Papierherstellung
| Papiergeschichte:Vom Lumpen zum Holz Papier diente seit seiner Erfindung in China vor über 2000 Jahren als Beschreibstoff und Druckträger. Bis Mitte des 19. Jahrhunderts bestand Papier in Europa aus Hadernfasern, gewonnen aus gebrauchten Textilien (Flachs-, Hanf- und später auch Baumwollgewebe). Aus den zu Fasern zerkleinerten Lumpen, in reichlich Wasser aufgeschwemmt, wurden einzelne Papierbögen (Büttenpapiere) geschöpft und an der Luft getrocknet. Die Erfindung der Papiermaschine um 1800 ermöglichte das Herstellen endloser Bahnen mit hoher Produktivität. Steigende Papiernachfrage führte zu Engpässen beim Rohstoff Lumpen. Zur Überwindung dieses Rohstoffmangels gelang es nach der Jahrhundertmitte, aus Holz durch Schleifen Holzschliffasern und mit Hilfe von Chemikalien Zellstoffasern zu gewinnen. Neben Altpapier ist Holz weltweit der wichtigste Rohstoff für die Papierfertigung. Schematischer Ablauf der Papierherstellung  Rohstoffe zur Papierherstellung >Rohstoffe sind in erster Linie Holz (Holzstoff), daneben aber auch Textilien (Hadern und Stroh). Ein weiterer Ausgangsstoff, der wesentlich zur Papierherstellung eingesetzt wird, ist Altpapier und Zellstoff. 
Rohstoff Altpapier  Der Rohstoff Altpapier ist der Menge nach der wichtigste Rohstoff der Papierherstellung. Sein Anteil am gesamten Faserstoffeinsatz der Papierindustrie lag in 1997 bei 62,5 %. (Zum Vergleich: Holzstoff = 9,0 %, Zellstoff = 28,2 %.) Wegen seiner qualitativen Eigenheiten ist das Altpapier nicht in allen Bereichen der Papierherstellung voll einsetzbar.
Die Vorstellung von einem lückenlosen Kreislauf von Alt- und Neupapier, bei dem das Altpapier der einzige Rohstoff der Papier- und Pappeherstellung wäre, ist bedauerlicherweise eine Illusion. Da sich nämlich bei jedem Einsatz die Qualität der Fasern verschlechtert, muß ständig ein gewisses Mindestmaß an frischem Material zugefügt werden, um einen »Recycling-Kollaps« zu vermeiden. Altpapieraufbereitung 
Rohstoff Holz  Wird in der Bundesrepublik Deutschland weniger eingeschlagen, als in der gleichen Zeit nachwächst. Der Holzeinschlag lag in den letzten Jahren bei knapp 30 Millionen Festmetern jährlich. Der Holzvorrat der Bundesrepublik wurde zuletzt durch die Forsterhebung 1961 geschätzt. Damals kam man auf insgesamt 826 Millionen Festmeter. Unter Berücksichtigung des jährlichen Nettozuwachses (Zuwachs minus Einschlag und Naturschäden) dürfte er heute weit über 900 Millionen Festmeter betragen. Für das Land Bayern wurde ein jährlicher Holzzuwachs von 14 Millionen Festmetern pro Jahr geschätzt. Der jährliche Holzeinschlag erreicht dort aber nur 9 Millionen Festmeter. Ähnliche Verhältnisse können wohl auch im übrigen Bundesgebiet angenommen werden. Die Differenz zwischen Zuwachs und Einschlag könnte man nutzen, ohne den Wald nachhaltig zu reduzieren. Holz wurde erst 1843 als Grundstoff für die Papierindustrie entdeckt. Heute ist es ein wichtiger Faserrohstoff für die Papierherstellung. Bevorzugt wird für diesen Zweck Nadelholz, weil es längere Fasern liefert als Laubholz. Die kürzere Laubholzfaser wird als Beimischung für grafische Papiere sowie für Chemie- und Kunstfaserzellstoff eingesetztMechanische Holzstoffherstellung  Thermomechan. Holzstoffherstellung  Rohstoff Hadern  Hadern (Lumpen) waren bis weit ins 18. Jahrhundert hinein das einzige Rohmaterial der Papierherstellung. Heute stellen solche Textilfasern weniger als ein Prozent des gesamten Rohstoffverbrauchs. Unter den Begriff Hadern fallen Fasern, die praktisch aus reiner Zellulose bestehen, also keinerlei verholzte Bestandteile aufweisen. Eingesetzt werden sie vor allem für Papiere, an die besondere Ansprüche gestellt werden, wie Banknoten- und Dokumentenpapiere oder Dünn- und Bibeldruckpapiere.Rohstoff Zellstoff Strohzellstoff Wird durch Häckseln, mechanische Behandlung und chemisches Aufschließen (Zellstoff) des Strohs gewonnen. Sein Anteil am Rohstoffverbrauch der deutschen Papierindustrie macht höchstens noch 0,2 Prozent aus. Zellstoff Faserstoff, der aus pflanzlichen Faserrohsstoffen durch chemischen Aufschluß gewonnen wird und als Hauptbestandteile Zellulose neben anderen Stoffen wie Hemizellulose, Restlignin und organische Stoffe enthält. Dabei wird das Holz (Laub- und Nadelhölzer) zunächst mechanisch in Hackschnitzel zerkleinert. Diese werden dann mit einer Kochflüssigkeit (Kochung) imprägniert und unter Druck und Temperatur über mehrere Stunden gekocht. Es gibt verschiedene Kochprozesse. Am Schluß der Verarbeitung wird der fertige Zellstoff getrocknet und zu Platten gepreßt oder direkt über eine Pipeline an die Papierfabrik geliefert Zellstoffherstellung  Hilfsstoffe & Füllstoffe Als Hilfsstoffe werden u.a. Füllstoffe, Farbstoffe und Leim bezeichnet. Andere Hilfsstoffe, wie z.B. Kunstharze, werden dann eingesetzt, wenn von den Papieren besondere Eigenschaften verlangt werden. Füllstoffe sind Zusatzstoffe für die Papierherstellung. Sie füllen die Lücken zwischen den Papierfasern aus, verbessern die Opazität (machen das Papier undurch-sichtiger), die Bedruckbarkeit und auch die Glätte eines Papiers. Die Füllstoffe werden meist in Wasser geschwemmt und in der Mischbütte dem Halbstoff zugesetzt. Füllstoffe sind in der Regel Mineralstoffe, wie Kaolin oder Calciumcarbonat.  Herstellung des Halbstoffes
Nachdem die Rohstoffe durch Holzschleifer, Hackmaschine, Kocher, Sortierung, Eindicker und Bleicherei gelaufen sind, kommt der Halbstoff/ Holzschliff in die sogenannte Bütte/ Vorratsbütte.Stoffzentrale  Alle Rohstoffkomponenten werden nach ihrer Aufbereitung der Stoffzentrale zugeführt. Hochfeine Regelsysteme steuern hier je nach Herstellungsrezeptur die Stoffproportionen. In der Regel setzt sich das Rohpapier zu rund 90 Prozent aus Faserstoffen sowie rund zehn Prozent aus Füll- und Hilfsstoffen zusammen. Alle Rohstoffe zusammen, Ganzstoff genannt, werden vor dem Stoffauflauf äußerst stark mit dem Kreislaufwasser der Papiermaschinen verdünnt, gereinigt und von Luftbläschen befreit. Die bei der Papierherstellung anfallenden Papierabfälle werden an dieser Stelle wieder in den Produktionsprozeß zurückgeführt.Die Papiermaschine  Eine „normale“ Papiermaschine ist mit folgenden Komponenten ausgestattet:Stoffauflauf, Siebpartie, Presspartie, Trockenpartie, Leimpresse, Glättwerk, Streichanlage, Aufrollung. Stoffauflauf  In der Papiermaschine werden die Bestandteile des Papiers so aufgebracht, daß sich ein homogener Faserverbund ergibt.Der Stoffauflauf der Papiermaschine verteilt den hochverdünnten Ganzstoff gleichmäßig über die gesamte Siebbreite. 100.000 Liter Faser-Wasser-Gemisch mit nur 500 kg Faseranteil schießen innerhalb einer Minute mit einer Geschwindigkeit von 72 km/h durch genau 1.254 wabenförmige Öffnungen. Auf diese Weise wird eine bestmögliche Faserorientierung erzielt. Eine automatische Querprofilregelung sorgt dafür, daß das Papier ein gleichmäßiges Querprofil erhält Siebpartie  Nach dem Stoffauflauf beginnt bereits wieder der Entwässerungsprozess. Bei der Papiermaschine geschieht dies zunächst im sogenannten Duoformer. Der Flüssigkeitstransport erfolgt hier, anders als beim konventionellen Langsieb, über zwei endlos umlaufende, feinmaschige Kunststoffsiebe. Daraus resultiert ein nahezu symmetrischer Blattaufbau und eine weitgehende Gleichseitigkeit der Oberflächen. Schon eine Sekunde nach Auftreffen des Stoffstrahls auf das Doppelsieb verlässt das Faservlies die Siebpartie mit einem Trockengehalt von rund 18 Prozent.Presspartie  In der Pressenpartie erfolgt die Entwässerung des feuchten, äußerst zugsensiblen Faservlieses durch den mechanischen Druck von Walzenpaaren. Durch den Pressvorgang wird das Papiergefüge verdichtet, die Festigkeit erhöht und die Oberflächengüte entscheidend mit beeinflusst. Nach der Pressenpartie hat das Papier einen Trockengehalt von rund 45 Prozent.Trockenpartie  Faserschonend wird das verbleibende Restwasser in der Trockenpartie aus dem Papier verdampft. Mit einer Geschwindigkeit von 72 km/h durchläuft die Papierbahn slalomartig 50 dampfbeheizte Trockenzylinder. Dabei erhält das Rohpapier ein homogenes Feuchtigkeitsprofil mit einem Trockengehalt von rund 96-98 Prozent. Die Trockenpartie kann in bis zu 3 Zonen á 16- 17 Trockenzylinder aufgeteilt werden.Leimpresse Die Leimpresse ist eine Einrichtung in der Papiermaschine, um auf beide Seiten der Papierbahn einen dünnflüssigen Leim aufzutragen, die sogenannte Harzleimung. Damit wird u.a. die Gefügefestigkeit eines Papiers verbessert. Die andere Möglichkeit ist die Stoffleimung, diese dient dazu, das Papier beschreibbar zu machen und besondere Eigenschaften zu erzielen. Meist wird der Leim der Papiermasse bereits vor der Verarbeitung beigegeben (Stoffleimung), für spezielle Papiersorten gibt es jedoch auch eine nachträgliche Oberflächenleimung innerhalb der Trockenpartie der Papiermaschine Glättwerk  In der Schlussgruppe wird die Blattdicke durch ein 2-Walzen-Glättwerk vergleichsmäßig und das Dickenquerprofil optimiertDas Glättwerk hat die Aufgabe, das Papier vor der Aufrollung am Ende der Papiermaschine durch Druck und eine gewisse Friktion zu glätten. Dadurch entstehen das sogenannte "maschinenglatte Papiere". Aufrollung  Kaum 14 Sekunden nach dem Auftreffen der Fasersuspension auf das Sieb wird das Streichrohpapier auf dem Tambour aufgerollt: Rund 10.000 qm in der Minute - 500 Tonnen am TagAusrüstung Nachdem das Papier die Papiermaschine auf einem Tambor verlässt, wird es in der sogenannten Ausrüstung durch Streichmaschinen, Kalandern und Schneidemaschinen für den jeweiligen Kundenwunsch auf die spezifische Rollengröße bzw. Formatgröße weiterverarbeitet. Streichmaschine  Der Herstellung vom Streichrohpapier schließt sich dessen Veredelung in der Streichmaschine an. Bei den Spezialisten für gestrichene Druckpapiere setzt sich die hochwertige Streichfarbe aus verschiedenen Komponenten zusammen. Wesentliche Elemente sind hochweißes Kaolin und Kalziumcarbonat. Die Streichfarbe wird mit einer Geschwindigkeit von bis zu 85 km/h in der Streichmaschine über ein Düsenauftragswerk im Überschuß auf das Rohpapier aufgetragen. Ein Streichmesser - dynamic blade genannt - sorgt mit seiner spezifischen Klingengeometrie und dem lasergesteuerten Durchbiegungsausgleich des Schaberbalkens für das richtige Strichgewicht und die optimale Verteilung der Streichfarbe. Beispiel: Für die ultraleichten Tiefdruckqualitäten, reicht nur 1 Teelöffel Streichfarbe, um 1 qm Rohpapier zu veredeln.Superkalander  Im Kalander erfolgt die Satinage des gestrichenen Papiers. Dadurch erhält der Druckträger seine Glätte und den brillanten Glanz. Unter Druck und Temperatur wird die Papierbahn im Kalander verdichtet und die Papierdicke verringert. Die 12-Walzen-Superkalander sind mit modernster Technik ausgerüstet. Die Walzen sind zonenweise regulierbar. Das hat den Effekt, daß das Papier ein über die gesamte Bahnbreite vollkommen gleichmäßiges Dickenquerprofil erhält.Schneidemaschine  Auf dem Rollenschneider werden die Tamboure bei Laufgeschwindigkeiten von bis zu 120 km/h in die vom Kunden gewünschte Rollenbreite geschnitten. Modernste Wickeltechnik sorgt für gleichmäßige Wicklungshärte der Papierrollen. Fertig ist das Siliconrohpapier |
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