Das Herstellungsverfahren

 

 

 

Moderne Verfahren der Faserstoffgewinnung und Kartonherstellung erfolgen heute in Anlagen, die besonders kapitalintensiv sind und hohe Produktionskapazitäten aufweisen. Sie arbeiten mit den modernsten Technologien der Materialförderung, kontinuierlichen Produktion und Prozesssteuerung.

Meist werden, wie auch in den Kartonfabriken von Iggesund Paperboard, Faserstoff und Karton am selben Standort in einem kontinuierlichen integrierten Verfahren hergestellt, was Vorteile für Qualität, Produktivität und Wirtschaftlichkeit mit sich bringt. Der Rohstoff für Zellulosefasern wird in bewirtschafteten Wäldern aus Holzarten wie Fichte, Kiefer und Birke gewonnen. Der Faserstoff wird auf mechanischem oder chemischem Wege hergestellt. Weißgrad und Reinheit können anschließend durch Bleichen erhöht werden.

Das Verfahren in der Kartonmaschine beginnt mit der Bildung einer Lage aus verfilzten Fasern auf einem beweglichen Sieb oder Kunststoffgewebe, wobei die Hauptmenge des Wassers abfließt. Weitere Lagen werden meist nacheinander in der Nassphase zusammengebracht. Durch Pressen und Trocknen wird weiteres Wasser entzogen. Üblicherweise wird der Karton in der Maschine gestrichen, um die Oberflächenqualität für den Druck zu verbessern. Die großen Rollen in voller Maschinenbreite werden anschließend in kleinere Rollen aufgeteilt oder vor dem Versand an den Kunden auf Bogenmaß geschnitten, etikettiert und verpackt.

Der forstwirtschaftliche Zyklus

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Die Primärfaser für die Kartonherstellung wird aus natürlich vorkommenden Arten wie Fichte, Kiefer und Birke gewonnen, deren Fasern geeignete Eigenschaften aufweisen. Diese Arten stammen aus bewirtschafteten Wäldern in Schweden und anderen europäischen Ländern.

Um eine nachhaltige Entwicklung unter Beachtung der biologischen Vielfalt aufrechtzuerhalten, nutzt die moderne Forstwirtschaft verschiedene kombinierte Methoden. Sowohl auf regionaler als auch auf lokaler Ebene werden detaillierte Pläne gemacht, in denen natürliche Regenerierung, Pflanzen und Säen berücksichtigt werden. Biologisch sensible Gebiete und alte Forstbestände werden gemäß den örtlichen Bedingungen geschützt.

Ein ebenfalls bedeutender Aspekt ist, dass die Bewirtschaftung von Wäldern integriert betrieben wird: Holz für die Gewinnung von Faserstoff wird zusammen mit dem Holz für die Holzindustrie eingeschlagen. Das Dünnholz, das in verschiedenen Stadien gefällt wird, damit die anderen Bäume besser wachsen können, dient der Faserstoffherstellung. Bei ausgewachsenen Bäumen wird der dickere Teil des Stamms für Schnittholz genutzt, während die dünnere Spitze in die Holz- bzw. Zellstofffabrik kommt. So ist die maximale Nutzung des eingeschlagenen Holzes gewährleistet.

Die optimale Nutzung der Rohstoffe ist eines der wichtigsten Prinzipien von Iggesund Paperboard. Das an die Fabriken gelieferte Holz wird in Karton umgewandelt – aber auch in Energie für das Produktionsverfahren, zur Beheizung umliegender Häuser und zur Trocknung von Schnittholz. Weitere Endprodukte sind Kompost und Straßenbaustoffe. Die Verwendung des ganzen Baums ist ein wichtiger Teil unserer Bemühungen um eine nachhaltige Produktion.

Vom Holz zu den Fasern – der Holzaufschluss

Wenn die Stämme in der Holz- bzw. Zellstofffabrik ankommen, werden sie zunächst entrindet, da die Rinde keine für die Faserstoffherstellung geeigneten Fasern enthält. Die Rinde wird in einer rotierenden Entrindungstrommel entfernt, indem die Stämme gegeneinander reiben. Die Rinde wird anschließend als Brennstoff im Produktionsverfahren genutzt oder durch Kompostierung zu Gartenerde veredelt.

Die nächste Stufe hängt davon ab, welches Verfahren der Faserstoffgewinnung oder Defibrierung verwendet wird. Grundsätzlich besteht die Wahl zwischen mechanischen und chemischen Verfahren zur Vereinzelung der Fasern.

Schnittholz.

Faserholz.

Entrindungstrommel.

Holzstoff

Refiner-Holzstoff (RMP) wird in zwei Stufen gewonnen. Zunächst werden die entrindeten Stämme in kleine flache Stücke zerhackt, die bei einem Feuchtigkeitsgehalt von 25 – 30 % zwischen den rotierenden Metallscheiben des Refiners zermahlen werden. Das Lignin wird durch die dabei entstehende Hitze und den Wasserdampf weich, so dass die Fasern vereinzelt werden können. Der Faserstoff wird gesiebt und gereinigt. Nicht zerfaserte Hackschnitzel werden erneut behandelt.

Beim mechanischen Holzaufschluss ist die Faserausbeute sehr hoch. Etwa 95 % des Holzes werden zu Fasern. Das mechanische Verfahren verbraucht viel elektrische Energie. Zur Erhöhung der Effektivität wird daher ein Teil der Energie zurückgewonnen und dem Verfahren als Wärme wieder zugeführt.

Holzstoffgewinnung (mechanischer Aufschluss). Klicken zum Vergrößern.

 

Zellstoff

Beim chemischen Verfahren wird das Holz zunächst zu Hackschnitzeln verarbeitet, die anschließend in einer chemischen Lösung gekocht werden. Dabei lösen sich 80 – 90 % des Lignins, die Fasern können leicht vereinzelt werden. In diesem Verfahren können alle Arten wirtschaftlich bedeutender Hölzer verwertet werden. Das von Iggesund angewendete Sulfatverfahren ermöglicht außerdem eine sehr gute Chemikalienrückgewinnung und Energienutzung. Die Faserausbeute aus dem Holz beträgt bei ungebleichtem Zellstoff etwa 50 – 65 %. Das gelöste Lignin und die Harze aus dem Holz werden intern zur Energieerzeugung genutzt.

Zellstoffgewinnung (chemischer Aufschluss). Klicken zum Vergrößern.

 

Bleichen

Alle Faserstofftypen, die bei der Kartonherstellung verwendet werden, können zur Optimierung von Weiße und Reinheit gebleicht werden.

Zellstoff ist braun, die Farbdichte ist abhängig vom Kochprozess und dem verbleibenden Ligningehalt. Ungebleichter Faserstoff kann für einige Anwendungsbereiche wie z. B. Wellpappe verwendet werden, während der Faserstoff für viele grafische Anwendungen und Verpackungszwecke gebleicht werden muss.

Das Aufhellen des Faserstoffs wird Bleichen genannt. Die Art des Bleichverfahrens hängt von einer Reihe von Faktoren ab. Dazu gehören der gewünschte Aufhellungsgrad, die verwendeten Chemikalien, die Behandlungsart und die Frage, ob die farbigen Bestandteile entfernt (Delignifizierung) oder nur aufgehellt werden sollen. All diese Faktoren haben technische und wirtschaftliche Auswirkungen und sind vor allem auch von ökologischer Bedeutung.

Es gibt drei Kategorien von Bleichverfahren:

  • Bleichen durch Delignifizierung mit Chlorgas. Dieses Verfahren wurde größtenteils durch umweltfreundlichere Verfahren ersetzt. Statt Chlorgas wird jetzt zunehmend Sauerstoff verwendet.
  • Bleichen mit oxidierenden Chemikalien wie Chlordioxid, Wasserstoffperoxid oder Natriumhypochlorit
  • Bleichen mit reduzierenden Chemikalien wie Natriumbisulfit. Bei integrierter Faserstoff- und Kartonherstellung wird der Faserstoff in Zwischenlager gepumpt.

Faserstoff, der auf dem freien Markt angeboten werden soll, wird in Form von Bogen oder Flocken getrocknet. Marktfaserstoff wird für den Transport zu Ballen gepresst.

 

 

 

 

Faserstoff in unterschiedlichen Bleichstufen.

 

 

Von der Faser zum Karton – die Kartonfabrik

Stoffaufbereitung

In Ballen gekaufter Faserstoff wird zunächst in einem großen Rührwerk (Hydrapulper) in Wasser zerfasert. Sämtlicher Faserstoff, d. h. auch der Faserstoff, der ohne Trocknung direkt aus der Holz- bzw. Zellstofffabrik stammt, wird anschließend verschiedenen Behandlungen unterzogen, um ihn für die Verarbeitung in der Kartonmaschine vorzubereiten. Der vorbereitete Faserstoff wird als „Stoff“ bezeichnet. Die Konsolidierungseigenschaften der Fasern können durch mechanische Bearbeitung – Mahlung – optimiert werden. Dabei verändert sich die Oberflächenstruktur der Fasern. Aufquellen in Wasser vergrößert die Oberfläche der Fasern und erhöht dadurch ihre Festigkeit und Konsolidierungsfähigkeit.

Zusatzstoffe wie Alaunleim können zur Verbesserung der wasserabweisenden Eigenschaften der Fasern beitragen, optische Aufheller (OBA oder FWA) können bei Bedarf zur Erhöhung der Weiße der Fasern und somit des Kartons zugesetzt werden.

Der sogenannte Ausschuss – Abfälle und Abschnitte aus dem Herstellungsverfahren – wird zerfasert und dem Stoff je nach der Kartonlage, für den er vorgesehen ist, in unterschiedlichen Mengen beigemischt.

Schließlich muss auch die "Stoffdichte“ (das Verhältnis Fasern/Wasser) fein abgestimmt werden, bevor der Stoff zur Kartonmaschine gepumpt wird.

Bahnbildung

Die wässrige Fasersuspension mit einem Wassergehalt von etwa 99 % formiert sich in mehreren gleichmäßigen Lagen auf einem beweglichen Sieb oder Kunststoffgewebe. Jede Lage weist eine bestimmte Stoffzusammensetzung auf, jeweils abgestimmt auf die Funktion der Lage im Kartonaufbau. Zusammensetzung und Eigenschaften des Stoffs hängen vom Verhältnis der langen zu den kurzen Fasern, der Art des Faserstoffs, seiner Feinheit und der Menge des zugesetzten Ausschusses ab. Das Gewebe aus verfilzten Fasern wird mit Hilfe von Absaugvorrichtungen entwässert. Die Lagen werden nacheinander in der Nassphase zusammengebracht.


Bahnbildung. Klicken zum Vergrößern.

 

Pressen

Am Ende der Siebpartie und bei einer Geschwindigkeit von 100–500 m/min hat sich die mehrlagige Bahn weit genug konsolidiert, um kurzzeitig das eigene Gewicht zu tragen, wenn es auf einem absorbierenden Stofftuch zur Pressenpartie geführt wird. Die Kartonbahn wird zusammen mit Tüchern durch Stahlwalzen hindurchpresst und der Feuchtigkeitsgehalt mit Hilfe von Absaugvorrichtungen weiter auf etwa 60–65 % reduziert.

Trocknen

Der Feuchtigkeitsgehalt der Bahn wird durch das Passieren dampfbeheizter Trockenzylinder je nach Produkt auf 5–10 % reduziert. Einige Maschinen sind in der Trockenpartie mit einem sehr großen beheizten Zylinder mit polierter Stahloberfläche ausgerüstet. Eine nasse Kartonbahn bleibt an der Zylinderoberfläche haften und wird allmählich getrocknet. Gleichzeitig bildet sich eine sehr glatte Kartonoberfläche. Dieser Glättzylinder wird als MG- oder Yankee- Zylinder bezeichnet.

Oberflächenleimung

Um die Festigkeit zu erhöhen und die Oberflächenfasern fest in der Bahn zu verankern, kann eine Stärkelösung auf die Kartonoberfläche aufgetragen werden.

Kalandrieren

Durch das Passieren einer Reihe von Stahlwalzen kann die Glätte der Kartonbahn verbessert und ihre Dicke justiert werden.

Oberflächenstrich

Die Druckseite, in manchen Fällen auch die Rückseite des Kartons, wird mit einer weiß pigmentierten Streichmasse gestrichen. Es handelt sich dabei um sorgfältig ausgewählte, in Wasser dispergierte mineralische Pigmente und synthetische Bindemittel. Die Zusammensetzung richtet sich nach den Produktanforderungen und Verarbeitungsbedingungen. Auftrags- und Glätttechnik sorgen für ein spezifiziertes Strichgewicht und die gewünschte Glätte. Das Auftragen der Streichmasse erfolgt mit Rolle, Luftbürste oder Rakel. Der Karton wird ein-, zwei- oder sogar dreimal gestrichen, um die erforderlichen Eigenschaften in Bezug auf Aussehen, Farbe, Glätte und Druckeigenschaften zu erzielen.

Oberflächenveredelung

Einige Kartonmaschinen verfügen über eine Ausrüstung zur weiteren Verbesserung der Oberflächenqualität durch Hochglanzbürsten und Satinieren des Kartons.

Aufrollen

Der letzte Arbeitsgang in der Kartonmaschine ist das Aufrollen der Kartonbahn in voller Maschinenbreite auf einen festgelegten Rollendurchmesser.

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Iggesund Paperboard
825 80 Iggesund
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+46 650 - 280 00
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