Referat - Papierherstellung (Vortrag)

Papierherstellung
 
(von französ.: papier, aus griech.: pápyros Papyrusstaude)
 
Papier ist ein aus Cellulose hergestellter flächiger Werkstoff. Seine Bestandteile sind:
-         Cellulose (Polysaccharid aus Holz, Lumpen, Stroh...)
-         Füllstoffe (Kaolin, Asbest, Gips, Schwerspat, Titandioxid etc.)
-         Leimsubstanzen (Harzseifen, fixiert mit Aluminium- oder Chromsulfaten (Alaune), Wasserglas, Knochenleim).
 
Normalerweise wird Papier in dünnen Schichten verwendet, es kann zu massiven Objekten geformt werden. Papier wird in der Regel aus Holzstoff oder Zellstoff hergestellt.
 
Zellulose
Die Zellulose (auch Cellulose) ist der Hauptbestandteil von pflanzlichen Zellwänden. Die Zellulose ist deshalb das häufigste Polysaccharid. Sie ist ein unverzweigtes Polysaccharid, das aus mehreren Hundert bis zehntausend β-Glucose-Molekülen besteht.
Technisch wird Zellulose als so genannter Zellstoff aus Holz gewonnen und dient als Grundstoff in der Papierindustrie.
Holzstoff- und Zellstofferzeugung
Holzstofferzeugung
Als Holzstoff bezeichnet man den durch mechanische Zerfaserung von Holz gewonnenen Faserstoff. Es hat eine geringe Festigkeit und vergilbt schnell. Heute hauptsächlich für Zeitungspapier, Karton und Pappe verwendet. Zur mechanischen Zerfaserung wendet man vor allem zwei Verfahren an:

Stein-Verfahren:
In Spezialmaschinen entrindetes, 1 m langes Rundholz wird mit Druck unter Wasserzusatz gegen einen rotierenden Schleifstein (Beton oder Keramik) gepresst. Dadurch wird das Holzgefüge erwärmt und die Fasern werden aus dem Holzgefüge herausgelöst. Als Schleifmaschinen verwendet man Pressenschleifer (Beschickung von Magazinen) und Stetigschleifer (kontinuierliche Holzzufuhr)

Refiner-Verfahren:
Beim Refiner-Verfahren sind das Ausgangsmaterial die Hackschnitzel. Diese werden im Refine bei hohen Temperaturen unter Zugabe von Wasser gekocht und dann zwischen zwei gegeneinander rotierenden Mahlsteinen zerfasert. Der Stoff Lignin, der das Papier vergilben lässt, wird bei diesem Verfahren nicht aus den Fasern entfernt.
Zellstofferzeugung
Zellstoff gewinnt man durch chemischen Aufschluss von Holz (Stroh, Schilf u.a.). Es besitzt eine hohe Festigkeit und hat eine geringe Vergilbung. Verwendungszweck ist für hochwertige Papiere, Sackpapier, Kraftpapier und starkes Papier. Die Zellulosefaser wird durch das chemische Verfahren von Lignin usw. gelöst. Nach dem Gewinnungsverfahren unterscheidet man:

Sulfitzellstoff:
Sulfitzellstoff entsteht, wenn in Schnitzel zerhacktes Fichten- oder Laubholz in einer Lösung aus Kalzium- oder Magnesiumbisulfit und schwefliger Säure gekocht wird. Sulfitzellstoff hat gegenüber dem Sulfatzellstoff den Nachteil kürzerer Fasern - gleichbedeutend mit geringerer Festigkeit im Papier -, ist aber leichter zu bleichen.

Sulfatzellstoff:
Sulfatzellstoff (auch: Natronzellstoff) entsteht durch Kochen von Holzschnitzeln in Ätznatronlauge mit Schwefelnatriumgehalt. Die alkalische Kochung ermöglicht es, auch harzhaltige Hölzer einzusetzen, da das Harz beim Kochen verseift wird. So wird es möglich, die für die Papierfestigkeit günstigen langen Fasern der Kiefer aufzuschließen (Zellstoff). Das Sulfatverfahren bringt einen sehr festen, zähen Zellstoff hervor. Sulfatzellstoff ist schwieriger zu bleichen als Sulfitzellstoff.
Papier und seine Geschichte
Das Papier hat seinen Namen von der Papyrusstaude, aus der die Ägypter Schriftträger herstellten. Schon vor über 5000 Jahren fertigten sie in mühseliger Arbeit von Hand aus dem Mark des etwa armdicken, 4 bis 5 Meter hohen Stängels der Papyrusstaude dünne, möglichst breite und lange Streifen, legten sie kreuzweise übereinander, pressten sie zusammen und klopften sie mit einem Hammer zu dünnen Blättern.
In der gleichen Zeit benutzte man vor allem in Asien beschreibbares Material aus Bambus, Tierhäuten oder etwa Seidengewebe.
Die eigentliche Erfindung  des Papiers wird traditionell dem Chinesen und kaiserlichen Beamten T'sai Lun zugeschrieben, der um 105 nach Chr. aus Textilabfällen und Bast vom Maulbeerbaum das erste Papier gefertigt haben soll.
Als Vorgabe für sein Papier dienten Wespennester. Diese sind im Gewicht sehr leicht, in der Größe abweichbar, sowie in beliebiger Anzahl herzustellen.
Die Chinesischen Papiermacher entwickelten schnell eine Papiersorte, die gegen Insektenfraß beständig war, ein großer Vorteil gegenüber den gebräuchlichsten beschreibbaren Materialien.
Die komplizierten Verwaltungsformen in China lies die Nachfrage nach Papier stark ansteigen.
In der Mitte des 8. Jahrhunderts führten die Chinesen mit den Arabern Krieg und wurden im Gebiet von Turkestan entscheidend geschlagen. Unter den chinesischen Kriegsgefangenen befanden sich auch Papiermacher.
So kam die Kunst des Papierschöpfens zu den Arabern.
Auf den Eroberungsstreifzügen durch Nordafrika und Spanien brachten die Araber das Papiermachen auch in das südliche Europa. Um 1144 wurde in Xativa bei Valencia das erste Papier auf Europäischem Boden hergestellt.
Die Italienischen Papiermacher verwendeten erstmals zum Zerfasern der Hadern durch Wasserkraft bewegte, mehr hämmerige Stampfwerke, die durch ein großes Wasserrad (Mühlrad) angetrieben wurde; dadurch bürgerte sich der Namen Papiermühle (Papermill) ein.
Die Erfindung der Papiermaschine durch den Franzosen Louis Nicholas Robert im Jahre 1798 war ein Durchbruch in dem Streben nach weiterer Mechanisierung der Papierherstellung.
Die Papierherstellung
Das Grundrezept
Die Basiszutaten für Papier sind...


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