Die Grundstruktur von Zellstoff- und Papierbögen ist eine verfilzte Matte aus Zellulosefasern, die durch Wasserstoffbrückenbindungen zusammengehalten werden. Zellulose ist ein Polysaccharid mit 600 bis 1,500 sich wiederholenden Zuckereinheiten. Die Fasern haben eine hohe Zugfestigkeit, absorbieren die Zusatzstoffe, die zum Modifizieren von Zellstoff zu Papier- und Kartonprodukten verwendet werden, und sind geschmeidig, chemisch stabil und weiß. Der Zweck des Aufschlusses besteht darin, Zellulosefasern von den anderen Komponenten der Faserquelle zu trennen. Im Falle von Holz sind dies Hemicellulosen (mit 15 bis 90 sich wiederholenden Zuckereinheiten), Lignine (hochpolymerisierte und komplexe, hauptsächlich Phenylpropaneinheiten; sie wirken als „Klebstoff“, der die Fasern zusammenzementiert), Extraktstoffe (Fette, Wachse , Alkohole, Phenole, aromatische Säuren, ätherische Öle, Oleoresine, Stearole, Alkaloide und Pigmente) und Mineralien und andere anorganische Stoffe. Wie in Tabelle 1 gezeigt, variieren die relativen Anteile dieser Komponenten je nach Faserquelle.
Tabelle 1. Chemische Bestandteile von Zellstoff- und Papierfaserquellen (%)
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Nadelhölzer |
Laubhölzer |
Strohhalm |
Bambus |
Baumwolle |
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Kohlenhydrate |
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a-Cellulose |
38-46 |
38-49 |
28-42 |
26-43 |
80-85 |
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Hemicellulose |
23-31 |
20-40 |
23-38 |
15-26 |
nd |
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Lignin |
22-34 |
16-30 |
12-21 |
20-32 |
nd |
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Extrakte |
1-5 |
2-8 |
1-2 |
0.2-5 |
nd |
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Mineralien und andere |
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nd = keine Daten verfügbar.
Nadel- und Laubbäume sind die wichtigsten Faserquellen für Zellstoff und Papier. Sekundäre Quellen sind Strohhalme aus Weizen, Roggen und Reis; Stöcke wie Bagasse; holzige Stängel aus Bambus, Flachs und Hanf; und Samen-, Blatt- oder Bastfasern, wie Baumwolle, Abaca und Sisal. Der Großteil des Zellstoffs wird aus Frischfasern hergestellt, aber Recyclingpapier macht einen wachsenden Anteil der Produktion aus, von 20 % im Jahr 1970 auf 33 % im Jahr 1991. Die holzbasierte Produktion machte 88 1994 % der weltweiten Zellstoffkapazität aus (176 Millionen Tonnen, Abbildung 1); Daher konzentriert sich die Beschreibung von Zellstoff- und Papierprozessen im folgenden Artikel auf die holzbasierte Produktion. Die Grundprinzipien gelten auch für andere Fasern.
Abbildung 1. Weltweite Zellstoffkapazitäten nach Zellstofftyp
