertung von Massestärken The aim of this project was to evaluate wet-end starches with differ- mit unterschiedlichem Kationisierungsgrad im Hinblick auf die Wet- ent degrees of cationisation with respect to the wet-end parameters End-Parameter und die Papierfestigkeit. and paper strength. In dem FNR-Projekt FKZ 22005601 wurden Labor- und Techni- Within the scope of FNR research project FKZ 22005601, cationic kumsuntersuchungen mit kationischen Mais- und Kartoffelstärken maize (corn) and potato starches with different degrees of substitu- mit unterschiedlichem Substitutionsgrad (DS) durchgeführt. Die tion (DS) ranging from 0.03 to 0.1 were systematically investigated experimentellen Untersuchungen fanden im Bereich von 0.03 bis using not only model suspensions but also two industrial pulp/water 0.1 DS sowohl in Modellsuspension als auch in zwei realen Stoffsys- systems (graphic recycled paper and corrugated base). The experi- temen (grafisches Recyclingpapier und Wellpappenrohpapier) statt. ments covered both application-oriented paper characterisation and Sie beinhalteten nicht nur anwendungsorientierte, papiertechnische physicochemical analysis (molecular mass, gelatinisation, charge, Verfahren sondern auch eine physikalisch-chemische Analytik (Mol- viscosity, adsorption isotherms) of starch slurries and cooked starch masse, Viskosität, Ladungsmessungen, Verkleisterung, Adsorptionsi- solutions. sothermen an Faserstoffen) von Stärkeslurries und Stärkelösungen. Adsorption experiments using model and industrial pulp/water re- Adsorptionsuntersuchungen in Modell- und Realstoffsystemen vealed a significant reduction in the adsorption capacity of the fibres zeigten eine deutlich reduzierte Adsorptionskapazität der Fasern in in loaded white water circuits (right figure). Particle charge titrations belasteten Kreislaufwässern (Abb rechts). Partikelladungstitrationen of mill white waters with starch solutions showed that the efficiency von Fabriksiebwässern mit Stärkelösungen wiesen auf eine bessere of cationic starch as a trash catcher is enhanced with increasing DS Störstoffixierung mit steigendem DS-Wert der Stärke hin. Vergleich- (right figure). A similar beneficial trend was observed for drainage bar positive Tendenzen wurden auch bei Retention und Entwässe- and retention. In contrast to the wet-end characteristics, no improve- rung gefunden. Im Gegensatz zu den Wet-End-Parametern konnten ment in paper strength was achieved by increasing the DS of cation- kaum Verbesserungen der Papierfestigkeit durch den Einsatz höher ised starch. This might be due to the lower process-related molar kationisierter Stärken erhalten werden. Dies kann mit der prozessbe- mass of the higher cationised starch. This study underlines the fact dingt geringeren Molmasse der höher kationisierten Stärken erklärt that a compromise has to be made between improved retention/floc- werden. Als Fazit bleibt festzuhalten, dass abhängig vom Stoffsystem culation and enhanced adsorption and molecular mass of the starch ein Kompromiss zwischen verbesserter Retention/Flockung und ho- (left figure). Further studies are currently underway at PTS. her Stärkeadsorption bzw. Molmasse getroffen werden muss (linke Eckehard Möller, PhD Abbildung). Weiterführende Untersuchungen werden zur Zeit an der 0 049 3529 551 640 PTS durchgeführt. * [email protected] Dr. Eckehard Möller 5 0 049 3529 551 640 DS = 0.093 White water * [email protected] Corrugated base DS = 0.034 0 DS = 0.093 - Paper strength + -5 DS = 0.034 Increased adsorption of starch Zeta potential [mV] Model water -10

Lower molecular mass Higher molecular mass -15 0 1 2 3 4 High DS Improved flocculation Addition of starch per fibre mass [%]

Low DS Cationicstarch adsorption: The zeta potential of corrugated board base paper pulp in model water and corresponding mill water after addition of different amounts of cationic potato Interrelationships between paper strength and properties of cationic wet-end starches. starch with two different DS. 72 Forschungsreport 2006 / Research Report 2006 PTS NEWS

Erhöhung der Leimungseffizienz durch Ermittlung des Ein- Improving sizing performance by determining the individual im- flusses der Einzelparameter auf die Masseleimung pact of sum parameter components on internal sizing results

Offset-Druckpapiere, Büro- und Administrationspapiere sowie Falt- Offset papers, office and administration papers as well as folding schachtelkartone müssen in der Regel hydrophobiert bzw. geleimt boxboard must normally be sized or made hydrophobic to improve werden, um ihre Beschreib- und Bedruckbarkeit sowie ihre Wei- their printability and their writing and converting properties. Cur- terverarbeitbarkeit zu verbessern. Die aktuellen Trends der Papier- rent trends in paper production are causing higher concentrations herstellung führen zu höheren Konzentrationen von Störstoffen im of detrimental substances in the stock system, most of which are Stoffsystem, insbesondere durch den verstärkten Einsatz von Altpa- introduced by the increased use of recovered paper, TMP and broke. pier, TMP und eigenem Ausschuss. Zur Erreichung des notwendigen To achieve the desired sizing degree, the dosing quantities of hydro- Leimungsgrades müssen in der Regel höhere Mengen an Hydropho- phobing and fixing agents must be increased accordingly. This in bierungs- und Fixiermittel eingesetzt werden. Dies führt zu höheren turn gives rise to product quality variations, increased production Kosten und zu Schwankungen in der Produktqualität. Außerdem costs as well as a greater risk of serious production failures caused wird die Gefahr ernsthafter Produktionsstörungen durch verstärkte by deposit formation. Ablagerungsbildung erhöht. Despite the progress made in sizing agent production and applica- Trotz fortgeschrittener Entwicklungen bei der Herstellung und An- tion technology, the causes of performance losses in sizing are wendung von Leimungsmitteln sind die Ursachen der Wirkungsbe- still largely unknown. Process checks or system analyses aimed at einträchtigung der Leimung weitgehend unbekannt. In Prozesskont- identifying the process water components detrimental to sizing are rollen oder Systemanalysen zur Ermittlung leimungsbehindernder usually based on different analytical methods. Individual substance Prozesswasser-Inhaltsstoffe kommen in der Regel unterschiedliche analyses are not possible in many cases, and require highly special- analytische Methoden zur Anwendung. Eine Einzelstoffanalytik ist ised, expensive and complex analytical procedures. Evaluations are nur in einigen Fällen mit hochspezialisierten, aufwändigen Verfah- therefore usually based on rather non-specific sum parameters that ren möglich. Zur Beurteilung werden in der Regel daher sogenannte are easy to measure but provide little information on the sources of – allerdings weitgehend unspezifische – Summenparameter heran- production problems. gezogen, die zwar relativ leicht messtechnisch erfassbar sind, deren Project AiF 14698 aims at specifying the very rough sum parameters Aussagekraft bezüglich der Ursachen von Problemen jedoch einge- and at determining their individual impact on internal sizing. The schränkt ist. use of sizing agents will be optimised by adjusting the degree of Das Forschungsprojekt AiF 14698 beschäftigt sich mit der Differen- hydrophobicity, relevant process parameters and additive dosages for zierung dieser sehr groben Summenparameter zur Ermittlung der the desired paper quality as well as by deriving targeted measures Einflüsse ihrer Einzelparameter auf die Masseleimungswirkung. for deposit prevention. Damit kann eine Optimierung bezüglich dem für vorgegebene Pa- In the first step, the composition of process waters from paper mills pierqualitäten jeweils erforderlichen Hydrophobierungsgrad, den will be characterized for their relevant individual and sum param- Prozessbedingungen, dem notwendigen Hilfsmitteleinsatz und den eters. Systematic laboratory studies will be subsequently carried out Maßnahmen zur Ablagerungsvermeidung erreicht werden. to selectively influence internal sizing processes. The results will be Dazu sollen zunächst Prozesswässer aus Papierfabriken eingehend validated on the PTS pilot paper machine using model waters. Final hinsichtlich ihrer relevanten Einzel- und Summenparameter charak- trials will be performed in a paper mill to verify whether the results terisiert werden. Anschließend sollen systematische Untersuchungen can be scaled up to industrial paper production. If applicable, the op- im Labormaßstab zur gezielten Beeinflussung der Masseleimung timisation potential of selected parameters will be identified, and can durchgeführt werden. Die Laborversuche werden mit Modellwas- later be verified once the necessary measures have been taken. sermischungen auf der PTS-Versuchspapiermaschine validiert. Ab- Economic benefits expected from the results of research include a schließend sind Versuche in einer Papierfabrik zur Übertragung auf reduced consumption of sizing agents or better performance at the die Praxis der Papierherstellung vorgesehen. Aus den Ergebnissen given consumption level. Deposit prevention will lead to runnability sollen gegebenenfalls Optimierungspotenziale abgeleitet, die nach gains. Einleitung der erforderlichen Maßnahmen auf ihre Wirksamkeit Ruediger Schweiss überprüft werden können. 0 049 3529 551 622 Die Forschungsergebnisse sollen zur Verbesserung der Wirtschaft- * [email protected] lichkeit durch eine Einsparung von Leimungsmittel bzw. eine Verbesserung der Leimungswirkung bei gleicher Einsatzquote bei- tragen. Zugleich soll die Runnability durch Vermeidung produkti- onsstörender Ablagerungen verbessert werden. Ruediger Schweiss cat. demand COD Turbidity Current sum ConductivityConductivity cat. demand COD parameters 0 049 3529 551 622 * [email protected] cations anions org. polymers: fibres pigments Individual - starch Na, Ca, Al CI - , SO 2- parameters 4 - lignin fines - binders - oligosaccharides

Sum and individual parameters that influence internal sizing 11 2006 Forschungsreport 2006 / Research Report 2006 73

Verbesserung der Formation und der Bedruckbarkeit von Improving the formation and printability of SC papers SC-Papieren

Ziel des Forschungsvorhabens AiF 13670 war die Verbesserung der The objective of the research project AiF 13670 was to improve the Bedruckbarkeit von SC-Papieren durch die Optimierung der Forma- printability of SC papers by optimising formation whilst preserving tion bei gleichzeitig guter Retention und Entwässerung auf der Basis good retention and dewatering properties based on recent findings erweiterter Kenntnisse über die Wirkungsweisen und Wechselwir- regarding the mode of action and interactions of dual retention sys- kungen dualer Retentionssysteme. tems. Durch Versuche und Korrelationsanalysen wurden Prozessgrößen Trials and correlation analyses were conducted to identify process identifiziert, die bei der Erzeugung von SC-Papieren auf Formation variables which affect formation and printability during the pro- und Bedruckbarkeit Einfluss nehmen, u. a. Füllstoffgehalt, Reten- duction of SC papers. These variables include filler content, reten- tionssystem, Fixiermittel und Scherenergie-Eintrag. Mit steigenden tion system, fixing agents and shear energy input. As the amounts Retentionsmittelmengen steigt erwartungsgemäß die Retention, die of retention agents increase, so too does retention as expected, and Formation verschlechtert sich. Die Entwässerung korrelierte mit der formation deteriorates. Dewatering correlates with total retention, Gesamtretention, ohne Hinweise auf eine Entkopplung dieser beiden and there are indications that both parameters remain linked in indi- Parameter bei einzelnen Retentionssystemen. Die Füllstoffgehalte im vidual retention systems. The filler contents in the paper have a sig- Papier beeinflussen Formation und Bedruckbarkeit der Papiere in er- nificant effect on paper formation and printability. Hence, regulating heblichem Maße. Eine Regelung der Füllstoffdosierung kann daher the filler dosage can contribute to constant formation. Visualisation zur Formationskonstanz beitragen. Die Visualisierung der Ergeb- of the results in the polar chart below makes it possible to simulta- nisse im Netzdiagramm ermöglicht eine simultane Bewertung der neously evaluate the effects on the multi-dimensional field of target Einflüsse auf das mehrdimensio- process and quality parameters. Total retention nale Feld der Prozess und Qua- Trials using a short-chain poly- litäts-Zielgrößen. mer in proportional amounts In den Versuchen konnte bei antei- achieved good formation and ligem Einsatz eines kurzkettigen Dewatering Ash printability in addition to good retention Polymers eine gute Formation dewatering and retention. A und Bedruckbarkeit bei gleich- classical dual retention system zeitig guter Entwässerung und comprising polyacrylamide and

0

Retention erreicht werden. Für 2 weaker flocculating polyethylene die störstoffhaltigen Stoffsysteme Nanoparticle system 2 imine appears reasonable for the an SC-Papiermaschinen erscheint contaminated pulp systems in SC damit ein klassisches duales Re- Evenness paper machines. Micro and na- of print tentionssystem auf der Basis von Formation noparticle systems do not show index Polyacrylamid zusammen mit any decisive advantages under einem schwächer flockenden Po- the trial conditions. lyethylenimin sinnvoll (Mikro- Roughness prior to supercalendering Online measuring instruments und Nanopartikelsysteme wiesen An example of the evaluation of a tested retention system in the form of a polar graph that describe the flocculation unter den Versuchsbedingungen and formation were evaluated as keine entscheidenden Vorteile auf). to their validity and practical use. Potentials for optimising the dos- Online-Messgeräte zur Beschreibung der Flockung und Formation ing regime of additives were also presented. wurden in ihrer Aussagekraft und ihrem praktischen Nutzen bewer- Optimisation based on an efficient selection and application of re- tet. Potenziale zur Optimierung des Dosierregimes von Additiven tention systems improves the economy and process reliability of pa- wurden aufgezeigt. permaking. The growing body of knowledge concerning how these Die Optimierung auf der Basis einer effizienten Auswahl und An- and other variables affect sheet formation contributes to enhancing wendung von Retentionssystemen verbessert die Wirtschaftlichkeit product quality whilst making the process more transparent. und Prozesssicherheit der Papierherstellung. Der Kenntniszuwachs Christian Mannert bezüglich der Einflussnahme dieser und weiterer Variablen auf die 0 049 89 12146 192 Blattformation trägt dazu bei, die Produktqualität zu steigern und * [email protected] den Prozess transparenter zu gestalten. Christian Mannert 0 049 89 12146 192 * [email protected] 74 Forschungsreport 2006 / Research Report 2006 PTS NEWS

NIR-Strahler zur schonenden Trockung von Textil- und NIR radiators for gentle and selective drying of paper and textile Papierstrichen coatings

In Zusammenarbeit mit dem DTNW in Krefeld (Deutsches Textilfor- The use of NIR radiators to dry textile and paper coatings was studied schungsinstitut) wurde im Rahmen des durch die AiF geförderten within the framework of the AiF-funded research project AiF 13722 Forschungsprojektes AiF 13722 der Einsatz von NIR-Strahlern zur conducted in collaboration with DTNW (German Textile Research Trocknung von Textilbeschichtungen und Papierstrichen unter- Institute North-West) in Krefeld, Germany. Similiar requirements for sucht. Ähnliche Anforderungen an den Beschichtungsprozess bei coating paper and textiles allowed for a joint use of laboratory facili- Papier und bei Textilien erlaubten eine gemeinsame Nutzung von ties and enhanced the efficiency of the research work. Laboranlagen und erhöhten die Effizienz der Arbeiten. The following new findings resulted from the study on drying paper Für die Trocknung von Papierstrichen ergaben sich dabei folgende coatings: neuen Erkenntnisse: Common components in paper coating colours absorb only little Übliche Komponenten in Papierstreichfarben absorbieren die kurz- short-wave radiation. The absorption by water in this range of wave- wellige Strahlung nur wenig. Die Absorption von Wasser in diesem length, nonetheless, allowe for effective drying of coating colours Längenwellenbereich ermöglicht trotzdem eine effektive Strich­ with NIR radiators as demonstrated by laboratory tests with differ- trocknung mit NIR-Strahlern, wie Laboruntersuchungen mit unter- ent coating base paper and model coating colours. The use of highly schiedlichen Streichrohpapieren und Modellstreichfarben belegten. absorbing substances in the coating colours (e.g. soot or special-pur- Der Einsatz von stark absorbierenden Stoffen in Streichfarben (z.B. pose pigments) allowed a significant increase in speed, although they Ruß oder Spezialpigmente) erlaubt eine wesentliche Geschwindig- can greatly impair the brightness which is a decisive quality crite- keitserhöhung, kann aber den Weißgrad als ein entscheidendes Qua- rion. The supplied energy was then absorbed by these substances litätskriterium stark beeinträchtigen. Die eingetragene Energie wird and transferred to the water. The high surface temperatures that dann von diesen Stoffen aufgenommen und an das Wasser weiter- were measured at low speeds in the laboratory did not occur during gegeben. Hohe Oberflächentemperaturen, die bei der geringen Ge- the pilot trials. schwindigkeit im Labor gemessen wurden, traten bei Pilotversuchen While the pilot trials were in progress, it was possible to replace nicht mehr auf. two to three rows of gas IR dryers (a total of approx. 100 KW) by a Bei den Pilotversuchen konnten mit einer neu installierten NIR- recently installed NIR radiator unit (approx. 76 kW installed output) Strahlungseinheit (ca. 76 kW installierte Leistung) etwa zwei bis which after coating achieved the same moisture values during wind- drei Gas-IR-Strahlungsreihen (gesamt ca. 100 kW) ersetzt werden, ing. Smaller space requirements and greater efficiency are advan- um nach einem Strich die gleiche Feuchte an der Aufwicklung zu tages in the coating drying process. Quality impairments (smooth- erreichen. Geringerer Bauraum und höhere Effektivität sind also ness, brightness) were measured in isolated cases and will have to be Vorteile bei der Strichtrocknung. Vereinzelt gemessene Qualitätsbe- investigated more closely on a case-to-case basis. einträchtigungen (Glätte, Weiße) müssen fallweise näher untersucht Small amounts of a highly absorbent pigment in the model coating werden. colours made it possible to save more than 30 % of the radiant power Geringe Mengen eines stark absorbierenden Pigmentes in den Mo- and still achieve the same final moisture, without appreciably alter- dellstreichfarben erlaubten Einsparungen der Strahlungsleistung von ing paper quality. über 30 % bei gleicher Endfeuchte, ohne die Papierqualität merklich This new drying technology and highly absorbent special-purpose zu verändern. pigment open up new possibilities in the paper industry for improv- Mit der neuen Trocknungstechnologie und dem hoch absorbierenden ing the economy of the manufacturing process. High drying efficiency Spezialpigment, stehen der Papierindustrie neue Möglichkeiten der can still be achieved despite limited space requirements. The supplier Verbesserung der Wirtschaftlichkeit des Herstellungsprozesses zur industry can use the research results as a point of departure for the Verfügung. Hohe Trocknungsleistungen können auf geringem Raum development of new products that make savings in the coating drying installiert werden. Die Zulieferindustrie kann die Ergebnisse als An- process possible owing to the good absorption of radiation energy. satzpunkt zur Entwicklung neuer Produkte verwenden, die durch Reinhard Sangl, PhD eine gute Absorption von Strahlungsenergie Einsparungen im Be- 0 049 89 12146 496 reich der Strichtrocknung ermöglichen. * [email protected] Dr.-Ing. Reinhard Sangl 6,5% 0 049 89 12146 496 * [email protected] 6,0% Increasing amount of special pigment 5,5%

The use of a special-purpose pigment in the coating colour can significantly increase web 5,0% speed to achieve a predefined residual moisture when NIR radiators are used for drying 4,5%

Residual water content 4,0%

3,5% 15 20 25 30 35 40 45 50 Web speed [m/min] 11 2006 Forschungsreport 2006 / Research Report 2006 75

Reduzierung der Kosten von RFID-Etiketten Reducing the costs of RFID labels

Das Ziel des vom Bayerischen The aim of this research project Staatsministerium für Wirtschaft, sponsored by the Bavarian Infrastruktur, Verkehr und Tech- Ministry of Economic Affairs, nologie geförderten Vorhabens be- Infrastructure, Transport and steht darin, die Produktionskos- Technology, was to considerably ten für RFID-Etiketten erheblich reduce the costs of producing zu reduzieren. Dies wird über die RFID labels. This objective was Lösung versucht, Antennen mit achieved by printing anten- leitfähigen Pasten auf Papier zu nas on paper using conductive drucken. pastes. Die Projektarbeit beinhaltet des- The thrust of the project was halb hauptsächlich die Untersuchung verschiedener Papiere auf therefore to examine various papers for their suitability as a sub- die Eignung als Trägersubstrat für gedruckte RFID-Antennen in strate for printed RFID antennas in transponder applications. RFID Transponderanwendungen. Dazu werden RFID-Antennen mittels antennas were screen-printed on the papers. Their functionality and Siebdruck-Verfahren auf die Papiere aufgedruckt und anschließend quality were then tested. Correlation analysis was used to establish bezüglich ihrer Funktionsfähigkeit und Qualität getestet. Mittels a relationship between the impact conditions (paper properties) and Korrelationsanalyse ist ein Zusammenhang zwischen den Einflussbe- the quality of the RFID antennas. If the possibility presented itself, dingungen (Papiereigenschaften) und der Qualität der RFID-Anten- the aim was also to optimise the papers, e.g. in the form of surface nen zu prüfen. Nach Möglichkeit ist eine Optimierung der Papiere, coatings, to achieve more positive properties. z. B. in Form von Oberflächenbeschichtungen, bezüglich positiver Before that, however, it was necessary to develop an optimum com- Eigenschaften vorzunehmen. Im Vorfeld ist dazu die Entwicklung bination of antenna design and variables in the printing process (e.g. einer optimalen Kombination von Antennen-Design und Variablen screens, printing pastes and the thickness of the printed layers) to (z. B. Siebe, Druckpasten und gedruckte Schichtdicken) im Druck- create good and constant framework conditions under which the prozess notwendig, um gute und konstante Rahmenbedingungen printing of RFID antennas could take place. für das Drucken von RFID-Antennen zu schaffen. This report describes the research results of a project aimed at de- Im vorliegenden Bericht werden die Forschungsergebnisse eines Vor- veloping a requirements profile for paper substrates for printed RFID habens dargestellt, dessen Ziel es war, ein Anforderungsprofil für applications. Eight different papers were selected and examined with Papiersubstrate für gedruckte RFID-Anwendungen zu erarbeiten. regard to their relevant properties. After optimising the test printing Hierzu wurden acht unterschiedliche Papiere ausgewählt und auf plate, the printing process (in this case a semiautomatic screen print- relevante Eigenschaften hin überprüft. Nach Optimierung der Test- ing process) was optimised in such a way that the right combination druckform wurde das Druckverfahren, hier ein halbautomatisches of process, paste and paper produced printed antennas that exhibited Siebdruckverfahren, optimiert, so dass die gedruckten Antennen bei a quality comparable to etched antennas. richtiger Kombination von Verfahren, Paste und Papier eine Qualität Two of the polymer thick-film pastes used to print the RFID anten- aufwiesen, die mit geätzten Antennen erreicht wird. nas produced similarly good results with a reception range of 48 Beim Druck der RFID Antennen auf Papiersubstrate lieferten zwei and 43 cm. It was possible to achieve a range of only 39 cm using der verwendeten Polymer-Dickfilm-Pasten ähnlich gute Ergebnisse the paste from another manufacturer, although with much thinner mit einer Reichweite von 48 bzw. 43 cm. Mit der Paste eines wei- layer thicknesses and greater conductor path resistance values. The teren Herstellers konnten nur Reichweiten bis 39 cm erreicht werden, reference antennas that were printed on films had a reception range dafür jedoch bereits bei viel geringeren Schichtdicken und höheren of 42 cm. Leiterbahnwiderständen. Die als Referenz auf Folie gedruckten An- Correlation analysis was used to determine that the electrical sur- tennen erzielten eine Reichweite von 42 cm. face and volume resistivity of a paper and paper roughness have a Mittels einer Korrelationsanalyse wurde ermittelt, dass sowohl der significant impact on the quality of the conductor path resistance and elektrische Oberflächen- und Durchgangswiderstand eines Papiers reception range of the printed RFID antennas. A direct correlation als auch die Papierrauigkeit einen großen Einfluss auf die Qualität exists between the conductor path resistance, the electrical surface von Leiterbahnwiderstand und Reichweite der gedruckten RFID- and volume resistivity. An indirect correlation exists between resist- Antennen ausüben. Zwischen dem Leiterbahnwiderstand und dem ance and paper roughness. These results refute the original assump- elektrischen Oberflächen- und Durchgangswiderstand besteht eine tion that high smoothness and a low electrical surface resistivity direkte Korrelation. Zwischen dem Widerstand und der Papierrauig- of the paper supposedly have a positive effect on the quality of the keit ist eine indirekte Korrelation vorhanden. Diese Ergebnisse wi- printed RFID antennas. derlegen die ursprüngliche Annahme, dass eine hohe Glätte und ein Josef Eckl, PhD niedriger elektrischer Oberflächenwiderstand des Papiers die Quali- 0 049 89 12146 274 tät der gedruckten RFID-Antennen positiv beeinflussen soll. * [email protected] Dr. Josef Eckl 0 049 89 12146 274 * [email protected] 76 Forschungsreport 2006 / Research Report 2006 PTS NEWS

Erhöhung der Barriereeigenschaften von Faltschachtelkarton The use of optimised additives to enhance the barrier properties durch Einsatz von optimierten Additiven of folding boxboard

Zielsetzung des Forschungsprojektes AiF 13842 war die Verbesse- The objective of research project AiF 13842 was to improve the bar- rung der Barrierewirkung von Faltschachtelkartons gegenüber Was- rier properties of folding boxboard against water, vapour, oil and ser, Wasserdampf, Öl und Fett durch Beschichten der Kartonrücksei- grease by coating the reverse side of the board with water disper- te mit Beschichtungsmassen auf der Basis wässeriger Dispersionen. sion-based coating compounds. The coatings were to be applied by Die Beschichtungen sollten mit in der Papiertechnik gängigen coating systems commonly used in paper technology. In addition, Streich- und Beschichtungsaggregaten aufgetragen werden können. the convertibility of the packaging material and usability in the re- Darüber hinaus sollten die Verarbeitbarkeit des Packstoffs und die cycling of recovered paper was to be guaranteed as well. Verwertbarkeit im Altpapierrecycling sichergestellt werden. First of all, laboratory studies were conducted to determine the bar- Zunächst wurden dazu anhand von Laboruntersuchungen kommer- rier properties of commercially available basic dispersions and their ziell verfügbare Grunddispersionen und deren Formulierungen mit formulations with common pigments (kaolin, talc and calcium car- gängigen Pigmenten (Kaolin, Talkum und Calciumcarbonat) und bonate) and additives (hydrophobing agents, crosslinking agents and Additiven (Hydrophobierungsmittel, Vernetzer und Dispergiermit- dispersants) by applying them to the reverse side of the folding box- tel) hinsichtlich ihrer Barrierewirkung auf der Rückseite von Falt- board. The best results were obtained with formulations based on schachtelkartons geprüft. Mit Formulierungen auf der Basis von linear polyurethanes and acrylate copolymers. Better results tended linearen Polyurethanen und Acrylat-Copolymeren konnten die bes- to be achieved with platy pigments (kaolin, talc) than with calcium ten Resultate erzielt werden. Tendenziell konnten mit plättchenför- carbonate. Further improvements in water absorbency were brought migen Pigmenten (Kaolin, Talkum) häufig bessere Resultate erzielt about by the addition of hydrophobing agents. All formulations werden als mit Calciumcarbonat. Beim Wasseraufnahmevermögen achieved a very high level of grease and oil resistance. Economically ergaben sich durch den Zusatz von Hydrophobierungsmittel weitere favourable ranges for barrier coatings became evident between 4 and Verbesserungen. Die Fett- und Ölresistenz erreichte bei allen For- 10 g/m². mulierungen ein sehr hohes Niveau. Ökonomisch günstige Bereiche Coating trials were conducted on a high-speed pilot coater based für Barrierebeschichtungen wurden dabei zwischen 4 und 10 g/m² on the findings obtained from the laboratory studies. Water vapour erkennbar. transmission with a minimum of 41 g/(m² d) was achieved at coat Mit den aus der Laborphase gewonnenen Erkenntnissen wurden weights of only (5 ± 1) g/m² (see Fig. 1). The samples produced ex- Beschichtungsversuche an einer schnelllaufenden Versuchsstreich- hibited properties that permitted them to be produced with conven- maschine durchgeführt. Dabei konnten bei Auftragsgewichten von tional methods and agents. As experience showed, the recyclability lediglich (5 ± 1) g/m² Wasserdampfdurchlässigkeiten von minimal of the trial boards was determined in particular by the composition 41 g/(m² d) erreicht werden (siehe Abb. 1). Die hergestellten Mus- of the basic dispersion. When conclusions were drawn for final eval- ter zeigten Eigenschaften, die eine Verarbeitung mit üblichen Me- uation, it was found that the most effective coatings had only a low thoden und Mitteln erlauben. Die Rezyklierbarkeit der erzeugten disruptive potential. Versuchskartons wurde erfahrungsgemäß vor allem durch die Zu- Comparisons with other coating compositions and methods indi- sammensetzung der Grunddispersionen bestimmt. Zieht man für cate that the formulations that were developed achieved competi- eine abschließende Bewertung Bilanz, so wiesen die wirksamsten tive costs. The economical competitiveness of the formulations is Beschichtungen ein Störpotenzial eher im unteren Bereich auf. attained in particular by modifying the formulations with suitable Vergleiche mit anderen Beschichtungsmassen und -verfahren zei- pigments and additives. In addition, the use of already existing coat- gen, dass die entwickelten Formulierungen auf einem konkurrenzfä- ing units also contributes to the economy of the process. higen Kostenniveau liegen. Die wirtschaftliche Konkurrenzfähigkeit Markus Kleebauer, PhD der Formulierungen wird vor allem durch die Modifikation der Re- 0 049 89 12146 387 zepturen mit geeigneten Pigmenten und Additiven erreicht. Darüber * [email protected] hinaus trägt die Verwendung von bereits vorhandenen Streichaggre- gaten zur Wirtschaftlichkeit bei. Dr. Markus Kleebauer 900 0 049 89 12146 387 786 * [email protected] 800 700 600 500 400 Watervapour transmission of folding boxboard with coatings of different composition on the reverse side (coat weight approx. 5 ± 1 g/m² in each case, SA = styrene acrylate dispersion, 300 PU = polyurethane dispersion, P1 = kaolin, P2 = talc) 200 100 Water vapourWater transmission [g/(m²d)] 61 59 65 47 41 0 none SA SA/P1 SA/P2 PU PU/P1 Coating compound 11 2006 Forschungsreport 2006 / Research Report 2006 77

Optimierung von Scherschneideeinrichtungen in der Papier­ Optimising the cut-edge quality of shear cutting equipment in ausrüstung hinsichtlich der Schnittqualität paper converting

An die Präzision der Schneidprozesse werden hohe Anforderungen High demands are made on the precision of cutting processes. The gestellt. Die Bogen müssen innerhalb geringer Toleranzen den sheets must comply with the nominal dimensions to within narrow Sollabmessungen entsprechen, rechtwinklig sein und glatte so- tolerances. They must be rectangular, smooth and have cut edges wie von losen Partikeln (Staub) freie Schnittkanten aufweisen. Im that are free of loose particles (dust). The principal factors that influ- Forschungsprojekt AiF 13951 wurden die Haupteinflüsse auf die ence cut edge quality were systematically studied within the frame- Schnittkantenqualität systematisch untersucht. work of research project AiF 13951. Für die Beurteilung der Schnittqualität werden neben der Prüfung In addition to testing for dimensional accuracy, two conventional der Maßhaltigkeit derzeit üblicherweise zwei Methoden eingesetzt: methods are currently in use for evaluating cut-edge quality: an die Bewertung des Schnittkantenprofils anhand der „Xerox-Zahlen“ evaluation of the cut-edge profile using a variable known as the (Xerox-Methode) und die Messung des Schnittkantenstaubes (Kle- „Xerox number“ (Xerox method) and measurement of the amount of beband, Absaugmethode). Die Bewertung der Schnittkantengüte cutting edge dust (adhesive tape, suction method). The evaluation of stand im Mittelpunkt der Versuchsauswertung. Hierfür wurde eine test results focused on assessing cut-edge quality. A method for ob- Methode zur objektiven Bewertung der Schnittkantengüte mit- jectively assessing the cut-edge quality by a line scan camera (CCD tels einer Zeilenkamera (CCD-Zeilensensor) eingesetzt. Über eine line sensor) was used for this purpose. A topographical curve of the Schnittkantenlänge von 50 mm und einer Auflösung von 0,6 µm cut edge was recorded at a resolution of 0.6 µm along a cut edge wird eine topographische Kurve der Schnittkante aufgezeichnet. Die 50 mm long. The data were exported to calculate the Q-number. A Daten werden zur weiteren Auswertung der Q-Zahl exportiert. Ein value of Q = 1 characterises optimum results. Poorer cut-edge qual- Wert von Q = 1 kennzeichnet das optimale Ergebnis. Eine geringere ity is reflected by larger Q-number values. Schnittkantenqualität schlägt sich in größeren Werten für Q nieder. The test programme took the following factors into account: Im Versuchsprogramm wurde berücksichtigt: • The compression properties of papers (pressure and edge load), • Kompressionseigenschaften von Papieren (Druckspannung und • The set geometrical parameters of the top and bottom knives and Kantenbelastung), the propagation of the forces during the cutting operation, • die geometrischen Einstellungsparameter von Ober- zu Unter- • Wear of the knives as a function of distance covered and geom- messer und Kraftverläufen während des Schnittvorganges etry. • Verschleißerscheinungen der Messer in Abhängigkeit von Lauflei- Pilot trials at speeds up to 3000 m/min demonstrated that, depend- tung und Geometrie. ing on the design, characteristic oscillations occur that have a greater Pilotversuche mit Geschwindigkeiten negative impact on cut-edge qual- bis zu 3000 m/min zeigten je nach ity than the knife geometry that is Bauart charakteristische Schwin- used. A three-dimensional model 0 - 2 gungen, die die Schnittkantenqualität 0 was developed of what happens 2 - 4 2 stärker negativ beeinflussen als die 4 - 6 during the operation of a rotary ver­wendete Messergeometrie. Auf 4 6 - 8 knife. In so doing, a more phe- der Basis der experimentellen Daten 6 8 - 10 nomenological approach was cho- 10 - 12 wurde ein 3D-Modell der Vorgänge 8 sen, the individual elements of a 12 - 14 am Kreismesser entwickelt. Dabei 10 cutting machine such as the paper wurden die einzelnen Elemente ei- Pressure N²/mm 12 web, knives, etc. being regarded R9 ner Schneidanlage wie Papierbahn, 14 R7 as a black box. R5 Messer usw. als jeweils eine Blackbox 1 The Law of the conservation of 3 R3 5 angesehen. 7 R1 energy is important in connec- 9 Für die elastischen Verformungen ist tion with elastic deformation. As Pressure curve during compression of the material to be cut das Gesetz der Energieerhaltung von soon as the limit of elasticity has Bedeutung. Sobald die Elastizitätsgrenze überschritten ist, findet been exceeded, (irreversible) plastic deformation occurs with a cer- eine plastische (irreversible) Verformung statt, wobei ein gewisser tain amount of energy being dissipated. The critical thickness of the Energieanteil dissipiert. Die dafür kritische Materialstärke wird im material that allows this to happen was calculated in a simulation Simulationsmodell berechnet. Hierbei sind für die Simulation auch model. This simulation also took the coefficients of friction into ac- die Reibbeiwerte mit berücksichtigt. In Abhängigkeit von den je- count. weiligen geometrischen Verhältnissen der Messer zueinander wird The pressure distribution was calculated as a function of the geo- die Druckspannungsverteilung berechnet. In der Abbildung ist die metrical relationships of the knives with respect to one another. The Schneidrichtung durch den Pfeil sowie der entsprechende Druck- figure indicates the cutting direction in the form of an arrow as well spannungsverlauf gekennzeichnet. Ein steiler Anstieg der Druck- as the corresponding pressure curve. A sharp increase in pressure is spannung bietet Vorteile für eine gute Schnittkantenqualität. advantageous for good cut-edge quality. Ralf Gericke Ralf Gericke 0 049 89 12146 406 0 049 89 12146 406 * [email protected] * [email protected] 78 Forschungsreport 2006 / Research Report 2006 PTS NEWS

Methoden zur fertigungsnahen Qualitätsbewertung von Methods for production-oriented quality assessment in colour farbigen Motivdrucken printing

Druckerzeugnisse spielen ungeachtet der anhaltenden Entwicklung Despite the continued development of electronic media in all eco- elektronischer Medien in allen Bereichen der Wirtschaft und des nomic sectors and in all aspects of daily life, print products still täglichen Lebens eine herausragende Rolle. Durch Produktwerbung continue to play an important role. They tie up considerable funds binden sie beträchtliche finanzielle Mittel. In diesem Zusammen- in the form of product advertising. In this context, customers are hang fordern die Kunden eine objektive und permanente Sicherung demanding an objective and permanent guarantee of print quality der Druckqualität, wozu unter anderem die Erfassung von farblichen including, among other things, the detection of deviations in colour Abweichungen zwischen Druckvorlage (Proof) und Druck gehören. between the proof and the print. There has been no objective instru- Ein objektives Instrument zur Bewertung des Farbdrucks und zum ment available up to now for assessing a colour print and for proving Nachweis der geforderten Farbqualität im Endprodukt steht bislang that the final product actually has the required colour quality. nicht zur Verfügung. The reproducible, calibrated and thus objective assessment of colour Die reproduzierbare, kalibrierte und somit objektive Beurteilung von deviations was the objective of the co-operative research project SAB Farbabweichungen waren Zielstellung des kooperativen Forschungs- 9637/1461. One aspect of the project related to image acquisition projektes SAB 9637/1461. Ein Aspekt war dabei die Bildgewinnung by a scanner. The calculation of the spatial coordinate-dependent mittels Scanner. Grundlage für die Berechnung der ortskoordina- colour deviation between the proof and print was based on the devel- tenbezogenen Farbabweichung zwischen Proof- und Druckbild war opment of matching algorithms and supporting software. The soft- die Erarbeitung von Matchingalgorithmen und deren softwaretech- ware product provided the chromaticity co-ordinates (L*a*b*) and nische Umsetzung. Das Softwareprodukt stellt sowohl für den Proof the CYM values for every image coordinate both in the proof and in als auch für den Druck für jede Bildkoordinate den Farbort (L*a*b*) the print (see image). und die CYM-Werte bereit (Abbildung) Furthermore, the colour deviation between the images was deter- Des Weiteren wird ebenfalls ortbezogen die Farbabweichung zwi- mined, also based on the image coordinates. In addition to output- schen den Bildern ermittelt. Neben der Ausgabe der numerischen ting the numerical values for colour difference (∆E), they are also Werte für den Farbabstand (∆E) wird dieser auch visualisiert in displayed in the form of a greyscale field, with only colour distances Form eines Graustufenbildes, wobei nur Farbabstände zwischen 0 between 0 (black) and 10 (white) being taken into consideration. The (schwarz) und 10 (weiß) betrachtet werden. Das Gerätesystem sowie instrument system and implemented software were tested on a labo- die implementierte Software wurden an verschiedenen Proofs und ratory scale using a number of different proofs and full-scale prints, Praxisdrucken im Labormaßstab getestet und bringen die Unter- the differences between both images being expressed very clearly. schiede zwischen beiden Bildern klar zum Ausdruck. In der nächs- The next project phase involves comprehensive trials conducted un- ten Phase sind umfangreiche Praxistests in mehreren Druckereien der practical conditions in a number of print shops. vorgesehen. The results are the decisive prerequisite for designing and develop- Die Ergebnisse sind die entscheidende Voraussetzung für die in ei- ing appropriate commercial instruments in a post-project exploita- ner nachfolgenden Verwertungsphase durchzuführende gerätetech- tion phase. The developed instruments can then be used by the pa- nische Entwicklung. Dieses Messsystem kann sowohl von der Pa- per and printing industry as well as by service providers in the digital pier- und Druckindustrie als auch von den Dienstleistern im Bereich printing sector for optimising their process and product quality. des digitalen Druckes zur Optimierung ihrer Prozesse und Produkt- Rainer Klein, PhD qualität genutzt werden. 0 049 3529 551 686 Dr.-Ing. Rainer Klein * [email protected] 0 049 3529 551 686 * [email protected]

The results of the proof and print comparison in graphic form 11 2006 Forschungsreport 2006 / Research Report 2006 79

Retentionsbewertung durch NIR-spektroskopische Evaluation of retention by NIR spectroscopic quantification of Quantifizierung von Inhaltsstoffen components

Ziel des Forschungsprojektes AiF 14410 ist es, eine Messmethode zu The objective of research project AiF 14410 was to develop a meas- entwickeln, die die prozessnahe Bewertung der spezifischen Retenti- uring technique that makes the process-linked evaluation of the on von einzelnen Papierinhaltsstoffen und Additiven ermöglicht. Als specific retention of individual paper components and additives. NIR Messverfahren wird die NIR-Spektroskopie eingesetzt. spectroscopy was employed as the measuring procedure. Einer der wichtigsten Prozessabschnitte bei der Papierherstellung ist One of the most important stages in papermaking is the dewater- die Entwässerung der Faserstoffsuspension in der Siebpartie. Unter ing of the pulp suspension in the wire section. Looked at from the dem Gesichtspunkt einer wirtschaftlichen Produktion sollte dabei point of view of economical production, the retention of the indi- die Retention der einzelnen Papierbestandteile nicht nur so hoch wie vidual paper components should not only be as high as possible, but möglich sein, sondern diese auch bei Schwankungen in der Rohstoff- also be maintained at a constant level despite any fluctuations in the zusammensetzung auf einem konstanten Niveau gehalten werden. composition of the raw materials. The prerequisite for achieving this Voraussetzung zur Erreichung dieses Zieles ist eine prozessnahe Er- objective is the process-linked detection of pulp flows right at the fassung der Stoffströme direkt am Stoffauflauf, am Sieb oder in deren headbox, on the wires or in their immediate vicinity. unmittelbarer Nähe. Real-time evaluation of the specific retention of the individual pa- Eine zeitnahe Bewertung der spezifischen Retention von einzelnen per components, however, is not technically feasible at present. In Papierinhaltsstoffen ist derzeit aber noch nicht technisch realisiert. addition to total load and total retention, the specific analysis of a Neben der Gesamtfracht bzw. -retention ist die spezifische Betrach- number of different paper components is important, however, to be tung der verschiedenen Papierinhaltstoffe aber wichtig, um Papier- able to describe accurately the pulp suspensions and the headboxes maschinen in ihren Stoffsuspensionen und am Stoffauflauf genau of paper machines. beschreiben zu können. NIR-spectroscopic processes make it possible to determine the vol- Mittels NIR-spektroskopischer Verfahren ist es möglich, die Inhalts- umes of specific components in papers or pulps with accuracies in stoffe in Papieren oder Faserstoffen spezifisch und mit Genauigkeiten some cases far greater than 1 % (based on the solids content). The von z. T. weit unter 1 % (bezogen auf den Feststoffgehalt) quantitativ speed of measurement and the more or less uncomplicated sample zu bestimmen. Die Schnelligkeit der Messung und die weitgehend preparation render this measuring procedure a suitable tool for de- einfache Probenvorbereitung machen diese Messtechnik zu einem termining process-linked paper components as well. If the relevant geeigneten Werkzeug, auch prozessnah Papierbestandteile zu be- components can be successfully and quickly quantified at the head- stimmen. Gelingt es, die relevanten Bestandteile in kürzester Zeit box and in the white water, this would make it possible to deter- an Stoffauflauf und im Siebwasser zu quantifizieren, so kann damit mine and influence the retention of the pulps in a direct and specific direkt und spezifisch die Retention dieser Stoffe bestimmt und be- manner. A sample preparation technique was developed during the einflusst werden. Im bisherigen Verlauf des Forschungsvorhabens course of the research project up to now. It is capable of obtaining a wurde eine Probenaufbereitungstechnik entwickelt, mit der aus dry, measurable sample from suspensions with consistencies between Suspensionen mit Konsistenzen zwischen 0,1 % und 2 % mittels Mi- 0.1 % and 2 % in about five minutes by means of microfiltration. The krofiltration in ca. 5 Minuten eine trockene, messbare Probe erhal- NIR measurement itself takes less than a minute. Calibration models ten werden kann. Die NIR-Messung selbst dauert weniger als eine were also developed for determining the specific contents of kaolin, Minute. Des weiteren wurden Kalibriermodelle für die Bestimmung chalk, mechanical pulp (lignin), etc. in the suspensions. der spezifischen Gehalte in den Suspensionen an Kaolin, Kreide, Enrico Pigorsch, PhD Holzstoff (Lignin) u. a., entwickelt. 0 049 3529 551 686 Dr. rer. nat. Enrico Pigorsch * [email protected] 0 049 3529 551 686 * [email protected] Cellulose

17 Kaolin 15 R² = 99.3 13 SEP = 0.4 11 9 Absorption 7 5 3 Determined kaolin content [%] 1 -1 0.2400 0.2200 0.2000 0.1800 0.1600 0.1400 0.1200 7600 7400 7200 7000 6800 6600 6400 6200 6000 5800 5600 5400 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Wave number cm-1 True kaolin content [%]

Calibration model for determining the kaolin content in paper. The prediction error (SEP) A section of the NIR spectrum of a paper sample showing specific bands for kaolin and amounts to 0.4 %. cellulose 80 Forschungsreport 2006 / Research Report 2006 PTS NEWS

Zusammenhang zwischen wichtigen Prozessparametern in Relationships between important process parameters in the wet der Nasspartie und Online-Formationskennzahlen end and key online formation indices

Durch die Formation werden wichtige Eigenschaften des Papiers Apart from the aesthetic aspects, formation affects key paper proper- beeinflusst, die neben ästhetischen Gesichtspunkten auch für die ties that are important for converting (e.g. runnability, printability). Weiterverarbeitung (z.B. Runnability, Bedruckung) von Bedeutung These properties include strength, porosity, compressibility, surface sind. Dazu zählen Festigkeit, Porosität, Kompressibilität, Oberflä- properties and transparency or opacity. cheneigenschaften und Transparenz bzw. Opazität. Due to the growing requirements being placed on the quality of Wegen der wachsenden Anforderungen an die Güte der Formation formation and the recently improved possibilities of being able to und die in letzter Zeit verbesserten Möglichkeiten, diese auch online measure this parameter online, it is becoming more and more im- zu messen, wird die Fragestellung nach den quantifizierbaren Ab- portant to determine how the quantifiable interdependencies of such hängigkeiten solcher Einflussgrößen auf die gemessenen Formations- contributing factors affects the formation indices that are measured. kennzahlen wichtig. Wird dieser Zusammenhang besser geklärt, Once this relationship is better known, it will be possible to put these bietet sich unmittelbar die Möglichkeit, diese Kenntnisse auch in der findings to use on a daily basis in controlling the paper machine or to täglichen Maschinensteuerung zu beachten oder in Steueralgorith- integrate them into control algorithms for process control systems. men der Prozessleitsysteme zu integrieren. Dadurch könnten z.B. This would result in considerable cost savings, for instance, by re- durch Verringerung von Ausschuss und Reklamationen und kürzere ducing broke, complaints and the time required for grade change. Sortenwechselzeiten erhebliche Kosten gespart werden. Research project AiF 14137 BR was devoted to studying the con- Im Forschungsvorhaben AiF 14137 BR wurden speziell die Einfluss- tributory factors in the wet end (headbox, wires and dewatering ele- faktoren innerhalb der Nasspartie (Stoffauflauf, Sieb, Entwässerungs- ments). The objective of the study was to obtain quantitative findings elemente) untersucht. Ziel der Untersuchungen war es, quantitative about the interrelationships between machine parameters in the wet Kenntnisse über Zusammenhänge zwischen Maschinenparametern end and formation or the formation index that describes it. These in der Nasspartie und Formation bzw. der sie beschreibenden Forma- findings laid the foundation for affecting formation more deliberately tionskennzahlen zu erhalten. Mit den Ergebnissen wurde eine Basis than in the past and to integrate these parameters in PM control geschaffen, gezielter als bisher auf die Formation Einfluss zu nehmen mechanisms in future. und diese Kenngröße zukünftig mit in die Regelmechanismen von Three different paper machines were used to collect and evaluate PM zu integrieren. comprehensive formation measurement data and process parameters An drei unterschiedlichen Papiermaschinen wurden umfangreiche for different machine operating conditions and paper grades. After Messdaten der Formation und der Prozessparameter bei unter- the data had been analysed statistically, the important contributory schiedlichen Maschinenzuständen und Sorten erfasst und ausge- factors and their quantitative relationships were readily detected. wertet. Nach statistischen Analysen konnten die wesentlichen Ein- Based on the findings regarding the interrelationships between in- flussgrößen und deren quantitative Zusammenhängen gut ermittelt dividual parameters and formation, the latter can be improved and werden. optimised by selective machine adjustments. For instance, machine Durch die erhaltenen Erkenntnisse über die Zusammenhänge zwi- settings that are problematic for formation can be avoided or a grade schen einzelnen Parametern und der Formation kann diese durch change can be executed in a more stable manner. The application of gezielte Maschineneinstellung verbessert und optimiert werden. the findings in a PCS not only makes faster reactions possible should So können Maschineneinstellungen, die für die Formation proble- fluctuations in formation occur, thus ensuring a constant quality matisch sind, vermieden bzw. Sortenwechsel stabiler durchgeführt standard, it also makes it possible to predict good sheet formation. werden. Die Anwendung der Erkenntnisse in einem PLS ermöglicht Gert Keller, PhD nicht nur schnellere Reaktionen bei Formationsschwankungen und 0 049 3529 551 623 somit eine Qualitätsstabilisierung, sondern teilweise auch die Vor- * [email protected] aussage der Formationsqualität. Dr. Gert Keller 0 049 3529 551 623 * [email protected]

A comparison of the measured (blue) and predicted (green) formation index Fa 11 2006 Forschungsreport 2006 / Research Report 2006 81

Neue Regelungskonzepte für gleichmäßigere Stoffqualität The use of new control concepts to smooth out pulp quality and und geringeren Energiebedarf in Altpapierstoffaufberei- reduce energy requirements in recovered paper pulping plants tungsanlagen für Verpackungspapiere for packaging papers

Für die notwendige Erhöhung der Prozessstabilität in der Stoffaufbe- The optimum use of all possible automation technologies is an im- reitung ist eine optimale Nutzung aller Möglichkeiten der Automa- portant prerequisite for bringing about the necessary increase in tisierungstechnik eine wesentliche Voraussetzung. Zur Identifizie- process stability in stock preparation. There is currently no generally rung von bestehenden Verbesserungspotenzialen und Erarbeitung applicable approach available for identifying existing improvement von Optimierungskonzepten für die Prozessregelung ist derzeit kei- potentials and for developing optimisation process control concepts. ne allgemein anwendbare Vorgehensweise verfügbar. This research project has developed a methodical approach to the In dem Forschungsprojekt wird anhand von systematischen Be- systematic and integrative incorporation and evaluation of differ- triebsuntersuchungen und deren regelungstechnischer Bewertung ent control concepts in stock preparation plants based on systematic eine methodische Vorgehensweise für eine systematische und inte- mill studies and their evaluation from the point of view of control grierende Aufnahme und Bewertung von unterschiedlichen Rege- technology. Existing control concepts were compared and evaluated lungskonzepten in Stoffaufbereitungsanlagen erarbeitet. Vorhande- based on suitable indices and mathematical models. The develop- ne Regelungskonzepte werden anhand geeigneter Kennzahlen und ment of optimum control and automation concepts was worked out mathematischer Modelle beurteilt und miteinander verglichen. Die using model-supported control strategies. Erarbeitung optimaler Regelungs- und Automatisierungskonzepte Time series analysis is an important tool for evaluating individual wird unter Nutzung modellgestützter Regelungsstrategien erarbeitet. control circuits. A time series can be described by its graphic rep- Für die Bewertung einzelner Regelkreise ist die Zeitreihenanalyse resentation in a first step. The graphic representation makes initial ein wichtiges Werkzeug. Eine Zeitreihe kann in einem ersten Schritt irregularities and conspicuous features obvious that then need to be durch ihre grafische Darstellung beschrieben werden. In der gra- looked at in depth. A second step in time series analysis would then fischen Darstellung können erste Unregelmäßigkeiten und Auffällig- be to describe the time series data based on characteristic parameters keiten, die genauere Betrachtungen erfordern, identifiziert werden. that allow statements to be made about the average time behaviour, Ein zweiter Schritt bei der Zeitreihenanalyse wäre die Beschreibung about relationships between neighbouring observations and about durch charakteristische Kenngrößen, mit denen Aussagen über das periodicities. mittlere zeitliche Verhalten, über Abhängigkeiten benachbarter Be- In addition to evaluating the individual control circuits, a structural obachtungen und über Periodizitäten gemacht werden können. evaluation is also made of the control concept of the entire stock Neben der Bewertung der einzelnen Regelkreise wird auch eine preparation plant. Depending on the mode of function of the various strukturelle Bewertung des Regelungskonzeptes der gesamten units, the relevant process parameters (stock consistency, volumetric Stoffaufbereitungsanlage durchgeführt. Je nach Funktionsprinzip flow rate, pressure and level) are evaluated and entered into a list. It der Aggregate werden die interessierenden Prozessparameter (Stoff- is then specific to each and every unit which of the parameters must dichte, Volumenstrom, Druck und Niveau) bewertet und in eine Liste be measured and controlled. eingetragen. Aggregatsspezifisch wird festgelegt, welche Parameter Together with the characteristic parameters of the time series analy- gemessen oder geregelt sein müssen. sis, this gives a extensive foundation on which to evaluate the con- Zusammen mit den Kennwerten der Zeitreihenanalyse ergibt sich trol concept of both individual units and the entire facility. damit eine umfassende Basis für die Bewertung der Regelungskon- Cornelia Lumpe zepte einzelner Aggregate und der gesamten Anlage. 0 049 89 12146 154 Cornelia Lumpe * [email protected] 0 049 89 12146 154 * [email protected]

Stock preparation control time series; Top: Actual value (blue) and set value (red), Bottom: Control variable (here: opening of the dilution water valve) 82 Forschungsreport 2006 / Research Report 2006 PTS NEWS

Störungsfreier Betrieb der anaeroben Abwasserreinigung Trouble-free operation of anaerobic effluent treatment in recy- beim Recycling hochwertiger Altpapiersorten cling high-quality recovered paper grades

Verfahren zur anaeroben Reinigung für Kreislauf- und Abwässer Methods for the anaerobic treatment of process water and effluents sind in der Papierindustrie fest etabliert. Unter speziellen Produk- are long established in the paper industry. The performance and tionsbedingungen und/oder Rohstoffeinsatz kann jedoch die Leis- thus the economy of the methods cannot be guaranteed with cer- tungsfähigkeit und somit die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens nicht tainty, however, when they are carried out under special produc- sicher gewährleistet werden. Es gibt Hinweise, dass der marktbe- tion conditions and/or when special raw materials are used. There dingte, zunehmende Einsatz von höherwertigen Altpapiersorten wie are indications that the market-related, increased use of high-qual- holzfreien, weißen, gestrichenen Sorten, SD- und Thermopapieren ity recovered paper grades such as white, wood-free, coated grades, zu Beeinträchtigungen in der Betriebsstabilität und einem Rückgang carbonless copy papers and thermal papers has caused operational des CSB-Wirkungsgrad führen. Den gestiegenen Qualitätsbedürfnis- stability to be impaired and COD efficiency to decline. The demands sen beim Einsatz von Altpapier kann nur dann entsprochen wer- for better quality when recovered paper is used can only be met if den, wenn es gelingt, verfahrens- und/oder produktionstechnische papermakers succeed in finding process- and/or production-related Maßnahmen zur Vermeidung dieser Störungen in Anaerobanlagen measures to prevent such failures in anaerobic plants. zu finden. The aim of research project AiF 14301 was therefore to prevent pro- Ziel des Forschungsrojektes AiF 14301 ist es, einen sicheren und duction failures by guaranteeing the reliable and efficient operation leistungsfähigen Betrieb von Anaerobanlagen beim Einsatz von of anaerobic plants when high-quality recovered paper grades are hochwertigen Altpapiersorten zu gewährleisten und Störungen zu used. vermeiden. Up to now, on-site analyses have been conducted in four paper mills Bislang wurden Betriebsuntersuchungen an 4 Papierfabriken (drei (three mills with an anaerobic plant) that use high-quality recov- mit Betrieb einer Anaerobanlage), die höherwertige Altpapiersorten ered paper grades (thermal and carbonless copy papers as well as (Thermo- und SD-Papiere sowie hochweiße Büropapiere) als Rohstoff ultrawhite office papers) as the raw material. The high-quality recov- einsetzen, durchgeführt. Die eingesetzten höherwertigen Altpapiere ered paper grades were subjected to chemical and biological analysis. wurden chemisch und biologisch analysiert, zudem wurden Produk- In addition, the production and operating parameters were collected tions- und Betriebsdaten erfasst und ausgewertet. Zur Vermeidung and analysed. Pilot trials were conducted in one paper mill with an von Störungen durch solche Altpapiere, wurden u. a. halbtechnische anaerobic test plant to prevent disruptions from occurring due to Versuche mit einer anaeroben Versuchsanlage in einer Papierfabrik such recovered papers. unternommen. When carbonless copy paper is 4000 Beim Auflösen von SD-Papier ge- Reference batch ICR inlet "with CCP" ICR inlet "without CCP" pulped, inert substances in par- 3500 langen insbesondere inerte Stoffe, CCP = Carbonless copy paper ticular are introduced into the 3000 beim Auflösen von Thermopapier effluents; when thermal paper is 2500 sowohl inerte als auch hem- pulped, both inert and inhibitive 2000 mende Stoffe ins Abwasser, die substances enter the effluents and zu Beeinträchtigungen des an- COD [mg/l] 1500 impair anaerobic degradation. aeroben Abbaus führen. Erstere 1000 The former cause residual COD erhöhen den Rest-CSB nach bio- 500 to rise after biological treatment, logischer Behandlung, die letzte- 0 the latter actually damage the 0 2 4 6 8 10 12 14 ren schädigen die aktive Biomas- Test duration [d] active biomass itself. These sub- se selbst. Diese Substanzen sind stances are normally insoluble in The introduction of inert substances by carbonless copy paper im Normalfall wasser­unlöslich. water. They are transported in Sie werden im Wassersystem transportiert, indem sich durch weitere the water system by virtue of the fact that other species in the ef- im Abwasser vorhandene Stoffgruppen Schutzkolloide ausbilden. Es fluents form protective colloids. Some of these substances were able konnten einige dieser Substanzen identifiziert werden. Bislang wur- to be identified. Up to now, no truly satisfactory measures have been den noch keine zufrieden stellenden Maßnahmen gefunden, um den found to guarantee the operation of anaerobic plants when thermal Betrieb von Anaerobanlagen beim Einsatz von Thermopapier zu ge- paper is used. Processes for membrane filtration, ozone oxidation and währleisten. Es wurden Verfahren zur Membranfiltration, Ozonoxi- adsorption on bentonite or limestone have been studied. Thermal dation sowie Adsorption an Bentonit oder Kalk untersucht. Mit hoch effluents pretreated with high dosages of activated charcoal did not dosierter Aktivkohle vorbehandelte Thermoabwässer zeigen keine cause any further impairment in anaerobic degradation. This proc- Beeinträchtigung mehr beim anaeroben Abbau, allerdings ist dieses ess, however, is not economical. Verfahren nicht wirtschaftlich einsetzbar. Gabriele Weinberger Gabriele Weinberger 0 049 89 12146 463 0 049 89 12146 463 * [email protected] * [email protected] 11 2006 Forschungsreport 2006 / Research Report 2006 83

Einsatz von Ozon zur Verbesserung der Eigenschaften von The use of ozone for improving the properties of aerated sludges Belebtschlämmen in aeroben Stufen biologischer Abwasser- in the aerobic stages of biological effluent treatment plants reinigungsanlagen

Die aerobe Abwasserreinigung auf Basis des Belebungsverfahrens ist Aerobic effluent treatment based on the activated sludge process is in der Papierindustrie das am häufigsten angewandte Reinigungsver- the treatment method most frequently employed in the paper indus- fahren. In den letzten Jahren wurden zunehmend Probleme durch try. In the past few years, however, more and more problems have verschlechtertes Absetzverhalten von Belebtschlämmen verzeichnet. arisen as a result of the poor settling behaviour of aerated sludges. Aufgrund der hohen Komplexizität des Zusammenspiels abwasser- Owing to the enormous complexity of the interaction of effluent and und betriebsspezifischer Parameter konnten bislang keine effektiven operational parameters, so far no effective measures have been found Maßnahmen für Papierfabriksabwässer gefunden werden. In dem to deal with mill effluents. Ongoing research project AiF 14695 is laufenden Forschungsprojekt AiF 14695 wird untersucht, welcher designed to study the dosing point, the ozone dose and the duration Dosierort, welche Ozondosis und welche Ozonisierungsdauer am of ozonisation that are the most suitable to reliably prevent sludge besten geeignet sind, um die Absetzeigenschaften von Belebtschläm- problems by improving the settling behaviour of the aerated sludges men Altpapier verarbeitender Papierfabriken so zu verbessern, dass from recovered paper processing paper mills. Schlammprobleme sicher vermieden werden. Batch activated sludge treatment was simulated on a laboratory scale Hierzu wird im Labormaßstab das Belebtschlammverfahren im for this purpose. Part of the sludge was replaced by untreated sludge Batchtest simuliert. In täglichen Zyklen wird ein Teil des Schlammes on a daily basis and the entire batch was subsequently ozonised. The durch unbehandelten Schlamm ersetzt und anschließend der ge- following parameters were varied during this process: samte Ansatz ozonisiert. Dabei werden folgende Parameter variiert: • Dosing point: outlet of the aeration tank or return sludge

• Dosierort: Ablauf Belebungsbecken oder Rückschlamm • Ozone dose: 1 – 10 g O3/kg SS

• Ozondosis: 1 – 10 g O3/kg TS • Duration of ozonisation: 10 and 60 minutes • Ozonisierungsdauer: 10 und 60 Minuten Initial trials have shown that the maximum ozone dose studied (10

Die ersten Versuche haben gezeigt, dass die höchste untersuchte g O3/kg SS) and the longest duration of ozonisation studied (60 min-

Ozondosis (10 g O3/kg TS) und die längste untersuchte Ozonisie- utes) served to reduce the sludge volume index the most. For in- rungsdauer (60 Minuten) den Schlammindex am weitesten gesenkt stance, the index dropped from 1300 cm³/g SS to 300 cm³/g SS after haben. So wurde der Index von 1300 cm³/g TS nach 6 Versuchstagen six trial days. The differences in SVI on trial day „0“ were caused by reduziert bis auf 300 cm³/g TS. Die unterschiedlichen Indizes am the slight differences in the SS contents of the batches. The sludge Versuchstag „0“ wurden durch die leicht unterschiedlichen TS-Ge- settling behaviour also improved as a result of ozonisation. Sludge halte der Ansätze verursacht. Das Absetzverhalten des Schlammes activity was determined by adding glucose to the batches for three wurde durch Ozonisierung ebenfalls verbessert. Zur Bestimmung days after completion of the trial, equivalent to a COD of 500 mg/l. der Schlammaktivität wird den Ansätzen am Ende der Versuchs- COD degradation was then determined. COD elimination within 24 laufzeit für drei Tage Glukose, äquivalent einem CSB von 500 mg/l hours exceeded 80 % in almost all cases. In addition, more COD was zudosiert und der CSB-Abbau bestimmt. Die CSB-Elimination inner- degraded than was actually added in the form of glucose. Ozonisa- halb 24 Stunden betrug fast immer über 80 %. Dabei wurde mehr tion in no way impaired the efficiency of degradation. CSB abgebaut als in Form von Glukose zudosiert worden war. Die Svenja Bierbaum Ozonisierung zeigte keine Beeinträchtigung der Abbauleistung. 0 049 89 12146 144 Svenja Bierbaum * [email protected] 0 049 89 12146 144 * [email protected]

2000 0 g O3/kg SS, 0 min 1800 4 g O3/kg SS, 10 min 1600 4 g O3/kg SS, 60 min 10 g O3/kg SS, 10 min 1400 10 g O3/kg SS, 60 min 1200 1000

SVI [cm³/g SS] 800 600 400 200 0 0 6 Trial day

Sludge volume index (SVI) of the untreated sludges (0 g O3/kg SS, 0 min) and ozonised sludges at the start of the trials (day 0) and after six trial days