'''Papier''' (von ??) ist ein flächiger Werkstoff, der im Wesentlichen aus n pflanzlicher Herkunft besteht und durch Entwässerung einer Faser auf einem Sieb gebildet wird. Das entstehende wird verdichtet und getrocknet.
Papier wird aus hergestellt, die heute vor allem aus dem Rohstoff Holz gewonnen werden. Die wichtigsten Faserstoffe sind , e und . Das durch wiederverwertete ist mittlerweile die wichtigste Rohstoffquelle in Europa. Außer dem Faserstoff oder einer Faserstoffmischung enthält Papier auch e und weitere Zusatzstoffe.
Es gibt rund 3000 ).
Abgrenzung
Papier, Karton, Pappe
Papier, und werden unter anderem anhand der unterschieden. DIN 6730 vermeidet den Begriff ''Karton'' und unterscheidet allein Papier und Pappe, und zwar anhand des Grenzwerts 225 g/m² (). Umgangssprachlich ist ''Karton'' jedoch eine übliche Bezeichnung für ein Material im Bereich 150 g/m² bis 600 g/m², das typischerweise dicker und steifer ist als Papier. Bei der Zuordnung zur flächenbezogenen Masse ergeben sich Überschneidungsbereiche zwischen Papier und Karton sowie zwischen Karton und Pappe:
{| class="wikitable" style="text-align:right;"
|-
! style="text-align:right"| Bezeichnung
! flächenbezogene Masse
|-
! colspan="2"| DIN 6730
|-
|style="text-align:center"| Papier
| 7 g/m² bis 225 g/m²
|-
|style="text-align:center"| Pappe
| ab 225 g/m²
|-
! colspan="2"| Umgangssprachlich (Deutsch)
|-
|style="text-align:center"| Papier
| 7 g/m² bis 225 g/m²
|-
|style="text-align:center"| Karton
| 150 g/m² bis 600 g/m²
|-
|style="text-align:center"| Pappe
| ab 225 g/m²
|}
Teilweise werden im Fall der umgangssprachlichen Dreiteilung in Papier, Karton, Pappe bei den Überschneidungsbereichen andere Grenzwerte genannt, zum Beispiel:
{| class="wikitable" style="text-align:right;"
|-
! style="text-align:right"| Bezeichnung
! flächenbezogene Masse
|-
|style="text-align:center"| Papier
| 7 g/m² bis ''250'' g/m²
|-
|style="text-align:center"| Karton
| 150 g/m² bis 600 g/m²
|-
|style="text-align:center"| Pappe
| ab ''500'' g/m²
|}
Das Mindest-Flächengewicht von Pappe wird je nach Quelle noch anders angegeben, zum Beispiel mit 220 g/m² Das Flächengewicht ist somit als ein ungefährer Anhaltspunkt und als eines von mehreren Unterscheidungskriterien zu betrachten.
Pseudopapiere
Pseudopapiere (Papierähnliche) wie , , und Huun ? alle pflanzlichen Ursprungs ? unterscheiden sich vom Papier vor allem durch die Technik der Herstellung: Pflanzliche Fasern werden durch Klopfen miteinander verbunden und zu einem Blatt geformt. Bei der Herstellung von richtigem Papier werden die Fasern in Wasser eingeweicht und voneinander getrennt. Dann müssen die Fasern als dünne Schicht auf ein Sieb gebracht, entwässert und getrocknet werden. Die ineinander verschlungenen, verfilzten Fasern bilden das Papier.
Geschichte
Frühe Schriftträger
Höhlenzeichnungen sind die ältesten Dokumente, die der Mensch mit farbe auf einen Untergrund gezeichnet hat. Die , als Träger der ältesten bekannten Hochkultur, schrieben seit etwa 3200 v. Chr. mit auf weiche n, die zum Teil, durch Zufälle gebrannt, überliefert sind. Aus sind Schriftträger aus anorganischen Materialien bekannt, beispielsweise die , eine Prunkpalette des Königs (3100 v. Chr.) aus .
Papierähnlichere sind aus Papyrus gefertigt. Dieses Papyrus(papier) besteht aus den flachgeschlagenen, über Kreuz gelegten und gepressten Stängeln der am gesamten unteren in ruhigen Uferzonen wachsenden (); die dünnen, gepressten Schichten werden dann zusammengeklebt (laminiert). Geschrieben wurde darauf mit schwarzer und roter Farbe. Die schwarze bestand aus und einer Lösung von , die rote Farbe wurde auf -Basis hergestellt. Das Schreibgerät war ein Pinsel aus . Papyrus wurde im Alten Ägypten seit dem dritten Jahrtausend v. Chr. als Schreibmaterial benutzt. Zwar gab es Papyrus im , jedoch war eine Verbreitung über Griechenland hinaus kaum bekannt. Im 3. Jahrhundert v. Chr. ersetzten die Griechen den Pinsel durch eine gespaltene .
Im wurden sowohl Papyrus als auch tafeln benutzt. In die Letzteren wurde der Text mittels angespitzter Griffel geritzt. Nach dem Auslesen wurde das Wachs mit einem Schaber geglättet und die Tafel konnte erneut beschrieben werden. Öffentliche Verlautbarungen wurden meist als dauerhafte Inschrift (Steintafeln oder Metallplatten) an Tempeln oder Verwaltungsgebäuden angebracht. Die Römer bezeichneten (Papyrus-)Rindenbast mit , von dem z. B. das englische ''library'' () abgeleitet ist.
In China wurden Tafeln aus Knochen, Muscheln, Elfenbein und Schildkrötenpanzer benutzt. Später bestanden Schrifttafeln aus , Eisen, Gold, Silber, , , Steinplatten und Ton oder häufig aus organischem Material, wie Holz-, streifen und . Pflanzenblätter und Tierhäute wurden noch nicht als Schriftträger benutzt. wurden mit Griffeln geritzt oder mit Tinte mit Lampenruß oder als Pigment beschriftet.
<gallery class="center" caption="Papierherstellung dargestellt auf einem chinesischen Holzschnitt ()">
Making Paper 1.PNG|Ernte des Rohmaterials Making Paper 2.PNG|Kochen der Fasern Making Paper 3.PNG|Sch�pfen des Papieres Making Paper 4.PNG|Auspressen des Wassers Making Paper 5.PNG|Trocknung an der Sonne
</gallery>
Da Bast ein Material ist, das im Vergleich zum verwendeten längere Fasern und dadurch eine hohe zeitliche Haltbarkeit hat, war das Papier von Cai Lun nicht nur zum Schreiben verwendbar, sondern auch für Raumdekorationen etwa in Form von sowie Kleidungsstücken. Die Verwendung von Maulbeerbast lag nahe, da der sich von den Blättern des Maulbeerbaums ernährte und somit dieses Material ein ohnehin vorhandenes Nebenprodukt aus der nproduktion war. Wie alt die Verwendung von Bast ist, belegt die Gletschermumie (ca. 3300 v. Chr.), der Kleidungsstücke aus trägt.
Ostasien
Bereits im 2. Jahrhundert gab es in China Papiertaschentücher, im 3. Jahrhundert wurden Leimstoffe (Stärke) hinzugefügt, daraus resultierte die Erfindung der iertes Papier.
Bekannt ist, dass um das Jahr 300 die die Technik des ''schwimmenden Siebs'' zur Papierherstellung verwendeten. Das Bodengitter des Siebes war fest mit dem Rahmen verbunden. Jedes geschöpfte Blatt musste im Sieb trocknen und konnte erst dann herausgenommen werden. Entsprechend viele Siebe waren nötig.
Um das Jahr 600 gelangte die weiter entwickelte Technik des Schöpfens mit dem nach Korea und wurde um 625 in verwendet. Das frisch geschöpfte Blatt kann feucht entnommen und zum Trocknen ausgelegt werden. Diese Technik wird noch bei handgeschöpftem Papier verwendet. Daraus ergibt sich, dass das Schöpfsieb in der Zeit zwischen 300 und 600 erfunden wurde.
In Japan wurde die Technik verbessert, indem der Faserbrei mit z. B. von '''' aufgewertet wurde. Die Fasern waren gleichmäßiger verteilt, es traten keine Klümpchen auf. Dieses Papier wird als bezeichnet. Die Amtsrobe der japanischen -Priester, die auf die Adelstracht der zurückgeht, besteht aus weißem Papier (Washi), das vorwiegend aus -Bast besteht.
In der wurde die Papierherstellung weiter stark verbessert, es wurde gewachst (, ), , gefärbt und . Um den steigenden Papierbedarf unter den Tang zu decken, wurden die Bambusfasern zur Papierproduktion eingeführt.
Der chinesische Kaiser (650 bis 683) ließ erstmals ausgeben. Auslöser war ein Mangel an Kupfer für die Münzprägung. Seit dem 10. Jahrhundert hatten sich Banknoten in der durchgesetzt. Ab etwa 1300 waren sie in Japan, und Indien im Umlauf und ab 1396 in unter Kaiser Tran Thuan Tong (1388?1398).
Im Jahr 1298 berichtete in seiner Reisebeschreibung ('''') über die starke Verbreitung des Papiergeldes in China, wo es zu dieser Zeit eine gab, die den Wert auf etwa ein Prozent des ursprünglichen Wertes fallen ließ. Im Jahr 1425 wurde das Papiergeld allerdings wieder abgeschafft, um die Inflation zu beenden. Um das Inumlaufbringen von zu erschweren, wurde Papiergeld zeitweise aus einem Spezialpapier gefertigt, das Zusätze an Seidenfasern, Insektiziden und Farbstoffen enthielt.
Islamische Welt
Wann genau das erste Papier in der n am Fluss Siyob viel billiger als das in Europa verwendete Pergament. Bis ins 10. Jahrhundert wurde der größte Teil der arabischen Literatur auf Papier aus Samarkand geschrieben.
In , an.
Indien
In wurde das Papier ab dem 13. Jahrhundert unter Einfluss eingeführt und begann in Nordindien das bis dahin vorherrschende als Schreibmaterial abzulösen. Die indischen Papiermanuskripte sind aber durch das Vorbild der Palmblattmanuskripte beeinflusst. So wurde das (das bei Palmblattmanuskripten durch die natürlichen Dimensionen der Palmblätter vorgegeben ist) beibehalten. An die Stelle der Löcher für den Bindfaden, der bei Palmblattmanuskripten die einzelnen Blätter zusammenhält, traten bei den Papiermanuskripten rein ornamentale Kreise. Im westlichen Nordindien ersetzte Papier das Palmblatt bis zum 15. Jahrhundert komplett. In Ostindien blieb das Palmblatt bis ins 17. Jahrhundert in Gebrauch. In Südindien konnte sich Papier dagegen nicht durchsetzen. Hier blieb das Palmblatt bis zum Aufkommen des s im 19. Jahrhundert das bevorzugte Schreibmaterial.
Europa
Über den Kulturkontakt zwischen dem christlichen und dem arabischen Orient sowie dem gelangte das Schreibmaterial seit dem 11. Jahrhundert nach Europa. Ein bedeutender Teil der Ausgangsmaterialien für die frühe europäische Papiererzeugung bestand aus Hanffasern, Flachsfasern (Leinen) und , die n kauften die erforderlichen von den für sie arbeitenden n. In bei gab es nach einem Reisebericht von bereits in der Mitte des 12. Jahrhunderts eine blühende Papierwirtschaft, die auch in die Nachbarländer hochwertige Produkte exportierte. Nach der Vertreibung der Araber aus blieb das Gebiet um Valencia bedeutend für die Papierwirtschaft, weil dort viel Flachs () angebaut wurde, der ein hervorragender Rohstoff für die Papierherstellung ist.
Das sogenannte ist das älteste erhaltene christliche Buch aus handgeschöpftem Papier. Es stammt aus dem Jahr 1151 und wird in der Bibliothek des in der (Spanien) aufbewahrt.
Die maschinelle Massenproduktion von Papier begann im mittelalterlichen Europa; europäischen Papiermachern gelang es in kurzer Zeit, den Arbeitsprozess durch die Einführung zahlreicher ? den Chinesen und Arabern unbekannter ? Innovationen zu optimieren: Der Betrieb wassergetriebener , trockneten das Papier durch Schraubpressdruck.
Ebenfalls völlig neu war die Konstruktion des Schöpfsiebs, bei dem ein Metallgeflecht an die Stelle der älteren Bambus- oder Schilfsiebe trat. Papierpresse, Drahtgeflechtsieb
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|1381
| in Italien
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|1390
| Deutschlands erste Papiermühle, die ''Gleismühl'', wurde von in gegründet (siehe unten).
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|ab 1393
|Weitere Papiermühlen in Deutschland folgten: 1393 Ravensburg, 1398 , 1407 Augsburg, 1415 Straßburg, 1420 , 1460 Wartenfels, 1477 , 1478 Memmingen. Bis Ende des 16. Jahrhunderts gab es etwa 190 Papiermühlen in Deutschland.
|-
|1411
| , Marly FR in der Schweiz: Datierung ungesichert: Ersterwähnung 1474, in Betrieb bis 1921.
|-
|seit 1432
| Papiermühlen im Gebiet der heutigen Schweiz: 1432 Belfaux bei Fribourg (bis 1515); 1433 Basel (bis 20. Jh.); 1445 Hauterive FR (bis 1515); um 1460/1466 bei Bern: Mühlen von Thal und Worblaufen (bis 1888 bzw. 1939); ? Weitere Papiermühlen entstehen nach 1500 und sind wenig erforscht.
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|1469
| in Österreich
|-
|1494
| in England
|-
|1541
| Der Papiermacher aus Altenberg () erfindet den Glätthammer (Stampfhammer) zum mechanischen Glätten der Papierbogen.
|-
|1573
| in Schweden
|-
|1576
| Moskau in
|-
|1586
| in Holland
|-
|1588
|Erste regelmäßige Zeitschrift Deutschlands erscheint in Köln: die .
|-
|um 1605
|Erste Zeitungen in Deutschland durch .
|-
|um 1670
| Erfindung des für die Herstellung von Papier.
|-
|1690
| , USA durch den deutschen Papiermacher .
|}
Die erste deutsche Papiermühle entstand 1389/1390 bei . Gegründet wurde die Gleismühl vom Ratsherrn und Exportkaufmann . Stromer unternahm Geschäftsreisen, unter anderem auch in die , und kam dort mit der Papierherstellung in Berührung. Stromer ließ Mitarbeiter und Erben einen Eid ablegen, die Kunst der Papierherstellung geheim zu halten. Die Gleismühl bestand aus zwei mit Wasserkraft angetriebenen Werkseinheiten. Die kleinere Mühle wies zwei Wasserräder auf, die größere verfügte über drei. Insgesamt wurden 18 Stampfen angetrieben.
1389 bis 1394 leitete Stromer selbst die Papiermühle und verpachtete sie dann gegen eine Pacht von ?30 von 1493 zeigt sie als früheste Darstellung einer Papiermühle auf der Darstellung der Stadt Nürnberg. Die Gleismühle brannte später ab.
Ab 1393 ist die Papierherstellung in .''</ref>
In Basel begann die Papierherstellung 1433 während des . Der Handelsmann und Bürger der Ältere (um 1390 bis 1451) errichtete in der Allenwinden-Mühle vor dem Riehentor eine , die mit Hilfe von italienischen Papiermachern bis 1451 betrieben worden ist. Unterdessen waren im linksrheinischen St. Albantal innerhalb der Stadtmauern, auf dem Gelände des Klosters St. Alban (Benediktiner des Cluniazenserordens) am Gewerbekanal (genannt ) weitere Papiermühlen in Betrieb genommen worden. Heinrich Halbisen der Jüngere (um 1420 bis um 1480) betrieb dort drei Mühlen bis um 1470. Seine sind das halbe Hufeisen, der Ochsenkopf und das gotische «p» sowie der Dreiberg mit Kreuz. Benachbart waren dort (um 1428?1497), ein Papiermacher, und seine zwei Brüder aus Casella im Piemont (bei Turin), welche die Klingental-Mühle kauften und 1453 zur Papiermühle umrüsteten. Ihr Wasserzeichen war das Antoniuskreuz über dem Ochsenkopf.
Dank der im Fernhandel jener Zeit gut vernetzten Basler Handelsgesellschaften verbreitete sich Basler Papier rasch in ganz Nordeuropa. Nachgewiesen ist im 15. Jahrhundert die Verwendung von Basler Papier unter anderem 1447 in Moskau, 1457 in Frankfurt am Main und Heidelberg, 1460 in Lübeck und Mainz, 1464 in Braunschweig und Köln, 1471 in Xanten, 1475 in Kopenhagen, Zürich, Innsbruck und Rostock, 1479 in Nürnberg und Venedig, 1481 in London, 1485 in Schlesien, 1487 in Königsberg.
Im 15. Jahrhundert bestanden in Basel acht Papiermühlen, zwei vor dem Tor bei Riehen, sechs im St. Albantal. Unter den 18 Besitzern war eine Frau. Von den Papieren sind 38 mit Namen bekannt, darunter zwei Frauen.
Den Papierabsatz förderte in der Folge die Gründung der .
Östlich der entstanden die ersten Papiermühlen erst Mitte des 17. Jahrhunderts. aus gründete mit Unterstützung des zunächst eine in und dann in .
Technische Entwicklung bis zum 19. Jahrhundert in Europa
Die benötigten Zellstofffasern wurden bis in die zweite Hälfte des 19. Jahrhunderts aus Hadern gewonnen, also aus Lumpen und abgenutzten . Lumpensammler und -händler versorgten die n mit dem Rohstoff. Lumpen waren zeitweise so begehrt und rar, dass für sie ein Exportverbot bestand, das auch mit Waffengewalt durchgesetzt wurde. In den Papiermühlen wurden die Hadern in Fetzen geschnitten, manchmal gewaschen, einem Faulungsprozess unterzogen und schließlich in einem Stampfwerk zerfasert. Das Stampfwerk wurde mit Wasserkraft angetrieben.
Die Rohstoffaufbereitung erfolgte noch im 17. Jahrhundert in handwerklich organisierten Betrieben sowie teilweise in größeren en mit einem höheren Grad der Arbeitsteilung. Im frühen 18. Jahrhundert wurden halbmechanische Lumpenschneider eingeführt, die zunächst nach dem ?Fallbeilprinzip? sowie später nach dem ?Scherenprinzip? arbeiteten. In der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts erfolgte der Übergang, statt des Faulens und Reinigens von Hadern mit zu . Der Verlust an Fasern war so geringer, es konnten außerdem auch farbige Stoffe zu weißem Papier verarbeitet werden. Die typische Archivordnung in farbigen Aktendeckeln stammt beispielsweise noch aus der Zeit, als echt gefärbte blaue und rote Lumpen nur zu rosa oder hellblauem Papier verarbeitet werden konnten. Erst im 19. Jahrhundert kommen andersfarbige Aktendeckel (etwa gelb) hinzu.
Aus dem dünnen Papierbrei (Stoff) in der (= , daher der Name des s) schöpfte der Papiermacher das Blatt mit Hilfe eines sehr feinmaschigen, flachen, rechteckigen Schöpfsiebes aus Kupfer von Hand. Das Schöpfsieb zeichnet sich durch einen abnehmbaren Rand, den Deckel, aus. Die Größe des Papierbogens wurde von der Größe des Siebes bestimmt. Nun drückte der ''Gautscher'' den frischen Bogen vom Sieb auf ein Filz ab, während der Schöpfer den nächsten Bogen schöpfte. Nach dem Gautschen wurden die Bögen in großen trockenen Räumen, vornehmlich auf Speichern und Dachböden, zum Trocknen aufgehängt. Anschließend wurde das Papier nochmals gepresst, geglättet, sortiert und verpackt (eine entspricht 181 Bogen Papier). Handelte es sich um Schreibpapier, wurde es geleimt. Dazu wurde es in getaucht, gepresst und getrocknet. Der Leim hindert die Tinte am Verlaufen. Bei Handarbeit, die nur bei Fasern ? und somit Papier ? hoher Qualität angewendet wird, nehmen die Fasern keine bevorzugte Richtung ein ().
Der moderne technische Durchbruch begann sich mit der Erfindung des ?Holländers? um 1670 abzuzeichnen. Es handelt sich um eine Maschine, die den Faserbrei ( ergibt. Der Holländer wurde in deutschen Papiermühlen ab etwa 1710 umfassend eingesetzt. Durch den höheren möglichen Eintrag im Holländer (ca. 15 kg Stoff im Gegensatz zu 2?5 kg im Stampfwerk) und die geringere erforderliche Mannkapazität verbreitete sich das Gerät schnell. Der Holländer ist wartungsärmer als ein Stampfwerk, was sich bei den Reinvestitionskosten erheblich bemerkbar machte. Später wurden dann direkt aus dem Holländerprozess die ersten Stetigmahlerkonstruktionen (Jordan-Mühle, ''Kegelstoffmühle'', Scheibenrefiner) entwickelt.
Papiermacher
Ein Papiermacher ist ein Handwerker, der Papier herstellt. In der Gegenwart ist er in einer Papiermühle mit entsprechenden Produktionseinrichtungen (industrielle Papierfabrik) tätig. Seit dem Jahr 2005 heißt der Beruf nach der Klassifikation in Deutschland .
In der größten Zahl der Fälle hat jeder leitende Papiermüller ein Wasserzeichen verwendet, das allein für seine Wirkungszeit typisch war. Da die Papiermacher ein Beruf mit einer ausgeprägten Berufstradition innerhalb bestimmter Familien waren, ergänzen sich und Wasserzeichenforschung gegenseitig. Aus diesem Grunde ist das in der in Leipzig zugleich Standort einer Papiermacherkartei (siehe ), in der die Daten von über 8000 Papiermachern, Papiermühlenbesitzern, Lumpensammlern und Papierhändlern samt ihren Familien erfasst worden sind, und einer Kartei der Papiermühlen mit den Papiermachern, die jemals auf ihnen erwähnt worden sind.
Industrialisierung
Der Mangel an Lumpen, Hadern, die für die Papierherstellung notwendig waren, wurde zum Engpass der Papierherstellung. Deshalb wurde bereits um 1700 nach Alternativen für die Hadern gesucht.
Der französische Physiker schrieb 1719 der französischen in :
{{Zitat
|Text=Die amerikanischen Wespen bilden ein sehr feines Papier, �hnlich dem unsrigen. Sie lehren uns, dass es m�glich ist, Papier aus Pflanzenfasern herzustellen, ohne Hadern oder Leinen zu brauchen; sie scheinen uns geradezu aufzufordern zu versuchen, ebenfalls ein feines und gutes Papier aus gewissen H�lzern herzustellen. Wenn wir Holzarten �hnlich denen bes��en, welche die amerikanischen Wespen zu ihrer Papierherstellung benutzen, so k�nnten wir das wei�este Papier herstellen.}}
Einen skurril anmutenden Beitrag lieferte der Arzt zu Wolfenbüttel, der sich vornehmlich mit ?Erdgewächsen und Mineralien? befasste. Entsprechend schlug er zur Lösung des Rohstoffproblems Asbestpapier vor und ließ 1727 zu einige Exemplare seines Werkes ?Historiam naturalem curiosam lapidis ?? oder kurz ?Historia naturalis de asbesto? auf Asbestpapier abdrucken. Das Buch enthielt auf diesen unverbrennlichen Bogen auch sein eigenes Bildnis ? um ?unsterblich? zu werden.
Doch umfassendere Experimente führte durch, um Papier aus Pflanzenfasern oder Holz zu gewinnen; dies beschrieb er in sechs Bänden ?Versuche und Muster, ohne alle Lumpen oder doch mit einem geringen Zusätze derselben, Papier zu machen? zwischen 1765 und 1771. Seine Verfahren zur Papierherstellung aus , Moos, n, Hopfen, Weinreben, Disteln, ''Atriplex campestris'', , Mais, Brennnesseln, Aloe, Stroh, , Blaukohlstrunken, Graswolle, Maiglöckchen, , , Hanfn, Kartoffelpflanzen, Torf, , Tannenzapfen, Weiden- und nholz sowie Sägespänen und Dachschindeln ergaben aber kein qualitativ gutes Papier und wurden deshalb von den Papiermüllern nicht verwendet.
Gleichwohl, inspiriert durch die Schäfferschen Versuche, fanden diese im braunschweigischen bei ihre Neuauflage. Hier wurden im Jahre 1767, unter Anleitung des braunschweigischen Professors , Experimente mit anderen ?vegetabilischen? Stoffen als den bisher unentbehrlichen weißen Leinen-Lumpen vorgenommen. Dabei wurden von Fachleuten (Papierfabrikanten) Erprobungen mit durchaus aussichtsreichen Materialien wie der Wilden Karde (Weberdistel), Flachs, Hanf, Baumwolle und schließlich gar mit ?Pappelweide? bzw. dem ?gemeinen Weidenbaum? durchgeführt, also auch mit zukunftsweisenden Holzarten.- 1756 ? In den zu gehörenden Ländern wird das Lumpenausfuhrverbot erlassen und die Mitführung eines Lumpenpasses durch die Lumpensammler vorgeschrieben.
- 1774 ? Die Verwendung von als Rohstoff für neues wird durch die Publikation des Göttinger Professor ?Eine Erfindung, aus gedrucktem Papier wiederum neues zu machen und die Druckfarbe völlig auszuwaschen? eingeleitet (-Verfahren).
- 1784 ? Der französische Chemiker wendet bei der Papierherstellung die Chlorbleiche an.
- 1798 ? Der Franzose erhält ein Patent auf eine , die eine maschinelle Fabrikation des Papiers ermöglicht. Bei dieser Papierschüttelmaschine wird das Schöpfen des Papierbreis durch dessen Aufgießen auf ein rotierendes Metallsieb ersetzt.
- 1804 ? Der Engländer vervollkommnet die Langsieb-Papiermaschine.
- 1805 ? Die erste Rundsiebmaschine wird auf den englischen Mechaniker patentiert.
- 1806 ? Die Harzleimung des Papiers bereits im Papierbrei, also im Herstellungsprozess, wird vom Uhrmacher aus Erbach im Odenwald erfunden.
- 1820 ? Der Engländer Th. B. Crompton meldet ein Patent zur Trocknung der Papierbahn an.
erfand Anfang Dezember 1843 das Verfahren zur Herstellung von Papier aus , wobei er auf einem Holz in Faserquerrichtung mit Wasser zu Holzschliff verarbeitete, der zur Herstellung von qualitativ gutem Papier geeignet war. Er verfeinerte das Verfahren bis zum Sommer 1846 durch die Konstruktion von drei Holzschleifermaschinen. Am 11. Oktober 1845 lie� er eine Reihe von Exemplaren der ?Nummer 41? des ''Intelligenz- und Wochenblattes f�r Frankenberg'' mit und Umgebung auf seinem Holzschliffpapier drucken.
Die industrielle Auswertung seiner Erfindung blieb Friedrich Gottlob Keller versagt, weil ihm die Geldmittel zur technischen Erprobung fehlten und die Patentierung des Verfahrens vom Sächsischen Ministerium des Inneren verweigert wurden. So übertrug er am 20. Juni 1846 die Rechte zur Nutzung des Verfahrens gegen ein geringes Entgelt an den vermögenden Papierfabrikanten , der das Kellersche Holzschliffverfahren weiterentwickelte, in die Praxis einführte und durch die Entwicklung von Hilfsmaschinen zur großtechnischen Nutzung brachte. Ab 1848 arbeitete Voelter mit dem Papierfabrikanten zusammen mit dem Ziel, Papier zur Massenware zu machen. Voith entwickelte das Verfahren weiter und erfand im Jahr 1859 den , eine Maschine, die das splitterreiche Grobmaterial des Holzschliffs verfeinert und dadurch eine deutliche Verbesserung der Papierqualität herbeiführt.
Seit etwa 1850 wurde der eingesetzt, mit dem die Papierherstellung aus dem preiswerten Rohstoff Holz im industriellen Maßstab möglich wurde; um 1879 arbeiteten allein in Deutschland rund 340 solcher Holzschleifereien. Die größte Rohstoffnot wurde durch den Einsatz von Holzschliff zwar gemildert, auf Hadern konnte jedoch nicht zur Gänze verzichtet werden.
Die älteste erhaltene Holzschleiferei ist die Kartonfabrik von in , die 1882 erbaut wurde. Die 1964 stillgelegte Fabrikanlage wurde 1996 in das Verzeichnis des aufgenommen.
Die e erwiesen sich wegen der in der Schliffmasse enthaltenen Restanteile verschiedener saurer Substanzen als problematisch. Diese Säureanteile stammen aus dem chemischen , der für die Behandlung des zerfaserten Holzstoffes () im industriell verbreiteten zwangsläufig benötigt wird. Aus der und ihren n entstehen durch Luftoxidation und reaktionsrelevante Mengen an . Durch die anhaltende Luft- und Luftfeuchteeinwirkung bilden sich weiterhin organische, chemisch sehr aktive Substanzen im Papier. Andere Aufschlussverfahren arbeiten mit Chlorverbindungen und . Diese komplexen Wirkungsmechanismen führen zur sowie zu einer erheblichen Verringerung der , und im Endprodukt, was sich als ?Brüchigkeit? des Papieres bemerkbar macht. Die verringerte Stabilität im Papier ist eine Folge der durch katalysierten Spaltung des moleküls, die in Form einer fortschreitenden Kettenverkürzung abläuft. Hauptursache für das Vergilben des Holzschliffpapiers sind das und seine hierbei entstehenden Zersetzungsprodukte (überwiegend ).
Häufig wird das Holzschliffpapier fälschlicherweise mit säurehaltigem Papier gleichgesetzt. Das säurehaltige Papier ist eine Folge des Herstellungsprozesses und einiger chemischer Zusätze seiner Leimung. Holzschliffpapier vergilbt besonders stark und verliert schnell seine Elastizität. Billiger Holzschliff und die 1806 erfundene Leimung mit verseiften Harzen wurden massenhaft eingesetzt, so dass insbesondere Papiererzeugnisse (Bücher, Graphiken, Zeitungen, Landkarten) seit der Erfindung der Holzschlifftechnik durch Friedrich Gottlob Keller nach 1846 und in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts aufgrund beider Ursachen in besonderer Weise den inneren Schadwirkungen unterliegen. Die Restaurierung ist kompliziert und bei hohen Zerfallsraten der Zellulose nur noch durch und nachträgliche Stabilisierungsverfahren wie durch das möglich.
So hat das Holzschliffpapier nicht nur einen Nutzen für die kostengünstige Herstellung von Papier gebracht, sondern auch einen großen Schaden für die schriftliche Überlieferung des 19. und 20. Jahrhunderts.- 1850 ? Erfindung der Kegelstoffmühle (Jordan-Mühle).
- 1854?1857 ? Die Engländer Watt, Burgess und Houghton stellen mittels Holzzellstoff her.
- 1866?1878 ? Der Amerikaner und der Deutsche entwickeln auf der Grundlage des Ritter--Verfahrens den Sulfitzellstoff durch den chemischen Aufschluss von Holz.
- um 1870 ? Stroh als Rohstoff für Papier kann gebleicht werden.
- 1872 ? Der Braunschliff von Papier, 1869 von Moritz Behrend (Varzin, Pommern) erfunden,
- 1872 ? Die preußischen Länder heben das Lumpenausfuhrverbot auf.
- 1884 ? Erfindung des durch C. F. Dahl.
- 1909 ? William H. Millspaugh erfindet die Saugwalze.
- 1919 ? Die ersten Papiere aus halbsynthetischen Fasern () werden durch F. H. Osborne gefertigt.
- 1921 ? Beginn der -Bleiche.
- 1945 ? Kontinuierliche Stoffaufbereitung ( und verdrängen und Holländer).
- 1948 ? Erste -Anlage mit Chemikalienrückgewinnung.
- 1955 ? Das erste Papier aus vollsynthetischen Fasern () wird durch J. K. Hubbard hergestellt.
- ab 1980 ? Entwicklung der chlorfreien Bleiche
Seit den 1980er-Jahren wird für den Druck hochwertiger Publikationen und Grafiken überwiegend ein ?alterungsbeständiges Papier? oder ?säurefreies Papier? verwendet. Dieses ist durch geeignete chemische Zusätze frei von freien Säuren und freien n und wird in der DIN EN ISO 9706 genormt.
Technische Entwicklung im 21. Jahrhundert
- 2017 Erstmalige Herstellung von mit n beschichtetem Papier, das in Kombination mit -Druck bis zu 80 Mal neu bedruckt werden kann, sofern es vor jedem neuen UV-Druck auf 120 °C erhitzt wurde.
Industrielle Herstellung
Unabhängig von der Faserart kann Papier in Handarbeit oder maschinell hergestellt werden. Für die maschinelle Erzeugung hat sich die Papierindustrie (Wirtschaftszweig ?Herstellung von Papier, Karton und Pappe?) etabliert.
Papier besteht hauptsächlich aus Cellulosefasern, die wenige Millimeter bis zu einigen Zentimetern lang sind. Die Cellulose wird zunächst weitgehend freigelegt, also von n, und anderen Pflanzenbestandteilen getrennt. Der so gewonnene wird mit viel Wasser versetzt und zerfasert. Diesen dünnen Brei nennt der Papiermacher ?Stoff? oder ?Zeug?. Wenn dieser in einer dünnen Schicht auf ein feines Sieb gegeben wird, hat er einen Wassergehalt von über 99 % (Papiermaschinenauflauf) beziehungsweise etwa 97 % bei der ''Handschöpferei''. Ein Großteil des Wassers tropft ab. Das Sieb muss bewegt werden, sodass sich die Fasern möglichst dicht über- und aneinander legen und ein , das Papierblatt, bilden. Wenn das Papier getrocknet ist, kann die Oberfläche mit Hilfe von Stärke, modifizierter Cellulose (beispielsweise ) oder geschlossen werden. Dieser Vorgang wird als bezeichnet, obwohl der Begriff der richtige wäre. Leimung erfolgt mit oder innerhalb des Stoffes (Masseleimung in der oder ).
Wird auf dem Handschöpf- oder Rundsieb ein Muster aus Draht angebracht, lagern sich an dieser Stelle weniger Fasern ab und das Muster ist beim fertigen Papier zumindest im Gegenlicht als zu erkennen. Wasserzeichen werden fast ausschließlich nur noch auf der Papiermaschine als wasserzeichen gefertigt.
Rohstoffe
Die wichtigsten Rohstoffe für die industrielle Papierherstellung sind und . Daneben werden bestimmte als Rohstoffquelle genutzt. Alle haltigen Stoffe sind grundsätzlich zur Papierherstellung geeignet, zum Beispiel Apfelschalen.
Aus den Papierrohstoffen werden die (Halbstoffe) hergestellt. Zu den Primärfaserstoffen, die nur einmal oder erstmals zur Produktion eingesetzt werden, zählen , und . Der aus Altpapier hergestellte ist ein Sekundärfaserstoff (Recyclingstoff).
Holz
Zu nahezu 95 % wird Papier aus Holz (in Form von Holzstoff, Halbzellstoff, Zellstoff oder Altpapier) hergestellt. Faserbildung und Härte des Holzes spielen bei der Auswahl als Papierrohstoff eine Rolle, nicht jedes Holz ist für jede Papierart gleich gut geeignet. Häufig werden wie Fichte, Tanne, Kiefer und Lärche verwendet. Aufgrund der längeren Fasern gegenüber n verfilzen diese Fasern leichter und es ergibt sich eine höhere Festigkeit des Papiers. Aber auch Laubhölzer wie Buche, Pappel, Birke und werden gemischt mit Nadelholz-Zellstoff eingesetzt. Sehr kurzfaserige Harthölzer werden nur für hoch ausgerüstete Spezialpapiere verwendet.
Die Verfügbarkeit und die regionalen Gegebenheiten bestimmen hauptsächlich, welche als Primärrohstoff eingesetzt wird, wobei seit den 1960er Jahren große Mengen an Holz für die Papierherstellung mit sogenannten n weltweit über See verschifft werden. Allerdings muss beachtet werden, dass die Eigenschaften des gewinnbaren Zellstoffes mit der gewünschten Papierbeschaffenheit korrelieren. Schnellwüchsige Hölzer wie kommen dem großen Bedarf entgegen, eignen sich jedoch nur für voluminöse, weiche und weniger reißfeste Papiere. Zellstoffe aus Laubhölzern haben kürzere und dünnere Fasern als jene aus Nadelhölzern. Entsprechend den späteren Anforderungen an das Papier werden unterschiedliche Mischungen von diesen Kurzfaser- und Langfaserzellstoffen beziehungsweise Hart- und Weichfaserstoffen eingesetzt. Die Steuerung der Eigenschaften kann geringfügig über den Aufschlussprozess und die spätere Mahlung variiert werden. So kann ein Fichtenzellstoff sowohl mit hart erkocht werden als auch langfaserig und weicher im Sulfatverfahren.
Altpapier
Zunehmend ist die Bedeutung von Altpapier als Sekundärrohstoff. Papierabfälle werden bis zu 100 % für weniger wertvolle Papiersorten eingesetzt. Bei Feinpapieren gewinnt moderner stoff immer höhere Einsatzanteile. e enthalten teilweise 70?100 % Altpapier-Stoff ohne nennenswerte Einbuße in der Gebrauchsfähigkeit. Altpapier hat in den 2010er Jahren einen Anteil von 61 % an den in Deutschland zur Produktion von Papier, Karton und Pappe eingesetzten Rohstoffen erreicht.
Da Altpapier bereits einmal zu Papier verarbeitet wurde, enthält es viele und wurde bereits gemahlen. Die Fasern werden durch die erneute Verarbeitung zu Papier weiter geschädigt, der Anteil der Zusatzstoffe im Verhältnis zu den Faserstoffen nimmt zu. In der Praxis werden Papierfasern im Schnitt nur fünf- bis sechsmal rezykliert.
Einjährige Pflanzen
In Europa und Amerika werden vereinzelt , und
Hadern
Bis ins 19. Jahrhundert waren (Lumpen) in Europa der wichtigste Papierrohstoff. wird noch für besondere und stark beanspruchte Papiere verwendet, insbesondere für e (zum Beispiel Papiere für Banknoten, Wertpapiere, Briefmarken) oder als hochwertiges Schreibpapier und im künstlerischen Bereich für Aquarelle oder Kupferstiche.
Cellulose
Die ist die eigentliche, qualitativ hochwertige Fasergrundlage eines jeden Papieres. Cellulose ist ein mit der angenäherten chemischen Formel (C6H10O5)n, aus dem fast alle Zellwände von Pflanzen und Hölzern bestehen. Cellulose kann aus Holz, Altpapier, Einjahrespflanzen (beispielsweise Stroh) und Hadern gewonnen werden.
Cellulosemoleküle bestehen aus hunderten bis zu zehntausenden, kettenförmig miteinander verknüpften molekülteilen. Aus zwei Glukosemolekülen entsteht durch Abspaltung eines Moleküls Wasser (Kondensation) zunächst ein Cellobiose-Molekül. Die Kette wird durch ein weiteres Glukose- oder Cellobiosemolekül verlängert, wobei wiederum ein Molekül Wasser abgespaltet wird. Diese Reaktion führt Schritt für Schritt zu immer längeren Kettenmolekülen.
Die Kettenmoleküle lagern sich an einander und bilden so Molekülbündel (). Zahlreiche dieser Bündel parallel nebeneinander ergeben eine . Erst eine größere Anzahl Fibrillen bildet dann die sichtbare Cellulosefaser. Die Molekülbündel haben kristalline Bereiche mit regelmäßiger Molekül-Anordnung und Bereiche mit unregelmäßiger Molekülanordnung. Die kristallinen Bereiche sind für die Festigkeit und Steifheit, die amorphen Bereiche für die Flexibilität und Elastizität der Fibrillen und damit des Papiers verantwortlich. Die Länge der Ketten variiert je nach Papierrohstoff und ist für die Qualität und Alterungsbeständigkeit von großer Bedeutung.Dung
Im handwerklichen Maßstab wird mindestens seit 1997 Papier aus hergestellt. Besonders eignen sich ''schlechte Futterverwerter''. Bislang kommt endung zum Einsatz. Auch Pferdedung enthält viel Zellulose, während der Dung von n, die mehr Zellulose verwerten können, schlechter geeignet ist.
Aufbereitung von Halbstoff
Mechanische Aufbereitung
- Weißer Holzschliff: Weißschliff entsteht aus geschliffenen Holzstämmen. Dazu werden geschälte Holzabschnitte mit viel Wasser in ''Pressenschleifern'' oder ''Stetigschleifern'' zerrieben (vergleiche auch ). Im gleichen Betrieb wird die stark verdünnte Fasermasse zu Papier verarbeitet oder zum Versand in Pappenform gebracht. Dies geschieht mit Entwässerungsmaschinen.
- Brauner Holzschliff: Braunschliff entsteht, wenn Stammabschnitte erst in großen und dann geschliffen werden.
- Thermomechanischer Holzstoff: (TMP) entsteht aus gehäckselten Holzabfällen und n aus Sägereien. Diese werden im TMP-Verfahren (Thermo-mechanical-Pulp-Verfahren) bei 130 °C gedämpft. Die Lignin-Verbindungen zwischen den Fasern lockern sich dadurch. Anschließend werden die Holzstücke in n (Druckmahlmaschinen mit geriffelten Mahlscheiben) und Zusatz von Wasser gemahlen. Thermomechanischer Holzstoff hat im Vergleich zum Holzschliff eine gröbere Faserstruktur. Werden außerdem Chemikalien zugesetzt, handelt es sich um das chemo-thermomechanische Verfahren (CTMP). Durch rein mechanische Verfahren gewonnener Holzstoff (RMP) besteht nicht aus den eigentlichen Fasern, sondern aus zerriebenen und abgeschliffenen Faserverbindungen, diese werden ''verholzte Fasern'' genannt. Um die elementaren Fasern zu gewinnen, ist eine chemische Aufbereitung des Holzes notwendig.
Chemische Aufbereitung
werden in einem Kochprozess chemisch behandelt. Die Fasern werden durch zw�lf- bis f�nfzehnst�ndiges Kochen von den , den unerw�nschten Holzbestandteilen, Begleitstoffen, von Cellulose getrennt. Chemisch betrachtet besteht Holz aus:
- 40 % bis 50 %
- 10 % bis 15 %
- 20 % bis 30 %
- 6 % bis 12 % sonstige
- 0,3 % bis 0,8 %
Es gibt das , das und das Natronverfahren, die nach den eingesetzten Kochchemikalien unterschieden werden. Das Organocell-Verfahren ist eine neue Entwicklung. Vor allem enthaltenes Restlignin färbt den Zellstoff nach dem Kochen gelblich bis braun, er muss also gereinigt und werden. Restlignin und andere unerwünschte Stoffe werden beim Bleichen herausgelöst, chemische Aufhellung beseitigt Verfärbungen. Der gebleichte Zellstoff wird entwässert. Er wird nun entweder direkt zu Papier verarbeitet oder zu Rollen aufgewickelt.
Die Ausbeute ist bei der Zellstoffherstellung geringer als bei der Holzstoffherstellung. Zellstofffasern aber haben den Vorteil, dass sie länger, fester und geschmeidiger sind. Aus gewonnene Zellstofffasern sind ca. 2,5 mm bis 4 mm lang, aus gewonnene sind etwa 1 mm lang. Der größte Teil, ca. 85 % des benötigten Zellstoffs, vor allem ''Sulfatzellstoff'', wird aus den skandinavischen Ländern, USA und Kanada importiert. Sulfatzellstoff ist im Vergleich zu Sulfitzellstoff langfaseriger und reißfester, somit wird er hauptsächlich für die Herstellung hochweißer Schreib- und Druckpapiere verwendet. ''Sulfitzellstoff'' findet überwiegend Verwendung bei der Herstellung weicher Hygienepapiere.
Zellstoffbleiche
mini|Welt-Zellstoffproduktion nach Bleichmethode 85 Gr�n: mit elementarem Chlor (Cl<sub>2</sub>)86 Blau: ECF (''elemental chlorine free''), d.�h. mit Chlordioxid/Chlorit87 Grau: TCF (''totally chlorine free''), d.�h. ohne Chlor oder Chlorverbindung
Der Faserstoff muss gebleicht werden, damit daraus weißes Papier entstehen kann. Traditionell wurde der Zellstoff mit gebleicht. Das führt jedoch zu einer hohen Belastung der Abwässer mit organischen Chlorverbindungen (). Modernere Verfahren ersetzten Chlor durch Chlordioxid für ECF-Zellstoffe (''elemental chlorine free'', ohne elementares Chlor). Aufgrund der höheren Oxidationswirkung und der besseren Selektivität von Chlordioxid sinkt die AOX-Belastung um 60 bis 80 %. Wird vollständig auf Chlorverbindungen verzichtet und Sauerstoff, , und verwendet, wird der Zellstoff mit TCF (''totally chlorine free'') bezeichnet. Papier aus ECF-Zellstoffen wird als ''chlorarm'' bezeichnet, (es sind noch Chlorverbindungen vorhanden). Chlorarme Druckpapiere sind in hochweißer Qualität schon ab einer von 51 g/m² herstellbar, chlorfreie erst ab 80 g/m².
TCF-Zellstoff hat eine geringere Faserfestigkeit als chlorgebleichter oder ECF. Vorwiegend aus Holzstoff hergestelltes Papier heißt '''', im Handel ''mittelfein''. Da Lignin, Harze, Fette und im Faserbrei verbleiben, sind sie von geringerer Qualität als ''''.
Organocell-Verfahren
Das Anfang der 1990er Jahre in erprobte, aber wirtschaftlich gescheiterte Organocell-Verfahren dient der schwefelfreien und damit umweltfreundlicheren Zellstoffproduktion. In mehreren Kochstufen werden die Holzschnitzel in einem -Wasser-Gemisch unter Zusatz von Natronlauge bei Temperaturen von bis zu 190 °C unter Druck aufgeschlossen. Dabei lösen sich Lignin und Hemicellulose. Es folgen verschiedene Waschstufen, in denen der Zellstoff von der Kochflüssigkeit befreit wird, sowie das Bleichen und Entwässern.
Der Zellstoff wird in drei Stufen gebleicht:- im Milieu mit Sauerstoff unter Verwendung von Wasserstoffperoxid
- mit Wasserstoffperoxid oder Chlordioxid
- mit Wasserstoffperoxid
Ethanol und Natronlauge, die Kochchemikalien, werden in einem verfahren, welches parallel zur Zellstoffproduktion abläuft, zurückgewonnen. Es werden schwefelfreies Lignin und schwefelfreie Hemicellulose gewonnen, die von der chemischen Industrie verwendet werden können.
Strohzellstoff
Durch Zerkleinern und Kochen in Natronlauge wird aus Stroh der Halbstoff ''Strohzellstoff'' oder, bei anderer Aufbereitung, ''gelber Strohstoff''.
Kugelkocher und Pulper
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Im Kugelkocher werden Hadern gekocht. Dazu werden sie zunächst sortiert, im gereinigt. Mit Kalklauge und werden die Hadern unter Dampfdruck von 3 bar bis 5 bar im Kugelkocher gekocht. Dabei werden Farbstoffe zerstört, Fett verseift und Schmutz gelöst. Während des mehrstündigen Kochens lockert sich das Gewebe der Hadern und sie lassen sich anschließend leicht zu Halbstoff zerfasern.
Der (Stoffauflöser) ist eine mit rotierendem Propeller. In ihm wird nach Güteklassen sortiertes, zu Ballen gepresstes Altpapier mit viel Wasser zerkleinert und mechanisch aufgelöst. So werden die Fasern des Altpapiers geschont. Dieser Arbeitsgang wurde früher häufig mit dem durchgeführt. Der pumpfähige Faserbrei ist noch verunreinigt. Er gelangt im Pulper in einen Zylinder und wird von einem Rotor zerfasert. Dann wird der grob gelöste Stoff durch ein Sieb gedrückt. Infolge der Zentrifugalkraft werden grobe Verunreinigungen ausgeschieden. An der Zylinderachse sammelt sich der leichte Schmutz. Weitere Fremdstoffe wie Wachse und Druckfarben werden in Spezialanlagen herausgelöst.
Entfärbung von Altpapier
Beim werden die Druckfarben mit Hilfe von Chemikalien (n und ) von den Fasern des Altpapiers gelöst. Durch Einblasen von Luft bildet sich an der Oberfläche des Faserbreis Schaum, in welchem sich die Farbbestandteile sammeln und abgeschöpft werden können. Dieses heißt .
Faserstoffmahlung
Bei der werden die Halbstoffe in n (Kegelstoffmühle) weiter zerfasert. Als dicker Brei fließt das Halbfertigprodukt im Refiner zwischen einer Messerwalze und seitlich befestigten Grundmessern hindurch. Die Fasern werden dabei zerschnitten (rösche Mahlung) oder zerquetscht (schmierige Mahlung), je nach Einstellung der Messer. Die Enden der gequetschten Fasern sind fibrilliert (ausgefranst), was bei der Blattbildung zu einer besseren Verbindung der Fasern führt.
- Weiche, voluminöse, saugfähige und samtige Papiersorten entstehen aus rösch gemahlenen Fasern, etwa Löschpapier.
- Schmierig gemahlene Fasern führen zu festen harten Papieren mit geringer Saugfähigkeit und wolkiger oder gleichmäßiger Transparenz wie für transparentes Zeichenpapier, aber auch Urkunden-, Banknoten- und Schreibmaschinenpapier.
Außerdem können die Fasern bei der Mahlung lang oder kurz gehalten werden, wobei die langen Fasern stärker verfilzen als die kurzen. Es ergeben sich daraus vier verschiedene Möglichkeiten der Mahlung. Faserlänge und Mahlart bestimmen Faser- und Papierqualität. Übliche Kombinationen sind ?rösch und lang? oder ?schmierig und kurz?. Die Messer des Refiners liegen bei der Kurzfasermahlung sehr eng aneinander, sodass fast kein Zwischenraum vorhanden ist.
Aufbereitung zum Ganzstoff
Zur Herstellung des Ganzstoffes gehören das Mischen der verschiedenen Halbstoffe sowie die Zugabe von Füllstoffen, Farbstoffen und weiteren Hilfsstoffen.
Füllstoffe
Neben den Faserstoffen werden bis zu 30 % e dem Ganzstoff hinzugefügt. Diese können sein:- (Porzellanerde, engl. ''China clay''): In der Vergangenheit war Kaolin das bei der Papierherstellung am meisten verwendete Pigment. Kaolin bleibt über ein weites pH-Spektrum chemisch inert und kann deshalb nicht nur in sauren, sondern auch in alkalischen Produktionsverfahren verwendet werden. Etwa seit 1990 ist der Anteil des Kaolins bei der Papierherstellung jedoch deutlich zurückgegangen, da es sowohl als Füllstoff als auch als Streichpigment nach und nach durch Calciumcarbonat ersetzt wurde. Kaolin ist das bevorzugte Material bei der sauren Papierherstellung.
- , erforderlich macht.
- von Papier und wird daher zur Verbesserung der Bedruckbarkeit ungestrichener Papiere eingesetzt. Seine Eigenschaften unterscheiden sich jedoch erheblich von denen des Calciumcarbonats. Durch die Verwendung von hochpreisigem Talkum zur Beeinflussung der Holzfaserkörnung werden die Laufeigenschaften des Papiers verbessert. Der Glanz und die erreichte Lichtstreuung liegen jedoch unter denen von Calciumcarbonat.
- (Titandioxid): Mit Titandioxid können eine hohe Opazität, eine gute Lichtstreuung und ausgezeichneter Glanz erzielt werden, aber dieses Material ist um ein Vielfaches teurer als Calciumcarbonat und wird daher nicht in standardmäßigen Füll- oder Streichanwendungen eingesetzt. Es wird für die Herstellung von hochwertigem Papier mit kleinen Auftragsmengen, wie für Bibeln, verwendet.
- Bariumsulfat: ''Blanc fix''
- Weitere Füllstoffe: In verschiedenen Anwendungen mit geringen Auftragsmengen kommen zahlreiche andere Minerale zum Einsatz. Dazu gehören Gips, , und Silicate. Diese Minerale werden jedoch nur in sehr geringem Umfang eingesetzt und erreichen lediglich einen Anteil von 3 % an den in der Papierindustrie eingesetzten Pigmenten.
Durch das Ausfüllen der Zwischenräume zwischen den Fasern machen die Füllstoffe das Papier weicher und geschmeidiger und geben ihm eine glatte Oberfläche. Der Massenanteil der Füllstoffe drückt sich in der ?Aschezahl? aus. Bei Spezialpapieren, die, wie im Fall des ?Theaterprogrammpapieres?, raschelfrei sein sollen, wird ein hoher gehalt mit langen Fasern kombiniert. Zigarettenpapier wird stark gefüllt, damit es glimmt und nicht abbrennt.
Die Zusammensetzung und Kristallstruktur der Füllstoffe bestimmen Transparenz und eines Papiers sowie die Farbannahme beim Druck mit wegschlagenden Farben. Für die Tintenfestigkeit hingegen ist Leim notwendig. Füllstoffe können teilweise die Eigenschaften der Farbstoffe übernehmen. Viele Pigmentfarbstoffe sind ein effektiver Füllstoff.
Farbstoffe
Auch weiße Papiere enthalten manchmal Farbstoffe, die in unterschiedlichen Mengen zugesetzt werden, denn zählen zu den Farbstoffen. Es werden für Buntfarben vor allem verwendet. Wichtig beim Papierfärben ist die Abstimmung des Farbsystems auf die Fasereigenschaften und das verwendete Leimungssystem. Grundsätzlich werden saure (substantielle, selbstaufziehende) Farbstoffe und alkalische oder saure Entwicklungs- also Verlackungsfarbstoffe eingesetzt. Erstere sind einfach in der Anwendung, reagieren aber empfindlich auf -Schwankungen mit mangelhafter Fixierung. Letztere neigen, der nötigen Fällungsreaktion wegen, zur Verlackung jenseits der Faser, sodass ein Großteil der Flotte unwirksamen Farbverlust aufweist. Farbstoffe reagieren vorzugsweise auf Cellulose oder Holzbestandteile, selten auf beides. Die Auswahl des richtigen Systems passend zum zu färbenden Zellstoff ist wichtig. Eine Sondergruppe stellen die natürlichen oder farbstoffe (Körperfarben) dar. Beide sind nur begrenzt wirksam, da sie meist durch Einlagerung im und durch ''Kapillarretention'' im Blatt gehalten werden. Intensivtönungen sind nur mit () oder Rotpigmenten (Rotlack, ) möglich.
Leimungsstoffe
- Peter F. Tschudin: ''Werkzeug und Handwerkstechnik in der mittelalterlichen Papierherstellung.'' In: : ''Europäische Technik im Mittelalter. 800 bis 1400. Tradition und Innovation.'' 4. Auflage, Gebr. Mann, Berlin 1996, ISBN 3-7861-1748-9, S. 423?428.
Normen
- Deutsches Institut für Normung e. V. (Hrsg.): Beuth Verlag, Berlin 2006.
- International Organization for Standardization (ISO) (Hrsg.): Genf 1995.
Weblinks
- Grundlegende Fakten zum Thema Papier vom
- Informationsportal des österreichischen Verbandes der Papierindustrie Austropapier rund um Papier und Karton
- der
- kba.com
- Ein Forschungsprojekt zeigt, wie Papier als Baustoff eingesetzt werden kann.
- Martin Börnchen: (PDF; 38,4 MB), Freie Universität, Berlin 2002, ISBN 3-929619-29-6.
- Dieter Freyer:
- (VDP)
Einzelnachweise
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{{Literatur
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