Herstellung von Papier

– 2024-05-29 10:43:00

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Von Handarbeit bis High-Tech-Fabrik – Papierproduktion im Wandel

Ein Blick in die Vergangenheit zeigt: Papier wird seit tausenden Jahren von Menschen genutzt. Laut Überlieferungen gab es die ersten Prototypen im alten Ägypten – hergestellt aus den Fasern der Papyruspflanze. Mit fortschreitenden Technologien entwickelte sich auch die Produktion von Papier weiter: Zusätzliche Rohstoffe und verschiedene Techniken bestimmten die Herstellung.

Von der mühsamen Handarbeit unserer Vorfahren ist heute nur noch wenig geblieben. Papier entsteht nun in großen Fabriken. Wo früher Menschen im Einsatz waren, machen jetzt hochmoderne Maschinen die Arbeit. Wir zeigen Ihnen, wie die Herstellung von Papier abläuft.

Wie sieht die moderne Papierherstellung aus?

Früher nutzten Menschen für die Produktion von Papier Pflanzenfasern oder sogar alte Lumpen. Ist das immer noch so? Das Grundkonzept bleibt erhalten, allerdings hat der technische Fortschritt auch vor der Papierherstellung keinen Halt gemacht, weshalb sich die gängigen Verfahren im Vergleich zur damaligen Zeit deutlich verändert haben.

Die Grundbestandteile von Papier sind weiterhin Faserstoffe oder Cellulose und Wasser. Die Fasern stammen überwiegend aus pflanzlichen Quellen wie der Birke oder Kiefer. Dabei werden die Hölzer gekocht und so in ihre Einzelteile zerlegt. Aber auch aus Textilien und Altpapier lassen sich die Rohstoffe gewinnen. Zudem schaffen es vermehrt ressourcenschonende Bestandteile wie Gras oder Bambus auf den Markt. Zukünftig wird sich bei der Zusammensetzung also auch noch einiges ändern.

Die Fasern werden vor der Produktion gemahlen. Auf diese Weise entstehen kleinste Faserteilchen und enthaltene Zusatzstoffe verlieren ebenfalls ihre Wirkung. An diesem Punkt lösen die Hersteller*innen auch die Farbe aus dem wiederverwerteten Altpapier, um eine versehentliche Färbung der Rohmasse zu verhindern.

Im Weiteren Verlauf kommt dann die nötige Flüssigkeit zu den Faserteilchen. Dabei ergibt sich ein Papierbrei, der in weiten Teilen aus Wasser besteht. Der Brei wird nun auf ein Sieb aufgetragen, damit das Wasser abtropfen kann. In den modernen Maschinen geschieht das über einen dünnen Strahl, der auf ein rotierendes Sieb trifft. Ist das Wasser vollständig abgelaufen, befindet sich auf diesen Sieben eine Masse – das sogenannte Papiervlies.

Diese Grundform des Papiers enthält in der Regel immer noch eine große Menge Wasser, das entfernt werden muss. Dafür sorgen verschiedene Walzen die das Papiervlies pressen und somit fast vollständig entwässern. In der nachfolgenden Trockenpartie, die wie ein Backofen funktioniert, verliert die Rohmasse auch das letzte enthaltene Wasser.

Zum Abschluss läuft das Papier über eine weitere Walze. Dort wird es noch ein weiteres Mal geglättet und anschließend auf große Rollen aufgerollt. Je nach Wunsch kann das Papier außerdem auf ein bestimmtes Maß zugeschnitten und dann auch verpackt werden. In einigen Fabriken wird das Papier im letzten Arbeitsschritt auch gestrichen. Die Oberfläche wird auf diese Weise noch glatter und vor allem weißer, was für bestimmte Anwendungsbereiche nötig ist.

Aus welchen Rohstoffen besteht Papier?

Sie wissen bereits: Hauptsächlich werden Pflanzenfasern oder Cellulose zur Herstellung von Papier verwendet. In der Theorie eignen sich aber alle Cellulose haltigen Stoffe für die Produktion. Historisch wurden deshalb bereits viele verschiedene Rohstoffe in Papier verarbeitet – egal ob alte Lumpen, die auch Hadern genannt werden, Hanf oder sogar Seidenabfälle. Die Fasern aus Textilien benötigen Hersteller*innen vor allem für robuste Papiersorten, zum Beispiel für Wertpapiere oder Briefmarken.

Zwar greift die moderne Produktion auch auf andere Rohstoffe zurück, aber der Markt wird weiterhin von Fasern aus Holz und Altpapier beherrscht. Bei der Vielzahl der Stoffe nutzen die Expert*innen eine Kategorisierung. Sie unterscheiden sowohl Halb- und Ganzstoffe als auch Primär- und Sekundärstoffe.

Unter die Halbstoffe fallen sämtliche Faserstoffe – unabhängig aus welchem Material sie gewonnen werden. Die Unterscheidung zwischen Primär- und Sekundärstoffen hängt davon ab, wie häufig die Fasern zum Einsatz kommen. Wird eine Faser zum ersten Mal genutzt, sprechen die Hersteller*innen von einem Primärstoff. Dabei kann es sich zum Beispiel um frisches Holz handeln.

Ein Sekundärstoff stammt aus wiederverwerteten Materialien: Bei der Papierherstellung ist das vor allem Altpapier, das recycelt wird. Und was passiert, wenn das recycelte Papier vorher bedruckt war? Dann setzen Hersteller*innen auf einen Prozess namens „Deinking“. In dessen Verlauf leiten die Produktionen verschiedene chemische Vorgänge ein, die Druckfarben nach und nach aus dem Altpapier lösen.

Der Nachteil: Je häufiger das Altpapier wiederverwertet wird, desto höher ist der Anteil der genutzten Zusatzstoffe. Deswegen verwenden die Fabriken Fasern aus Altpapier in der Regel nur etwa sechsmal – allein schon deshalb, weil die Fasern mit jeder Wiederverwertung an Qualität und Robustheit verlieren.

Cellulose stammt hauptsächlich aus den Zellwänden von Holz und anderen Pflanzen. Wenn man Chemiker*innen fragt, sprechen diese von einem Polymer, also ein Stoff der aus Glukose- und Wasserstoffteilchen besteht. Wird das Holz vor der Produktion von Papier gekocht, erhält man die einzelnen Bestandteile. Die eingesetzten Chemikalien während des Prozesses bestimmen den Namen. Es existieren Natron-, Sulfit- und Sulfatverfahren.

Der gewonnene Zellstoff ist von Natur aus gelb oder braun gefärbt. Damit in der Produktion weißes Papier entsteht, muss die Cellulose also nochmal gebleicht werden. Aus Gründen des Umweltschutzes nutzen die Hersteller*innen dazu meist Chlordioxid. Sulfatzellstoff ist besonders robust und eignet sich ideal für Druckerpapier, während Sulfitzellstoff auf Grund seiner weichen Oberfläche häufig für Hygienepapier verwendet wird.

Neben den hauptsächlichen Rohstoffen, setzen die Expert*innen in der Produktion weitere Stoffe ein, um das Papier zu vollenden. Porzellanerde oder Calciumcarbonat sorgen für eine gleichmäßige Pigmentierung, Talkum verhindert poröse Stellen und Titanweiß lässt die Oberfläche glänzen. Durch Leimungsstoffe kann das Papier erst beschriftet werden, da es die Saugfähigkeit verringert. Damit sich das Papier nicht einfach auslöst, kommen sogenannte Nassfestmittel zum Einsatz.

Traditionelle Herstellung im neuen Gewand

Der gesamte Prozess der Papierherstellung ist heute ein vollautomatischer Vorgang. Und trotzdem können Sie die Parallelen zum Ursprung erkennen. Die Hauptbestandteile sind gleichgeblieben. Die technischen Voraussetzungen sind jedoch andere. Auch deshalb ist die Produktion keine Handarbeit mehr, sondern ein hochmoderner industrieller Prozess.