Papiermaschine

Die Papiermaschine ist das zentrale Element der Papierherstellung und ist nach der Stoffaufbereitung und vor der Papierveredelung verortet. Sie erzeugt innerhalb weniger Sekunden aus der aufbereiteten Fasersuspension eine fertig gepresste und getrocknete Papierbahn. Dabei werden die Prozesschritte Stoffauflauf, Siebpartie, Pressenpartie, Trockenpartie und Aufrollung durchlaufen.

Beim Stoffauflauf wird die Fasersuspension mit ungefähr 1 Prozent Feststoffgehalt auf das Sieb aufgebracht, auf dem die Blattbildung stattfindet. Am Ende der Siebpartie ist der Feststoffgehalt bereits auf ca. 16 bis 25 Prozent gestiegen.

In der Folge wird die Papierbahn in der Pressenpartie mechanisch weiter entwässert. Dabei handelt es sich im einfachsten Fall um eine Abfolge von Presswalzenpaaren, welche die Papierbahn durchläuft. Nach der Pressenpartie beträgt der Trockengehalt bei modernen Anlagen bereits 50 bis 55 Prozent. Zwar verbraucht die mechanische Entwässerung in der Pressenpartie deutlich weniger Energie als die darauf folgende thermische Trock­nung, jedoch sind dem in der Pressenpartie maximal erreichbaren Trockengehalt Grenzen gesetzt. Eine Innovation in diesem Bereich war insbesondere die Schuh­presse, mit der sich der Trockengehalt in der Pressenpartie deutlich erhöhen ließ.

Das verbleibende Wasser muss über eine thermische Trocknung bis auf eine Restfeuchte von 2 bis 10 Prozent aus der Papierbahn verdampft werden. Dies geschieht in der Trockenpartie, dem längsten Teil der Papiermaschine. Wenngleich sich verschiedene Papiertrocknungsverfahren in der Entwicklung befinden, ist die Trocknung in heutigen Papierfabriken meistens ähnlich umgesetzt. Die Papierbahn wird über Trockenzylinder geführt, die mit Dampf auf bis zu 100 °C aufgeheizt sind. Üblicherweise überquert die Papierbahn nacheinander ca. 40 bis 50 Trockenzylinder, die die Papierbahn erhitzen und das darin enthaltene Wasser verdampfen. Die Wärme im Abluftstrom kann rückgetauscht und zur Vorwärmung der Frischluft verwendet werden.

Aktuelle Papiermaschinen verfügen über bis zu 12 m Bahnbreite, sind bis zu 250 m lang und wiegen bis zu 5.000 Tonnen. Sie gehören somit zu den größten Industriemaschinen. Die Geschwindigkeit der Papierbahn beträgt bis zu 2.200 Meter pro Minute (~132 km/h). Somit entsteht aus einer Fasersuspension mit ca. 1 Prozent Feststoffgehalt (also 99 Prozent Wasser) innerhalb weniger Sekunden eine fertige, aufgewickelte Papierbahn. Die Jahresproduktion beträgt bei großen Papiermaschinen bis zu 600.000 Tonnen, dies entspricht einer Produktionsmenge von 70 Tonnen pro Stunde. Typischerweise produziert eine Papiermaschine ca. 8.300 Stunden im Jahr.