Taschentücher, Toilettenpapier, Briefumschläge, Bücher, Zeitungen – niemand möchte sich diese Produkte aus dem Alltag wegdenken. Aber wie erfolgt dabei die Herstellung des Papiers?

Aufbereitung von Holz zu Halbstoff

Mechanischer Aufschluss: Holzstoff

Entrindete Holzprügel werden in einem Refiner unter Zugabe von heißem Wasser zu Holzschliff zermahlen. Durch eine Vordämpfung lösen sich die Fasern beim Schleifen leichter. Sämtliche Bestandteile des Holzes, wie z.B. Zellulose, Lignin und Harz verbleiben im Holzstoff. Das Lignin ist dabei für die Vergilbung des Papiers verantwortlich.

Chemischer Aufschluss: Zellstoff

Eine weitere Möglichkeit zur Aufbereitung von Holz zu Holzstoff ist das chemische Aufschlussverfahren. Dabei wird qualitativ höherwertiger Faserstoff gewonnen, als beim mechanischen Aufschluss. Hier werden Holzhackschnitzel in sauren oder alkalischen Lösungen gekocht. Als Ergebnis erhält man fast reinen Zellstoff (Zellulose).

Im Gegensatz zu mechanisch aufgeschlossenem Holzstoff, ergibt Zellstoff ein wesentlich reißfesteres Papier, da die Fasern noch überwiegend in ihrer ursprünglichen Länge vorhanden sind. Chemisch aufgeschlossener Zellstoff vergilbt kaum, da das Lignin fast völlig herausgelöst wird.

Bleichen des Halbstoffes

Holzstoff und Zellulose haben einen bräunlichen Farbton. Um weißes Papier herstellen zu können, muss der Halbstoff gebleicht werden.

Sekundärfasern – Altpapier

Mit 65% Einsatzquote ist Altpapier neben Holz der wichtigste Faserrohstoff zur Papierherstellung in Deutschland. Das Altpapier wird als Erstes in Wasser aufgelöst und zerfasert. Anschließend werden grobe papierfremde Teile wie Klammern oder Kleberückstände entfernt. Danach wird mit Hilfe von Wasser, Natronlauge und Seife die Druckfarbe entfernt. Durch dieses Verfahren leidet die Qualität der Fasern und es müssen immer wieder frische Fasern zugeführt werden.

Aufbereitung von Halbstoff zu Ganzstoff

Im sogenannten Pulper (Stoffauflöser) wird der Halbstoff unter Zugabe von Wasser in eine Wasser-Stoff-Suspension gebracht. Anschließend wird diese Suspension im Refiner gemahlen. Die Art der Mahlung bestimmt im Wesentlichen die Eigenschaft (Saugfähigkeit und Festigkeit) des Papiers.

Füll- und Hilfsstoffe

Papierherstellung

Vor der Stofflaufbahn werden der Fasersuspension verschiedene Füll- und Hilfsstoffe zugeführt, welche im Folgenden genauer beschrieben werden.

Füllstoffe sind vor allem Kreide und Kaolin. Diese lagern sich bei der Produktion zwischen den Fasern ein und sorgen für eine höhere Opazität und Glätte des Papieres.

Das Hinzugeben von optischen Aufhellern sorgt für eine Steigerung der Weiße des Papiers. Dadurch wird UV-Licht absorbiert und Licht im sichtbaren Bereich des Spektrums emittiert.

Um die Saugfähigkeit des Papiers herabzusetzen, wird Leim in das Halbzeug vor der Papiermaschine hinzugefügt, sodass eine Stoffleimung entsteht.

Für durchgefärbtes Papier werden Farbstoffe eingesetzt.

Produktion in der Papiermaschine

Papiermaschinen sind sehr teure und komplizierte Anlagen, die aus einer Reihe verschiedener Baugruppen bestehen. Produktionsgeschwindigkeiten bis über 100 km/h bei einer Papierbahnbreite von bis zu 10 Metern sind möglich.

Bei allen Papiermaschinen gilt folgender Ablauf:

  • Stofflaufbahn
  • Siebpartie
  • Pressenpartie
  • Trockenpartie
  • Schlussgruppe
  • Aufrollung

Beim Stoffauflauf wird die Wasser-Stoff-Suspension in der Breite gleichmäßig auf dem endlosen Sieb verteilt und weitergeführt. Die Suspension besteht zu diesem Zeitpunkt aus ca. 98% Wasser. Durch das Sieb kommt es anschließend zu einer starken Entwässerung. Dabei prägt sich die Struktur des Siebes in die Papierbahn ein. Um diesen Effekt zu vermindern, wird in Doppelsiebmaschinen das Wasser sowohl nach unten als auch nach oben entzogen. Die Struktur des Papiers ist somit auf beiden Seiten annähernd gleich. Beim Übergang in die Pressenpartie beträgt der Wassergehalt noch etwa 80%.

In der Pressenpartie wird der Papierbahn mechanisch weiteres Wasser entzogen. Beheizte Zylinder lassen in der Trockenpartie weitere Feuchtigkeitsanteile verdampfen. Der Wassergehalt wird auf 4% bis 6% reduziert. Je nach Papiersorte durchläuft die Papierbahn in der Schlussgruppe noch die Leimpresse zur Oberflächenleimung und das Glättwerk. Anschließend wird die Papierbahn aufgerollt.

Veredelung des Papiers

Maschinengeglättetes Papier wird je nach Anforderungen noch nachträglich veredelt. In einem Kalander kann das Papier satiniert werden. Die Papierbahn läuft dabei über mehrere hochglanzpolierte Walzen, die es durch Druck, Hitze und Reibung glätten.

Eine andere Art der Veredelung ist das Streichen des Papiers. In speziellen Streichmaschinen wird die Papieroberfläche mit einer Deckschicht aus Weißpigmenten versehen. Der sogenannte Strich ist die Farbannahme- bzw. Farbaufnahmeschicht im Druck.

Streichfarben sind Dispersionsfarben, die aus Weißpigmenten und Bindemitteln bestehen. Diese Weißpigmente werden übrigens auch als Füllstoffe eingesetzt. Je nach Körnigkeit der Pigmente können verschiedene Oberflächeneigenschaften erzielt werden, z.B. hochglänzend oder matt. Je feiner die Pigmente, desto höher ist der Glanzeffekt der Papieroberfläche.

Ausrüsten

In der Ausrüsterei einer Papierfabrik wird das produzierte Papier für den Druck vorbereitet. Dazu zählt das Schneiden auf die gewünschte Rollen- oder Bogenbreite und das Verpacken des Papiers.