Unterschiede zwischen Papier und Karton

Die Definition des Begriffs Karton variiert. Laut dem Normungsinstitut ISO wird ein Papierprodukt mit einem Flächengewicht über 200 g/m² Karton genannt. Die Definition der CEPI (Confederation of European Paper Industries) besagt jedoch, dass Papier gewöhnlich Karton genannt wird, wenn es schwerer ist als 220 g/m². Karton kann einlagig oder, was üblicher ist, mehrlagig sein. Aus Qualitätsgründen erfordert ein Karton normalerweise eine Kombination aus mehreren Faserstofflagen in der Nassphase. Bei Betrachtung des traditionellen Kartonmarktes lässt sich feststellen, dass mehrlagiger Karton bereits ab einem Flächengewicht von 160 g/m² hergestellt wird.

Zwei eindeutige Merkmale unterscheiden Karton von Papier:


Querschnitt durch einen mehrlagigen Karton.
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• Karton enthält einen größeren Anteil an langen Fasern als Papier.

Für Iggesund Paperboard ist Karton ein schwereres Papierprodukt mit mehrlagigem Aufbau.

Die Vorteile des mehrlagigen Aufbaus liegen in der Möglichkeit, Fasereigenschaften in den verschiedenen Lagen zu optimieren, um bestimmte Funktionalitäten zu erzielen. Dies erfolgt durch die unterschiedliche Zusammensetzung der einzelnen Lagen. Die wichtigsten Elemente, die verändert werden können, sind folgende:

• Der Anteil der langen und kurzen Fasern in den jeweiligen Lagen
• Die Art des Aufschlussverfahrens
• Die Behandlung des Faserstoffs zur Verbesserung der Festigkeit oder des Volumens und zur gleichmäßigen Verteilung des Ausschusses

Um das Potential zur Optimierung der Eigenschaften des Kartons voll nutzen zu können, ist es entscheidend, dass der mehrlagige Aufbau aus mindestens drei Lagen besteht. Das Vorhandensein einer Mittellage ermöglicht es dem Kartonhersteller, die Oberflächeneigenschaften in den äußeren Lagen zu optimieren, ohne die Steifigkeit und die Verarbeitungsvorteile zu verringern, die die Mittellage beinhaltet. Der zwei- oder einlagige Aufbau führt immer zu einem oder mehreren Kompromissen. Eigenschaften, die sich ohne Kompromisse einfacher in einem mehrlagigen als in einem einlagigen Aufbau optimieren lassen, sind Folgende:

• Volumen
• Festigkeit
• Steifigkeit durch große Dicke und feste Außenlagen
• Oberflächenglätte in Kombination mit der gewünschten Festigkeit oder Steifigkeit
• Funktionseigenschaften in den jeweiligen Lagen wie höhere Feuchtigkeitsbeständigkeit in Oberflächen- oder Mittellagen

Die Möglichkeit, alle diese Parameter zu ändern, hat in der Branche zu einer breiten Auswahl von Produkten geführt. Ihre Eigenschaften können gezielt auf bestimmte Einsatzbereiche und Endanwendungen zugeschnitten werden, wie nachfolgend beschrieben. Dank des mehrlagigen Aufbaus kann die Qualität eines Kartons durch die mögliche Feinabstimmung der obigen Eigenschaften an verschiedene Endanwendungen angepasst werden. So kann ein Hersteller mehrlagiger Produkte Karton her-stellen und liefern, der die Anforderungen verschiedener Endanwendungen erfüllt, während Hersteller ein- oder zweilagiger Sorten hier nur begrenzte Möglichkeiten haben.

Besonderheiten der Kartonherstellung

Anfang des 20. Jahrhunderts stiegen Produktion und Absatz von Gütern und Lebensmittelprodukten und damit auch der Bedarf, diese Waren besser zu schützen. Eine günstige und einfache Lösung war der Einsatz von Schachteln, die aus dickerem Papier hergestellt waren.

Der zu dieser Zeit stattfindende Wandel in der Einzelhandelsbranche vom Verkauf loser Produkte hin zum Verkauf abgepackter Ware machte es erforderlich, dass die Verpackung nicht nur dem Schutz, sondern auch der Warenpräsentation diente. Es wurde immer wichtiger, den Verbraucher dazu zu bringen, ein Produkt im Geschäft zu erkennen und sich für den Kauf eines bestimmten Produkts zu entscheiden

Papierhersteller mussten sich spezialisieren, um den Bedarf der Schachtelverarbeiter an festen und steife­n Schachteln zu erfüllen, die die Produkte vor der Beschädigung beim Transport schützten und außerdem gute Druck- und Präsentationseigenschaften boten.

Herkömmliches dickes Papier war nicht mehr gut genug. Daraus resultierte die Entwicklung der ersten Kartonmaschinen in den USA.

Kartonmaschinen sind für eine optimale Produktion von Flächengewichten zwischen 200 und 1000 g/m² ausgelegt, während das optimale Produktionsflächengewicht von Papiermaschinen je nach der vorgesehenen Endanwendung zwischen 70 und 200 g/m² liegt.

Aus Sicht eines Laien sind sich Karton- und Papiermaschinen sehr ähnlich. Die Unterschiede liegen in den Details. Um diese festzustellen, müssen wir die unterschiedlichen Partien der beiden Maschinen näher betrachten.

Faserauswahl und Stoffaufbereitung

Für einen Kartonhersteller hängen Auswahl und Aufbereitung der Fasern von den spezifischen Oberflächeneigenschaften ab, die für den Druck und die Präsentation erforderlich sind, sowie von den Anforderungen in Bezug auf die Weiterverarbeitung zu Verpackungen und den anschließenden Schutz des Inhalts.

Feste und lange Zellstofffasern aus Weichholz in den Außenlagen eines Kartons und voluminösere Fasern in der Mittellage sind ideal zur Erzielung der entsprechenden Steifigkeits- und Festigkeitseigenschaften.

Feste und lange Zellstofffasern aus Weichholz in den Außenlagen eines Kartons und voluminösere Fasern in der Mittellage sind ideal zur Erzielung der entsprechenden Steifigkeits- und Festigkeitseigenschaften.

Kreide ist billiger als Faserstoff und wird daher oft von Papierherstellern verwendet, um die Kosten zu reduzieren, die Opazität zu verbessern und die Oberflächeneigenschaften zu optimieren. Kartonhersteller können jedoch keine Kreide verwenden, weil dies zu einer Verschlechterung der Festigkeitseigenschaften des Kartons führen würde. Karton wie Papier können aus Recyclingfasern hergestellt werden, doch auch hier gibt es Probleme mit der Festigkeit, da Recyclingfasern schwächer sind als Primärfasern.

Bei der Stoffaufbereitung müssen Kartonhersteller auf die Optimierung von Steifigkeit, Festigkeit und Oberflächeneigenschaften achten. Im Gegensatz dazu können sich Papierhersteller ganz auf die Oberflächeneigenschaften konzentrieren.

Bei der Herstellung von Karton und Papier zur Verpackung von Lebensmitteln, fettigen oder flüssigen Produkten fügen Hersteller Chemikalien zu, die verhindern, dass die Fasern das Fett oder die Flüssigkeit aus dem Verpackungsinhalt absorbieren. Chemikalien für diese Art von Anwendungen müssen den Vorschriften und Richtlinien der EU und der amerikanischen FDA entsprechen.

Nasspartie 

Papier und Karton werden heute sowohl auf Einsieb- als auch auf Mehrsiebmaschinen hergestellt.

Ein Kartonhersteller entscheidet sich für den Mehrsiebaufbau der Nasspartie, um die erforderlichen Oberflächen-, Steifigkeits- und Festigkeitseigenschaften erzielen zu können.

Für einen Kartonhersteller mit einer Mehrsiebmaschine ist das ideale Verfahren die Kombination verschiedener Arten von chemisch gewonnenen Fasern in den Außenlagen für Festigkeit und gute Oberflächeneigenschaften. Für eine oder mehrere Mittellagen werden dann voluminösere Fasern verwendet. Im mechanischen Verfahren gewonnene Fasern haben mehr Volumen und werden von Kartonherstellern häufig für die Mittellagen eingesetzt.

Einsiebmaschinen bieten weniger Möglichkeiten zur Optimierung des spezifischen Volumens, und Kartonhersteller müssen bei Steifigkeit, Festigkeit und Oberflächeneigenschaften größere Kompromisse eingehen.

Kartonhersteller, die Primärfasern verwenden, sind in der Lage, den Karton besser zu spezialisieren und zu optimieren, obwohl Hersteller, die mit Recyclingfasern arbeiten, ähnliche Techniken zur Auswahl und Aufbereitung der Fasern anwenden.

Pressenpartie

Um das Wasser in der Pressenpartie rein physikalisch aus der Kartonbahn herauszupressen, wird weniger Energie benötigt als zum Verdampfen des Wassers in der Trockenpartie.

Für einen Kartonhersteller ist es entscheidend, in der Pressenpartie nicht die Festigkeits- und Volumen-eigenschaften des Kartons zu zerstören (die in der Nasspartie der Maschine aufgebaut wurden). Gleichzeitig ist es wichtig, so viel Wasser wie möglich zu entfernen, um die Wirtschaftlichkeit der Produktion zu gewährleisten.

Im Laufe der Jahre haben Kartonhersteller Pressenpartien entwickelt, die nachgiebiger sind und einen längeren Presswalzenspalt aufweisen, um vor dem Eintritt in die Trockenpartie eine niedrigere Restfeuchte der Bahn zu erzielen, ohne sie zu stark zu komprimieren und das Volumen, die Steifigkeit und Festigkeit zu zerstören.

Trockenpartie

Hier gibt es keinen größeren Unterschied zwischen einer Kartonmaschine und einer Papiermaschine. Die Trocken- partie besteht typisch aus mehreren dampfgefüllten Zylindern in Kontakt mit dem Papier oder Karton; die genaue Anzahl hängt von der Wassermenge ab, die verdampft werden muss. Der Dampfdruck in diesen Zylindern ist einstellbar, um die Verdampfungsgeschwindigkeit und den endgültigen Feuchtigkeitsgehalt zu regulieren.

Kalandrieren

Durch Vorkalandrieren wird die Oberfläche des ungestrichenen Basispapiers oder -kartons so glatt und gleichmäßig wie möglich, um die Bahn für den anschließenden Oberflächenstrich vorzubereiten.

Durch End- oder Glanzkalandrieren wird die gestrichene Oberfläche optimiert bzw. der Glanz des Papiers erhöht. Sowohl Papier- als auch Kartonhersteller nutzen Kalandriertechniken zur Erzielung besserer Oberflächeneigenschaften. Übermäßig starkes Kalandrieren kann jedoch schnell das Volumen der Bahn zerstören und somit auch die Steifigkeits- und Festigkeitseigenschaften des Kartons.

In der Kartonbranche wurden verschiedene Kalandrier- techniken mit Softnip-, Langspalt- und Metallgurt-kalandern entwickelt. Dank dieser Techniken ist es möglich, die Oberfläche volumenschonend zu verbessern.

 


Querschnitt durch einen Karton

 

Oberflächenstrich

Die Streichverfahren für Papier und Karton sind grundsätzlich gleich. Der Unterschied liegt in der Zusammensetzung des Strichs. Kartonhersteller haben je nach der vorgesehenen Anwendung andere Anforderungen als Papierhersteller.

Die Weiterverarbeitung von Karton zu Schachteln stellt besondere Ansprüche wie die Eignung für Klebeverfahren. Dies muss bei der Optimierung der Strichzusammensetzung und den Eignungstests berücksichtigt werden. Da eine der Funktionen von Verpackungen der Schutz und nicht die Verunreinigung ihres Inhalts ist, muss Karton zur Verpackung von Flüssigkeiten und Lebensmitteln geruchs- und geschmacksneutral sein, ebenso wie die Chemikalien im Strich den jeweiligen Sicherheitsanforderungen entsprechen müssen.

Aufrollen, Schneiden und Bogenzuschnitt

In Bezug auf das Aufrollen, Schneiden und den Bogenzuschnitt gibt es keine größeren Unterschiede zwischen der Papier- und Kartonherstellung. Um für die korrekte Anwendung durch den Endanwender zu sorgen und gewährleisten zu können, dass der Karton unter sorgfältig kontrollierten Bedingungen hergestellt wurde, müssen Kartonhersteller über ein umfassendes Rückverfolgbarkeitssystem für das gesamte Verfahren verfügen.

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