Polysaccharide - Stoffliche Nutzung nachwachsender Rohstoffe - page 187

Struktur / Eigenschaften
Papier ist ein flächenförmiges Material, das überwiegend aus Holzfasern aufgebaut ist. Durch
die komplexe chemische und mechanische Bearbeitung des Ausgangsmaterials unterscheiden
sich die Eigenschaften von Papier aber erheblich von denen des Basis-Rohstoffs Holz (siehe
Tabelle 40).
Aber auch die Eigenschaften verschiedener Papiere differieren erheblich in Abhängigkeit von
der verwendeten Rohstoffart (Weichholz, Hartholz, Stroh), der Zellstoffherstellung, Holzstoff-
herstellung, Altpapieraufbereitung, Faseraufbereitung, der Papierherstellung, Verwendung von
Füllstoffen, Pigmenten, Additiven usw. Im Detail ergeben sich dann die Eigenschaften ver-
schiedener Papiere als Konsequenz aller Parameter in diesem komplexen Herstellprozess.
Grundsätzlich wichtig ist, vier fundamentale Eigenschaften des Papiers festzuhalten: 1) Papier
ist durch die komplexe Zusammensetzung ein inhomogenes Material aus Fasern, Füllstoffen/
Pigmenten und Poren. 2) Papier ist durch den Herstellprozess mit Geschwindigkeiten von bis
zu 1400 m/min und das ausgeprägte Länge/Breite-Verhältnis der Fasern ein anisotropes Mate-
rial, d. h. mit richtungsabhängigen Eigenschaften in der Fläche und nochmals unterschiedlichen
Eigenschaften senkrecht zur Fläche. 3) Papier besitzt eine ausgeprägte Hygroskopie durch die
Polarität des zugrundeliegenden Biopolymers Cellulose. 4) Damit sind die viskoelastischen
bzw. mechanischen Eigenschaften - wie auch bei Kollagen, Wolle, Baumwolle und Seide
(siehe auch Kap. 3.6 Bügeln von Wolle und Baumwolle) - je nach Wassergehalt stark unter-
schiedlich.
Anwendungen
Der Variantenreichtum der Produkte Papier und Pappe ist sehr groß [2], [40], [44], [46]. So
wird die in Deutschland angebotene Anzahl von Papiersorten mit 3000 angegeben [2]. Wichti-
ge Papierarten sind Verpackungspapiere (Marktanteil 44,1 %), Grafische Papiere (43,4 %) und
Hygienepapiere (6,1 %). Bei der Gruppe der Spezialpapiere (Marktanteil 6,4 %) gibt es zahl-
reiche besondere Anwendungen wie beispielsweise Banknotenpapiere, Barytpapiere (für
hochwertige Fotografien), Elektroisolierpapiere (Kondensatorpapier), Dachpappe, Pappen für
die Automobilindustrie, Büttenpapier und Ölpapier.
Da der Zeitungsdruck und Werbedruck aufgrund der wachsenden Bedeutung des Internet zu-
rückgeht, entstehen Überkapazitäten in der Papierindustrie. Große Hersteller beginnen nach
Alternativen zu suchen und arbeiten an der Verwendung von Reststoffen für die Herstellung
von Biodiesel in Bioraffinerien oder als Faserverstärkung in spritzgießfähigen thermoplasti-
schen Verbundwerkstoffen, die WPC (Wood Polymer Composites, siehe Kap. 6.2.4) ähnlich
sind [47].
Ökonomische Aspekte
Die Weltproduktion von Papier betrug 1988 228 Millionen Tonnen [44] und stieg bis zum Jahr
2010 auf 394 Millionen Tonnen [46], [48]. Die größten Verbraucher von Papier, Karton und
Pappe sind China mit rund 92 Millionen Tonnen und die USA mit rund 75 Millionen Tonnen.
Deutschland verbraucht 20 Millionen Tonnen und die EU27-Staaten 84 Millionen Tonnen.
Inzwischen (2010) ist auch bei diesem Werkstoff auf Basis nachwachsender Rohstoffe China
das größte Erzeugerland, gefolgt von USA, Japan und Deutschland (siehe Bild 113), das pro
Jahr ca. 23 Millionen Tonnen Papier produziert, d. h. etwa die Menge, die auch verbraucht
wird. In Ländern wie Kanada, Finnland und Schweden übertrifft die Erzeugung den Verbrauch,