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Papier Teil-I

Papier - lateinisch: Papyrus

Das Drumherum

Gehört auch zum Thema Digitale Bildbearbeitung

Vorbemerkung:
Tintendrucker und Laserdrucker werden von den dominierenden Herstellern für den Home-Bereich (Stand 2010) zum Wegwerfpreis angeboten. Farb-Tintendrucker um die 50 €. Farb-Laserdrucker liegen bei ca. 200 €.
Drucker für Feststoff- oder Geltinten werden dieses Niveau nie erreichen. Im Bewustsein der meisten privaten Verbraucher ist noch nicht angekommen, dass "Drucker teuer = Verbrauchsmaterial billig" die bessere Arbeitsumgebung sind.

Das Thema, "warum keine billige Tinte und Toner" ist ja ständig in der Diskussion, nur beim Papier fehlt offensichtlich immer noch Grundwissen. Warum gutes Papier so teuer ist und immer teuerer wird, was besonders für Spezialpapiere aller Art gilt, wird erklärt. Hier also mal ein Anfang und sofort zwei Links.

Eine der zur Zeit grössten Papiermaschinen (Stand 2009), eine PM-4, steht in Langerbrugge/Belgien.
Abmessungen:
Länge: 130 Meter, Breite: 11 Meter, Höhe: 17 Meter, Papierdurchlauf: 2000 Meter je Minute (120 km/h).

Dass Papier in China seinen Ursprung hat, und das bereits vor etwa 2000 Jahren, sollte bekannt sein. Chinesische Gefangene sollen einem arabischen Kriegsherrn das Geheimnis der Papierherstellung verraten haben. Das soll im Jahre 751 gewesen sein; so gelangte das Wissen später auch nach Europa.

Wenn man bedenkt, dass die Papierherstellung in China um 60 v. Christi erfunden worden sein soll, war das 800 Jahre später. Nach Überlieferungen wurde dieses erste Papier aus Chinagras-Fasern, Baumwolle, zerstampften Maulbeerbaum-Fasern und alten Lumpen [*Hadern] in einem Behälter mit Wasser zusammen gekocht. Diesen Faserbrei presste man durch eine dicht geflochtene Bambusmatte um ihn weitgehend vom Wasser zu befreien. Anschliessend wurde dieser Faserbrei auf eine glatte Unterlage gleichmässig und möglichst dünn aufgetragen. Die Sonne musste diese Fasermasse dann zu Papier trocknen.

Zu beachten ist zum Papier: bereits ca. 1000 Jahre vor Christi hat man aus Stengeln des Papyrus angeblich ein Fasergeflecht zu kleinen dichten Matten verarbeitet. Auf dieses Grobgewebe konnten Schriftzeichen, Symbole usw. gemalt werden; waren - sinngemäss jedoch kein Papier.

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Das   P a p i e r

Holz - der Haupt-Grundstoff

Dass weltweit der Papierbedarf, speziell der besseren und der aussergewöhnlich teueren Spezialpapiere weiter zunimmt, wagt keiner mehr zu dementieren. Dass gerade das digitale Umfeld den allgemeinen Papierverbrauch in die Höhe getrieben hat, führt das bereits vor zwanzig (20) Jahren angekündigte "papierlose Büro" ad absurdum.

Was nutzt aber der Ausweg über genmanipulierte Bäume, wenn nicht gleichzeitig die Riesenverluste durch immer mehr und grössere Waldbrände vermieden werden. Dass Waldbrände unter bestimmten Umständen auch ein Segen für Waldflächen sein können, ist ein anderes Thema. Auch der weltweite Umweltschutz ist ja ein zunehmender Faktor der dem ungehemmten Expansionsdrang der Papierindustrie immer mehr entgegenwirken kann. Lösungen müssen aber her.

Reis als weiterer Grund- und Hilfsstoff

Die jährliche Reisernte beträgt z.Zt. weltweit um die 600 Millionen Tonnen. Die aus den Körnern gewonnene Reisstärke wird von der internationalen Papierindustrie sehr begehrt, bedeutet es doch eine qualitative Verbesserung der Bedruckbarkeit, Haltbarkeit und Glanzbildung der Papiere.

Speziell in China, dessen Papierbedarf bald sprunghaft steigen wird, wird aus Reisstroh Zeitungs- und Haushaltstuchpapier gewonnen.
Firmen, die unterhalb der Papierindustrie angesiedelt sind, setzen stark auf nachwachsende Rohstoffe wie z.B. Reisstroh, Bambus und sogar Hanf. Die Bezeichnung für diese Art des Rohstoffes ist "Non-Wood Pulp". Das alles hat, aus heutiger Sicht, nur Chancen auf dem Papiermarkt wenn sich die industrielle Produktion lohnt (bezahlt macht).

Da die Produktion vermutlich auf die sogenannten "asiatischen Schwellenländer" beschränkt bleiben wird ist abzusehen, dass bei der Zellstoffgewinnung aus Reisstroh es zu immensen Umweltproblemen kommen wird.
Bereits bestehende, also alte Fabriken in denen Reisstroh verarbeitet wird, belasten mit Abgasen und toxisch schwarz gefärbten Abwässern aus der Zellstoffgewinnung bereits seit einigen Jahren die Ortschaften.

Das ist der Stand im Jahre 2004! Wie es weiter geht? Wie sich die zunehmende Erderwärmung auswirken wirkt, darüber wird nur spekuliert. Allein die steigenden Preise für Rohöl haben, nicht nur in Deutschland, einen Boom für Holz als Brennstoff in Gang gesetzt.

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Waldwirtschaft als Notwendigkeit

Ab der Mitte des 19. Jahrhunderts stieg der Papierverbrauch insgesamt stetig und immer schneller an. Ein "Friedrich Gottlieb Keller" aus Sachsen begann 1843 ein Verfahren zu entwickeln Papier aus Holzschliff herzustellen.

Um die biologische Vielfalt und Nutzung der Wälder sicherzustellen, darf in einer "nachhaltigen Forstwirtschaft" auf keinen Fall mehr Holz geschlagen werden als nachwachsen kann. Obwohl das weltweit bekannt ist - wird sich nur begrenzt daran gehalten. Der Weltbedarf für Papier, auch für Druckpapiere, wächst ständig.

Zur Zeit, in 2003, werden pro Jahr etwa 40 Millionen Festmeter Holz eingeschlagen. Der Bedarf liegt aber um 50 Prozent höher. Es ist offensichtlich, dass hier, wie unter Urban Forest zu lesen, dem Altpapier immer mehr Beachtung zukommen muss.

Tropenholz als Reizthema

Hier ist er wieder, der Bezugspunkt zum fast "papierlosen Büro".
Obwohl Tropenhölzer (Tropical Mixed Hardwood) wegen ihrer kurzen Holzfasern für den Zeitungs- und Magazindruck nicht geeignet sind, ist der Weltbedarf für weniger beanspruchte Papiere wie z.B. für Laserdrucker, Kopierer und sonstige allgemeine Büropapiere aber sehr gut geeignet.

Ein Schmankerl der Kapitalverflechtung, in der auch Deutschland verstrickt ist:
Die höchste Entwaldungsrate auf der Welt hat angeblich heute Indonesien. Nachdem auf Druck der Umweltorganisationen sich die skandinavischen Holzkonzerne nach und nach zurückziehen, bestimmen nun immer mehr japanische und verschiedene andere asiatische Holzkonzerne die Zellstoffproduktion in Indonesien.

Das Schmankerl dabei ist, dass die indonesische Zellstoff-Produktion in den 90-er Jahren mit Hilfe der Deutschen Investitions- und Entwicklungsgesellschaft (DEG) und Hermes-Bürgschaften aufgebaut wurde.
Die seinerzeit geplanten Aufforstungsflächen für schnell wachsende Akazienbäume wurden für die Nahrungsmittelindustrie zweckentfremdet. Nach Aussagen der "indonesischen Umweltorganisation Walhi" sollen nur etwa 13 Prozent des verarbeitenden Holzes aus Plantagen stammen.

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Urban Forest

Kennen Sie (noch) nicht? Das ist "Neudeutsch" die Bezeichnung für Altpapier.

Wir Deutsche sind Weltmeister im Sammeln von Altpapier! 80 Prozent der Zeitungen, Kataloge und diversen Zeitschriften werden hier über den Altpapier-Container oder andere Sammelaktionen wieder verwertet. Der deutschen Papierindustrie genügen inzwischen 0,6 Kilogramm frisches Holz für ein Kilo Papier; im Weltdurchschnitt wird immer noch 1,1 Kilo Frischholz benötigt.

Gentechnik

Weltweit arbeiten Forstfachleute daran, wie durch Gentechnik auch Bäume in Bezug auf eine gewünschte Holzqualität und schnellem Wachstum verändert werden können. Das Ziel: Papierbäume.
Hinzu kommt ja noch am Beispiel Deutschland, dass unser strenges deutsches "Forstvermehrungsgutgesetz" (welch ein Wort) dem entgegen steht. Hier wird genau vorgeschrieben, mit welchem lokal angepassten Saatgut aufgeforstet werden darf. Aber - die Praxis ist da schon weiter. Bei Hamburg wurden die ersten Bäume "von der Stange" bereits gefällt.

Aber - auch der "World Wide Fund for Nature" (WWF), Abteilung für Waldforschung, hat noch Vorbehalte. "... die Sicherheitsregeln und unabsehbaren Folgen" der genmanipulierten Papierbäume, weil ja weniger Lignin und somit ideal für die Papierindustrie, seien immer noch zu wenig erforscht. Dass Deutschland quasi für einen generellen Verzicht der Papierbäume plädiert, ist nicht weiter erstaunlich.

De-Inking

"Ink" steht (englisch) für Farbe. Es ist ein sehr komplizierter Prozess um die Druckfarben aus dem Altpapierbrei wieder zu lösen. Dem Papierbrei wird dazu Wasserstoffperoxid, Natronlauge, Seife und Wasserglas zugesetzt.
Dabei lösen sich die Druckfarben, sammeln sich als Schaum über dem wässerigen Papierbrei und können abgesaugt werden. Es war ein Jurist, der die Idee dazu hatte; der Göttinger Professor Justus Claproth (1728-1805).

Angewandt wird heute, in Europa, das »Flotations-Deinking«. Ein anderes Verfahren, das «Wasch-Deinking«, hat kaum Bedeutung.
Erwähnenswert vielleicht noch, dass es bereits eine Kennzeichnung «Qualitäts-Deinking» für die besonders gute Verwendung als Altpapier gibt.

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Zellstoff

Um hochwertiges Magazinpapier herzustellen, wird Zellstoff benötigt. Die sehr festen und langen Fasern geben den Papierrollen die durch die hier schnelllaufenden Papiermaschinen bedruckt werden die nötige Festigkeit.

Dieser Zellstoff wird gewonnen, indem Holz unter Hitze und Druck "chemisch aufgeschlossen" wird. Bei diesem Vorgang lösen sich unerwünschte Stoffe, wie Harze und besonders Lignin, von den Holzfasern.

Das ist auch heute noch der Knackpunkt bei der Verwertung von Altpapier und dessen Anteil bei den verschiedenen Papiersorten, ausgenommen billige Kartonagen, hier liegt der Altpapieranteil bei ca. 75 Prozent. Ohne die regelmässige Zugabe von frischen Zellstofffasern wäre der hohe Altpapieranteil auch in Deutschland nicht möglich. Leider ist es bis heute nicht möglich, dafür auch Holzsorten mit kurzen Fasern zu verwenden oder auch nur anteilig zu mischen.

Holzstoff

Werden kleine nasse Holzstückchen zwischen sich drehenden Schleif- oder Mahlscheiben zerfasert, so entsteht der Holzstoff als Grundmasse. Die Rohstoffausbeute ist mit bis zu 98 Prozent sehr hoch. Der Nachteil dabei: Das an anderer Stelle bereits erwähnte Lignin.
Lignin ist der (Kleb)stoff im Holz, welcher die Fasern in den Zellwänden der Bäume zusammenhält. Dieses Lignin bleibt bei diesem Verfahren fast ganz in der Holzfasermasse erhalten. Unter Einwirkung von Sauerstoff und Licht vergilbt aus diesem Holzstoff hergestelltes Papier daher sehr schnell.

Bleichen

Ohne Bleiche lässt sich aus dem naturfarbenen braunen Papierbrei kein weisses Papier gewinnen. In früheren Jahren wurde das überall mit Chlorgas gemacht. Ein ökologisch sehr bedenkliches Verfahren.
Die umweltverträglichen Alternativen sind: Sauerstoff, Ozon, Wasserstoffperoxid und Chlordioxid.

Der Anteil von Chlorgas liegt weltweit leider immer noch bei ca. 25 Prozent. Ausreisser ist Japan, da wird immer noch zu etwa 90 Prozent Chlorgas zum Bleichen verwendet. Leider sind Appelle an deutsche Käufer wirkungslos, speziell wenn es um Papier für Tintendrucker geht. Es soll, in allen Hardwarebereichen sogar spezielle Produktlinien nur für Deutschland geben. Warum? Weil "man" in Deutschland über den Preis quasi Schrott verkaufen kann - es muss nur billig genug sein. Passendes Beispiel: Farb-Tintendrucker um 50 bis 60 Euro.

Hilfsstoffe

Wie bereits unter De-Inking schon erwähnt, werden bei der Herstellung bzw. Veredelung von Druckerpapieren bestimmte Hilfsstoffe benötigt. Die wichtigsten Stoffe die dem Faserbrei zugesetzt werden sind: Natronlauge, Natronwasserglas, Wasserstoffperoxid, Aufheller und Stärke, s.a. Papier aus Reis. Je nach der geforderten Papierqualität beträgt der Anteil zwischen 0,2 und 3 Prozent.

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Pigmente

Auch Pigmente sind letztlich ein Hilfs- oder auch Füllstoff.
Bestimmte Papiere, die eine sehr weisse Oberfläche haben sollen, werden mit der weissen und hochwertigen Kaolin-Porzellanerde (Aluminiumsilikat) bearbeitet. Diese Pigmente, fein gemahlen, werden mit speziellen Bindemitteln gemischt und auf die Papierbahnen aufgebracht.

Neben der Porzellanerde (Kaolin) wird auch noch Calciumcarbonat (Kreide, Kalkstein, Marmor) sowie auch Talkum (Magnesiumsilikat) zum Weissmachen genutzt. Ferner wird auch das sehr teuere Titandioxid verwendet. Hochglanzpapier kann daher bis zu fünfzig (50) Prozent und sogar mehr Füllstoffe und Pigmente enthalten.
Papierfachleute kalauern, dass jede Zeitschrift auch eine heimliche Steinplatte sei.

Füllstoffe

Warum braucht Papier Füllstoffe? Aussehen, Kompaktheit und Opazität sind die Hauptgründe neben dem allgemeinen Aussehen, Fühlen und Festigkeit.
In früheren Jahren fügten die Papiermacher (übrigens ein sehr interessanter und gut bezahlter Beruf mit Zukunft) dem grauen Papierbrei Indigo (blauer Farbstoff) bei. Durch dieses sogenannte "Bläuen wirkte das Papier beim Lichtauffall weisser. Heute sind das, wie an anderer Stelle bereits erwähnt, die weissen Mineralstoffe.

Den ganzen Hilfs- und Füllstoffen und Pigmenten sind aber Grenzen gesetzt, wo sich das Bedrucken und z.B. der Glanz von Papier nicht weiter erhöhen lässt. Eine Grenze der Bedruckbarkeit zeigt auch das sogenannte Öko- oder Umweltpapier; es lässt sich nicht weiter glätten und bleibt einfach (ist auch teilweise Absicht) rauh.

Die Lösung dieses Dilemmas heisst hier "gestrichenes Papier". Beim Durchlauf in der Papiermaschine wird in einem weiteren Arbeitsschritt ein Gemisch aus mineralischen Pigmenten und Bindemitteln aufgetragen. Das kann einseitig oder zweiseitig geschehen und das Produkt ist dann ein einseitig oder zweiseitig gestrichenes Papier. Der Ergebnis ist immer ein Papier das für hochwertigen Druck geeignet ist.

Bei allen Vorteilen darf aber auch ein, aus heutiger Sicht, gravierender Nachteil nicht unterschlagen werden. Das Recycling im Papierkreislauf, s.a. De-Inking wird durch die im hochwertigen Kunstdruckpapier enthaltenen Pigmente und Füllstoffe sehr erschwert.
Die beim De-Inking anfallenden und nicht wiederverwertbaren Rückstände werden heute überwiegend in der Zementindustrie, bei der Ziegelproduktion und beim Strassenbau verwendet. Eine Wiederverwendung im Papierkreislauf ist heute noch nicht möglich. Fazit der Papiermacher: An jeder Recyclingfaser haftet etwas Altmaterial was so wieder zurück ins neue Papier gelangt. Recycling- bzw. Ökopapier ist also zwangsläufig ein graues Papier.

* Hadern:
Textilabfälle wie Lumpen aller Art z.B. Baumwolle oder Leinen. Bis etwa zum 18. Jahrhundert soll es der einzige Rohstoff zur Papierherstellung gewesen sein. Dazu jedoch: China. Heute verwendet man Hadern, welche auf mechanisch-chemischem Wege aus Leinen, Baumwolle, Seide freigelegt werden. Nur für hochwertige Papiere wie Büttenpapiere, Wertpapiere (Banknoten, Aktien usw.), Ausweispapiere..

- hs -

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Letzte Änderung: 02/10/2010 - 20:09 Uhr