Die Herstellung von Papier hat eine sehr lange Tradition. Historischen Quellen zufolge wurde das erste Papier aus Zellulosefasern aus Flachs,

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2 Die Herstellung von Papier hat eine sehr lange Tradition. Historischen Quellen zufolge wurde das erste Papier aus Zellulosefasern aus Flachs, Baumwolle und anderen Pflanzen um das Jahr 105 n. Chr. in China hergestellt. Im Laufe der Jahrhunderte kamen verschiedene Rohstoffe in der Papierherstellung zum Einsatz. Dank der industriellen Revolution entwickelte sich aus der anstrengenden Handarbeit, dem Schöpfen einzelner Bogen, eine com putergestützte rationelle Massenproduktion. Die Grundlagen der Papier- und Kartonherstellung sind jedoch nach wie vor dieselben. Zellulosefasern werden aus natürlichen, nachwachsenden Rohstoffen gewonnen. Das Verfahren beginnt wie eh und je mit einer wässrigen Suspension mit sehr geringer Faserkonzentration. Der Großteil des Wassers wird anschließend durch Absaugen und Trocknen wieder entzogen. Ein Bogen Papier besteht immer noch aus einem feinen Geflecht aus Zellulosefasern. Der Schritt vom Papier zum Karton ist nicht groß. Man unterscheidet zwei Arten von Karton: den einlagigen und den mehrlagigen. Aus Qualitätsgründen ist Karton üblicherweise in mehreren Lagen aufgebaut, die durch die wiederholte Aufbringung der hochverdünnten Fasersuspension entstehen. Dieses mehrlagige Material wird in großem Umfang für Verpackungen und grafische Anwendungen eingesetzt. 7

3 Seit Mitte des 19. Jahrhunderts werden Zellulosefasern hauptsächlich aus Holz gewonnen. Die Faserstoffgewinnung erfolgt chemisch oder mechanisch aus natürlich vorkommenden Arten. Im Falle von Iggesund sind dies Fichte, Kiefer und Birke aus bewirtschafteten Wäldern in Skandinavien und anderen europäischen Ländern. Diese Wälder werden von den Branchen, die auf den guten Zugang zu Holz angewiesen sind, unterhalten und vergrößert. Daher wächst der Baumbestand Jahr für Jahr. In vielen Gebieten übersteigt die Zuwachsrate inzwischen die Menge des eingeschlagenen Holzes. Diese umsichtige Forstwirtschaft gewährleistet, dass die Wälder auch in Zukunft ein Teil des nachhaltigen natürlichen Zyklus und eine beständige Quelle für Rohstoffe sein werden. Die Fasern in einem Baumstamm verlaufen parallel zu seiner Länge. Die Länge der Fasern variiert je nach Baum art, aber im Allgemeinen übersteigt die Länge die Breite. Die folgende Tabelle gibt eine Übersicht über die Faserform und -länge. Art Faserlänge, mm Faserbreite, μm Form Fichte 3,1 3, Bandförmig, flach Kiefer 2,0 3, Bandförmig, flach Birke 0,9 1, Zylindrisch mit spitzen Enden Fichtenfaser lang und flach Birkenfaser kurz und zylindrisch Kiefernfaser lang und flach Fasermischung aus Fichten-, Kiefern- und Birkenholz Zellulose und Naturgesetze Kohlendioxid und Wasser werden durch die Einwirkung des Sonnenlichts auf das Chlorophyll, das den Pflanzenzellen ihre grüne Farbe verleiht, in einfache Kohlenhydrate auf Glucosebasis umgewandelt. Bei diesem Photosynthese genannten Vorgang wird Sauerstoff freigesetzt. Die Kohlenhydrate können in den Pflanzen zu Zellulose polymerisieren. Zellulose hat ein hohes Molekulargewicht und eine lineare Kettenstruktur. Die Pflanzen brauchen Zellulose für 8

4 ihr Wachstum und bilden daraus Zellen, die wir Fasern nennen, sowie andere Strukturen, die das Leben der Pflanze sichern. Jede Art hat ihre eigene, charakteristische Faserstruktur. Viele Baumarten sind im Laufe der Zeit durch Zucht und Entwicklung zu einer erneuerbaren Rohstoffquelle für die Karton- und Papierindustrie geworden, die daraus eine breite Produktpalette fertigt. Eine umsichtige Forstwirtschaft und die Herstellung von Papierprodukten hängen daher eng zusammen. Holzfasern bestehen zu etwa 44 % aus Zellulose. Reine Zellulosefasern sind weich, flexibel und weiß. Weitere Bestandteile sind Hemizellulosen, Lignin und Extraktstoffe. Hemizellulosen sind eine Gruppe von Substanzen, die mit Zellulose verwandt sind, jedoch ein geringeres Molekulargewicht und eine kompliziertere Kettenstruktur aufweisen. Lignin ist ein komplexeres Polymer und ein ganz anderer Stoff als Zellulose, hart und spröde. Hemizellulosen und Lignin sind auch in den Fasern enthalten, die höchste Ligninkonzentration tritt jedoch zwischen den Fasern auf. Lignin verbindet die Fasern miteinander und verleiht der Holzstruktur ihre Steifigkeit. Bei der Faserstoffgewinnung bzw. dem Holzaufschluss werden die Unterschiede zwischen Zellulose und Lignin genutzt. SAUERSTOFF (O2) CHLOROPHYLL SACCHAROSE USW. WASSER (H2O) Das Prinzip der Photosynthese KOHLENDIOXID (CO2) SONNENLICHT Weitere Naturgesetze Einige natürliche Eigenschaften sind bei allen Holzfasern mehr oder minder gleich, während andere nur bei bestimmten Holzarten auftreten. Die Eigenschaften der Fasern werden auch durch das jeweilige Aufschlussverfahren beeinflusst. Allgemeine Eigenschaften sind: Die Fähigkeit der Fasern, ineinanderzugreifen und sich zu einer festen, homogenen Struktur zu verbinden Die Flexibilität, Form und Abmessungen, die es den Fasern ermöglichen, ein gleichmäßiges Geflecht zu bilden Die Eigenschaft der Fasern, während des Herstellungs verfahrens durch mechanische Behandlung oder Zusätze positiv verändert werden zu können Auswahl der Rohstoffe Fasertypen Zellulose im Makro-, Meso- und Mikromaßstab Grundsätzlich besteht die Wahl zwischen langen Fasern (Fichte/Kiefer) und kurzen Fasern (Birke). Der Kartonher-steller versucht, das gewünschte Erscheinungsbild und die produktspezifischen Funktionseigenschaften durch die sorgfältige Auswahl und Mischung der Fasern zu erzielen. Faserstofftypen Es gibt drei verschiedene Verfahren zur Faserstoffgewinnung, bei denen unterschiedliche Arten von Faserstoff entstehen: Holzstoff, und Sekundärfasern. 9

5 Holzstoff Im mechanischen Verfahren ist die Faserausbeute aus dem Holz sehr hoch. Der Ligningehalt im Holzstoff macht die Fasern hart und steif. Der daraus hergestellte Karton weist daher eine hohe Steifigkeit, eine begrenzte Festigkeit, eine niedrige Dichte und eine geringere Elastizität auf. Mechanisch gewonnener Primärfaserstoff, der Lignin enthält, reagiert stärker auf Veränderungen in der Umgebung wie Feuchtigkeit und Temperatur, was negative Auswirkungen auf die Planlage und Dimensionsstabilität haben kann. Ein ausschließlich aus Holzstoff bestehender Karton ist daher nicht besonders strapazierfähig. Der Karton hat die gelbliche Farbe des verwendeten Holzes und ist rein, da er ausschließlich aus bekannten natürlichen Rohstoffen besteht. Im chemischen Verfahren bleibt die Länge der Primärfaser erhalten. Die extrahierte reine Zellulose entwickelt einen hohen Konsolidierungsgrad. Diese beiden Eigenschaften ergeben einen sehr festen Kartonbogen. Holzstoff Die Faser ist flexibel und biegsam. Dies gewährleistet gute Eigenschaften beim Rillen, Prägen und Schneiden sowie eine geringe Staubbildung. Gebleichter hat einen hohen Weiß- und Helligkeitsgrad sowie eine hohe Lichtbeständigkeit. Karton aus chemisch gewonnenem Primärfaserstoff verfügt über den höchsten Reinheitsgrad und bietet verpackten Produkten den besten Schutz vor Geruchs- und Geschmacksveränderungen. Sekundärfasern Für das Recyclingverfahren wird ein breites Spektrum an Altpapier und Altkarton verwendet. Bei jedem Recyclingvorgang werden die Fasern verunreinigt und verkürzt. Außerdem verringert sich ihre Fähigkeit zur Konsolidierung. Daher müssen Primärfasern zugeführt werden, um die Qualität dieses Faserstoffs zu gewährleisten. Sekundärfaserstoff wird bei der Stoffaufbereitung sorgfältig gereinigt und gesiebt. Gemischtes Altpapier wird in der Regel für die Kartonherstellung nicht entfärbt. Der Faserstoff kann deshalb Spuren von Druckfarben, Klebstoffen und anderen Rückständen enthalten, die dem Karton eine graue Farbe verleihen. Die Zusammensetzung des Endprodukts lässt sich weniger gut voraussagen als bei Karton aus Primärfasern, und auch die Funktionseigenschaften sind schlechter. Weitere Informationen über Sekundärfasern finden Sie im Kartonhandbuch. FALTFÄHIGKEIT Decklage Mittellagen Rückseitenlage Querschnitt durch einen Karton Querschnitt durch einen mehrlagigen Karton Faltfähigkeit von einlagigem und mehrlagigem Karton im Vergleich 10

6 Kartonherstellung Neben den verschiedenen Faser- und Faserstofftypen haben der Aufbau und der des Kartonbogens ebenfalls einen Einfluss auf die Eigenschaften des fertigen Kartons. Durch die Auswahl und Kombination der Fasertypen, die Verfahren zur Faserstoffaufbereitung, den Bogenaufbau und den Oberflächenstrich erhält der Karton die gewünschten Eigenschaften, um ein breites Nachfragespektrum abzudecken. Mehrlagiger Karton Durch das Zusammenbringen unterschiedlicher Faserstofflagen in der Nassphase kann der Kartonhersteller die Vorzüge der einzelnen Faserstoffarten in einer Kartonqualität miteinander kombinieren. Man kann für die verschiedenen Schichten auch dieselbe Faserstoffart verwenden, wobei die einzelnen Lagen individuell behandelt und geformt werden, um die bestmögliche Qualität zu erzielen. Mehrlagiger Karton bietet außerdem Vorteile beim Rillen und Falten. Oberflächenstrich Weiß pigmentierte Streichmassen, die in der Regel auf Kaolin und Kalziumkarbonat basieren, werden in ein, zwei oder sogar drei Schichten auf der Druckseite oder auf beiden Seiten des Kartons aufgetragen. Dadurch werden Weiße, Glätte und Glanz erhöht, Merkmale, die für die gewünschten Druck- und Lackiereigenschaften ausschlaggebend sind. Kartonsorten In diesem Abschnitt werden die gebräuchlichsten Kartonsorten beschrieben. GZ-Querschnitt GC-Querschnitt Gebleichter Gebleichter Holzstoff Ungebleichter oder gebleichter Vollgebleichter karton (GZ) Vollgebleichter karton (GZ) besteht ausschließlich aus gebleichtem. Manchmal wird dieses Produkt nach dem Verfahren der herstellung (Sulfatverfahren) auch als SBS (Solid Bleached Sulphate) bezeichnet. Die Druckseite ist meist gestrichen, bei einigen Qualitäten auch die Rückseite. Der Karton hat eine mittlere Dichte und Druckeigenschaften, die den hohen Anforderungen von grafischen Erzeugnissen und Verpackungen gerecht werden. GZ lässt sich leicht stanzen, rillen, heißfolienprägen und prägen. Er bietet daher ein breites Spektrum für modernstes Struktur- und Oberflächendesign. GZ ist ein reiner und hygienischer Primärfaserkarton und somit geeignet für die Verpackung von aroma- und geschmacksempfindlichen Produkten. Chromokarton (GC1, GC2) Chromokarton (GC) enthält zwischen Schichten aus Mittellagen aus gebleichtem oder ungebleichtem Holzstoff. Die Deckschicht aus ist gebleicht und pigmentgestrichen. Die Rückseite des Kartons kann cremefarben sein, wenn die Rückseitenlage aus gebleichtem lichtdurchlässig ist und die Farbe der Mittellagen durchscheint (GC2, Chromokarton mit heller Rückseite). Die Rückseitenlage kann jedoch auch weiß sein, wenn eine dickere oder kaolingestrichene lage verwendet wurde (GC1, Chromokarton mit weißer Rückseite). Die Kombination von inneren Lagen aus Holzstoff mit äußeren Lagen aus gewährleistet einen festen und steifen Kartonbogen nach dem physikalischen Prinzip des bekannten Doppel-T-Trägers. Es handelt sich um ein Material mit geringer Dichte und hoher Steifigkeit. Vollgestrichene Qualitäten bieten hervorragende Druckergebnisse und eine ausgezeichnete optische Wirkung. Die gleichbleibend hohe Reinheit dieses Primärfaserkartons gewährleistet Produktsicherheit. 11