Kleine Papierschule
Vorläufer des Papiers Die bekanntesten direkten Vorläufer des Papiers sind Papyrus und Pergament. Ebenfalls als Vorläufer des Papiers können, was ihren Verwendungszweck betrifft, Tapa, Amatl (Amate) und Huun angesehen werden.
- Papyrus: Es wird aus der Papyrusstaude hergestellt.
- Pergament: Kalb-, Rinder-, Schaf- und Ziegenfelle waren das Grundmaterial.
- Tapa: Tapa ist die polynesische Bezeichnung für ein tuchartiges Material aus der Rinde verschiedener Bäume, vor allem von Maulbeerbaumarten.
- Huun: Die Mayas entwickelten aus breitgeschlagener Rinde ein Material namens huun.
- Amatl Amate: Ebenfalls ein Produkt aus Rinden des Feigenbaumes. In der aztekischen Sprache bedeutet amatl sowohl Papier als auch Feigenbaum.
Technologie des Papiers
Der wesentliche Unterschied zwischen den Papiervorläufern (Papyrus, Tapa, …) und echtem Papier liegt beim Herstellungsverfahren sowie dem verwendeten Fasermaterial:Durch Zerstampfen und Kochen aufbereitete Fasern, meist unterschiedlicher Pflanzenarten, werden unter Zugabe von Wasser zu einem dünnen Brei verarbeitet (Fasersuspension), welcher über ein Sieb wieder entwässert wird. Die dabei verfilzenden Fasern bilden das Papierblatt, das nach dem Trocknen für die weitere Verwendung bereit ist. Der Ursprung dieses Verfahrens liegt im Fernen Osten.
Noch heute wird die älteste und primitivste Art der Papierherstellung, die den direkten Zusammenhang mit der Tapa-Bereitung deutlich erkennen lässt, in Nepal, Bhutan und anderen Himalayaländern ausgeübt: Papier gießen Zur Papierbereitung verwendet in Nepal der Papiermacher die innere Rindenschicht (Bast) von Seidelbastgewächsen. Die Baststreifen werden eingeweicht, von der dunklen Oberschicht befreit und in Holzaschenlauge gekocht. Diese gekochten Streifen werden mit einem Hammer geklopft, bis die Fasern aus ihrem Verband gelöst sind und fibrillieren.
In einem Holztrog bereitet man daraus einen verdünnten Faserbrei. Eine Portion dieses Breis gießt der Papiermacher in eine Schöpfform, die aus einem Holzrahmen mit einer Bespannung aus grobem Gewebe besteht und auf einem Wassertümpel schwimmt. Mit den Händen wird der eingegossene Faserbrei gleichmäßig über die ganze Siebfläche verteilt. Vorsichtig wird die Form waagrecht emporgehoben, so dass das Wasser abfließen kann. Es bildet sich ein Faserfilz, das Papierblatt. Erst nach dem Trocknen an der Sonne oder nahe einem Feuer kann das fertige Blatt leicht vom Sieb gelöst werden.
Diese Methode hat den großen Nachteil, dass für jedes Blatt Papier ein eigener Rahmen benötigt wird, der erst wieder verwendet werden kann, wenn das jeweils erzeugte Blatt getrocknet ist. Papier schöpfen Beim Papier schöpfen befindet sich der stark mit Wasser verdünnte Faserbrei in einem großen Behälter (Bütte). Mit dem Schöpfrahmen wird daraus Faserbrei aufgenommen, die darauf schwimmenden Fasern durch gleichmäßiges Schütteln verteilt. Nach dem Abfließen des Wassers kann das Papierblatt mit dem Rahmen zum Trocknen abgelegt werden.
Bei später verbesserter Methode wird das noch feuchte Blatt vom Sieb abgenommen, gepresst und anschließend getrocknet. Somit kann bei diesem Verfahren das Schöpfsieb sofort wieder zur Bildung eines neuen Bogens Papier verwendet werden. In den Grundelementen ist diese Technik zur Herstellung von Papier bis heute unverändert geblieben: Aufbereitung der Fasern, Entwässerung auf einem Sieb, Pressen und Trocknen, wenn sich auch die Methoden gewaltig verändert haben.
Verbreitung im Westen
Die europäische Papierproduktion nahm ihren Ausgang in Spanien. Über Italien und Südfrankreich breitete sich das neue Gewerbe langsam in ganz Mitteleuropa aus. Der Beschreibstoff Papier löste aber nicht einhellige Begeisterung aus. Neben der geringeren Haltbarkeit gegenüber dem Pergament mag auch die arabische Herkunft des Papiers für dessen zögernde Verbreitung in christlichen Ländern verantwortlich gewesen sein.
Papier fand den Eingang in die Schreibstuben und Kanzleien der Klöster und Städte und diente zunächst in erster Linie sakralen Zwecken (christliche Schriften, Votivbilder vom Leben Jesu Christi, Ablassgebete für Wallfahrer). Der Papiermacher des Mittelalters arbeitete bereits in einem wohlorganisierten Betrieb.
Im Zuge der Entwicklung neuer Druckverfahren, insbesondere der Erfindung des Drucks mit beweglichen Lettern durch Johannes Gensfleisch vom Gutenberg (um 1446), gewann Papier an Bedeutung bei der Veröffentlichung von Büchern und Zeitschriften, da diese nunmehr in größeren Auflagen hergestellt werden konnten. Neue Methoden der bildlichen Darstellung wie Holzschnitt, Radierung und Kupferstich ermöglichten den Gebrauch von Papier für gedruckte Bilder. Mit der Ausweitung des Handels stieg die Nachfrage nach hochwertigem Papier enorm.
Die Vielfalt von Papier zeigte sich im 17. und 18. Jahrhundert in England, als immer mehr Mühlen die unterschiedlichsten Papier- und Kartonarten, lackierte Erzeugnisse zum Beispiel Spielkarten aus zusammengeleimten Bogen herzustellen begannen. Die steigende Nachfrage und die Erkenntnis, dass das Papiermachen ein einträgliches Geschäft war, führten schließlich zur Entstehung einer bedeutenden Industrie.
Verbesserte Technologie
Mit der Verbreitung von Papier nach Europa kamen andere Materialien zur Verwendung und die Verfahren zur Herstellung änderten sich. Dadurch hielt man mit der Nachfrage und den Ansprüchen der Endverbraucher Schritt. Einen ganz wesentlichen Anteil an der Entstehung einer europäischen Methode der Papierherstellung hatten die italienischen Papiermacher, die in den frühen Zentren der europäischen Papierproduktion in Fabriano und Amalfi ab etwa dem 12./13. Jahrhundert die arabische Methode verbesserten: Es wurden erstmals zum Zerfasern der Hadern ein mehrhämmriges Stampfwerk das durch Wasserkraft betrieben wurde, entwickelt.
So bürgerte sich der Name Papiermühle ein
Da das Schreiben mit einem europäischen Federkiel und Ochsengalle eine glattere und festere Oberfläche benötigte, als man sie im Osten benötigte, wurde das Papier mit Tierleim anstatt mit pflanzlicher Stärke geleimt. Im Unterschied zur östlichen Variante waren diese Geflechte der Schöpfrahmen, fest am Rahmen der Form angebracht. Durch die Einführung des Wasserzeichens, erhielten europäische Papiere ein typisches Kennzeichen, denn es ließ sich nur mit Hilfe von Schöpfformen herstellen, die mit Draht oder Drahtgewebe bespannt waren. Die ältesten Wasserzeichen stammen aus Italien und gehen bis ins 12. Jahrhundert zurück..
Der Schritt zur Industrie
Die Mechanisierung Bis Ende des 18. Jahrhunderts wurde das gesamte Papier von Hand hergestellt. Die Qualität dieser Papiere war sehr hoch, aber die Produktivität der Papiermühlen zu gering. Der Franzose Nicholas-Louis Robert, baute die erste Langsieb-Papiermaschine und leitete damit die Epoche der maschinellen Papierfabrikation ein. Er hatte die Idee eine Maschine zu konstruieren, welche das Schöpfen von einzelnen Blättern ersetzen und die Herstellung einer zusammenhängenden Papierbahn möglich machen sollte.
1798 war der Prototyp einer derartigen Maschine fertiggestellt. Erste Papiermaschine von Nicolas-Louis Robert 1798 Die politischen Verhältnisse und finanzielle Schwierigkeiten verhinderten die Weiterentwicklung in Frankreich. Der Engländer John Gamble, erhielt im April 1801 das englische Patent für eine verbesserte Version der Robert’schen Maschine. Von dieser weiterentwickelten Maschine erlangten die Brüder Henry and Sealy Fourdrinier (Londoner Papiergroßhändler) Kenntnis. Diese engagierten den Ingenieur Bryan Donkin von der Firma Donkin and Hall in Dartford. Dank der Gemeinschaftsleistung eines Teams, in dem die Brüder Fourdrinier als Geldgeber, Gamble als Spezialist für den Patentschutz und Donkin als der überragende Konstrukteur fungierten, konnte 1804 in Frogmore (Hertfordshire) eine wesentlich verbesserte Papiermaschine in Betrieb genommen werden.
1819 gelang Donkin der Bau des ersten Trockenzylinders. Die Fourdrinier-Maschine hatte bereits alle wesentlichen Elemente unserer modernen Papiermaschinen: Stoffauflauf, Sieb-, Pressen- und Trockenpartie, Glättwerk, Aufrollung. Somit konnten alle bisherigen Tätigkeiten wie Schöpfen, Abgautschen, Pressen, Trocknen und Glätten in einem kontinuierlichen Arbeitsvorgang ausgeführt werden. Um 1827 produzierte eine derartige Maschine mit nur drei Männern und zwei Jugendlichen bereits eine Papiermenge, für deren Herstellung nach altem Verfahren 50 bis 60 Personen erforderlich waren.Robert konnte die Früchte seiner Erfindung nicht ernten. Bryan Donkin war der Einzige der finanziellen Erfolg mit seiner Arbeit erlangen konnte. Bis 1851 hatte er insgesamt 191 Papiermaschinen konstruiert.
Die erste deutsche Papiermaschine
…wurde vom Heilbronner Mechaniker Johann Jakob Widmann konstruiert und in der Fabrik von Gustav Schaeuffelen aufgestellt, wo sie 1830 den Betrieb aufnahm. Eine zweite Maschine baute Widmann danach unter Mithilfe des Heidenheimer Schlossermeisters Johann Matthäus Voith für die Papiermühle Rau und Voelter, Heidenheim. Ab etwa 1825 entwickelte sich in Europa und in den Vereinigten Staaten die Industrialisierung der Papierproduktion in rasantem Tempo. Bis zur Mitte des 19. Jahrhundertst sind alle Produktionsschritte von der Aufbereitung der Lumpen bis zur Verpackung des fertigen Papiers mechanisiert worden. Eine weitere umwälzende Erfindung für die Papierherstellung wurde im Jahre 1806 gemacht. Der deutsche Papiermacher Moritz Friedrich Illig erfand die Leimung des Papierstoffes in der Masse (Masseleimung) mittels Harz und Alaun als Ersatz für die Oberflächenleimung mit tierischem Leim.
Neue Rohstoffe
Der Durchbruch bei der Suche nach einem neuen Papierrohstoff gelang schließlich einem Weber, Friedrich Gottlob Keller aus Sachsen, dem es 1843/44 gelang durch Abschleifen von Holz an einem Schleifstein einen Faserbrei herzustellen und daraus ein kleines Stückchen Papier anzufertigen. Damit war der mechanische Aufschluß von Holz zu Holzschliff erfunden. Holzschliff und Zellulose, bis heute die Hauptrohstoffe für die Papiererzeugung, bewirkten eine Revolutionierung der gesamten Papierherstellung und führten zusammen mit der Erfindung und Weiterentwicklung der Papiermaschine zu einem gewaltigen Aufschwung. Nachdem in der 1. Hälfte des 19. Jahrhunderts alle bisher von Hand ausgeführten Arbeitsschritte mechanisiert wurden, entwickelte sich in der 2.Hälfte die industrielle Produktion neuer Rohstoffe in eigenen Zellstoff-Fabriken. Die Rohstofferzeugung wurde damit von der Papierherstellung abgetrennt.
Der Zeitraum von der 2. Hälfte des 19. Jahrhunderts bis in die Mitte des 20. Jahrhunderts war bestimmt durch Vergrößerung der Arbeitsbreite und Geschwindigkeit der Papiermaschinen, sowie zahllose technische Verbesserungen der Maschinenelemente. Neben den maschinellen Fortschritten erhielt die Zellstoff- und Papierindustrie in der Zeit nach dem 2. Weltkrieg auch wesentliche Impulse durch die Weiterentwicklung der Mess- und Regeltechnik.
Diese Entwicklung führte zu EDV-Anlagen bzw. Prozessleitsystemen, die mit Beginn der 60er-Jahre auch in die Zellstoff- und Papierindustrie Eingang fanden. Die moderne Mess- und Regeltechnik gibt dem Papiermacher immer mehr Möglichkeiten, den gesamten Produktionsgang stärker zu automatisieren und damit die Gleichmäßigkeit seiner Erzeugnisse zu gewährleisten. Nicht nur die Herstellungsprozesse der verschiedenen Rohstoffe werden gesteuert, geregelt und überwacht, sondern auch an den Papiermaschinen selbst werden diese Aufgaben von elektronischen Vorrichtungen übernommen.