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Faszination Papiertechnik

Die Herstellung Papier fasziniert seit Tausenden von Jahren. Doch mit Hand geschöpft wird nur noch sehr selten.
Die Technik beherrscht die Produktion. Maschinenbau mit einer hochkomplexen Automatisierung hält alles zusammen. Und mittendrin der entscheidungstragende Papieringenieur.

Doch was ist die Papierherstellung? Einen Überblick bietet wie so oft Wikipedia, doch SAPPI hat es anschaulich zusammengefasst.

Doch in Kürze unsere Einschätzung der Papierindustrie:
Dimensionen einer aktuellen Papiermaschine
  • Länge: 250 Meter
  • Breite Papierbahn: 12 Meter
  • Geschwindigkeit Papierbahn: 150 km/h
  • Gewicht: XX Tonnen
  • Personal: 4-6 Personen
  • produzierte Masse: 1000 Tonnen pro Tag (~ XX Blatt Kopierpapier)
  • Umsatz: XX Mio. EUR pro Jahr
  • Kosten bei 'Nicht-Produktion' (Stillstand): 20.000 EUR pro Stunde
Teile einer Papiermaschine
Bevor auf der Papiermaschine Papier entsteht sind erst unzählige Verfahrensschritte notwendig.
Wie man vom Holz zur Einzelfaser kommt, erklärt der Wikipedia-Artikel über Zellstoffherstellung ein wenig.
Anschließend werden die Fasern in der Stoffaufbereitung (minimale Infos bei Wiki) aufbereitet und in richtigen Verhältnissen gemischt und an die Papiermaschine geliefert:
 
Technik auf höchstem Niveau
  • Rotierende Masse
    Das Papier wird bei etwa 150 km/h auf eine Walze gewickelt, die sich auf einer Breite von 12 Metern mit bis zu XXX Umdrehungen/Minute dreht und bis zu 170 Tonnen schwer wird. Die Papierbahn ist etwa XX mm dick und - die Erfahrung bestätigt es - nicht sehr stabil. Da bleibt bleiben Viele vor Ehrfurcht vor dem Roller mit offenem Mund stehen.
  • Minimale Faseranzahl für höchste Festigkeiten
    Die einzelnen Schichten von Toilettenpapier sind nur noch 3-4 Fasern dick! Diese Verbindungen müssen halten, sonst liegt dem Anwender dieser Fehler des Papieringenieurs direkt auf der Hand.
  • Perfektion der "Malerei"
    Auf dem Papier von Hochglanzmagazinen werden pro Seite bis zu dreimal hochfeine Pigmente (z.b. aus Calciumcarbonat = Marmor) mit einer Schichtdicke von 0,005 mm aufgetragen. Abrasion, Einhaltung der Schichtdicke über die gesamte Breite und fehlerfreie Abdeckung ist für jeden Katalog wichtig.
Fragen über Fragen, oder: Hier ist noch was zu tun!
Wer eintaucht in die Papierherstellung stellt fest, dass noch vieles Handarbeit mit viel Erfahrung ist.
Die konservative, aber hoch perfektions-affine Papiermacherfamilie steht aber vor vielen Fragen, die - warum auch immer - noch nicht vollständig beantwortet sind:

  • Wie bindet sich eine Faser mit der Anderen?
    Ja! Man weiß immer noch nicht im Detail warum die Fasern wirklich zusammenpicken! Die ein oder andere Theorie existiert, unzählige Forschungsarbeiten bestehen oder laufen, aber so ganz sicher ist nichts!
  • Warum erreichen unterschiedliche Fasermischungen unterschiedliche Trockengehalte nach der Presse?
    Das mechanische Auspressen von Wasser aus der Papierbahn ist ein hochkomplexer Vorgang: in Millisekunden wird durch Hohlräume zwischen den Fasern extrem viel Wasser gedrückt; die Dicke des Papieres ändert sich schlagartig; Fasern verbiegen sich, oder kollabieren komplett; der Pressfilz saugt das Wasser auf oder wird mit Wasser quasi geflutet.
    Und jede Faser verhält sich dabei anders. Eine Frage für Simulation und Versuchsaufgaben!
  • Wie sieht ein Papier aus, wenn es bedruckt ist?
    Druckversuche sind teuer und zeitaufwendig. Wie simuliert man den Druck des hergestellen Papieres? Und warum ist das menschliche Auge so 'unnachgiebig' gegenüber Druckfehlern?
  • Energieeinsparungen an allen Ecken!
    Ja, die Papierindustrie ist ein großer Energieverbraucher, aber auch ein großer Energieproduzent (Zellstoffproduktion). Wer Energie braucht, hat Potenzial etwas einzusparen! Von Motorentechnik, Trocknungsoptimierung oder komplett neue Herstellungskonzepte (z.b. Airlaid Paper), Energieverbrauchsoptimierung ist eine Fragestellung bis weit in die Zukunft...
Interdisziplinär: Vom Holz zum 'Alltagsprodukt' Papier
Was ist das richtige Holz für die Papierherstellung? Das ist eine der ersten Fragen für die Papierherstellung.
Im weiteren Verlauf sind hunderte Chemiker und Verfahrenstechniker beschäftigt die Prozesse der Zellstoffherstellung zu optimieren. Schon hier entscheidet sich der Charakter der Fasern und der weitere Verwendungszweck wird definiert. Ausgeklügelte Labormethoden und unabdingbare Praxisversuche sind dafür notwendig.
Maschinenbau, Verfahrenstechnik und Chemie treffen sich dann in der Papierfabrik.
Den Endnutzen für den Kunden darf man ebenso nicht aus den Augen verlieren, wie Kosten und Rohstoffeinsatz. Ein Betriebswirtschaftlich und technisch anspruchsvolles Gebiet.



 
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