1. Historia papieru
Ludzie od wieków starali się upamiętnić jakieś ważne wydarzenia, odkrycia, pozostawić coś dla potomnych za pomocą źródeł pisanych lub niepisanych ("z ust do ust"). Świadczą o tym odnajdowane przez archeologów prehistoryczne malowidła na jaskiniach sprzed ok. 13 tys. lat p.n.e. Na kościach, muszlach, kości słoniowej i nefrycie ryto obrazy i znaki. Później używano kamieni, drewna, płytek glinianych, metalowych i z wosku. W Chinach odkryto pancerz żółwia, na którym wyryto znaki ok. 1700 lat p.n.e. Pierwotne obrazki najstarszego pisma chińskiego przekształciły się przez przepisywanie pędzelkiem na tkaninach (wstęgach jedwabnych) lub materiałach z łyka w chińskie znaki pisarskie, które później przez Koreę dotarły do Japonii. Bambusowe, oprawione w skórę tablice znano w Chinach od ok. 500 roku p.n.e.
Z biegiem lat wytwarzano kolejne materiały, poprzedzające dzisiejszy papier:
Papirus (wynaleziony przez Egipcjan - łatwy do zdobycia i wygodny w pisaniu)
Pergamin (szczególnie spreparowana skóra zwierzęca)
Tapa (polinezyjski materiał zrobiony z kory różnych drzew przede wszystkim z rodziny morwowatych)
Huun (Pochodził z ubitej kory. Służył jako nośnik pisma dla świętego kalendarza, przepowiedni, historycznych rysunków i procedur medycznych.)
Amatl (również powstawał z kory, co ciekawe można go dziś dostać w meksyku)
Papier prawdopodobnie został wynaleziony w Chinach przez kancelistę na dworze cesarza He Di z dynastii Han, około 105 r. n.e. Kancelista eksperymentował z korą drzew, jedwabiem, a nawet sieciami rybackimi, aż trafił na właściwą metodę (papier czerpany) z użyciem szmat jedwabnych i lnianych. Cesarz He Di w uznaniu doniosłości wynalazku podniósł go do godności ministra rolnictwa.
Wyniki badań archeologicznych pokazują jednak, że papier był już znany wcześniej, co najmniej w 8 roku p.n.e. Z tego roku pochodzi skrawek papieru z 20 chińskimi znakami odnaleziony w Nefrytowej Bramie, granicznej strażnicy jedwabnego szlaku. Być może papier jest jeszcze starszy, jego niezapisane skrawki były znajdowane w stanowiskach pochodzących prawdopodobnie z II wieku p.n.e., jednak to datowanie jest niepewne. Prawdopodobnie zatem Cai Lun wynalazł tylko metodę masowej produkcji papieru. Owa metoda polega na tym, że 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.
Drugą równie starą metodą jest wytwarzanie papieru lanego powstającego z roślin rodziny wawrzynkowatych. Łyko moczono i po usunięciu zewnętrznej ciemnej części gotowano w ługu z popiołu drzewnego. Wygotowane łyko ubijano młotkiem aż włókna się rozluźnią. W drewnianym korycie przygotowuje się z tego rozcieńczoną zawiesinę. Jej porcję nalewa się do pływającej po wodzie formy, która składa się z drewnianej ramy i grubej tkaniny. Zawiesinę rozprowadza się rękoma równomiernie po całym sicie. Ostrożnie, uważając na poziome ustawienie formy, podnosi się ją do góry, by woda mogła odpłynąć. Tworzy się w ten sposób warstwa włókien - arkusz papieru. Dopiero po wysuszeniu na słońcu lub w pobliżu ognia gotowy arkusz można łatwo zdjąć z sita.
Ta metoda ma jedną wadę - na każdy arkusz potrzebna jest osobna forma, która może być użyta dopiero po wyschnięciu arkusza.
Jednakże wracając do rozwoju papieru przez Chińczyków: otóż po bitwie nad rzeką Tałas w 751 r. Arabowie wzięli do niewoli chińskich papierników, dzięki którym papier upowszechnił się na ziemiach arabskich. Arabowie do produkcji papieru używali skrobi, która dobrze spełniała swoje zadanie w gorącym i suchym klimacie, ale nie nadawała się do bardziej umiarkowanych regionów. Wytwarzanie trwało dość długo, gdyż włókna były oddzielane ręcznie. Początkowo w Europie używano papieru wyprodukowanego przez Arabów, którzy mieli papiernie m.in. w Hiszpanii i na Sycylii. Za najstarsze papierowe rękopisy, powstałe na kontynencie europejskim, uchodzą Breviarium i Missale mozarabicum, przepisane przed 1036 rokiem, w klasztorze Santo Domingo de Silos w pobliżu Burgos. W kręgu kultury łacińskiej pierwsze papiernie zostały założone w XII i XIII wieku: w Hiszpanii (przed 1150 r.), a następnie we Włoszech (przed 1230 r.). Od XIII wieku produkcja papieru zaczęła rozpowszechniać się w innych krajach europejskich.
Najstarszą i najbardziej znaną jest, założona w 1268 roku, papiernia w Fabriano. W procesie produkcji papieru wprowadzono tam trzy innowacje:
- włókna tkanin były rozdzielane za pomocą specjalnej maszyny (pila a magli multipli), co przyczyniło się do zwiększenia produkcji i poprawy jakości gotowego wyrobu,
- użyto żelatyny zwierzęcej jako środka spajającego włókna,
- wprowadzono znak wodny, który umożliwiał identyfikację papierni i stanowił gwarancję jakości. Wprowadzone innowacje oraz migracje papierników przyczyniły się do rozpowszechnienia zarówno samego papieru z Fabriano, jak i sposobu jego produkcji w Europie zaalpejskiej.
Proces produkcji papieru uległ przyspieszeniu po wprowadzeniu około 1670 roku nowej maszyny tzw. "Holendra". Maszyna umożliwiała mielenie surowca do postaci pulpy za pomocą noży umieszczonych w kadzi (nożowisko denne i walec mielący).
Od początku XIX w. poszukiwano alternatywnych surowców do produkcji papieru. Po wielu eksperymentach najbardziej odpowiednim i prostym w produkcji okazał się ścier drzewny i celuloza, zastosowane po raz pierwszy przez Friedricha Gottloba Kellera w 1845roku, zaś w 1867 r. Heinrich Voelter i Johann Matthäus Voith przedstawili na wystawie w Paryżu urządzenie do produkcji papieru maszynowego z celulozy. Od tego czasu produkcja papieru stała się masowa.
Podsumowując przedstawiam kalendarium papiernictwa:
| 3500 p.n.e. | użycie papirusu w Egipcie |
|---|---|
| 2700 p.n.e. | najstarsze znalezisko z zapisanym pergaminem (Egipt) |
| 180-50 p.n.e. | znaleziska z wczesnej dynastii Han w różnych miejscach Chin dokumentują użycie papieru |
| 150 n.e. | chiński minister Cai Lun (?-121) opisuje produkcję papieru |
| 610 | wprowadzenie papierni do Japonii |
| 751 | Arabowie zdobywają od chińskich jeńców wojennych wiedzę na temat produkcji papieru |
| 794 | wybudowanie młyna papierniczego w Bagdadzie |
| 1109 | najstarszy dokument papierowy (archiwum w Palermo) |
| 1110 | wytwarzanie papieru dotarło do Maroka |
| 1144 | pierwszy młyn papierniczy w Hiszpanii (Xativa = San Felipe koło Walencji) |
| 1268 | produkcja papieru we Włoszech (Fabriano) |
| 1270 | pierwszy papier z lnu i konopi we Francji |
| 1282 | najstarszy znak wodny |
| 1294 | wprowadzenie zaklejania żelatyną we Fabriano (Włochy) |
| 1321 | Jan der Turs von Rauhenegg zakłada w Leesdorfie pod Baden (Austria) młyn papierniczy |
| 1326 | młyn papierniczy koło Ambert (Francja) - pracuje do dziś jako papiernia Richard de Bas |
| 1348 | młyn papierniczy w Troyes (Francja) |
| 1354 | młyn papierniczy w Essones koło Paryża |
| 1390 | pierwszy młyn papierniczy w Niemczech (koło Nürnbergu) wybudowany przez kupca i rajcę Ulmana Stromera |
Papier - czasy najnowsze
Po tym jak w pierwszej połowie XIX w. zmechanizowano wszystkie dotąd ręcznie wykonywane prace, w drugiej połowie tego wieku rozwinęła się przemysłowa produkcja surowców w oddzielnych celulozowniach. Tym samym rozdzielono wytwarzanie surowców od produkcji papieru.
Przestrzeń czasową od początku drugiej połowy XIX w. aż do połowy XX w. wypełniono zwiększaniem szerokości i szybkości maszyn papierniczych oraz niezliczonymi ulepszeniami tych maszyn. Napęd elektryczny zastąpił parowy i wodny. Skonstruowano dalsze typy maszyn papierniczych przeznaczonych specjalnie do produkcji określonych wyrobów:
maszynę papierniczą z sitem okrągłym, która jest zasadniczo używana do produkcji kartonu,
maszynę do produkcji lekkich papierów w tym również toaletowego,
maszynę papierniczą samoodbierającą.
Do wytwarzania kartonu skonstruowano też maszyny mające kilka długich sit lub sita długie i okrągłe, przez co możliwe jest produkowanie wielowarstwowych wyrobów.
Szerokość robocza maszyn rosła z 85 cm w 1830 r. do 770 cm w 1930 r., szybkość wzrosła z 5 m/min do 500 m/min.
Obok postępu w maszynach przemysł celulozowo-papierniczy po 2 wojnie światowej otrzymał też znaczny impuls w postaci techniki pomiarowej i sterującej. Rozwój ten doprowadził do stworzenia systemów elektronicznego przetwarzania danych oraz sterowania procesem, które z początkiem lat 60-tych znalazły zastosowanie również w przemyśle celulozowo-papierniczym. Nowoczesna technika pomiarowo-sterująca daje papiernikowi coraz większą możliwość automatyzacji procesu produkcyjnego a tym samym zapewnienia wyrobom jednolitości. Monitoring nie ogranicza się tylko do procesu produkcyjnego, lecz obejmuje też same maszyny papiernicze.
W dążeniu do polepszenia tworzenia się wstęgi papieru szczególnie przy wysokiej szybkości roboczej powstał w 2 połowie XX wieku cały szereg nowoczesnych maszyn, które pracują według nowych zasad tworzenia arkusza. Należą tu między innymi maszyny z podwójnym sitem do produkcji papieru i kartonu, hydrauliczny zespół formujący dla długowłóknistych materiałów. Maszyny papiernicze, ich prędkości robocze a tym samym też zdolności produkcyjne są coraz większe. Szerokość robocza sięga teraz 10 m, prędkość robocza dochodzi do 2000 m/min. Dotąd najbardziej wydajna maszyna papiernicza została uruchomiona w 1997 roku w Austrii (produkcja roczna 500000 ton papieru)!
2. Surowce na papier:
Do około połowy XIX w. papiernicy w Europie znali jedyny materiał dający włókna: szmaty oraz odpady konopne i lniane, wymienione wcześniej przeze mnie. Jednakże występujący już w XVIII w. brak surowców dla młynów papierniczych zaostrzył się znacznie z początkiem XIX w. i był dla papierników ogromnym problemem. Przez wprowadzenie maszyn papierniczych, wytwarzanie papieru znacznie wzrosło i odpowiedniemu zapotrzebowaniu na surowiec nie pozwalała o wiele za mała podaż szmat.
Najpierw próbowano wykorzystywać również szmaty grube i kolorowe wybielając je. Wybielające właściwości chloru odkrył w roku 1774 niemiecki chemik K. U. Scheele. Metodę tę zastosował francuski hrabia C. L. Berthollet po raz pierwszy w roku 1789 do bielenia szmat gorszej jakości.
Przełom w poszukiwaniu nowego surowca udało się w końcu osiągnąć tkaczowi Friedrichowi Gottlobowi Kellerowi z Saksonii, który w 1843/44 r. uzyskał masę papierniczą z zeszlifowanego na kamieniu szlifierskim drewna i wytworzył z niej kawałeczek papieru. Tym samym wynaleziono mechaniczny przerób drewna na tzw. ścier drzewny. Proces ten wkrótce osiągnął wielkie znaczenie. Jeszcze dzisiaj ścier drzewny służy jako zasadniczy surowiec do wytwarzania papieru gazetowego.
Rosnący brak surowca został wprawdzie przez użycie ścieru drzewnego zmniejszony, jednak ze szmat w całości zrezygnować nie można było. Papier wyprodukowany z czystego ścieru drzewnego staje się z biegiem czasu łamliwy i żółknie pod wpływem światła. Przyczyną tego jest lignina, która otacza włókna komórkowe. Stąd trzeba było znaleźć sposób na oddzielenie ligniny.
Chemiczna przeróbka drewna na masę celulozową sodową udała się w roku 1854 Anglikowi Wattowi i Amerykanowi Burgessowi. W tej metodzie włókna gotowano z chemikaliami w wielkich zbiornikach pod ciśnieniem.
Szczególne znaczenie zyskała masa celulozowa siarczynowa opracowana w USA w latach 1863/67 przez Benjamina Chew Tilghmana powstająca przez gotowanie zwodorosiarczynem wapnia. Metoda ta została wprowadzona do Europy w latach 1872/74 przez C.D.Ekmana i A.Mitscherlicha. Celuloza siarczynowa używana jest przede wszystkim na papier do pisania i drukowania.
W 1884 C. F. Dahl ogłosił o sposobie użycia siarczanu sodu. Powstająca przy tym celuloza siarczanowa znalazła zastosowanie z powodu jej wielkiej wytrzymałości szczególnie na papiery mechanicznie obciążone.
Ścier drzewny i celuloza - do dziś główne surowce do produkcji papieru - spowodowały rewolucję w produkcji papieru i doprowadziły wraz z wynalazkiem i ulepszaniem maszyny papierniczej do ogromnego rozkwitu przemysłu papierniczego. Umożliwiło to zmianę rzemiosła papierniczego w wielki przemysł, który może zaspokoić olbrzymi popyt.
3. Rozwój papiernictwa w Polsce
Pierwsza w Polsce papiernia powstała pod Krakowem w (Prądniku Czerwonym) w roku 1491. Od 1510 roku jej właścicielem jest drukarz i przedsiębiorca Jan Haller. Zasługą Hallera jest pierwszy druk „Bogurodzicy” w 1506 roku (w dokumencie państwowym Statut Łaskiego). Haller jest też wydawcą w 1508 roku pierwszej polskiej książki „ Historia umęczenia pana naszego – Jezusa” oraz bestselleru na skalę europejską – „Marcina Miechowity traktat o obojgu Sarmacjach”. W roku 1546 król Polski Zygmunt I Stary wydał pierwszy zbiór przepisów dotyczących produkcji papieru (Postanowienia rzemiosła papierniczego)[2].
Już na początku XVII w. w Polsce działało ponad 40 papierni. Wytwarzano w nich papier ze szmat lnianych i włókien roślinnych.
Do najstarszych polskich papierni należały młyny Toruniu, Wrocławiu, Świdnicy, Nysie, Raciborzu. Później powstały kolejne w okolicy Poznania, Wilna, Lublina, Warszawy i Krakowa. Najstarszą polską papiernią działającą do dnia dzisiejszego jest założona w 1774 r. papiernia w Jeziornie koło Warszawy.
Produkcja papieru w Polsce, jako powszechnego nośnika informacji, istotnie wpłynęła na rozwój piśmiennictwa i literatury w języku polskim.
Przygotowali: