Fast jede zweite Verpackung in Deutschland ist aus Papier oder Pappe. Dennoch steht die Papierindustrie unter zunehmendem Druck. Starker Wettbewerb, hohe Qualitätsanforderungen sowie komplexe Vorgaben zur Umweltverträglichkeit verlangen maximale Prozesseffizienz bei minimalem Rohstoff- und Ressourcenverbrauch. Mit hochmodernen Hightech-Anlagen – bis zu 150 Meter lang, zehn Meter breit und mit Laufgeschwindigkeiten von bis zu 2.000 Metern pro Minute – begegnet die Papierindustrie diesen Herausforderungen. In den feuchten, chemisch aggressiven und hochtemperierten Prozessen spielen unterschiedliche Edelstahllegierungen eine zentrale Rolle.
Papier ist aus unserem Alltag nicht wegzudenken: Rund 3000 unterschiedliche Sorten gibt es allein in Deutschland. Das Spektrum reicht von Aquarellpapier über Banknoten, Butterbrot- und Hygienepapier, von Faltschachteln und Kartons bis hin zu Küchentüchern, Toiletten-, Seiden- oder Wachspapier, Wellpappe, Zeitungs- und Zigarettenpapier. Im Jahr 2025 produzierte die deutsche Papier- und Zellstoffindustrie 18,7 Millionen Tonnen Papier, Karton und Pappe. Damit verzeichnete sie jedoch erneut rückläufige Produktionszahlen, denn die Gesamtproduktion sank gegenüber dem Vorjahr um 2,5 Prozent. Positiv entwickelte sich lediglich die Produktion von Verpackungspapieren (+ 1,8 Prozent) sowie von technischen und Spezialpapieren (+ 1,3 Prozent). Die Produktion grafischer Papiere hingegen sank um 16,7 Prozent und Hygienepapiere verzeichneten ein Minus von 2,8 Prozent.
Bei Verpackungen geht ohne Papier als Basis für Pappe und Karton wenig. Karton besteht aus mehreren zusammengepressten Papierlagen. Für fettige oder feuchte Lebensmittel wie Torten oder Snacks ist Chromokarton gängige Wahl. Er zeichnet sich durch eine glatte Vorderseite und eine raue Rückseite aus. Pappe besteht aus mehreren Lagen aufeinandergepresster und verklebter Papierfaservliese aus Holzstoff, Zellstoff oder Altpapier. Daraus entstehen beispielsweise die allgegenwärtigen Coffee-to-go-Becher. Häufig werden Lebensmittelverpackungen aus Karton oder Pappe zusätzlich beschichtet oder bedruckt. Unabhängig von ihrer Ausführung müssen sie luftdurchlässig, geschmacks- und geruchsneutral sein. Darüber hinaus müssen sie im Herstellungsprozess die Lebensmittelkontaktsicherheit nach den Grundsätzen der Guten Herstellungspraxis (GMP) gewährleisten und mit allen relevanten Verbraucherinformationen gekennzeichnet werden.
Papierherstellung ist ein komplexer, sehr energie- und ressourcenintensiver Prozess. Heißer Dampf zur Trocknung und Veredelung der Papierbahnen sowie Wasser als Suspensions- und Transportmedium für Fasern und Füllstoffe sind unverzichtbar. Durch moderne Produktionsverfahren mit mehrfacher Verwendung und effizienter Abwasserbehandlung konnte die Industrie den Wasserverbrauch erheblich senken. Effizientere Antriebe, Wärmerückgewinnung, Kraft-Wärme-Kopplung (KWK), neue Trocknungstechnologien sowie die Umstellung auf alternative Energien tragen dazu bei, auch den Energiebedarf bei der Papierherstellung immer weiter zu reduzieren.
Holzfasern als Basis
Wichtigste Bestandteile von Papier sind Holzfasern aus nachhaltig bewirtschafteten Wäldern sowie Altpapierfasern. Beim Einsatz von Altpapier darf nur helles Papier wie Zeitungen oder Prospekte als Rohstoff verwendet werden. Zudem sind vor der Wiederverwendung mehrere Reinigungsschritte erforderlich, um Verunreinigungen abzuscheiden. Nicht verwertbare Bestandteile, sogenannte Rejekte, werden aus dem Prozess entfernt. In den Aufbereitungsanlagen durchläuft das Altpapier bis zu vier Cleanerstufen mit Wasch- oder Flotationsverfahren. Dabei werden auch die Druckfarben durch Deinking entfernt. Häufig wird der Rohstoff abschließend mit Chlorverbindungen, Wasserstoffperoxid oder Ozon gebleicht.
Bei Frischfasern wird das Holz mechanisch unter Druck und Reibung oder chemisch zu Zellulose aufgeschlossen. Im chemischen Verfahren wird das Lignin in einer Kochlauge aus dem Holz gelöst. Hierbei entsteht als Nebenprodukt die sogenannte Schwarzlauge (Black Liquor). Der in diesem mehrheitlich angewendeten Verfahren gewonnene Zellstoff ist durch seine längeren und reineren Fasern deutlich hochwertiger und gilt deshalb als besonders wichtiger Frischfaserrohstoff. Die Zusammensetzung der Fasermischung bestimmt maßgeblich die Festigkeit und Eigenschaften des späteren Papiers. Deshalb werden die Fasern, bevor die Faserstoffsuspension in den Stoffauflauf der Papiermaschine gelangt, durch Fraktionierung in Lang- und Kurzfasern getrennt.
Integrierter Produktionsprozess
In den integrierten Stoffaufbereitungs- und Zuführsystemen der Papiermaschinen wird die Fasersuspension gefiltert, gepresst und entwässert. Dabei übernehmen komplett aus hochwertigem Edelstahl gefertigte Spritzrohre, Verteiler, Schaber und Siebe zentrale Aufgaben. Spritzrohre haben prozessübergreifend großen Einfluss auf die Produktivität der Papiermaschine und die Papierqualität. Sie spritzen die Fasersuspension, die aus 99 Prozent Wasser und zu einem Prozent aus Fasern und Füllstoffen besteht, in den Stoffauflaufkasten. In der nachfolgenden Siebpartie wird daraus die Papierbahn geformt. Statische oder oszillierende Spritzrohre mit Hochdruckdüsen verhindern dabei, dass die Siebe und Filze verstopfen. Bei einem Abriss lösen spezielle Spritzrohre die Bahn vom Sieb, damit sie sich nicht um die Walzen wickelt.
Für den sauberen Schnitt der Kanten auf dem Sieb kommen Kantenspritzrohre mit Druckregelung zum Einsatz. Querstrom- und Rundverteiler gewährleisten die gleichmäßige Verteilung der Suspension über die gesamte Maschinenbreite. Schaberklingen aus Edelstahl, die flach an den rotierenden Walzen anliegen, reinigen kontinuierlich deren Oberflächen. Zur Erhöhung der Stoffdichte und Einsparung von Frischwasser wird die Suspension anschließend entwässert und eingedickt. Robuste Scheibenfilter aus Edelstahl Rostfrei gewährleisten hier die erforderliche hohe Entwässerungsleistung und eine konstante Filtratqualität. In der darauffolgenden Pressenpartie wird der Wassergehalt der Papierbahn von 80 auf 50 Prozent gesenkt. In der Trockenpartie wird das Papier über dampfbeheizte Hohlzylinder geführt, die ihm – abhängig von Papierart und Verwendungszweck – durch Verdunstung das Wasser bis auf eine Restfeuchte von zwei bis zehn Prozent entziehen.
Anschließend durchläuft die Papierbahn die Filmpresse, wo ein Stärke- oder Pigmentauftrag die Festigkeit und Bedruckbarkeit des Papiers verbessert. Beim abschließenden Kalandrieren wird die Papierdicke durch gezielten Einsatz von Dampf, Druck und Hitze reduziert. Gleichzeitig wird die Oberfläche geglättet und veredelt. Die fertige Papierbahn wird zu bis zu 100 Tonnen schweren Maschinenrollen, sogenannten Tambouren, gewickelt.
Prozesssicherheit durch Edelstähle
Von der Zellstoffherstellung über Bleichprozesse bis zum Trocknen und Kalandrieren tragen Komponenten, Aggregate und Systeme aus prozessspezifisch ausgewählten Edelstählen entscheidend zur Prozesssicherheit bei. Für Tanks, Rohrleitungen, Pumpengehäuse und Mischer, die in der Stoffaufbereitung vergleichsweise milden korrosiven Belastungen durch Prozesswasser und Fasern ausgesetzt sind, gelten die Austenite 1.4301 und 1.4404 als Standardwerkstoffe. In den nassen, chemisch stark belasteten Bleichanlagen, bei sauren Prozessschritten wie der chemischen Abtrennung des Lignins von der Zellulose im Zellstoffkocher und in Eindampferanlagen haben sich molybdänhaltige und hochlegierte Austenite bewährt.
In modernen Anlagen werden für Rohrleitungen in der Zellstoffproduktion, für Druckbehälter und Strukturbauteile mit hoher Belastung sehr häufig auch Duplex 1.4462 oder Super Duplex 1.4410 eingesetzt. Für Stapeltürme, über 30 Meter hohe zylindrische Zwischenspeicher mit bis zu 15 Metern Durchmesser, in denen die Papiersuspension zwischen verschiedenen Prozessschritten gelagert wird, ist die Güte 1.4462 ebenfalls etablierte Praxis. Bei Chemikalienleitungen und Bleichmitteldosiersystemen bieten neben der Güte 1.4462 die Werkstoffgüten 1.4539 und 1.4547 die geforderte sehr hohe Korrosionsbeständigkeit und Resistenz gegen chloridbedingten Lochfraß. Bei Pumpen mit Betriebsdrücken von bis zu 40 bar und für Rohrverbindungstechnik wie Schneid- und Klemmringverschraubungen setzen Hersteller in diesen Prozessbereichen auch auf die Güten 1.4401 und 1.4571. Edelstahl der Güte 1.4571 wird darüber hinaus auch für Düsensysteme und Randspritzeinheiten eingesetzt.
Dauerhafte Korrosions- und Temperaturbeständigkeit, hohe Resistenz gegen aggressive Laugen und Schäume sowie mechanische Festigkeit und gute Reinigungseigenschaften begründen den weitreichenden Einsatz von Edelstahl Rostfrei in der Papierindustrie. Durch die Summe seiner Vorteile führt insbesondere in feuchten, chemisch aggressiven und hochtemperierten Bereichen kein Weg an diesem Werkstoff vorbei.