Ziel der Entwicklung

Primärer Rohstoff der Hersteller von Verpackungspapieren sind Altpapiere. Bedingt durch lokal und temporär unterschiedliche Sortierkonzepte und durch makroökonomische Einflüsse auf die Lebenszyklen von Altpapieren unterliegen die Eigenschaften der Altpapiersorten stetigen Veränderungen, die ohne geeignete Gegenmaßnahmen eine Verschlechterung der Produkteigenschaften zur Konsequenz haben. Die seit Jahren beobachtete Zunahme des Anteils anorganischer Bestandteile in Altpapieren und die zunehmende Alterung der Faserstoffe sind ein deutlicher Beleg der stetigen Veränderung der Rohstoffqualität.
Das Forschungsvorhaben zielte auf die Entwicklung neuer und die Vervollständigung vorhandener Werkzeuge, um mit Methoden der numerischen Simulation Herstellern von Verpackungspapieren bei der Sicherstellung konstanter Produktqualität effektiv zu beraten. Im Rahmen einer modularen Bibliothek stehen den Unternehmen Lösungen zur Verfügung, um strategische Entscheidungen zum Rohstoffeinsatz und zu Verfahrenskonzepten der Stoffaufbereitung mit einem minimalen Risiko vorzubereiten.

Vorteile und Lösungen

Bestandteile der modularen Algorithmen-Bibliothek sind Methoden zur Prognose der Wirkung makroökonomischer Prozesse (Altpapiereinsatzquoten, Ex- und Importe von Altpapier und Papierprodukten) auf die stoffliche Zusammensetzung unterschiedlicher Altpapiersorten sowie zur detaillierten Bewertung der Einflüsse der Rohstoffqualität (z. B. anorganische Bestandteile, mittleres Faseralter) auf Produkteigenschaften mehrlagiger Papiere vor dem Hintergrund unterschiedlicher Strategien der Stoffaufbereitung.

Weitere Programmmodule stellen Algorithmen zur Verfügung, um die Veränderung der Faserstoffkennwerte entlang der Prozesse der Stoffaufbereitung in Abhängigkeit ausgewählter Prozessparameter zu simulieren. Auf Basis semiphysikalischer Ansätze können anhand der Faserstoffkennwerte wesentliche mechanische, strukturelle und optische Eigenschaften der Papierprodukte vorherbestimmt werden, auch in Abhängigkeit ausgewählter wesentlicher Parameter der Papiermaschine (Anisotropie, Pressendruck, Lagenaufbau).
Durch die geschlossene analytische Beschreibung aller Prozesse und Wechselwirkungen können alle Prozessparameter für eine numerischen Optimierung zugänglich.

Zielgruppe und Zielmarkt

Angesichts steigender Rohstoffpreise und sinkender Erlöse können die bereitgestellten Methoden einen wirksamen Beitrag leisten, preiswerte Altpapiersorten für konkrete Produktanforderungen zu identifizieren und den Stoffaufbereitungsprozess geeignet zu konzipieren. Eine optimale Ausnutzung der Faserstoffpotenziale ermöglicht außerdem eine Reduzierung des Einsatz festigkeitssteigernder Additive bis auf ein notwendiges Minimum.
Die PTS bietet interessierten Herstellern von Verpackungspapieren an, auf Basis konkreter Problemstellungen für das Unternehmen eine geeignete Nutzeroberfläche zu entwickeln, die über das Internet gesteuert und genutzt werden kann. Die Installation kostenintensiver Hard- und Software sowie deren Wartung entfällt damit.