3.1.1.2 Papiere nach der Faserstoffzusammensetzung

Abgesehen von einer noch kleinen Prozentzahl an synthetischen Fasern sind die heutigen Papierfaserstoffe fast ausschließlich pflanzlicher Herkunft. Neben Stroh und einigen Gräsern bildet das Holz die wichtigste Rohstoffquelle. Am besten ist Nadelholz zur Faserstoffgewinnung geeignet. Die Zerlegung in die einzelnen Fasern, auch Aufschluss genannt, erfolgt entweder mechanisch oder chemisch.

Holzstoff ist der Oberbegriff für die verschiedenen Arten der weitgehend durch mechanische Mittel hergestellten Faserhalbstoffe aus Holz. Er wird untergliedert in die rein mechanischen Holzstoffe: Holzschliff, Braunschliff und Refiner-Holzstoff sowie die Holzstoffe mit thermischer und/oder chemischer Vorbehandlung: thermischer Refiner-Holzstoff, chemisch thermischer Refiner-Holzstoff.

Holzschliff (Weißschliff) wird auf rein mechanischem Wege durch Schleifen von Nadelhölzern, meist Fichte, hergestellt. Dabei wird das Holz bis zu einer Feinheit zerlegt, die der Größenordnung der Zellulosefasern nahe kommt. Die entrindeten und auf etwa ein Meter Länge geschnittenen Stämme werden unter Zusatz von Wasser an schnell rotierende Schleifsteine gepresst. Daher oft auch als Steinschliff bezeichnet. Die raue Steinoberfläche reißt aus dem Holz sowohl unversehrte Fasern von 1 bis 4 mm Länge als auch Faserbruchstücke und feinste Faserpartikel heraus. Holzschliff ist ein billiger Faserstoff, der neben den Zellulosefasern noch alle nichtfasrigen Bestandteile des Holzes, wie z. B. Lignin und Harz, enthält. Er ist kurzfasrig, spröde, hart und trotz Bleichung etwas gelblich.

Beim Braunschliffverfahren wird das entrindete Schleifholz mehrere Stunden unter Druck gedämpft. Dadurch wird der Holzfaserverband gelockert und beim Schleifen ein langer, röscher Stoff gewonnen bei allerdings starker und nicht bleichbarer Bräunung. Das Verwendungsgebiet dieses Stoffes ist dadurch wesentlich eingeschränkt und beschränkt sich auf Packpapiere, Kartons und Pappen (Lederpappe).

Beim Refiner-Holzstoff wird das Holz in Refinern zerfasert. Der Refiner besteht im Wesentlichen aus zwei Mahlscheiben, die aus profilbestückten Segmenten bestehen. Von diesen steht meist eine fest, während die andere parallel dazu schnell rotiert. Die Scheiben sind in der Form ausgebildet, dass der Mahlspalt gegen den Umfang zu immer enger wird. Im Zentrum ergibt sich dadurch eine Aufbrechzone, die dann in die Mahlzone übergeht. Im Gegensatz zum Steinschliff muss das Holz vor dem Zerfasern in kleine Holzstückchen, den sogenannten Hackschnitzeln, zerkleinert werden. Diese Hackschnitzel werden kontinuierlich im Zentrum zwischen die Mahlscheiben eingespeist, in der Aufbrechzone zerkleinert und durch Zentrifugalkräfte in die Mahlzone getrieben. Durch eine kombinierte Kompressions- und Wälzwirkung entsteht eine Reibungswärme, die zur Erweichung des Lignins führt und die Zerfaserung ermöglicht. Die Vorteile dieses Verfahrens liegen darin, dass man Industrierestholz, Sägewerksabfälle und sogar grobes Sägemehl aufarbeiten kann. Ferner erhält man einen langfasrigeren Holzstoff mit hohen Festigkeitseigenschaften. Der Splittergehalt dagegen sinkt ab. Die internationale Bezeichnung dieses Verfahrens lautet Refiner-Mechanical-Pulp oder abgekürzt RMP.

Der Unterschied vom thermo-mechanischen Holzstoff (TMP) zum Refiner-Holzstoff besteht in der thermischen Vorbehandlung der Hackschnitzel, ansonsten sind die Prozesse weitgehend identisch. Die Hackschnitzel werden in einem Vorwärmer mittels Dampf imprägniert, zwischen die Mahlscheiben eingeführt und zerlegt. Die Dämpfzeit beträgt ca. 1–3 Minuten bei 110–130 °C und ca. 1–2 bar Überdruck. Die thermische Vorbehandlung ermöglicht eine sehr schonende Zerfaserung, wobei man einen qualitativ sehr hochwertigen Holzstoff erhält, der sich durch viele gut erhaltene, lange, geschmeidige Holzfasern auszeichnet und kaum Splitter enthält. Der größere Anteil an unversehrten Fasern ist für einige Festigkeitseigenschaften von großem Vorteil. Die internationale Bezeichnung dieses Verfahrens lautet Thermo-Mechanical-Pulp oder abgekürzt TMP.

Beim chemisch-thermomechanischen Holzstoff (CTMP) werden im Unterschied zum TMP-Verfahren die Hackschnitzel nicht nur mit Dampf, sondern auch mit Chemikalien, meist Sulfiten und Bisulfiten, imprägniert. Dadurch bewirkt man ein Anlösen der Harze und des Lignins im Holz, wodurch beim anschließenden Zerfasern die eigentliche Zellulosefaser teilweise ganz aus ihrem Verband gelöst werden kann. Diese Art der Holzstofffaser bleibt verhältnismäßig lang und geschmeidig und stellt schon beinahe einen Übergang zum wertvolleren Zellstoff dar. Die internationale Bezeichnung dieses Verfahrens lautet Chemical-Thermo-Mechanical-Pulp oder abgekürzt CTMP.

Papiere, wie auch Kartons mit Holzstoffzusätzen, werden als holzhaltig (hin) bezeichnet. Die Höhe des Holzstoffzusatzes kann sich positiv wie negativ auf die Qualität des Papieres auswirken.
Positive Auswirkungen sind:
• Herabsetzung des Flächengewichtes,
• Erhöhung der Opazität (Undurchsichtigkeit),
• Erhöhung der Biegesteifigkeit besonders bei Karton.
Negative Auswirkungen sind:
• Verringerung der Festigkeit,
• Vergilbung und Brüchigwerden bei Lichteinwirkung,
• Verminderung der Spaltfestigkeit bei mehrlagigem Karton,
• vermehrter Staubanfall bei der Verarbeitung (schneiden, falzen).