PAPIER - cienki, płaski materiał, wytwarzany poprzez sprasowanie włókien - bezładnie ułożonych i poplątanych. Używane są zwykle włókna naturalne, stanowiące komórki o kształcie wydłużonym - głównie celulozowe. Do produkcji papieru nadaje się niemal każdy materiał włóknisty.
MATERIAŁY POPRZEDZAJĄCE PAPIER:
Papirus - materiał pisarski, wyrabiany z włókien rośliny cibory papirusowej (Cyperus papyrus) rosnącej w delcie Nilu. Papirus znany był już w starożytnym Egipcie od III tysiąclecia p.n.e. Najstarsze zachowane zabytki piśmiennictwa na papirusie pochodzą z ok. 2400r. p.n.e. Prawdopodobnie wtedy już był powszechnie używany jako nośnik tekstu.
Pergamin – materiał pisarski (podłoże, na którym można pisać) wyrabiany ze skór zwierzęcych. Pergamin wyparł rozpowszechniony wcześniej papirus stosowany w starożytności i był głównym materiałem pisarskim w Europie i na Bliskim Wschodzie przez cały okres średniowiecza, po czym został skutecznie wyparty przez papier. Używano go również jako materiału pokryciowego do opraw książek.
Pergamin a papirus-Pergamin był jakościowo lepszy od papirusu. Jego największe zalety to, w odróżnieniu od papirusu, możliwość pokrywania pismem obu powierzchni oraz wytrzymałość, która umożliwiła zastąpienie zwoju współczesną postacią książki.
TAPA- prosty w produkcji papirus miał swe odpowiedniki w większości prymitywnych kultur. Tapa to polinezyjski materiał zrobiony z kory różnych drzew przede wszystkim z rodziny morwowatych (Morus, Broussonetia, Ficus). Technika tapa była znana już w II wieku p.n.e.
HUUN - był to materiał podobnie jak tapa z ubijanej kory, który został wynaleziony przez Majów. Służył jako nośnik pisma dla świętego kalendarza, przepowiedni, historycznych rysunków i procedur medycznych.
AMATL (amate) to również produkt z kory. Od dawna Aztekowie używali wewnętrznej części kory dziko rosnących figowców. W języku azteckim oznacza zarówno figowiec jak i "papier". By otrzymać amatl trzeba było gotować łyko w roztworze popiołu drzewnego. Po wypłukaniu układało się je w kratkę na desce i ubijało. Dzięki temu włókna wypełniały wolne przestrzenie. Następnie amatl suszyło się na słońcu. Do dziś amatl jest produkowany przez Indian Otomi w południowym Meksyku.
PIERWSZE TECHNOLOGIE PAPIERNICZE:
Papier lany Wymoczone i wygotowane łyko ubija się młotkiem aż włókna się rozluźnią. Przygotowaną zawiesinę nalewa się do pływającej po wodzie formy, która składa się z drewnianej ramy i grubej tkaniny. Zawiesinę rozprowadza się rękoma równomiernie po całym sicie. Tworzy się w ten sposób warstwa włókien - arkusz papieru. Dopiero po wysuszeniu arkusz można zdjąć z sita. Ta metoda ma jedną wadę - na każdy arkusz potrzebna jest osobna forma, która może być użyta dopiero po wyschnięciu arkusza.
Papier czerpany - Przy papierze czerpanym mocno rozrzedzona zawiesina z włókien znajduje się w wielkiej kadzi. Łapie się ją sitem, na którym poprzez równomierne potrząsanie osadzają się włókna. Po odkapaniu wody arkusz papieru wraz z ramką można odłożyć do suszenia. W późniejszej ulepszonej już metodzie wyjmuje się jeszcze mokry arkusz z sita, prasuje i w końcu suszy. Tym samym można przy tym sposobie natychmiast ponownie użyć sito. Zasadniczo ta technika wytwarzania papieru pozostała niezmieniona do dziś, chociaż mocno zmieniono metody przygotowania włókien, pozbywania się wody, prasowania i suszenia.
ETAPY WYTWARZANIA PAPIERU :
Przygotowanie masy papierniczej
Zaklejanie i wypełnianie
Tworzenie wstęgi papierniczej
Wykończenie powierzchni papieru.
Przygotowanie półproduktów -Procesy technologiczne przygotowywania półproduktu, czyli masy papierniczej zależą od rodzaju surowca. Są nimi:
Szmaty
drewno
makulatura papiernicza
SZMATY- Najcenniejszym surowcem papierniczym są szmaty, pochodzące ze zbiórki bezużytecznych tkanin z lnu, bawełny i konopi. Zebrane szmaty dezynfekuje się i sortuje w zależności od rodzajów zawartego w nich surowca włóknistego oraz oczyszcza z przedmiotów obcych, takich jak guziki, klamerki, sprzączki itp. Następnie, drobno pokrajane, gotowane są w specjalnych warnikach pod dużym ciśnieniem, w roztworze sody kaustycznej, ługu sodowego, lub wapna. Ten proces ułatwia rozwłóknianie szmat. Potem szmaty są prane i rozwłókniane na specjalnych maszynach - kalandrach. Po usunięciu z rozdrobnionych włókien drobnych zanieczyszczeń, bieli się je odpowiednimi preparatami chloru. Po odwodnieniu przygotowanej w ten sposób masy uzyskuje się półmasę szmacianą, podobną wyglądem do waty. Zawiera ona znikome ilości drzewnika i stanowi cenny półprodukt do wytwarzania papieru. Wytwarza się z niej papiery o najwyższej jakości, służące do specjalnych celów, m.in. artystycznych i dokumentacyjnych. Szmaty wełniane (włókno pochodzenia zwierzęcego) są użytkowane częściowo do produkcji specjalnych wytworów papierniczych, np. tektury do produkcji papy.
DREWNO - Do produkcji papieru wykorzystuje się zarówno drzewa iglaste, jak i liściaste, takie jak świerk, jodła, sosna, topola, buk i osika. Drzewo oczyszcza się z kory i łyka i tnie na metrowe odcinki, zwane papierówką. Z papierówki otrzymuje się dwa rodzaje półfabrykatów: a) ścier drzewny, b) celuloza.
ŚCIER DRZEWNY - Ścier drzewny (zwany również miazgą drzewną), zawierający drzewnik to po prostu rozdrobnione mechanicznie, w ścieraku, drewno. Proces technologiczny polega tu na mechanicznym dociskaniu papierówki wzdłuż słojów do szybko obracającego się kamiennego koła (tzw. ścierak). W ten sposób drewno jest ścierane na miazgę, którą silnym strumieniem spłukuje z kamienia woda. Kamień ścieraka rozrywa, a więc uszkadza część włókien drzewnych, co w połączeniu z zawartym w miazdze drzewnej drzewnikiem obniża wartość ścieru drzewnego jako surowca papierniczego. W zależności od tego, jakie rodzaje papieru ma się wytwarzać ze ścieru, poddaje się go bieleniu lub pozostawia w stanie naturalnym.
CELULOZA- jest włóknistą masą oczyszczoną z drzewnika.
Celuloza drzewna jest produktem mechanicznych i chemicznych procesów technologicznych. Papierówka, po uprzednim jej oczyszczeniu, usunięciu sęków, żywicy itp., jest cięta na kawałki około 40 - milimetrowe, tzw. zrębki, które z kolei gotuje się przez kilkanaście godzin w stałych warnikach metalowych. Gotowanie odbywa się pod ciśnieniem ok. 5-11 atmosfer, przy temperaturze wzrastającej do 180°C, w odpowiednich chemikaliach - w roztworach siarczanowych (sosnę) i siarczynowych (świerk, jodłę, drzewa liściaste). Gotowanie ma na celu oddzielenie żywicy, garbników, drzewnika i soli mineralnych. Te niezbędne składniki są wypłukiwane. Włókno celulozy po odwodnieniu może być bielone przy zastosowaniu chloru.
Celuloza słomowa. Obok drewna również słoma, szczególnie żytnia i pszenna, stanowi surowiec, z którego uzyskuje się celulozę. Jest ona wytwarzana jak celuloza drzewna. Włókno słomy jest jednak mniej wytrzymałe i dlatego celuloza słomowa jest zazwyczaj używana do produkcji papieru w połączeniu z włóknem drzewnym.
MAKULATURA PAPIERNICZA - Papier i inne wytwory papiernicze, zbierane i skupywane z rynku, wracając wtórnie do produkcji w postaci makulatury, stanowią poważne źródło surowca. Makulatura, odpowiednio posortowana, po usunięciu wszelkich zanieczyszczeń i ciał stałych, jak metale (drut, zszywki) i masy plastyczne, jest po zmoczeniu rozcierana w gniotownikach (tarło) na jednolitą masę makulaturową. Z samej masy makulaturowej wytwarzany jest papier pakowy makulaturowy, zwany dawniej "szrenc", oraz tektura makulaturowa. Papier makulaturowy jest słaby i kruchy, ponieważ włókna uzyskane z makulatury zostały osłabione i skrócone w czasie ścierania. Dlatego też masę makulaturową stosuje się jako domieszkę do celulozy
WYKAŃCZANIE PAPIERU - Odpowiedniej grubości role, nawinięte na nawijaku, przewożone są na specjalnych wózkach do kalandrowania. Tu papier, po przewinięciu i sklejeniu uszkodzeń, jest gładzony jednostronnie lub dwustronnie. Gładzenie (satynowanie) odbywa się na maszynach, zwanych kalandrami. Kalander składa się z kilkunastu szybko obracających się walców, nadających papierowi równość i odpowiedni połysk. W tej fazie wykańczania w razie potrzeby nadaje się papierowi specjalny wygląd przez płótnowanie, filigranowanie i wytłaczanie sztucznych znaków wodnych. Końcowa fazę przy wytwarzaniu papieru stanowi sortowanie, krajanie i pakowanie. Specjalne maszyny - rolownie, krajalnice i bobiniarki - kroją wstęgi papieru na wymagane szerokości i odpowiednio zwijają. Krajanie na arkusze dokonuje się na krajalnicy, nożami talerzowymi wzdłuż i nożem poprzecznym w poprzek. Papier w arkuszach jest pakowany w bele.
WSPÓŁCZESNY PAPIER- Obecnie papier klasyfikuje się na dwie zwyczajowe grupy towarowe:
wytwory papiernicze
przetwory papiernicze.
Rodzaje papieru w zależności od gramatury:
<25g/m2 – bibułka
25-180g/m2 – papier
180-250g/m2 – karton
>250g/m2 – tektura.
KLASY PAPIERU :
Papier klasy I i II – charakteryzuje się najwyższą trwałością i mocą. Służy do produkcji banknotów i i jest wykorzystywany przy sporządzaniu ważnych dokumentów.
Papier klasy III - określa się jako bezdrzewny (100% celulozy) i zalicza się do papieru specjalnego. Przeznaczany jest do wieloletniego przechowywania lub ciągłego posługiwania się nim (np. na zeszyty szkolne).
Papier klasy IV – ma trwałość i wytrzymałość zbliżoną do papieru III klasy. Przeznaczany jest na druki specjalne.
Papier V, VI i VII klasy – jest on dostatecznie dobry, charakteryzujący się dużą wytrzymałością i wieloletnią trwałością (np. do druku wielu książek)
Papier klasy VIII – jest przeznaczany wyłącznie do druku gazet
Papier klasy IX zawiera 100% ścieru drzewnego, natomiast papier klasy X – 100% włókien makulatury mieszanej
Wady wytworów papierniczych - Wady te mogą całkowicie zdyskwalifikować produkt. Papier, w którym zauważy się takie wady jest bezpośrednio na miejscu produkcji zawracany z powrotem.
Cętkowatość – spowodowana jest obecnością drzazg, węgla, gumy, żywicy, rdzy
Drobne dziurki – pogarszające wygląd papieru; powstają podczas suszenia wstęgi papieru.
Papier może się naelektryzować, co spowoduje, że do jego powierzchni przyczepią się różne drobne zanieczyszczenia.
Przegniecenie – spowodowane jest nadmiernym sprasowaniem papieru; w efekcie tego papier jest w niektórych miejscach bardziej przezroczysty.
Skłonność do pylenia – to kolejne wada papieru, która uwidacznia się w momencie tarcia, zginania lub wstrząsania papierem; w skutek tego następuje gorsza jakość wydruków na takim papierze.
Właściwości fizykochemiczne wytworów papierniczych:
stopień zaklejenia
wytrzymałość,
ułożenie włókien,
pylenie
białość(osiąga się stosując masę celulozową bieloną)
równomierność grubości,
wilgotność papierów(karton 6-9%,tektura 7-12%)
cętkowatość(zanieczyszczenie powierzchni małymi plamkami)
Formaty papieru : Format arkusza papieru określa się w milimetrach. Rozróżnia się 3 szeregi formatów: A, B, C.
Formaty zasadnicze to te z szeregu A (od A0 do A10)
Formaty pomocnicze są z szeregu B i C (od B0 do B10 i od C0 do C10)
MIELNIE MASY - Podstawową substancję, z której będzie się urabiać masę papierniczą, stanowią półfabrykaty włókniste. Dobrane w odpowiednich proporcjach, rozcieńczone z wodą, umieszczone są w tzw. holendrach, czyli młynie papierniczym.
Papier a ekologia: Dla przemysłu papierniczego powszechnie znana makulatura, a w terminologii ochrony środowiska - odpad z papieru i tektury, jest jednym z podstawowych surowców. Zależy to od nas samych - konsumentów. W przypadku, gdy wrzucimy wykorzystany papier lub tekturę do właściwego pojemnika - stanie się surowcem wtórnym, czyli makulaturą. W przypadku, gdy wyrzucimy papier lub tekturę do tzw. śmieci, czyli pomieszamy z różnymi odpadami nie nadającymi się do wtórnego wykorzystania, trudno będzie ten papier odzyskać, trafi on na śmietnisko i stanie się odpadem. Stosunkowo łatwo jest odzyskać i wykorzystać do wtórnego przerobu makulaturę powstałą w drukarniach, ze zbiórki nie sprzedanych nakładów książek, czasopism i gazet, opakowań z wielkich marketów itp. Recykling 1 tony papieru pozwala na zaoszczędzenie:Od 2,3 do 7 m3 miejsca na składowisku śmieci, 26 500 litrów wody, 1 476 litrów ropy, 4 200 kWh energii.