Roh- und Hilfsstoffe für die Kartonherstellung

ROHSTOFFE

Man unterscheidet grundsätzlich nach so genannten Faserstoffen, in der Fachsprache Halbstoffe genannt. Dies sind aus Holz gewonnene Zellstoffe, Holzschliffe und Altpapier.  

HILFSSTOFFE

Füllstoffe:

Hierbei handelt es sich vorwiegend um weiße, mineralische Substanzen (Pigmente) wie z.B. Kaolin. Sie füllen die Zwischenräume zwischen den verfilzten Fasern aus und begünstigen die Oberflächenglätte, Opazität, Planlage und Bedruckbarkeit.

Leimstoffe:

Der Grad der Leimung bestimmt die Saugfähigkeit und damit die Beschreib-, Bedruckbarkeit und Wasseraufnahme des Papiers. Je nach Menge der Leimzugabe unterscheidet man:

Farbstoffe:

Mit Farbstoffen werden weiße Papiere entweder nuanciert (z.B. Blaustich) oder intensiv gefärbt.

Gemäß ihrer Herkunft - Holz oder Altpapier - unterscheidet man zwischen den Primär- und Sekundärfasern.

P R I M Ä R F A S E R N

sind Zellstoff, Halbzellstoff und Holzschliff, die noch keine anderweitige Verwendung gefunden haben.

S E K U N D Ä R F A S E R N

sind Faserstoffe, die aus Altpapieren stammen und in speziellen Aufbereitungsverfahren für den Wiedereinsatz brauchbar gemacht werden. Durch den breiten Einsatz von altpapierhaltigen Kartonsorten leistet die Faltschachtelindustrie einen beträchtlichen Beitrag zur Wiedergewinnung von Rohstoffen.

Zellstoff, Halbzellstoff und Holzschliff

Neben dem Aufbereitungsverfahren der Faserstoffe sind auch die Hölzer, aus denen sie gewonnen werden, von qualitativern Einfluss. Für die Kartonherstellung sind einmal lang- faserige Fichten- und Kiefer-Zellstoffe wegen ihrer guten Festigkeitseigenschaften von Bedeutung, zum anderen aber auch kurzfaserige Laubholz-Zellstoffe, die die Gleichmäßigkeit der Blattbildung begünstigen.

H O L Z

besteht zu rund 50 % aus Cellulose, 30 % Lignin, der Rest aus mineralischen Bestandteilen und Extraktstoffen, z.B. Harz.

Z E L L S T O F F

ist chemisch aufgeschlossenes Holz, er erhält durch einen Bleichvorgang die gewünschte Weiße. Dieser hochwertige Faserstoff wird meist nur in der vorderseitigen und rückseitigen Decklage verwendet und verleiht dem Karton Festigkeit, Zähigkeit und ansprechendes Aussehen,

Je nach dem chemischen Aufschlussverfahren spricht man von Sulfat- oder Sulfit-Zellstoff.

S U L F A T – Z E L L S T O F F,

der in einer alkalischen Lauge aus Ätznatron oder Natriumsulfat durch Kochen gewonnen wird, wird in der Bundesrepublik Deutschland in erster Linie aus Umweltgesichtspunkten nicht hergestellt. Für eine moderne Anlage gibt es jedoch keine ernsthaften Bedenken. Kraft-Zellstoff, auch Natron-Zellstoff genannt, ist identisch mit Sulfat-Zellstoff.

S U L F I T – Z E L L S T O F F

wird auf die gleiche Weise, jedoch in einer sauren Lösung, meist auf Bi-Sulfitbasis, hergestellt. Beide Zellstoffarten werden für die Herstellung von Faltschachtelkarton eingesetzt.

Sulfat-Zellstoffe haben die höheren Festigkeiten. Sulfit-Zellstoffe ergeben höhere Ausbeuten, sind leichter zu bleichen und können in ihren qualitativen Eigenschaften dem späteren Verwendungszweck besser angepasst werden (weiche bis harte Zellstoffe). Die Begriffe Zellstoff und Cellulose sollten nicht verwechselt werden. C E L L U L O S E ist eine chemische Verbindung, dagegen ist Z E L L S T O F F ein chemisch-technisches Produkt mit einem hohen Anteil an Cellulose, aber noch mit Restbestandteilen und Begleitstoffen wie Lignin usw.

H O L Z S C H L I F F

Dieser besonders wichtige Rohstoff für die Faltschachtelkarton-Herstellung wird normalerweise rein mechanisch durch Schleifen in so genannten Holzschleifern hergestellt. Er ist erheblich wirtschaftlicher als Zellstoff, da sich eine Ausbeute des Holzes von bis zu 95 % erreichen lässt. Zur Holzschliffgewinnung sind eine Reihe Verfahren mit unterschiedlichen Holzschliffprodukten bekannt. Für die Faltschachtelkarton-Herstellung ist in erster Linie W E I ß S C H L I F F, der aus ungedämpftem Holz gewonnen wird, von Bedeutung. Neuerdings werden auch kombinierte Verfahren angewendet. Holzschliff hat gegenüber Zellstoff wesentlich geringere Festigkeit, erhöht aber Volumen und Steifigkeit.

B R A U N S C H L I F F

Bei diesem Verfahren wird das Holz vor dem Schleifprozess gedämpft; Braunschliff ist heute kaum noch von Bedeutung.

Ausgehend von der Braunschliffherstellung, also der Kombination von Vorbehandlung und mechanischem Aufschluss durch Schleifen, wurden neue Verfahren entwickelt, wobei durch thermochemische Vorbehandlung das Holzgewebe aufgelockert wird und somit eine schonendere Gewinnung ungeschwächter und ungekürzter Fasern erreicht wird. Je nach Aufschlussverfahren spricht man von Th e r m o – M e c h a n i s c h e m Holzschliff (TMP = Thermo Mechanical Pulp) oder T h e r m o – C h e m i s c h e m Holzschliff (CTMP = Chemical Thermo Mechanical Pulp).

C H E M I S C H E   H O L Z S C H L I F F E:

Durch Zusatz von Chemikalien, meist Sulfit- oder Bi-Sulfitlösungen, wird der Holzverband vor dem Schleifen aufgelockert. Diese Verfahren haben aber bis jetzt keine größere Bedeutung erlangt.

H A L B Z E L L S T O F F

Durch kürzere Kochzeiten werden die Hölzer weniger weit aufgeschlossen. Man erhält dadurch wesentlich höhere Ausbeuten als bei Vollzellstoff, aber nicht deren Qualitäten, Halbzellstoffe verwendet man aber nicht nur als Beimischungen zu Zellstoff, sondern ihr Qualitätsstandard ist in vielen Fällen erwünscht (z.B. Opazität).

Die Bestrebungen, A L T P A P I E R als Rohstoff wieder zu verwenden, sind schon sehr alt. Unter Altpapier versteht man alle diejenigen Papier-, Karton- und Pappenabfälle, die bei der Verarbeitung oder nach Gebrauch anfallen und als regenerierte Fasern aus Papier oder Pappe (Sekundärhalbstoff) meist wieder in der Papier-, Karton- und Pappenerzeugung eingesetzt werden können.

Altpapierhalbstoffe unterscheiden sich nach Ausgangsmaterial und Sortierung und werden in Qualitätsgruppen eingeteilt:

1. Einfache Qualitäten: Gemischte Papierabfälle, z.B. Druckerei- und Verlagsabfälle, Zeitungen und Zeitschriften

2. Mittlere Qualitäten: Handelsüblicher Geschäftsbriefwechsel, dunkle Papierabfälle, Lederpappen

3. Bessere Qualitäten: Bedruckter und unbedruckter Faltschachtelkarton, weiße Akten, helle Packpapiere

4 . Kraftpapier-Abfälle

5. Abfälle von holzhaltigem weißem Papier

6. Abfälle von holzfreiem weißem Papier

Altpapiere werden heute meist in hochmodernen Aufbereitungsanlagen schonend aufgeschlossen. Trotzdem tritt dabei eine Faserschwächung ein. Die graue Farbe von Altpapierhalbstoffen rührt von nicht aus den Papierabfällen entfernten Druckfarbenresten her, vornehmlich Druckerschwärze.

Altpapiere sind heute die wichtigsten Rohstoffe für Faltschachtelkarton. Bei vielen Kartonsorten sind Einlagen bzw. Einlage und Unterlage aus Altpapierhalbstoffen hergestellt. Graukarton besteht zu 100 % aus Altpapierhalbstoften.

Füll- und Hilfsstoffe: 

Grundsätzlich werden drei Hauptarten von Hilfsstoffen nicht faseriger Basis zur Kartonherstellung verwandt.

F Ü L L S T O F F E

sind meist weiße, mineralische Pigmente wie z.B. Kaolin. Füllstoffe haben die Aufgabe, die Zwischen- räume zwischen den verfilzten Fasern auszufüllen.Sie geben damit dem Karton eine geschlossene Oberfläche und erhöhen seine Opazität und Helligkeit bei gleichzeitiger Verbesserung der Oberflächenglätte und damit Bedruckbarkeit. Da durch Zusatz von Füllstoffen der Karton schwerer wird, spricht man auch von so genannten Schwerstoffen. Füllstoffe werden “in der Masse‘ angewendet, d.h. dem wässrigen Faserbrei zugesetzt oder über Altpapierstoffe eingebracht. Hochwertige Füllstoffe (China Clay, Karbonate usw.) dienen weiterhin beim Streichen des Kartons als Pigmente.

L E I M S T O F F E

Mit der Leimung reduziert man die natürliche Saugfähigkeit der Faservliese. Die Leimung muss dem späteren Verwendungszweck und Druckverfahren angepasst werden. Grundsätzlich gibt es zwei Methoden:

In der Stoffleimung kommen überwiegend Harzleime zum Einsatz. Kunstharze verwendet man für die Nassfestleimung, die aber die Saugfähigkeit nicht verändert. Für die Oberflächenleimung verwendet man synthetische Leimstoffe, und man vermindert durch diesen Leimauftrag in der Maschine das Stäuben und Rupfen beim Druckvorgang.

Zur Anhebung der Helligkeit von Karton bzw. Verbesserung des Weißgrades werden dem Stoff oder dem Strich so genannte optische Aufheller zugesetzt; kurzwelliges, nichtsichtbares UV-Licht wird in sichtbares Licht umgewandelt. Durch diese zusätzliche Lichtreflexion im blauvioletten Bereich er- scheint das Papier heller.

F A R B S T O F F E 

werden zugesetzt, um eine spezielle Tönung zu erzielen oder rohstoffbedingte Farbschwankungen bei Altpapierfaserstoffen auszugleichen.

Außer den für die Kartonherstellung eingesetzten Roh- und Hilfsstoffen beeinflusst natürlich das Kartonherstellungsverfahren, d.h. in erster Linie die Kartonmaschine, die technologischen Eigenschaften von Faltschachtelkarton.

Faltschachteln können aus Bogen- oder Rollenmaterial gefertigt werden. Der Faltschachtelhersteller bestellt bei der Kartonfabrik Bogenware in auftragsbezogenen Abmessungen, um den Rohmaterialverlust möglichst gering zu halten.

Der Formatbereich von Druckmaschinen und Stanzaggregaten richtet sich nach der jeweiligen Auftragsstruktur. Die Druck- und Stanzformate sind also nicht nur von den Abmessungen der zu fertigenden Faltschachtel, der Bogenaufteilung und Kartonmaschinenbreite, sondern auch noch von der maschinellen Ausrüstung des Verarbeiters abhängig. Eine Vereinheitlichung der Druckformate ist also wenig zweckmäßig und Standardmaße werden deshalb auch selten eingesetzt.

Copyright © 2005 Peter Schmid - Wissenschaftliche Beratung
Stand: 13. Juni 2006