Produkcja papieru. Rodzaje papieru.

Produkcja papieru. Rodzaje papieru.


Produkt o nazwie masa celulozowa (pulpa) jest podstawowym materiałem, z którego wytwarza się papier. Pulpę otrzymuje się z wielu rodzajów drzewa - miękkiego i twardego – między innymi ze świerku, sosny, eukaliptusa, topoli, brzozy czy kasztanu. Także włókna różnego rodzaju innych roślin mogą być również użyte do jej produkcji.
Najtańsza jest pulpa otrzymywana mechanicznie, poprzez mielenie pni w specjalnych rozdrabniarkach i mieszanie otrzymanego miału z wodą. Papier uzyskany z tego rodzaju pulpy jest stosunkowo słaby i używa się go głównie do produkcji artykułów jednorazowego użytku, np. gazet.
Lepsze gatunki papieru wytwarza się z pulpy uzyskanej chemicznie. Otrzymuje się ją z pociętych na drobne fragmenty pni, poprzez zanurzenie ich w roztworze chemicznym i podgrzewanie pod ciśnieniem. Papier wytwarzany z pulpy chemicznej służy do produkcji książek, broszur, kolorowych magazynów, a także wytrzymałych opakowań papierowych. W celu usunięcia wszelkich zanieczyszczeń, pulpę płucze się i filtruje. Jeżeli produktem docelowym ma być biały papier, poddaje się ją także procesowi wybielania. Nadaje się jej potem formę arkuszy, które następnie suszy się, nawija na bele i dostarcza do papierni. Tam maszyna o nazwie warnik rozdrabnia je i miesza z wodą. Jeżeli proces ten jest ciągły, to nie wymaga on pośredniej fazy suszenia.
Na tym etapie pulpa, zawierająca drewniane włókna i wodę, nosi nazwę masy papierniczej. Można do niej dodać także papier pochodzący z makulatury, po uprzednim usunięciu z niego farby drukarskiej.
Wielkość i giętkość włókien – odpowiednia dla rodzaju produkowanego papieru – uzyskiwana jest w takich maszynach jak gniotowniki i rozwłókniacze. Do masy dodaje się następnie inne substancje, nadające jej pożądane cechy.
Papier, który będzie służył do pisania podlega impregnacji, najczęściej przy pomocy różnego rodzaju żywic. Ma to zapobiegać „ rozlewaniu się „ atramentu na stronie i w efekcie nieczytelności pisma. Papier przeznaczony do druku nie wymaga tak starannej impregnacji, co wynika z faktu, że farba drukarska, w przeciwieństwie do atramentu nie zawiera wody.
Barwienie papieru odbywa się przy użyciu różnych barwników lub pigmentów, takich jak sproszkowana glina. Glinka porcelanowa ( kaolin) powoduje, że papier staje się biały i nie przepuszcza światła.
Najbardziej rozpowszechnioną metodą uzyskiwania papieru jest proces Fourdriniera. W procesie tym masa papiernicza trafia do wlewu, z którego dostaje się na wykonaną z drutu lub plastyku ruchomą taśmę zwaną sitem. Sito może mieć do 9 metrów szerokości i poruszać się z prędkością do 1000 m/min. Od tempa, z jakim masa jest przekazywana z wlewu na sito, zależy grubość i waga produkowanego papieru. W czasie, kiedy masa znajduje się na ruchomej taśmie, część zawartej w niej wody zostaje odprowadzona przez dziury sita. Włókna masy zaczynają ponownie łączyć się i powstaje coś, co nazywa się wstęgą. Zanim wstęga opuści sito, dalsza część wody zostaje odessana z jej spodu. Można wtedy – przy pomocy wałka z odpowiednim szablonem – wtłoczyć w strukturę włókien wstęgi znak wodny.
Wstęga jest następnie przekazywana na ruchomą filcową taśmę i przeprowadzona przez serię ciężkich walców, które wyciskają z niej kolejną partię wody i wzmacniają więzy między włóknami. Wstęga, która jest już na tyle mocna, że można ją przekazać dalej bez pomocy taśmy, zostaje przepuszczona przez system podgrzewanych parą metalowych wałków. W ten sposób zostaje odparowana reszta pozostałej w niej wody. Wysuszony papier zostaje następnie poddany działaniu staranie wypolerowanych żelaznych walców, które wygładzają jego powierzchnię. W zależności od celu przeznaczenia papieru, stosuje się wiele różnych metod wykończeniowych. Papier stosowany w wysokiej jakości czasopismach jest pokrywany cieniutką warstwą białego pigmentu.
Może to być glinka porcelanowa lub biel satynowa – mieszanka tlenku glinu i siarczanu wapnia. Kazeina ( białko znajdujące się w mleku ) lub polioctan winylu wiążą papier z pigmentem, który wypełniając drobne otwory, znajdujące się na powierzchni papieru, nadaje jej gładki, lśniący wygląd.
Niektóre gatunki papieru czy tektury poddaje się specjalnym procesom, by stały się wodoodporne. Zanurza się je w roztopionym wosku parafinowym, następnie za pomocą wałków usuwa jego nadmiar i przy użyciu zimnej wody utwardza uzyskaną warstwę ochronną. Jeżeli taki papier bądź tektura ma być pokryta nadrukami, należy je wykonać przedtem, ponieważ warstwa ta nie wchłania farby drukarskiej.
Inna metoda polega na pokryciu warstwą wosku parafinowego tylko jednej strony papieru. Następnie, dzięki podgrzewaniu drugiej strony, wosk topi się i wnika we włókna papieru, który zaimpregnowany w ten sposób, nadaje się później do druku.
Większość papieru wytwarza się z drzewa pochodzącego z lasów Ameryki Południowej, Skandynawii, Federacji Rosyjskiej, Japonii i Niemiec. Niewielka ilość produkowana jest ze słomy lub pewnych gatunków traw, takich na przykład jak ostnica.
W wielu rozwiniętych krajach wprowadza się metody produkcji masy celulozowej, wykorzystujące lokalnie dostępne surowe. Na przykład kraje produkujące trzcinę cukrową mogą użyć wytłoczyn pochodzących z produkcji cukru i w ten sposób uniezależnić się od importu.
Na miejsce wyciętych do produkcji papieru lasów zwykle sadzi się nowe, jednak na to by wyrósł las potrzeba przynajmniej 50 lat. W ostatnich latach ludzie zaczęli zwracać więcej uwagi na konieczność ograniczenia wyrębu lasów. Z tego powodu znacznie zwiększyło się wykorzystanie makulatury, jako surowca do produkcji pulpy. Od dawna makulatura była wykorzystywana do produkcji tektury i niskiej jakości papieru. W latach 60. stało się możliwe otrzymywanie szerszej gamy jakościowej papieru, przy użyciu makulatury jako surowca wtórnego. Czynnikiem decydującym było tu rozwinięcie technologii usuwającej druk, co pozwoliło na uzyskanie z makulatury pulpy czystszej i bardziej nadającej się do użytku. Papier w całości wykonany z surowców wtórnych jest stosunkowo słaby, tak więc dodaje się do produkcji trochę świeżej pulpy, żeby nowe włókna nadały mu odpowiedniej wytrzymałości.
Papiery charakteryzują się składem włóknistym, gramaturą, przeznaczeniem, rodzajem powierzchni i barwą. Zasadniczo rozróżnia się dwie grupy papierów: papiery bezdrzewne (nie zawierające ścieru drzewnego) i papiery drzewne (zawierające ścier drzewny). W zależności od składu włóknistego (rodzaju i zawartości podstawowych surowców) papiery dzieli się na 10 klas (pierwsza klasa odpowiada najwyższej jakości papieru, klasa dziesiąta - najniższej). W zależności od gramatury papiery dzieli się na: bibułkę (do 25 g/m2), papier właściwy (25-160 g/m2), karton (160-315 g/m2) oraz tekturę (powyżej 315 g/m2). W zależności od przeznaczenia papiery dzieli się na grupy (np. papier drukowy, przemysłowo-techniczny, elektrotechniczny, pakowy) oraz rodzaje (zależnie od szczególnej przydatności), np.: papier drukowy gazetowy, elektrotechniczny, do oklejania blach. Ze względu na rodzaj powierzchni rozróżnia się papiery: szorstki, jednostronnie lub dwustronnie gładki, matowy, satynowany, żeberkowany, marszczony, prążkowany, karbowany, tłoczony i in. Papiery mogą być również uszlachetniane przez powlekanie (np. kredowanie, gumowanie, parafinowanie), nasycanie (np. olejem, parafiną), laminowanie (np. papier na opakowania) lub drukowanie (np. tapety).

W zbiorniku usuwającym druk, do „papki” uzyskanej z makulatury dodaje się mydła i powietrza. Farba przylega do mydła i razem z nim wydostaje się na wierzch, skąd zostaje odprowadzona ze zbiornika.

Brystol wykonany jest z kilku warstw włókien. W większości wypadków powstaje on przy użyciu cylindrycznej matrycy, a nie taśmy, jak w procesie Fourdriniera.

Diagram ten pokazuje, w uproszczony sposób, proces zamiany (zarówno chemicznej jak i mechanicznej) drewna w pulpę. W tym przypadku produkcja pulpy i papieru odbywa się osobno, dlatego pulpa uzyskuje formę arkuszy, celem przetransportowania jej do papierni, gdzie jest przerabiana w procesie Fourdriniera na papier.

Literatura: Świat wiedzy – Nauka i technika – Drewno i papier.