Roh. Faserstoffe. und. Zur Papierherstellung

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1 Buchdeckel_1.qxd :15 Seite 1 Roh und Faserstoffe Zur Papierherstellung

2 Projekt_Endergebniss_7verbessert.qxd :10 Seite 1 Faserstoffe Vorwort 1

3 Buchdeckel_1.qxd :15 Seite 3 Inhaltsverzeichnis Vorwort Faserstoffe und sonstige Rohstoffe Holz Aufbereitung von Holz Altpapier Aufbereitung von Altpapier Hadern Aufbereitung von Hadern Kuntsstofffasern und ihre Aufbereitung Einjahrespflanzen und ihre Aufbereitung Sonstige Rohstoffe

4 Buchdeckel_1.qxd :15 Seite 4 Dortmund Juli 2003 Eine Gemeinschaftsproduktion im Rahmen unserer Ausbildung Mediengestallter Digital/ Print. Irina Eulenstein Jenni Iven Lars Busemann

5 Projekt_Endergebniss_7verbessert.qxd :10 Seite 2 Vorwort Nach dem Aufkommen der Buchdruckerkunst benötigte man sehr viel Papier. Die Lumpen, die man bis zu diesem Zeitpunkt zur Papierherstellung benötigtete, reichten kaum aus, um genügend Papier herzustellen. Man brauchte neue Faserstoffe!!! Ein französischer Physiker namens Reaumur beobachtete im Jahre 1740 Wespen, die Holz zernagten, mit Speichel vermischten und ihre Nester aus dem papierähnlichen Stoff bauten. Er sah, dass es möglich sein muss, aus Holz Papier herzustellen ohne Lumpen zu verwenden. Diese Beobachtung war die Grundlage für die Erfindung des Holzschliffs und der Fasergewinnung aus Pflanzen allgemein. Friedrich Gottlob Keller beobachtete ähnliches, und stellte 1843 dann den ersten Faserstoff aus Holz mittels eines großen Schleifsteins her. Von nun an konnte man Papier in großen Mengen herstellen. 2

6 Projekt_Endergebniss_7verbessert.qxd :10 Seite 3 Faserstoffe und sonstige Rohstoffe 3

7 Projekt_Endergebniss_7verbessert.qxd :10 Seite 4 Sonstige Rohstoffe Faserstoffe sind in Primär- und Sekundärstoffe einzuteilen. Primärstoffe sind Rohstoffe, die erstmals in der Fertigung eingesetzt werden. Sekundärstoffe sind Recyclingstoffe, die nochmals dem Produktionsprozeß zugeführt werden. Wichtigster Primärstoff ist das Holz. Für bestimmte Papier- und Kartonsorten werden Einjahrespflanzen, Hadern und Kunststoffasern (synthetische Fasern) benötigt. Sekundärstoffe sind alle in die Fertigung zurücklaufenden Altpapiersorten. Neben den Faserstoffen benötigt man noch weitere Rohstoffe zur Papierherstellung. Diese bestimmen Qualität und Eigenschaften des Papiers. Man bezeichnet sie als Hilfsstoffe und chemische Hilfsmittel. 4

8 Projekt_Endergebniss_7verbessert.qxd :10 Seite 5 Faserstoffe Holz 5

9 Projekt_Endergebniss_7verbessert.qxd :11 Seite 6 Holz Die Rinde umgibt das eigentliche Holz, dass aus Holzfasern und dazwischenliegender Rinde besteht. Unter dem Mikroskop betrachtet sieht Holz wie ein Röhrchenbündel aus. Das Holz besteht aus langgestreckten hohlen Fasern, die im lebendem Baum zum Transport von Nährstoffen und Wasser dienen. Sie bestehen wiederum aus vielen Einzelfasern, den Fibrillen. Die Fibrillen haben große Bedeutung für die Papierfestigkeit, denn sie verfilzen im Papierblatt miteinander und erzeugen so die Papierfestigkeit. Die faserige Masse zwischen den Holzfasern bezeichnet man als Inkrusten. Diese enthalten Lignin und Harz und verkitten die Fasern miteinander. 6

10 Projekt_Endergebniss_7verbessert.qxd :11 Seite 7 Faserstoffe Aufbereitung von Holz Mechanische Holzstoffherstellung Thermomechanische Holzstoffherstellung Dampf sortieren mahlen eindicken bleichen zur Stoffzentrale sortieren mahlen eindicken bleichen zur Stoffzentrale 7

11 Projekt_Endergebniss_7verbessert.qxd :11 Seite 8 Mechanische Aufbereitung Es gibt zwei Verfahren zur Holzaufbereitung: 1. Mechanische Aufbereitung zur Herstellung eines holzhaltigen Halbstoffs, der als Holzstoff bezeichnet wird 2. Chemische Aufbereitung zur Herstellung eines holzfreien Halbstoffs, der als Zellstoff bezeichnet wird. Als erstes muss das Holz entrindet werden. Beim mechanischen Verfahren wurde durch Einsatz von Maschinen das Holz, bzw. die Holzschnitzel zerkleinert und zerfasert. Dies geschieht durch hohen Druck und hohe Hitze. Der Halbstoff, der bei diesem Verfahren herauskommt heißt Holzstoff, da dieser der Zusammensetzung des Holzes entspricht. Papiere, die Holzstoff enthalten heißen holzhaltige Papiere. Sie sind gelblich und relativ undurchsichtig, was für doppelseitiges 8

12 Projekt_Endergebniss_7verbessert.qxd :11 Seite 9 Faserstoffe Aufbereitung von Holz Chemischer Holzaufschluss 9

13 Projekt_Endergebniss_7verbessert.qxd :11 Seite 10 Holz Chemische Aufbereitung Beim chemischen Verfahren werden das entrindete Holz bzw. die Holzschnitzel in speziellen Säuren und Laugen viele Stunden unter Druck gekocht. Dabei lösen sich die Inkrusten bzw. Lignin und Harz in der Kochflüssigkeit, und nur die Zellulosefasern bleiben zurück. Aus dem gekochten Holz ist nun ein Faserbrei geworden. Dieser wird mit weiteren Chemikalien gebleicht und dadurch sehr weiß. Der Halbstoff der herauskommt heißt Zellstoff. Papiere, die aus Zellstoff gefertigt sind, heißen holzfrei. (Holzfreie Papiere dürfen allerdings bis zu 5% Holzschliff enthalten). Sie sind sehr weiß, lichtbeständig, durchscheinender und teurer als holzhaltige Papiere. 10

14 Projekt_Endergebniss_7verbessert.qxd :11 Seite 11 Faserstoffe Altpapier Altpapier ist der wichtigste Faserrohstoff zur Papierherstellung. Bis zu 70% des Altpapiers gehen in Deutschland wieder zurück in die Papierherstellung. Altpapier ist umso wertvoller, je sortenreicher es sortiert und je weniger Kunststoff und Druckfarbe enthalten ist. Großverbraucher sind Druckereien, Papierverarbeitungsbetriebe, Kaufhäuser und Verwaltungen. Nur ein geringer Anteil kommt aus privaten Haushalten. 80 % des gesamten Altpapiers geht in die Produktion von Verpackungspapieren und Kartons. Heute gibt es Fein- und Druckpapiere aus 100 % Altpapier. Hygienepapiere sowie Spezialpapiere bestehen durchschnittlich zu 30 % aus Altpapier. Bei grafischen Papieren liegt der Anteil bei 10%. Schlechte Verarbeitbarkeit,Bedruckbarkeit, geringe Reißfestigkeit und mangelhafte optische Eigenschaften entsprechen nicht den Anforderungen des Marktes für Druckpapiere. 11

15 Projekt_Endergebniss_7verbessert.qxd :11 Seite 12 Altpapier Eine Voraussetzung für die Weiterverarbeitung ist die Reinigung des Altpapiers. Mit Hilfe von Chemikalien und verschiedenen technischen Einrichtungen werden Druckfarbe und Klebstoffe soweit wie möglich entfernt. Diese Druckfarbenentfernung erfolgt in sogenannten Deinking-Anlagen. Um die Qualitätsbeeinträchtigungen in Grenzen zu halten, ist es zwingend erforderlich, ständig einen bestimmten Anteil frischer Faserstoffe hinzuzufügen. 12

16 Projekt_Endergebniss_7verbessert.qxd :12 Seite 13 Faserstoffe Aufbereitung von Altpapier Was gehört ins Altpapier? 13

17 Projekt_Endergebniss_7verbessert.qxd :12 Seite 14 Altpapier Altpapier wird zur Wiederverwendung in Pulpern vergleichbar mit großen Mixern mit Wasser zerfasert. Es folgt die Sortierung. Hier werden Verunreinigungen wie Kunststoff, Heftklammern und vieles mehr aussortiert. Dieser Faserbrei wird anschließend in einer Deinking-Maschine gesäubert. Dazu werden schon im Pulper Chemikalien zugesetzt, die Druckfarbe lösen. Nach einer Einwirkzeit kommt der Stoff in eine Zelle, in die von unten Luft eingelassen wird. Die Luftblasen nehmen die Farbe mit nach oben. Dort bildet sich schwarzer Schaum, der abgesaugt wird. Eine völlige Entfernung der Farbe ist nicht möglich, deshalb bleibt der Altpapierstoff hellgrau. Das Entfärben kann erleichtert werden, indem man mit leicht deinkbarer Druckfarbe druckt. Dies macht man z.b. bei Telefonbüchern. Hier wird außerdem noch ein leicht löslicher Klebstoff benutzt, um die Wiederverwendung zu erleichtern. Jede Altpapieraufbereitung führt zu einer Qualitätsminderung des Papiers. Zu häufiges Wiederverwenden würde zum Recyclingkollaps führen. 14

18 Projekt_Endergebniss_7verbessert.qxd :12 Seite 15 Faserstoffe Hadern Hadern sind die ältesten Rohstoffe der Papierherstellung. Bis Ende des 19. Jahrhunderts dienten sowohl aus Hadern und Lumpen gewonnene Faserstoffe als auch Gewebeabfälle der Textilindustrie als Hauptrohstoff für die Papierherstellung. Pflanzliche Rohstoffe wie Baumwolle, Leinen, Jute und Hanf ergeben einen hochwertigen langfaserigen, reißfesten und geschmeidigen Faserstoff. Sie werden für die Herstellung von Papiere mit besonderes hohen Anforderungen verwendet (z. B. Banknoten-, Dokumente-, Dünndruck- und Bibeldruckpapiere). Auch heute werden Papiere aus Lumpen und Naturprodukten (wie Baumwolle hergestellt). 15

19 Projekt_Endergebniss_7verbessert.qxd :12 Seite 16 Aufbereitung von Hadern Nach Vorsortierung,Vorreinigung und Schneiden werden die Lumpen gekocht, gebleicht und anschließend zu Fasern zermahlen. 16

20 Projekt_Endergebniss_7verbessert.qxd :12 Seite 17 Faserstoffe Kunststofffasern Aufbereitung Synthetische Fasern (aus Polyamid, Polyester, Polyolefin oder Polyacryl) werden für Spezialpapiere wie Ausweise, Dokumente, wasserfeste Landkarten u.ä. erzeugt. Solche Papiere heißen synthetische Papiere. Sie sind hochfest, sehr oft zu falzen und wasserfest. Art, Länge und Mischungsverhältnis der eingesetzten Faserstoffe werden je nach Papiersorte unterschiedlich gewählt. Die Papierherstellung aus synthetischen Fasern geschieht nicht in den üblichen Papierfabriken, sondern erfordert eine spezielle Technik. Bei diesen Papieren verfilzen die Fasern nicht, sondern sie verbinden sich durch chemische Reaktionen. Die Kunststoffpapiere werden durch Spinnen,Verweben und Verkleben von Kunststoffasern erzeugt. 17

21 Projekt_Endergebniss_7verbessert.qxd :12 Seite 18 Einjahrespflanzen Zu den Einjahrespflanzen zählen: Bagasse (in tropischen und subtropischen Ländern anfallende Zuckerrohrabfälle), Bambus, Baumwolle und ähnliche Pflanzen. In Südeuropa und Nordafrika werden zur Herstellung bestimmter Papiersorten Espatooder Alfagras verwendet. In Europa spielen Roggen- und Weizenstroh die wichtigste Rolle. Die Einjahrespflanzen haben kurze Fasern. Deshalb ergeben sie besonders dickes und bleichbares Druckpapier. Aufbereitung Strohzellstoff wird zerhäckselt und sortiert. Dann bei 5 bis 6 bar und 3 bis 6 Stunden alkalisch gekocht. 18

22 Projekt_Endergebniss_7verbessert.qxd :12 Seite 19 Faserstoffe Sonstige Rohstoffe Füllstoffe Füllstoffe sind weiße, mineralische Pigmentteilchen, die dem Halbstoff (Faserbrei) zugesetzt werden. Sie füllen die Zwischenräume zwischen den Fasern aus und verbessern dadurch die Opazität (Dichte) des Papiers. Weiterhin verbessern sie den gleichmäßigen Weißgrad des Papiers, die Annahmefähigkeit der Druckfarbe und geben dem Papier eine geschlossene, glatte Oberfläche als gute Vorraussetzung für die Satinage. Als Füllstoffe werden Karbonate, Oxide, Silikate, Sulfate und Sulfide eingesetzt. Leimstoffe Leimstoffe setzten die Saugfähigkeit der von Natur aus hydrophilen Fasern herab. Die Leimstoffe werden der flüssigen Papiermasse zugefügt. Als Leimstoff verwendet man überwiegend Holzleim.

23 Projekt_Endergebniss_7verbessert.qxd :12 Seite 20 Farbstoffe Farbstoffe werden direkt der Papiermasse zugesetzt oder über Tauch- und Oberflächenfärbung auf die Papieroberfläche aufgetragen. Auch dem weißen Papier werden geringen Mengen von Farbstoffen zugesetzt (Rot oder Blau). Chemische Hilfsmittel Es werden chemische Hilfsmittel verschiedenster Art dem Stoff beigefügt, um die Produktion des Papiers in den Wasserkreislauf störungsfrei zu ermöglichen. 20

24 Projekt_Endergebniss_7verbessert.qxd :12 Seite 21 21

25 Projekt_Endergebniss_7verbessert.qxd :12 Seite 22 Wir bedanken uns für die freundliche Unterstützung der Firma J.Tönnesmann & Vogel - PapierfabrikHönnetal - Hönnetalstr Menden

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27 Projekt_Endergebniss_7verbessert.qxd :12 Seite 24 Inhaltsverzeichnis Vorwort Faserstoffe und sonstige Rohstoffe Holz Aufbereitung von Holz Altpapier Aufbereitung von Altpapier Hadern Aufbereitung von Hadern Kunststofffasern und ihre Aufbereitung Einjahrespflanzen und ihre Aufbereitung Sonstige Rohstoffe

28 Projekt_Endergebniss_7verbessert.qxd :12 Seite 25 Dortmund Juli 2003 Eine Gemeinschaftsproduktion im Rahmen unserer Ausbildung Mediengestalter Digital/ Print. Irina Eulenstein Jenni Iven Lars Busemann