Titel: Rosenhain, über Papierstofffabrikation aus Holz auf chemischem Wege.
Autor: Rosenhain, C. M.
Fundstelle: 1876, Band 220 (S. 81–87)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj220/ar220025

 Papierfabrikation aus Holz auf chemischem Wege; von C. M. Rosenhain, Civil-Ingenieur in Berlin.

Aus Holz können bekanntlich zwei für die Papierfabrikation sehr wichtige Producte hergestellt werden, und zwar der durch Zerschleifen desselben bereitete sogen. mechanische Holzstoff, welcher aber seiner Brüchigkeit und verschiedener andern Eigenschaften wegen als Ersatz für Lumpen, besonders für mittlere und feine Papiersorten, nicht betrachtet werden kann, und der durch die Einwirkung von chemischen Agentien auf das Holz erzeugte Zellstoff, die sogen. Holzcellulose. Die Bloslegung der Holzzelle ist mit größern Schwierigkeiten verknüpft, als die der Strohzelle, weil das Holz dichter und dessen incrustirende Substanzen schwerer löslich als beim Stroh sind. Da jedoch Holz einen größern Reichthum an Faserstoff besitzt und im Allgemeinen billiger und transportfähiger als Stroh ist, und da ferner die Holzzelle einen Papierstoff von überraschender Festigkeit ergibt, aus welchem die schönsten Papiere erzeugt werden können, so legt man bereits seit lange der Herstellung von brauchbarer Cellulose eine außerordentliche industrielle Tragweite bei.

Als Fundament der Cellulosefabrikation kann der seit langen Jahren bereits bei der Papierfabrikation zur Bereitung von Papierstoff aus faserreichen Pflanzentheilen angewendete sogen. Vermoderungsproceß angesehen werden (vgl. 1828 30 299), welcher aber wegen der vom |82| Holz sehr schwer zu trennenden Beimischungen in seiner Ursprünglichkeit nicht zu verwenden war.

Auf Grund des von Ch. Watt und H. Burgeß (1869 194 256) angegebenen Verfahrens legte die große Papierfabrik und Holzstofffabrik-Actiengesellschaft von Jesop und Moore zu Manayunk bei Philadelphia im J. 1865 eine Holzcellulosefabrik an, in welcher zum ersten Male das Stadium des Versuches verlassen und der Stoff fabrikmäßig in größerm Maßstabe hergestellt wurde.

Wenn auch der mangelhaften Maschinen und Apparate wegen weder die Güte des Stoffes noch die Höhe der Herstellungskosten gerechten Anforderungen ensprachen, so war mit Erbauung ebengenannter Fabrik doch der Bann gebrochen, und schon im J. 1868 errichtete, mit Zugrundelegung der amerikanischen Betriebserfahrungen und unter Verbesserung verschiedener Apparate und Maschinen, die Gloucestershire-Paper-Company in Cone-Mills bei Lydney (England) eine große Cellulose- und Papierfabrik, und producirte ihre Papiere ohne jeden Zusatz von Lumpen ausschließlich aus der selbsterzeugten Cellulose, wodurch erwiesen war, daß sich Cellulose fabrikationsmäßig herstellen läßt, daß die erzeugte Cellulose ohne jeden Zusatz von Lumpen zu mittelfeinem Papier verarbeitet werden kann, und schließlich, daß die Herstellung von Papier aus Cellulose gegen Anwendung von Lumpen Vortheile gewährt.

Nachdem die überraschenden Resultate der Fabrik in Cone-Mills in hohem Maße die Aufmerksamkeit der industriellen Kreise erregt hatten, legte im J. 1871 eine Compagnie englischer und schwedischer Kapitalisten in Schweden fünf größere Cellulosefabriken an. Außer verschiedenen amerikanischen und englischen Fabriken arbeiten jetzt nach dem genannten Verfahren fünf Cellulosefabriken in Schweden und sechs in Deutschland, sämmtlich für den Verkauf des Rohproductes eingerichtet, erstere seit dem J. 1871, letztere seit dem J. 1872 in vollem Betriebe befindlich, während andere Methoden theils das Stadium des Versuches noch nicht überschritten, theils verschwindend wenig Anwendung gefunden haben.

Zur Cellulosefabrikation werden am vortheilhaftesten Nadelhölzer, d. h. Fichten, Tannen und Kiefern verwendet, und zwar können dieselben in Gestalt von ganzen Stämmen, Kloben oder Abfällen benützt werden. Laubhölzer geben einen kurzfaserigen, wenig haltbaren Stoff; Eichenholz ist absolut unanwendbar. Aus groben Sägespänen von Nadelhölzern kann auch Cellulose hergestellt werden, dieselbe findet indessen nur zur Fabrikation gewöhnlicher Papiersorten Anwendung. Der Gang der Fabrikation ist folgender.

Das von Borke befreite Holz (ein Ausbohren der Aeste findet nicht |83| statt) wird auf einer Schneidmaschine in Stückchen von ca. 20mm Länge, 10mm Breite und 5 bis 8mm Dicke zerkleinert. Die Maschine besteht aus einer direct von einer liegenden Dampfmaschine betriebenen horizontalen Welle, an deren einem Ende eine mit einem Schneidmesser versehene Schwungscheibe sitzt. Gegen diese Schwungscheibe wird der Holzstamm mit der Hirnfläche angedrückt, und bei jeder Umdrehung derselben eine Scheibe von der Größe des Durchmessers des Holzstammes und von etwa 20mm Stärke abgesplittert. Die abgesplitterten Holzscheiben fallen zwischen cannelirte Walzen, werden durch dieselben aus einander gerissen und in Stücke von den oben angegebenen Dimensionen zerkleinert. (Vgl. Müller's Holzschneidmaschine * 1875 215 399.)

Da die Gleichmäßigkeit der Holzstücke für die Herstellung eines gut durchkochten Stoffes Hauptbedürfniß ist, so wird das aus der Schneidmaschine kommende Fabrikat noch ein Mal durch einen Raffineur (eine Maschine, welche Aehnlichkeit mit einer Kaffemühle in größerm Maßstabe hat) zerkleinert und auf möglichst gleiche Dimensionen gebracht.

Das zerschnittene Holz wird in durchlochte Blechgefäße geschafft und in letztern in einen horizontalen Kessel gefahren; nachdem der Kochkessel vollständig mit Holz gefüllt ist, wird er verschraubt, mit kaustischer Soda vollgepumpt, und der Kochproceß beginnt unter Anwendung von directem Feuer. (Vgl. Clark's Kessel * 1864 171 196. Keegan's Verfahren 1873 208 316.)

Wenn die Flüssigkeit im Kochkessel nach einem 3 bis 4stündigen Feuern eine Temperatur erreicht hat, welcher ungefähr 10at Ueberdruck entsprechen, ist der Kochproceß beendet, und der Kessel wird von Flüssigkeit und Stoff entleert. Der so gewonnene Stoff ist ungewaschene und ungebleichte Cellulose; dieselbe wird darauf in Waschapparaten gewaschen, in Bleichapparaten gebleicht (vgl. Orioli 1869 191 343), auf einer Stofftrockenmaschine vollständig getrocknet und schließlich durch eine Schneidmaschine in das zum Versand geeignete Format geschnitten. Wird der Stoff abgetropft, d. h. mit 60 bis 70 Proc. Wassergehalt verkauft, dann fallen die Trocken- und Schneidapparate fort. Im ersten Falle kommt der Stoff in Form von Pappe, im letztern in Form von Klumpen in Fässern in den Handel. Die aus dem Kessel nach Beendigung des Kochprocesses abgelassene Lauge wird in bekannter Weise eingedampft und wieder auf Natron verarbeitet. (Vgl. Faudel 1876 219 428.)

Zu einer Cellulosefabrik von etwa 20t Productionsfähigkeit per Woche gehören folgende Maschinen und Apparate: 1 Holzschneidmaschine, 1 Raffineur, 2 Kochapparate nebst Zubehör, 3 Waschapparate, 2 Bleichapparate, 4 Auslaugeapparate, 1 Stofftrockenmaschine mit Zubehör, sämmtliche |84| Reservoire sowie das Eisenzeug für die Wiedergewinnung der Kochkessellauge, sämmtliche Reservoire sowie das Eisenzeug für die Kausticirung der wiedergewonnenen Soda, 1 Mischgefäß und schließlich ca. 88e Betriebskraft, vertheilt auf 3 Motoren. Unter einer Wochenproduction von 10t Stoff kann, der schlechten Ausnützung der Wärme wegen, eine Cellulosefabrik mit Vortheil nicht betrieben werden; eine solche Anlage arbeitet mit einem Kochapparat, während die beschriebene, wie bereits mitgetheilt, zwei derselben besitzt.

Die Cellulose wird in Deutschland bereits seit mehreren Jahren in der Papierfabrikation angewendet, und zwar ihrer Zähigkeit wegen ausschließlich zur Herstellung besserer Papiersorten; im ungebleichten Zustande wird sie an Stelle von Conceptlumpen, im gebleichten Zustande als Ersatz für weißleinene Lumpen benützt. Wegen der geringen Anzahl der bisher im Betriebe befindlichen Fabriken konnte eine ausgedehntere Anwendung der Cellulose zur Fabrikation von Radreifen, Fässern1, Ersatz für Filzsohlen, Dichtungsringen etc., wie in Amerika beispielsweise, auf dem Continent noch nicht Platz greifen.

Der bisherige Minimalmarktpreis für luftrockene Cellulose betrug im ungebleichten Zustande 22,5 M. und im gebleichten Zustande 31,5 M. pro 50k loco Fabrikationsort.

Bei den eben genannten Preisen ergibt nach der Veröffentlichung eines unserer tüchtigsten deutschen Papierfabrikanten die Verarbeitung der Cellulose zu Papier auf 50k fertiges Papier, gegen Anwendung von Lumpen, einen Minimalnutzen von beiläufig 6 M.

Im abgetropften Zustande, d. h. mit 60 bis 70 Proc. Wassergehalt, kann der Frachtverhältnisse wegen die Cellulose nur fabricirt werden, wenn sich bestimmte Abnehmer in nicht zu großer Entfernung vom Fabrikationsorte befinden; im lufttrockenen Zustande dagegen ist sie auf alle Distanzen transportabel und an kein bestimmtes Absatzgebiet gebunden.

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Zur Cellulosefabrikation eignen sich besonders Orte, welche in der Nähe von Wasser liegen und eine bequeme Anfuhr für Kohlen, Soda, Kalk und Holz bieten; die Nähe von Papierfabriken ist durchaus kein Bedürfniß, wenn der Stoff lufttrocken fabricirt wird. Der Bedarf an Wasser, welches wohl klar aber nicht chemisch rein zu sein braucht, beträgt für mittlere Anlagen pro Minute etwa 2cbm. Eine Cellulosefabrik kann sowohl durch Dampf wie durch Wasserkraft betrieben werden.

Mit Zugrundelegung mehrjähriger Betriebsresultate und unter Annahme einer Wochenproduction von 20t Stoff gestaltet sich das Fabrikations- und Lucrativitätsverhältniß von Cellulosefabriken ungefähr folgendermaßen.

Zur Herstellung von 100k trockener Cellulose werden gebraucht etwa 400k Holz, 28k kaustische Soda und ca. 350k Steinkohle; es kann selbstverständlich auch Torf, Holz oder Braunkohle als Feuermaterial benützt werden. Die oben genannte Wochenproduction verlangt ein Arbeitspersonal von 55 bis 65 Mann, sowie wöchentlich etwa 5t Kalk.

Rechnet man 100k lufttrockenes Holz mit 2 M., den Arbeiter pro Schicht von 10 Arbeitsstunden mit 2 M. und die übrigen Materialien zu den höchsten Tagespreisen, so ergibt die Fabrikation von 100k trockener Cellulose, unter Berücksichtigung der üblichen Amortisationsverhältnisse sowie aller andern Nebenkosten, einen Netto-Ertrag von etwa 12 M., was ungefähr einem Gewinne von 25 Proc. des Anlagekapitals entspricht.

Wenn eigene Waldungen vorhanden sind, und die Nähe von Chemicalien und Kohlen eine Reduction der höchsten Einkaufspreise gestattet, und wenn die neuesten Verbesserungen für Ersparnisse an Kohlen und Soda angewendet werden, erhöht sich dadurch der Netto-Ertrag um ein Bedeutendes.

Bei dem oben angegebenen Minimalmarktpreis von 45 M. pro 100k trockener Cellulose wird 1cbm Nadelholz, welches sowohl als Zopfholz wie in Form von Abfällen zur Verwendung gelangen kann, mit 32 M. bezahlt.

Als Hauptabsatzgebiet für Cellulose, insofern solche ausschließlich zur Papierfabrikation benützt wird, ist Deutschland, sowie Oesterreich-Ungarn zu bezeichnen; in England werden die bessern Papiersorten noch so gut bezahlt, daß die Fabrikanten dort die hohen Einkaufspreise auf Lumpen anwenden können; für Rußland liegen noch keine genauern Erfahrungsresultate vor.

Wenn wir nun schließlich die Vortheile der Cellulosefabrikation für die Industrie im Allgemeinen und speciell für den Holzhandel, sowie die bei Einführung dieses neuen Industriezweiges gemachten Erfahrungen |86| ins Auge fassen, so lassen sich dieselben kurz dahin zusammenfassen. Die Cellulose gestattet den Papierfabrikanten, bestimmte Papiersorten billiger wie aus Lumpen herzustellen, und hat in Folge dessen für diesen Industriezweig allein schon eine sehr bedeutende Zukunft; sie wird aber auch nach aller menschlichen Vorausberechnung in nicht zu langer Zeit einentheils ganz neue Industriezweige anbahnen, und anderntheils bereits bestehende in andere Bahnen lenken.

Die Fabrikation von Einlagsohlen aus Cellulose z. B. statt aus Filz, sowie die Erzeugung von Dichtungsringen aus demselben Stoff statt aus Gummi werden bereits in Deutschland trotz des kurzen Bestehens der Cellulosefabrikation erfolgreich betrieben, und beweist dies am besten die Richtigkeit der obigen Behauptung.

Der Nutzen für den Holzhandel wird weniger in einer vermehrten Anfrage nach Holz, als mehr darin bestehen, daß Waldbesitzer und Schneidmühlen gewisse Holzsorten und Holzabfälle, welche bisher vollständig werthlos waren und auch keinen Transport aushielten, an Ort und Stelle durch Umwandlung in Cellulose zu einem verhältnißmäßig sehr hohen Preise transportfähig verwerthen können, ein Verdienst, der sich noch bedeutend höher gestaltet, wenn Stockhölzer oder angefaultes Holz, das selbst zur Cellulose nicht mehr zu verwenden ist, als Feuermaterial benützt werden, welches letztere, aus Steinkohle bestehend, bei der obigen Berechnung pro 100k mit 2 M. angenommen ist und sehr bedeutende Quantitäten repräsentirt.

Für Papierfabrikanten selbst ist aus verschiedenen principiellen Gründen die Anlage von Cellulosefabriken nicht zu empfehlen; theils gehören dazu gewisse locale Vorbedingungen, theils können Cellulosefabriken im Kleinen nicht vortheilhaft betrieben werden, theils eignen sich dieselben schlecht zu einem combinirten Betriebe mit Papierfabriken, und endlich haben die Papierfabrikanten in den meisten Fällen schon so erhebliche Kapitalien in ihren Fabriken, daß zur Herstellung neuer großer Bauten selten weitere Mittel zur Verfügung stehen. Aus diesem Grunde wird sich voraussichtlich die Cellulosefabrikation, gerade wie die mechanische Holzschleiferei, als vollständig selbstständiger Industriezweig entwickeln und zu dessen Entstehen und Emporblühen hauptsächlich ein Publicum beitragen, welches aus größern Kapitalisten, speciell aber aus Waldbesitzern besteht.

Bedenkt man, daß in Deutschland jährlich etwa 250 000t und in Oesterreich jährlich etwa 100 000t Papier fabricirt werden, und rechnet dabei, daß nur zum fünften Theile dieses Quantums Papier Cellulose verwendet wird, so würde das als muthmaßlichen Absatz für die deutsche |87| und österreichische Papierfabrikation allein eine jährliche Productionsmasse von etwa 70 000t Cellulose oder 280 000t Holz ergeben. Hieraus geht wohl unzweifelhaft hervor, daß die Massenproduction von Cellulose für Deutschland und Oesterreich eine sehr bedeutende Zukunft hat. (Im Auszuge aus dem Handelsblatt für Walderzeugnisse, 1875 Nr. 56 u. 57.)

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Nach einer Notiz in diesem Journal, 1870 195 472, hat Rich. Smith in Shelbrooke (Canada) ein englisches Patent zur Herstellung von Schachteln etc. direct aus Papiermasse erhoben.

Aus weicher Papiermasse werden auch neuerer Zeit in Amerika Fässer hergestellt. Nach einem Patent wird die Masse in Tafeln gepreßt, und diese Tafeln werden in mehrfachen Lagen cylinderförmig gebogen und die beiden Ränder mit Nägeln und unterlegten Holzleisten verbunden. Deckel und Boden werden aus Holz hergestellt.

Ein anderes Patent bezieht sich auf die Methode, Fässer direct aus Papierstoff herzustellen, indem derselbe um einen expansiblen Kerncylinder bis zur erforderlichen Dicke aufgetragen wird, worauf nach dem Ausziehen des Cylinders das Faß zum Pressen zwischen Walzen kommt.

Es sind noch andere analoge Verfahren patentirt worden, doch fehlen bis jetzt die nöthigen Erfahrungen, um diese ganze Fabrikation vom praktischen Standpunkt aus würdigen zu können.

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