EL-MO II Moleküle, Schulbuch

152 Zellstoff und Papier Die technisch aus Holz gewonnene Cellulose wird Zellstoff genannt. Da Cellulose von den Holzkomponenten am schwersten in Lösung zu bringen ist, schafft man Bedin- gungen, unter denen sich alle anderen Bestandteile des Holzes lösen. Isolierung des Zellstoffs Technisch sind 2 Verfahren üblich, das Sulfit-Verfahren (saures Verfahren) und das Sulfat-Verfahren (basisches Verfahren; Abb. 151.2). Gemeinsam ist den Verfahren, dass bei höherem Druck (bis 10 bar) und höherer Temperatur (150–180 °C) in einer Chemikalienlösung alle Holzinhaltsstoffe außer dem Zellstoff gelöst werden können. Die Cellulose wird abgepresst und gewaschen. Die entstehende Ablauge muss ein- gedickt und verbrannt werden. Sie enthält ja etwa 50 % des Holzes. Die eingesetz- ten Chemikalien werden aus dem Verbrennungsrückstand und den Abgasen weit- gehend zurückgewonnen und können so im Kreislauf geführt werden. Im Sulfitverfahren setzt man Calcium- und Magnesiumhydrogensulfit und SO 2 ein, im Sulfatverfahren verwendet man Natronlauge und Natriumsulfid. Beim Verbrennen der Ablauge gewinnt man dieses durch Natriumsulfatzusatz in der reduzierenden Flamme, daher der Name „Sulfat-Verfahren“. In Österreich sind beide Verfahren im Einsatz. In Lenzing, Hallein und Kematen wird Zellstoff nach dem Sulfitverfahren gewonnen, in Pöls, Frantschach und Nettingdorf nach dem Sulfatverfahren. Bleichen Der rohe Zellstoff beider Verfahren ist noch gelb bis braun und wird meist gebleicht. Das früher übliche Verfahren der Chlorbleiche, das Abwässer mit organischen Chlor- verbindungen belastete, wurde weitgehend aufgegeben. Heute bleicht man mit Was- serstoffperoxid oder Ozon (Sauerstoffbleiche). Für viele Zwecke kann auch ungebleich- ter Zellstoff eingesetzt werden. Die Hauptverwendung von Zellstoff ist die Herstellung von Papier. Die Weltproduktion 2000 betrug ca. 320 Millionen Tonnen. Österreich gehört aufgrund des Waldreichtums in Europa zu den großen Papierexportländern mit einer Jahresproduktion (2000) von 4,2 Millionen Tonnen. Papierherstellung Die Papierherstellung erfolgt in Papiermaschinen, die eigentlich keine Maschinen, sondern Fabriken sind (Länge bis 150 m – der gesamte Herstellungsprozess von den Rohstoffen bis zum Endprodukt läuft kontinuierlich ab). Dabei wird eine Zellstoff- aufschlämmung gleichmäßig aufgetragen und in mehreren Stufen gepresst, ent- wässert und schließlich getrocknet. Die im Papier kreuz und quer liegenden Cellu- losefasern bewirken die Reißfestigkeit des Papiers. (Abb. 152.2) Papier aus reiner Cellulose ist saugfähig. Es wird für Taschentücher, Toilettepapier und Küchenrollen verwendet, aber auch für Filterpapier im chemischen Labor. Als Schreib- papier ist es ungeeignet, da die Tinte darauf zerrinnt. Für Schreibpapier wird der Cellulosebrei mit bis zu 30 % Füllstoffen versetzt, die das Papier schwer, weißer und undurchsichtiger machen. Dies sind vor allem Bariumsulfat, Gips, Kalk, Kaolin und Titanweiß (TiO 2 ). Für färbige Papiere werden Pigmente (wasser- unlösliche Farbstoffe) oder Farbstoffe zugesetzt, die auf der Cellulosefaser aufziehen. Dazu kommen Alaun, Wasserglas und Harzleime. Dadurch werden die Poren im Papier verschlossen. Dieses verliert seine Saugfähigkeit und die Tinte zerrinnt nicht mehr. Meist wird Papier mit optischen Aufhellern versetzt. Diese Farbstoffe verwandeln das UV-Licht in bläuliches, sichtbares Licht. Durch diese Komplementärfarbe wird ein gelblicher Ton von nicht völlig gebleichter Cellulose zum Verschwinden gebracht. Für Zeitungspapier verwendet man anstelle des teuren Zellstoffes Holzschliff, das ist fein zermahlenes Holz. Holzschliff enthält noch Lignin. Dieses ist UV-strahlungsempfindlich, sodass ligninhälti- ges Papier im Sonnenlicht rasch vergilbt. (Abb. 152.1) Um beim Rohstoff Holz zu sparen, werden Anstrengungen unternommen, das Holz bzw. den Zellstoff teilweise durch Altpapier zu ersetzen. Dies ist technisch möglich – euro- paweit liegt der Einsatz von Recyclingpapier etwa bei 60 %. Bei der Produktion von Schreibpapier sind allerdings umfangreiche Reinigungsschritte (Deinking-Verfahren) notwendig und das Ergebnis des Recyclingpapiers ist trotzdem unbefriedigend. Besser ■ 152.1: Ligninnachweis in Papier Man trägt auf Zeitungspapier und weißes Schreibmaschinenpapier mit einem Pinsel eine Lösung aus Phloroglucin in Salzsäure oder Anilin in Salzsäure auf. Bei Anwesenheit von Lignin tritt im ersten Fall Rotfärbung, im zweiten Gelbfärbung ein. Optische Aufheller im Papier: Man betrachtet das Papier unter der UV-Lampe und vergleicht mit Watte, die aus nicht aufgehellter, reiner Cellulose be- steht! ■ 152.2: Künstliches Pergamentpapier Man taucht ein Stück Filterpapier einige Se- kunden in kalte, etwa 70%ige Schwefelsäure und wäscht sofort mit fließendem kaltem Wasser gut aus. Es entsteht durchscheinen- des, nassreißfestes Pergamentpapier. leHrerVerSuCHE PAPIER Schreib- papier Lösch- papier Zeitungs- und Packpapier ZELLSTOFF ZELLSTOFF wenig Zellstoff HOLZSCHLIFF + Leim + Füllstoffe + Leim + Füllstoffe Trocknen Glätten Zellstoff Wasser Leim Füllstoff Altpapier Papier- rollen Abb. 152.2: Die Papiererzeugung Abb. 152.1: Papierarten 10 naTÜrlICHe und SYnTHeTISCHe MaKrOmOleKÜle Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv