Wie werden neue Technologien der Papierherstellung wirtschaftlich tragfähig?

Wenn eine neue Technologie in eine Papierfabrik eingeführt wird, liegt die Schwierigkeit darin, diese Einschätzungen in gemeinsam akzeptierte Ziele, Versuche und Entscheidungen zu übersetzen.

Auch wenn ein Papiermuster die Prüfungen besteht, bedeutet das noch nicht, dass Kunden umsteigen wollen. Ein erfolgreicher Maschinenversuch belegt noch keine wirtschaftlichen Kosten im Dauerbetrieb. Und ein Auftrag bedeutet nicht automatisch, dass sich die Entwicklung bereits bezahlt gemacht hat.

Damit neue Technologien der Papierherstellung zu einem tragfähigen Geschäft werden, müssen sie technischen Fortschritt, Kundennutzen und den wirtschaftlichen Ertrag des Unternehmens miteinander verbinden.

Grundlagenforschung braucht Zeit und Freiraum. Hier geht es um Technologien auf dem Weg zur Industrialisierung: Wie werden Faserbehandlung, Additive, Formationsregelung, Verbesserungen der Trocknung und funktionelle Beschichtungen zu einer dauerhaft tragfähigen betrieblichen Kompetenz?

Zunächst klären, wer die Technologie einsetzt und wer davon profitiert

Bei der internen Festigkeitsregelung und bei Energiesparmaßnahmen einer Papierfabrik ist zunächst zu prüfen, ob sich Qualität, Verbrauch und Gutmengenausstoß bestehender Produkte verbessern. Bei neuen Papiersorten oder funktionellen Beschichtungen kommt hinzu, ob nachgelagerte Kunden sie einführen und dauerhaft beschaffen wollen. Die Nutzenquellen unterscheiden sich; entsprechend müssen auch die Abnahmekriterien getrennt festgelegt werden.

Bei der Bewertung einer neuen Technologie sind zwei Fragen zu unterscheiden: Ist die Technik ausgereift, und sind Kunden und ihre Lieferketten bereit, sie einzusetzen?

Das Rahmenmodell des US-Energieministeriums zur Einführungsreife untersucht über den technischen Reifegrad hinaus unter anderem Zahlungsbereitschaft, Marktakzeptanz und verfügbare Ressourcen. Es erinnert Technologieentwickler daran, dass technische Machbarkeit und praktische Markteinführung jeweils eigene Nachweise benötigen.

In der Papierindustrie sind konkrete Gründe für einen Wechsel entscheidend: Ermöglicht höhere Festigkeit eine geringere Grammatur bei weiterhin erfüllten Anforderungen? Behebt eine bessere Barriere Leckagen oder Versagen nach dem Falten? Verringert eine bessere Verarbeitbarkeit Stillstände, Ausschuss und Lieferrisiken?

Für Lebensmittelverpackungen enthält ein OECD-Bericht von 2020 auf Grundlage historischer europäischer Daten und angenommener Marktanteile eine historische Referenzschätzung von rund 27,6 Millionen Tonnen pro Jahr für die weltweite Produktion von Papier und Karton für den Lebensmittelkontakt. Gemeint sind vor allem Materialien für Faltschachteln, Wellpappenkisten und Papierbeutel. Ein einzelnes Unternehmen muss anhand von Verwendungszweck, Leistung und Verarbeitungsbedingungen jene Teilmärkte bestimmen, die es zuverlässig bedienen kann.

Papierfabriken verkaufen nach Tonnen; nachgelagerte Kunden bewerten Kosten möglicherweise je 10.000 Papierbeutel, Becher oder Schachteln. Ein Papier mit etwas höherem Tonnenpreis kann die Gesamtkosten senken, wenn es Papierverbrauch und Ausschuss reduziert. Neue Funktionen können zudem zusätzliche Erträge ermöglichen, indem sie bisher unzugängliche Anwendungen erschließen.

Ein Wechsel verursacht jedoch auch Kosten: neue Maschinenversuche, Validierung, Schulung und den Umgang mit vorhandenen Beständen. Gegebenenfalls ist erneut die Freigabe des Endkunden erforderlich.

Wenn eine Papiermaschine stillsteht, verschwinden Fixkosten und Lieferdruck nicht. Die Zurückhaltung der Produktion gegenüber neuen Technologien hat reale Kostengründe. Einführungsrisiken nachvollziehbar zu kalkulieren und Versuche gut zu organisieren, gehört deshalb zum Nutzen, den Technologieanbieter schaffen sollten.

Kunden müssen sowohl den Nutzen einer Veränderung als auch einen nachvollziehbaren Weg zu diesem Nutzen erkennen können.

Vom besten Versuchsergebnis zur stabilen Leistung

Papierherstellung ist ein kontinuierlicher Prozess. Der Wert einer Technologie zeigt sich nicht nur am besten Muster, sondern auch daran, ob die Ergebnisse mit einer anderen Rohstoffcharge oder in einer anderen Schicht innerhalb der Spezifikation bleiben.

Um Schwankungen aufzufangen, werden mitunter mehr Additive oder Beschichtungsmaterial eingesetzt oder die Geschwindigkeit reduziert. So entstehen Sicherheitsreserven. Erst eine verbesserte Stabilität schafft die Voraussetzung, diese Reserven weiter zu optimieren.

Ein konkretes Beispiel liefert der 2022 von Voith veröffentlichte Fall der Papiermaschine PM10 im österreichischen Werk Laakirchen. Die Papierfabrik setzte Festigkeitsprognosen und Prozessregelung ein, um Stärkeauftrag und Formationsparameter zu optimieren. Nach Unternehmensangaben sank der Stärkeverbrauch im ersten Jahr um rund 4 % und im zweiten Jahr um bis zu 10 %, während zentrale Festigkeitskennwerte im Zielbereich blieben. Diese Prozentsätze beziehen sich auf den Stärkeverbrauch, nicht auf die gesamten Produktionskosten.

Das System verbindet Qualitätsprognose, Prozessregelung und Kostenoptimierung. Übertragbar ist der Ansatz, den Ressourcenverbrauch innerhalb der Qualitätsvorgaben zu senken und damit Stabilität und Einsparung gemeinsam zu erreichen.

Auch Koehler benannte bei der 2024 vorgestellten heißsiegelfähigen Verpackungspapiersorte NexPlus Seal Pure mit 36 g/m² eine zentrale Entwicklungsaufgabe: Das Papier muss sowohl auf den Papier- und Beschichtungsanlagen von Koehler als auch auf den Verpackungsmaschinen der Kunden stabil laufen.

Lässt sich ein Papier in der Papierfabrik herstellen, verursacht beim Kunden aber instabilen Einzug, Risse an Faltstellen oder Siegelprobleme, können die späteren Verluste die zuvor erzielte Materialeinsparung aufheben.

Die Validierung muss deshalb einen stabilen Prozessbereich bestimmen und die Einflüsse von Rohstoffen, Geschwindigkeit, Temperatur und Verarbeitungsbedingungen dokumentieren. Neben Mittelwerten sind auch Schwankungen und die Stellen zu betrachten, an denen Versagen auftritt.

Kunden benötigen eine verlässlich zusicherbare Leistung im Alltag und nicht nur gelegentliche Spitzenwerte.

Verbesserungen in der gesamten Wertschöpfungskette bilanzieren

Lokale Einsparungen und der Gesamtnutzen müssen getrennt berechnet werden.

Bei wasserbasierten Beschichtungen kann beispielsweise trotz gleichen trockenen Auftragsgewichts je nach Feststoffgehalt beim Auftrag eine unterschiedliche Wassermenge in die Trocknung gelangen. Veränderungen bei Trocknung, Filmbildung, Aufwicklung und Weiterverarbeitung beeinflussen wiederum Liniengeschwindigkeit und Ausbeute. Auch technische Unterlagen von Valmet betonen, dass Änderungen einzelner Trocknungsverfahren den gesamten Trocknungsprozess beeinflussen.

Beim Vergleich von Lösungen lassen sich zunächst Materialunterschiede auf demselben Basispapier unter vergleichbaren Bedingungen ermitteln. Anschließend werden die jeweiligen Prozesse optimiert und Gutmengenausstoß sowie Kosten für dasselbe Anwendungsziel verglichen.

Ein Vorher-nachher-Vergleich muss auch Veränderungen bei Rohstoff- und Energiepreisen, Grammatur, Produktmix und Anlagenauslastung erfassen. Verbesserungen durch sinkende Marktpreise oder einen veränderten Auftragsmix dürfen nicht vollständig der neuen Technologie zugerechnet werden.

Kosten je Einheit spezifikationsgerechten Produkts = relevante Gesamtkosten des betrachteten Zeitraums ÷ Gutmengenausstoß.

Material wird nach dem tatsächlichen Verbrauch bilanziert. Energie, Personal, Wartung und die Verteilung fixer Kosten müssen auf derselben Berechnungsgrundlage beruhen; Verluste dürfen nicht doppelt erfasst werden. Einführungsaufwendungen wie Installation, Versuche und Schulung werden gesondert ausgewiesen.

Diese Vollkostenbetrachtung hilft, die langfristige Wirtschaftlichkeit eines Produkts zu beurteilen. Für die Entscheidung über einen Umbau sind zusätzlich die durch die Einführung verursachten Mehrerträge, der zusätzliche Mitteleinsatz und die zusätzliche Kapitalbindung mit dem Fall ohne Einführung zu vergleichen. Fixkosten, die nach dem Umbau unverändert bleiben, sind keine Projekteinsparung. Ebenso ist zu prüfen, ob dieselben Mittel oder dieselbe Stillstandszeit an anderer Stelle sinnvoller eingesetzt werden könnten.

Auch der tatsächliche Engpass muss bestimmt werden. Eine höhere Beschichtungsgeschwindigkeit steigert den Gutmengenausstoß nicht zwangsläufig, wenn die Trocknung nicht mithält. Frei werdende Anlagenkapazität kann erst dann zusätzlichen Umsatz schaffen, wenn Aufträge und nachgelagerte Liefermöglichkeiten vorhanden sind.

Eine theoretische Mehrproduktion darf deshalb nicht unmittelbar mit zusätzlichem Absatz gleichgesetzt werden.

Der Cashflow hängt außerdem von Anlagenzahlungen, Anlaufzeiten, Beständen und Zahlungsfristen ab. Ob ein Projekt Ertragspotenzial bietet und ob das Unternehmen die Kapitalbindung bis zur Realisierung tragen kann, sind zwei unterschiedliche Fragen.

Ob sich eine Technologie lohnt, zeigt sich am Nutzen für den gesamten Prozess und nicht allein an der Einsparung eines einzelnen Arbeitsschritts.

Beitrag und wirtschaftlichen Ertrag aufeinander abstimmen

Manche Lösungen sind technisch wertvoll, lassen sich aber nur schwer dauerhaft vorantreiben, weil Aufwand und Nutzen bei unterschiedlichen Beteiligten anfallen.

Die Papierfabrik trägt die Kosten der Maschinenversuche und des Umbaus, während nachgelagerte Kunden Material einsparen. Technologieanbieter entwickeln fortlaufend weiter, während der Einkauf weiterhin nur die Materialpreise je Einheit vergleicht. Wenn der zusätzliche Wert keinen angemessenen Ertrag ermöglicht, ist kontinuierliche Innovation schwer aufrechtzuerhalten.

Die Zusammenarbeit sollte frühzeitig Versuchsaufwand, Erfolgskriterien, Beschaffungsvereinbarungen, technischen Service und die Nutzungsgrenzen der Entwicklungsergebnisse klären. Notwendige Validierungsergebnisse offenzulegen und zugleich proprietäres Wissen sowie Entwicklungsbeiträge zu respektieren, ist miteinander vereinbar.

Sind ähnliche Lösungen leicht kopierbar, kann der zusätzliche Ertrag durch wiederholte Preisvergleiche schrumpfen. Fortlaufend aufgebautes Prozesswissen, Anwendungsdaten, effizienter Service und zuverlässige Lieferung bieten eher die Grundlage dafür, dass Kunden langfristig bei einem Anbieter bleiben.

Die am 20. Oktober 2026 von UPM, Siegwerk und Uteco vorgestellte papierbasierte Umverpackung zeigt einen Ansatz für arbeitsteilige Zusammenarbeit. Verschiedene Partner liefern Basispapier, funktionelle Beschichtung und Auftragstechnologie; gemeinsame Produktionsversuche verbinden Beschichten, Drucken und Heißsiegeln. Die Lösung betrifft die Sekundärverpackung. Die Primärverpackung, die den wesentlichen Produktschutz übernimmt, bleibt bestehen.

Für Unternehmen der Wertschöpfungskette heißt das: Die eigene Fachkompetenz muss Teil einer vollständigen, vom Kunden einsetzbaren Lösung werden. Auch Aufwand, Verantwortung und Vergütung der Beteiligten müssen dazu passen.

Erst wenn diejenigen, die Wert schaffen, dauerhaft einen angemessenen Ertrag erzielen können, kann aus einem einzelnen Versuch eine langfristige Innovationspartnerschaft werden.

Fachliche Einschätzungen wirksam in Entscheidungen einbinden

Die Unternehmensleitung legt die Investitionsgrenzen fest, die technische Leitung verantwortet Versuchsmethoden und Schlussfolgerungen, und Produktion sowie Kunden bestätigen die tatsächlichen Anwendungsergebnisse. Erst wenn fachliche Einschätzungen Planung, Budget und weitere Investitionen beeinflussen, sind sie wirklich Teil der Entscheidung.

Bereits beim Projektstart sollten Forschung, Produktion und Marktverantwortliche gemeinsam Zielkunden, bestehende Referenzlösungen, Validierungsanlagen und Freigabekriterien festlegen. So müssen Entwicklungskennwerte nicht später in der Produktion oder beim Kunden neu definiert werden.

Während des Projekts sind Musterprüfung, Anlagenvalidierung und Kleinserienlieferung als getrennte Aufgaben zu behandeln. Jede Stufe dokumentiert Ergebnisse, Kosten und offene Fragen, bevor über den nächsten Mitteleinsatz entschieden wird.

Verbessert sich ein einzelner Kennwert, entstehen aber neue Verarbeitungsverluste, ist zu prüfen, ob der zusätzliche Nutzen diese ausgleicht. Ändert sich die Kundenanwendung, muss die Spezifikation neu festgelegt werden. Lassen sich entscheidende Bedingungen dauerhaft nicht erfüllen, kann auch der aktuelle Entwicklungsweg beendet werden.

Wer klar dokumentiert, was geprüft wurde, warum ein Weg beendet wurde und welche Bedingungen offenbleiben, kann auch durch einen Projektabbruch spätere doppelte Versuche vermeiden.

Je größer der Mitteleinsatz, desto wichtiger sind unverfälschte Informationen. Erst wenn fachliche Einschätzungen in Budgets und Entscheidungen an den Projektstufen einfließen, wird die Kompetenz des Teams zur Kompetenz des Unternehmens.

Aus einem Erfolg verlässliche Lieferfähigkeit entwickeln

Was nach einer abgeschlossenen Lieferung im Unternehmen erhalten bleibt, entscheidet darüber, ob die nächste Entwicklung wieder bei null beginnt.

Wenn jeder Auftrag provisorische Abstimmung und wiederholte Notmaßnahmen erfordert, kann mit der Größe auch der Verwaltungsaufwand steigen. Erst wenn Erfahrungen in Produktspezifikationen, Prozessbereichen, Chargenkontrollen und Verfahren zur Störungsbehebung festgehalten werden, können spätere Lieferungen stabiler werden.

Wertvoll ist nicht nur die Zahl hergestellter Muster. Ebenso wichtig sind die Fähigkeit, schneller geeignete Anwendungen zu finden, Risiken genauer einzuschätzen und seltener kurzfristig eingreifen zu müssen. Je besser diese Fähigkeiten wiederverwendbar sind, desto belastbarer wird die Einführung der nächsten Technologie.

Chinas 15. Fünfjahresplan fördert Innovationen bei biobasierten Materialien, Bioproduktion und Anwendungsdemonstrationen. Das Ökologische Umweltgesetzbuch formuliert Anforderungen unter anderem zur Materialreduzierung, Kreislaufnutzung und umweltfreundlichen Beschaffung. Für Papierunternehmen liegt die Chance darin, Materialinnovationen in reale Anwendungen und damit in validierbare, stabil herstellbare Produkte zu überführen.

Für den EU-Markt nimmt die PPWR Verpackungsminimierung und Recyclingfähigkeit in die Produktanforderungen auf. Ab 2030 müssen Gewicht und Volumen auf das zur Sicherstellung der Funktion notwendige Minimum reduziert werden. Die Europäische Kommission hat außerdem eine öffentliche Konsultation zu biobasierten Kunststoffverpackungen eingeleitet, um deren Umweltleistung und mögliche Maßnahmen zur Ausweitung des Einsatzes zu bewerten.

Der langfristige Wert der wasserbasierten BIOTEN-PHA-Barriereemulsion liegt darin, diese Ansätze in konkrete Produkte umzusetzen.Biobasiertes PHA bietet eine Materialoption zur Verringerung der Abhängigkeit von fossilen Rohstoffen. Durch die Abstimmung von Basispapier, Beschichtung und Formgebung lässt sich die Funktionsschichtmenge optimieren, während Anforderungen an Wasser- und Fettbarriere sowie Heißsiegelbarkeit erfüllt werden. Die Eignung für das Papierfaserrecycling wird bereits im Aufbau berücksichtigt. Für geeignete Kompostierungsszenarien stehen bestimmte Beschichtungen zur Auswahl, die in den BPI-Zertifizierungsverzeichnissen für industrielle Kompostierung und Heimkompostierung geführt werden. Anschließend sind Lebensmittelkontakt, tatsächliche Nutzung und Verwertungs- beziehungsweise Entsorgungswege nach den anwendbaren Standards des Zielmarkts zu validieren, um daraus zuverlässig lieferbare Papierbecher und Lebensmittelverpackungen zu entwickeln.

Gemeinsame Entwicklungsprojekte können Aufgaben so verteilen: Die Papierfabrik liefert Basispapier und Erfahrung mit den Papiersorten; der Beschichter legt Beschichtungs-, Trocknungs- und Aufwickelbedingungen fest; der Verarbeiter prüft Falten, Heißsiegeln und reale Nutzung. BIOTEN unterstützt Materialabstimmung, Problemanalyse und die Gestaltung des Validierungsplans. Alle Beteiligten berechnen die Kosten spezifikationsgerechter Produkte anhand desselben Produktziels und erarbeiten wiederverwendbare Spezifikations- und Prozessgrundlagen.

Wenn Sie Probleme mit undichten Papierbechern, sinkender Barrierewirkung nach dem Falten oder dem Zielkonflikt zwischen Fettbeständigkeit und Wasserdampfdurchlässigkeit bei Backwarenbeuteln haben, sprechen Sie BIOTEN gern zu einer konkreten Anwendung an. Aktuelle Papiermuster, Anlagenbedingungen, gewünschte Verbesserungen und vorhandene Prüfberichte bilden einen Ausgangspunkt. Im ersten Gespräch werden Verwendungszweck, bestehende Probleme und Vergleichsziele abgestimmt. Anschließend werden gemeinsam die zu validierenden Schlüsselbedingungen, die Aufgabenverteilung bei Versuchen und die nächsten Investitionen festgelegt.

Damit neue Technologien der Papierherstellung wirtschaftlich tragfähig werden, müssen technische Ergebnisse in stabile Leistung, stabile Leistung in Kundennutzen und Kundennutzen in angemessene Erträge und kontinuierliche Innovation übergehen.