Papierherstellung: Vom antiken Papyrus zum modernen Recyclingpapier

Hintergrund

Papier – unverzichtbares Medium schriftlicher Kommunikation – hat seinen Ursprung in einfachen Pflanzenfasern. Die früheste Form war Papyrus, den die alten Ägypter aus Schilfrohr herstellten. Im 2. Jahrhundert n. Chr. führte der chinesische Hofbeamte Cai Lun eine revolutionäre Papierherstellungstechnik ein, die Rinde, alte Fischernetze und andere Pflanzenmaterialien nutzte – lange ein gehütetes Staatsgeheimnis. Erst fünf Jahrhunderte später gelangte das Wissen nach Japan. Ende des 8. Jahrhunderts hatte die islamische Welt die Papierherstellung übernommen, und das Wissen breitete sich westwärts aus, bis um 1150 die erste europäische Papiermühle in Játiva, Valencia, Spanien, entstand. Ende des 15. Jahrhunderts gab es Mühlen in Italien, Frankreich, Deutschland und England, und bis zum Ende des 16. Jahrhunderts war die Papierproduktion in ganz Europa verbreitet.

Unabhängig davon, ob in moderner Fabrik oder per Hand gefertigt, besteht Papier aus verwobenen Fasern. Diese stammen aus Textilabfällen, Pflanzenzellulose oder – am häufigsten – aus Holz. Hadernbasierte Papiere werden seit langem für ihre überlegene Qualität geschätzt; heute werden Baumwoll- und Leinenhadern noch für hochwertiges Briefpapier, Hochzeitseinladungen und Sicherheitsdokumente verwendet.

Die Papierherstellung folgt einer einfachen, aber präzisen Abfolge: Pflanzenfasern werden mit heißem Wasser und einer Basischemikalie wie Lauge vermischt, gekocht bis sie weich, aber intakt sind, durch ein Sieb gefiltert und getrocknet. Moderne Verfahren verfeinern diesen Prozess, bewahren aber die gleichen Grundprinzipien.

Rohstoffe

Etwa die Hälfte der Fasern in modernem Papier stammt aus gezielt angebautem Holz, der Rest aus Sägewerksabfällen, recycelten Zeitungen, pflanzlichen Nebenprodukten und recycelten Textilien. Nadelholz-„Weichhölzer“ wie Fichte und Tanne – deren längere Zellulosefasern stärkeres Papier ergeben – waren traditionell bevorzugt, doch Fortschritte in der Zellstoffherstellung erlauben heute die Verarbeitung fast aller Baumarten. Laubhölzer („Harthölzer“) wie Pappel und Ulme sind ebenfalls gängig.

In waldarmen Regionen dienen Alternativen wie Bambus, Stroh, Zuckerrohr, Flachs, Hanf und Jute. Flachs wird für hochwertiges Zigarettenpapier genutzt, Baumwoll- und Leinenhadern ergeben nach sorgfältiger Reinigung, Kochen und Schlagen feines Briefpapier, Bewerbungspapier und Banknoten.

Zusatzstoffe – Bleichmittel, Farbstoffe, Füllstoffe (Kreide, Ton, Titandioxid) und Leimungsmittel (Kolophonium, Gummi, Stärke) – werden beigemischt, um Farbe, Opazität und Tintenbeständigkeit einzustellen.

Herstellungsprozess

Zellstoffherstellung

• Stämme werden zunächst entrindet und entweder mechanisch in Trommeln zermahlen oder chemisch in Kochkesseln (Digester) mit Natronlauge und Natriumsulfid gekocht. Der resultierende Zellstoff wird gefiltert, gebleicht und optional gefärbt, bevor er die Mühle verlässt.

Schlagen (Beating)

• Der Zellstoff wird in großen Bottichen geschlagen, um Fasern auszurichten, und mit Füll- und Leimungsmitteln vermischt. Dieser Schritt bestimmt Opazität und Tintenaufnahme des Papiers. Beispielsweise ergibt Stärkeleimung wasserfestes Papier, ideal für Tintenstrahldruck.

Vom Zellstoff zum Papier

• In der Fourdrinier-Maschine – erfunden 1807 – wird Zellstoff auf ein bewegliches Sieb aufgebracht, durch Walzen gepresst und per Sauggestell entwässert. Ein Dandyrad kann ein Wasserzeichen prägen. Der nasse Bogen durchläuft dann dampfbeheizte Zylinder (oft 40–70), um Restfeuchte zu entfernen.

Veredelung

• Nach dem Trocknen wird das Papier auf Wickel gewickelt und durch Kalander weiter geglättet, die gewünschten Glanz oder Weichheit verleihen. Weitere Leimung oder Beschichtung (z. B. feiner Ton) kann folgen, bevor ein finales Superkalandern für ultraschwere Oberflächen und der Zuschnitt auf Endformat erfolgen.

Umweltaspekte

Der immense Holzbedarf für Papier hat zu großflächiger Entwaldung geführt. Zwar behaupten viele Hersteller, gleich viele Bäume nachzupflanzen, doch Kritiker führen an, dass junge Setzlinge den ökologischen Wert alter Wälder nicht ersetzen können. Recycling – besonders von Zeitungen – hat die Nachfrage etwas gemildert, doch der Sektor verbraucht weiterhin erhebliche Rohstoffmengen.

Chemische Abwässer – Farbstoffe, Druckfarben, Bleichmittel, Leimungsmittel – können Gewässer verunreinigen, wenn sie nicht ordnungsgemäß behandelt werden. Regulierungsbehörden schreiben strenge Grenzwerte vor, und viele Mühlen haben Kreislaufsysteme eingeführt, um Umweltbelastungen zu senken, was jedoch Produktionskosten erhöht, die an Verbraucher weitergegeben werden.