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Herstellung/Vorkommen
Papier ist ein Werkstoff, der weit überwiegend aus nachwachsenden Rohstoffen besteht [40].
Die Stoffkomponenten sind Faserholz, Altpapier, Faserstoffe, Füllstoffe, Hilfsstoffe und Was-
ser, wobei die Faserstoffe mit 60 bis 95 % den Hauptanteil bilden. Der Wasseranteil liegt bei
5-10 % und der Anteil der Füllstoffe und Hilfsstoffe bei bis zu 35 %.
Die Faserkomponenten sind entweder Primärfaserstoffe (Holzstoff, Zellstoff) oder Sekundärfa-
serstoffe aus Altpapier. In Deutschland werden ca. 70 % Sekundärfaserstoffe (Altpapier) ein-
gesetzt, so dass das Altpapier den größten Anteil an den Faserstoffen hat. Bei den Primärfaser-
stoffen überwiegt der durch chemische Aufschlussverfahren gewonnene Zellstoff, der durch
mechanische Verfahren gewonnene Holzstoff [2] ist in Papier und Karton in Deutschland zu
ca. 15 % enthalten. Als Faserholz kommt Schwachholz aus der Durchforstung oder Industrie-
restholz in Frage. 80 % der Zellstoffmenge sind Importe, vor allem aus Nordeuropa oder Über-
see. Einheimische Hölzer stammen aus nachhaltiger Forstwirtschaft. Der Begriff der Nachhal-
tigkeit [42] kommt aus der Forstwirtschaft und wurde im frühen 18. Jahrhundert von Hans Carl
von Carlowitz geprägt [43]. Über die Eignung der Hölzer entscheidet die Faserstruktur: Hier ist
eine homogene Faserlängenverteilung vorteilhaft sowie ein Länge-/Durchmesser-Verhältnis
von > 100:1, das eine gute Faserorientierung ermöglicht. Weiterhin sollte das Verhältnis von
doppeltem Zellwanddurchmesser zum Lumen nicht zu groß sein, um eine ausreichende Faser-
flexibilität zu gewährleisten. Diese Anforderungen werden vor allem von Weichhölzern, spe-
ziell Koniferen erfüllt [44].
Die mechanische Holzstoffgewinnung arbeitet nach den Steinschliff- oder Druckschliffverfah-
ren, bei dem entrindete Holzstämme gegen rotierende Schleifsteine gepresst und zerfasert wer-
den. Beim Refiner-Verfahren können auch Schnitzel aus Abfallholz eingesetzt werden und das
TMP-Verfahren (Thermo-Mechanical-Pulp, Thermodruckhydrolyse [45]) nutzt eine Beauf-
schlagung mittels Druck und Temperatur (130°C), um das Gefüge aus Cellulose und Lignin
aufzuschließen. Auch Chemikalien können eingesetzt werden, um Bindungen im Lignin zu
lockern oder zu brechen. Die Holzstoffgewinnung hat eine sehr hohe Ausbeute von 95-98 %
[2], [40].
Zur Zellstoffherstellung müssen nach dem Entrinden der Stämme und der Verarbeitung zu
Holzhackschnitzeln Lignin und Hemicellulosen entfernt werden, um den Zellstoff als Faser-
komponente zu erhalten. Hier sind verschiedene Aufschlussverfahren bekannt, die in verschie-
denen Regionen bevorzugt zum Einsatz kommen. Je nach Rohstoff und benötigter Qualität des
Zellstoffs werden ca. 40-55 % der Holzmasse als Zellstoff erhalten, dies ergibt sich aus der
Zusammensetzung d. h. dem Cellulose-Gehalt verschiedener Hölzer und anderer Faserrohstof-
fe wie in Tabelle 38
gezeigt und der Tatsache, dass auch ein Teil der Hemicellulosen bei den
Aufschlussprozessen in Lösung geht.
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